汽車水冷發(fā)動機(jī)散熱器技術(shù)的發(fā)展

馬麗娟+李樂明

摘要：文章以汽車水冷發(fā)動機(jī)散熱器作為研究對象，在對水冷發(fā)動機(jī)散熱器主要材料與成型技術(shù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)之上，研究了在散熱器制造過程當(dāng)中的技術(shù)發(fā)展方向，希望能夠通過對技術(shù)的發(fā)展與完善，進(jìn)一步促進(jìn)汽車水冷發(fā)動機(jī)散熱器運(yùn)行質(zhì)量與效率的提升。

關(guān)鍵詞：水冷發(fā)動機(jī)；散熱器；汽車技術(shù)

中圖分類號：U464 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）01-0127-02

在當(dāng)前的發(fā)展過程當(dāng)中，對于車輛而言，由于其發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)動速度以及運(yùn)行功率始終處于提升與發(fā)展的過程當(dāng)中，由此使得在車輛正常行駛狀態(tài)下，其對于冷卻系統(tǒng)運(yùn)行性能的要求更加的嚴(yán)格與具體，而散熱器作為整個冷卻系統(tǒng)當(dāng)中的核心構(gòu)成要素之一，更是受到了相關(guān)研究人員的廣泛關(guān)注與重視。在散熱器的運(yùn)行過程當(dāng)中，利用發(fā)動機(jī)裝置水套內(nèi)冷卻液所攜帶的多余的熱量，在二次熱交換反應(yīng)以及外界強(qiáng)制性氣流的作用之下，將發(fā)動機(jī)高熱、高溫部件所產(chǎn)生的多余的熱量釋放至外界，達(dá)到降溫冷卻的效果。隨著大量新型技術(shù)、工藝的涌入，汽車水冷發(fā)動機(jī)散熱器技術(shù)開始逐步向著輕型化、高效化以及經(jīng)濟(jì)化方向發(fā)展。本文即圍繞以上問題展開詳細(xì)分析與探討。

1 水冷發(fā)動機(jī)散熱器主要材料與成型技術(shù)分析

1.1 水冷發(fā)動機(jī)散熱器對材料的主要要求

傳熱系數(shù)是對車輛水冷發(fā)動機(jī)散熱器散熱性能進(jìn)行評估的重要指標(biāo)之一。會對傳熱系數(shù)產(chǎn)生影響的因素眾多。其中，最關(guān)鍵的影響因素包括兩個方面：（1）水冷發(fā)動機(jī)散熱器制造材料對應(yīng)的導(dǎo)熱性能；（2）水冷發(fā)動機(jī)散熱器材料的焊接質(zhì)量。結(jié)合實(shí)際條件來看，由于水冷發(fā)動機(jī)散熱器大多處于比較惡劣的工作環(huán)境當(dāng)中（大多數(shù)情況下設(shè)置在車輛前端靠近迎風(fēng)口的位置），除了會受到車輛外排廢棄的污染以外，還涉及到了反復(fù)性熱循環(huán)反應(yīng)以及振動作用的影響與干擾。不但如此，對于水冷發(fā)動機(jī)散熱器運(yùn)行中的冷卻液而言，由于冷卻液本身具有一定的腐蝕功效，因而可能在長期使用的狀態(tài)下，會對水冷發(fā)動機(jī)散熱器的運(yùn)行性能產(chǎn)生比較不良的影響。綜合對以上因素的分析，對于汽車水冷發(fā)動機(jī)散熱器而言，在對其制造材料進(jìn)行選取的過程當(dāng)中，要求滿足以下四個方面的基本原則：（1）水冷發(fā)動機(jī)散熱器制造材料應(yīng)當(dāng)具有良好的熱傳導(dǎo)性能；（2）水冷發(fā)動機(jī)散熱器制造材料應(yīng)當(dāng)具有一定的強(qiáng)度，同時具有良好的抗腐蝕性能；（3）水冷發(fā)動機(jī)散熱器制造材料應(yīng)當(dāng)在加工以及釬焊性能方面有突出的表現(xiàn)；（4）水冷發(fā)動機(jī)散熱器制造材料需要同時兼顧經(jīng)濟(jì)性

優(yōu)勢。

1.2 水冷發(fā)動機(jī)散熱器的材料成型技術(shù)

在充分滿足以上對汽車水冷發(fā)動機(jī)散熱器制造材料所提出要求的前提條件下，當(dāng)前比較常見的散熱器制造材料包括兩種類型：其一為全鋁片散熱器裝置；其二為全銅片散熱器裝置?，F(xiàn)分別針對以上兩類散熱器裝置的成型技術(shù)展開分析與探討。

