汽车水冷发动机散热器技术的发展

马丽娟+李乐明

摘要：文章以汽车水冷发动机散热器作为研究对象，在对水冷发动机散热器主要材料与成型技术进行分析的基础之上，研究了在散热器制造过程当中的技术发展方向，希望能够通过对技术的发展与完善，进一步促进汽车水冷发动机散热器运行质量与效率的提升。

关键词：水冷发动机；散热器；汽车技术

中图分类号：U464 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）01-0127-02

在当前的发展过程当中，对于车辆而言，由于其发动机的转动速度以及运行功率始终处于提升与发展的过程当中，由此使得在车辆正常行驶状态下，其对于冷却系统运行性能的要求更加的严格与具体，而散热器作为整个冷却系统当中的核心构成要素之一，更是受到了相关研究人员的广泛关注与重视。在散热器的运行过程当中，利用发动机装置水套内冷却液所携带的多余的热量，在二次热交换反应以及外界强制性气流的作用之下，将发动机高热、高温部件所产生的多余的热量释放至外界，达到降温冷却的效果。随着大量新型技术、工艺的涌入，汽车水冷发动机散热器技术开始逐步向着轻型化、高效化以及经济化方向发展。本文即围绕以上问题展开详细分析与探讨。

1 水冷发动机散热器主要材料与成型技术分析

1.1 水冷发动机散热器对材料的主要要求

传热系数是对车辆水冷发动机散热器散热性能进行评估的重要指标之一。会对传热系数产生影响的因素众多。其中，最关键的影响因素包括两个方面：（1）水冷发动机散热器制造材料对应的导热性能；（2）水冷发动机散热器材料的焊接质量。结合实际条件来看，由于水冷发动机散热器大多处于比较恶劣的工作环境当中（大多数情况下设置在车辆前端靠近迎风口的位置），除了会受到车辆外排废弃的污染以外，还涉及到了反复性热循环反应以及振动作用的影响与干扰。不但如此，对于水冷发动机散热器运行中的冷却液而言，由于冷却液本身具有一定的腐蚀功效，因而可能在长期使用的状态下，会对水冷发动机散热器的运行性能产生比较不良的影响。综合对以上因素的分析，对于汽车水冷发动机散热器而言，在对其制造材料进行选取的过程当中，要求满足以下四个方面的基本原则：（1）水冷发动机散热器制造材料应当具有良好的热传导性能；（2）水冷发动机散热器制造材料应当具有一定的强度，同时具有良好的抗腐蚀性能；（3）水冷发动机散热器制造材料应当在加工以及钎焊性能方面有突出的表现；（4）水冷发动机散热器制造材料需要同时兼顾经济性

优势。

1.2 水冷发动机散热器的材料成型技术

在充分满足以上对汽车水冷发动机散热器制造材料所提出要求的前提条件下，当前比较常见的散热器制造材料包括两种类型：其一为全铝片散热器装置；其二为全铜片散热器装置。现分别针对以上两类散热器装置的成型技术展开分析与探讨。

对于全铝片散热器装置而言，其主要优势在于：制造工艺比较简单，加工操作步骤较少，材料成本经济性优势突出。但其局限性体现在：基于整体的散热效果相对较低。但在应用此类材料进行制造的过程当中，发现无法有效解决焊接工艺性能较差的问题。直至钎焊工艺应用于散热器制造领域，才解决了这一问题。而对于全铜片散热器装置而言，由于铜具有较高的热传导优势，依赖于对该性能的应用，使得整个散热器装置在体积、散热效率以及散热速度方面表现出了显著的优势。当前，通过在铜材料当中添加微量元素的方式，不但不会对散热器的导热性能产生影响，同时也能够有效提高整个装置的强度性能，节约用量。

2 水冷发动机散热器制造技术发展方向

当前，从水冷发动机散热器制造技术发展的角度上来说，最具研究价值的制造技术体现在对铜硬钎焊技术的研究与应用领域。在该技术作用于水冷发动机散热器制造领域的过程当中，可以通过对特质铜、锡、磷钎焊合金材料的应用，分别将黄铜以及紫铜制备形成成管以及散热带，并将两者通过钎焊的方式连接成为整体，作为水冷发动机系统当中的散热器及其热交互器装置。在水冷发动机散热器制造技术的应用过程当中，该项技术的核心在于以下三个方面：（1）整个钎焊过程当中不涉及到外加焊剂的操作；（2）在整个制造过程当中未使用铅焊合金材料；（3）整个钎焊过程当中没有涉及到对抗退火材料的使用。由于钎焊过程当中所选用的铜硬焊金属填料的熔点大多在环境温度590.0℃～610.0℃的范围之内，因而可以依赖于对金属毛细管作用力的应用，使这部分填料渗透至焊接间隙位置，与抗退火铜材发挥相互反应，并在交界位置形成基于合金金属的连续体，满足在金属一体化以及结构强度方面的要求。

与此同时，在既定的空间环境范围内，水冷发动机散热器应当具有足够的散热性能，同时还需要具有较长的使用寿命。从这一角度上来说，要求在对散热器制造技术进行发展的过程当中，对生产工艺与结构均需要进行合理的改善，对生产成本进行严格控制，通过对装配式铝散热器的应用，以基于焊接生产方式所形成的铝芯体结构或者是铜芯体结构作为散热器的芯体，同时采取增强尼龙注塑的方式完成对上下水室的成型作业。在此基础之上，水室与芯体通过主片边缘凹凸部分反扣压在水室周边上，使散热器主片与水室周边间密封垫受压变形，通过此种方式，确保整个水冷发动机散热器密封效果的可靠与有效。

3 结语

从汽车水冷发动机散热器技术发展的角度上来说，我国在该领域取得了显著的进步。对于铝片散热器而言，由于其在材料质量上具有轻便的优势，较常规意义上的铜片散热器而言，更加适用于小型车辆的实际需求，因而可以将其作为对铜片散热器的替代材料。同时，对于常规使用的铜片散热器而言，在当前的发展阶段，其对应的制造以及工艺技术也取得了相当显著的进步，对于重载车辆、大型客车而言有着良好的适应性。因此，在对水冷发动机散热器技术进行发展的过程当中，可根据不同的散热器制造材料，与不同类型的车辆相匹配，确保水冷发动机散热器的运行效能能够达到最大限度的发挥。总而言之，本文针对有关汽车水冷发动机散热器技术发展方面所涉及到的相关问题展开了简要分析与探讨，望引起关注。

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作者简介：马丽娟（1977—），女，山东安丘人，潍坊恒安散热器集团有限公司工程师，研究方向：车用散热器的设计及制造。endprint