對于全鋁片散熱器裝置而言，其主要優(yōu)勢在于：制造工藝比較簡單，加工操作步驟較少，材料成本經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢突出。但其局限性體現(xiàn)在：基于整體的散熱效果相對較低。但在應(yīng)用此類材料進(jìn)行制造的過程當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)無法有效解決焊接工藝性能較差的問題。直至釬焊工藝應(yīng)用于散熱器制造領(lǐng)域，才解決了這一問題。而對于全銅片散熱器裝置而言，由于銅具有較高的熱傳導(dǎo)優(yōu)勢，依賴于對該性能的應(yīng)用，使得整個散熱器裝置在體積、散熱效率以及散熱速度方面表現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢。當(dāng)前，通過在銅材料當(dāng)中添加微量元素的方式，不但不會對散熱器的導(dǎo)熱性能產(chǎn)生影響，同時也能夠有效提高整個裝置的強(qiáng)度性能，節(jié)約用量。

2 水冷發(fā)動機(jī)散熱器制造技術(shù)發(fā)展方向

當(dāng)前，從水冷發(fā)動機(jī)散熱器制造技術(shù)發(fā)展的角度上來說，最具研究價(jià)值的制造技術(shù)體現(xiàn)在對銅硬釬焊技術(shù)的研究與應(yīng)用領(lǐng)域。在該技術(shù)作用于水冷發(fā)動機(jī)散熱器制造領(lǐng)域的過程當(dāng)中，可以通過對特質(zhì)銅、錫、磷釬焊合金材料的應(yīng)用，分別將黃銅以及紫銅制備形成成管以及散熱帶，并將兩者通過釬焊的方式連接成為整體，作為水冷發(fā)動機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中的散熱器及其熱交互器裝置。在水冷發(fā)動機(jī)散熱器制造技術(shù)的應(yīng)用過程當(dāng)中，該項(xiàng)技術(shù)的核心在于以下三個方面：（1）整個釬焊過程當(dāng)中不涉及到外加焊劑的操作；（2）在整個制造過程當(dāng)中未使用鉛焊合金材料；（3）整個釬焊過程當(dāng)中沒有涉及到對抗退火材料的使用。由于釬焊過程當(dāng)中所選用的銅硬焊金屬填料的熔點(diǎn)大多在環(huán)境溫度590.0℃～610.0℃的范圍之內(nèi)，因而可以依賴于對金屬毛細(xì)管作用力的應(yīng)用，使這部分填料滲透至焊接間隙位置，與抗退火銅材發(fā)揮相互反應(yīng)，并在交界位置形成基于合金金屬的連續(xù)體，滿足在金屬一體化以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面的要求。

與此同時，在既定的空間環(huán)境范圍內(nèi)，水冷發(fā)動機(jī)散熱器應(yīng)當(dāng)具有足夠的散熱性能，同時還需要具有較長的使用壽命。從這一角度上來說，要求在對散熱器制造技術(shù)進(jìn)行發(fā)展的過程當(dāng)中，對生產(chǎn)工藝與結(jié)構(gòu)均需要進(jìn)行合理的改善，對生產(chǎn)成本進(jìn)行嚴(yán)格控制，通過對裝配式鋁散熱器的應(yīng)用，以基于焊接生產(chǎn)方式所形成的鋁芯體結(jié)構(gòu)或者是銅芯體結(jié)構(gòu)作為散熱器的芯體，同時采取增強(qiáng)尼龍注塑的方式完成對上下水室的成型作業(yè)。在此基礎(chǔ)之上，水室與芯體通過主片邊緣凹凸部分反扣壓在水室周邊上，使散熱器主片與水室周邊間密封墊受壓變形，通過此種方式，確保整個水冷發(fā)動機(jī)散熱器密封效果的可靠與有效。

3 結(jié)語

從汽車水冷發(fā)動機(jī)散熱器技術(shù)發(fā)展的角度上來說，我國在該領(lǐng)域取得了顯著的進(jìn)步。對于鋁片散熱器而言，由于其在材料質(zhì)量上具有輕便的優(yōu)勢，較常規(guī)意義上的銅片散熱器而言，更加適用于小型車輛的實(shí)際需求，因而可以將其作為對銅片散熱器的替代材料。同時，對于常規(guī)使用的銅片散熱器而言，在當(dāng)前的發(fā)展階段，其對應(yīng)的制造以及工藝技術(shù)也取得了相當(dāng)顯著的進(jìn)步，對于重載車輛、大型客車而言有著良好的適應(yīng)性。因此，在對水冷發(fā)動機(jī)散熱器技術(shù)進(jìn)行發(fā)展的過程當(dāng)中，可根據(jù)不同的散熱器制造材料，與不同類型的車輛相匹配，確保水冷發(fā)動機(jī)散熱器的運(yùn)行效能能夠達(dá)到最大限度的發(fā)揮?？偠灾疚尼槍τ嘘P(guān)汽車水冷發(fā)動機(jī)散熱器技術(shù)發(fā)展方面所涉及到的相關(guān)問題展開了簡要分析與探討，望引起關(guān)注。

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作者簡介：馬麗娟（1977—），女，山東安丘人，濰坊恒安散熱器集團(tuán)有限公司工程師，研究方向：車用散熱器的設(shè)計(jì)及制造。endprint