新型凸紋管汽車散熱器設計與開發

肖壽高

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新型凸紋管汽車散熱器設計與開發

肖壽高

（陜西交通職業技術學院汽車工程學院，陜西 西安 710018）

筆者從汽車散熱器的局部特征出發，設計開發了一種新型的凸紋管汽車散熱器結構總成。該凸紋管散熱器與光順管散熱器相比，散熱面積增加10%以上，并且散熱帶與凸紋管接觸面積大，能有效提高散熱器冷卻能力。

汽車散熱器；凸紋管；散熱面積；冷卻能力

引言

目前，重型水冷式內燃機汽車上常用的冷卻部件主要是管帶式散熱器，而散熱器的冷卻能力對內燃機性能的充分發揮起著至關重要的作用。如果散熱器的冷卻性能不足，那么發動機在大負荷工況下將出現高溫故障或“開鍋”現象，嚴重時會使活塞、活塞環、連桿等部件的強度降低，甚至變形，承受不了正常的負荷，同時也會破壞各零件間的正常間隙，使零件間不能保持正常的油膜，輕則會導致發動機拉缸、拉瓦等嚴重故障。隨著大馬力發動機在重型汽車上的普遍應用，對散熱器的散熱能力也要求越來越高，因此開發出高效率的汽車散熱器對大馬力發動機在重型汽車上的普及是十分重要的。本文從散熱器總成局部特征的散熱管開始研究，開發出一種新型的具有凸紋結構的散熱管，裝配有此種散熱管的散熱器總成比同尺寸光順管散熱器總成散熱面積提高10%以上，從而提高散熱器的冷卻性能。

1 重型汽車散熱器背景技術分析

隨著汽車排放法規的不斷升級，重型商用汽車發動機的散熱量也越來越大，隨之給冷卻系統的熱負荷造成了巨大的負擔。然而，受整車總布置和發動機艙的限制，利用加大散熱器芯子尺寸和風扇直徑的設計方案來提升冷卻能力已成為不可能。目前，重型商用汽車的主要散熱器型式為管帶式水冷散熱器，其散熱管為普通的光順管，散熱帶為三角帶；傳統散熱器冷卻性能的設計方法為改變散熱帶開窗尺寸來調節空氣側的冷卻性能，或者通過改變光順散熱管壁厚來改善熱傳導性能，而沒有挖掘散熱管對改善空氣側和水側的冷卻性能所起的作用。

由于整車總布置的限制，散熱器芯子尺寸不能再加大時，此種散熱管和散熱帶的散熱面積和散熱性能也已經達到極限。當同一款車型匹配馬力更大的發動機，或者同一車型面臨著排放法規升級時，將導致冷卻系統使用熱負荷安全系數下降, 情況嚴重時將導致整車滿足不了使用要求。

2 凸紋管散熱器設計與開發

2.1 新型凸紋管散熱器的設計內容

該新型散熱器結構總成由側護板，內護板,水室，散熱器芯子等主要部件組成，見圖1。其中散熱器芯子由凸紋管、散熱帶和主片組裝成一體并通過釬焊技術焊接成一個整體。

凸紋管為整個散熱器的關鍵部件，所用材料為覆層鋁合金帶材，經壓紋，扁管成型，高頻對焊和修整等工序生產出成品。散熱帶的定型尺寸依據散熱管凸紋的分布進行設計，散熱帶與凸紋管采用面接觸，見圖2，以充分發揮散熱帶的二次傳熱作用。

凸紋的形態、分布及尺寸為凸紋散熱管的三個關鍵要素，直接影響整個芯子散熱面積及性能；本文設計了一種切口圓的凸紋形態，分布方式為均布在散熱管表面，凸臺朝向為空氣迎風方向，以誘發湍流并增加湍流強度，并配合散熱帶合理組織空氣側的對流結構形式，具體凸紋分布見圖2。新型凸紋管散熱器在設計時考慮了裝配可行性及工藝制造性，在相同的散熱器芯子尺寸條件下，該凸紋管散熱器與光順管散熱器相比，散熱面積增加10%以上，并且散熱帶與凸紋管接觸面積大，能有效提高散熱器冷卻能力等顯著特點。

2.2 特征凸紋管的詳細結構開發

如圖1所示，為了便于對整體結構做出詳細的說明，將散熱器總成進行適當的分解。上、下主片3、散熱帶5與凸紋管6通過釬焊工藝組成散熱器芯子，散熱帶5與散熱管6間隔排列。內側板2用于固定在上、下主片兩側，用于加強散熱器芯子；上、下水室3內裝上密封條，并通過壓裝工藝與上、下主片4實現固定連接；左、右側護板1通過螺栓連接形式與上、下水室3實現連接，其上諸多的孔為安裝孔及工藝孔。

圖1 主視圖和等軸側視圖

如圖2所示，凸紋管由基管1和凸紋2構成，凸紋2按照一定規律分布于基管上。基管1的關鍵尺寸為管長l，管寬w，管厚h，管壁厚t。凸紋的關鍵尺寸為氣流方向紋距x，水流方向紋距y，凸紋高度p，切口尺寸為i和j，切口的方向面對氣流方向，形態直徑為d1和d2。凸紋1分布的方式與基管2的基本尺寸相關聯，可根據散熱面積及性能總結出分布型譜。

圖2 凸紋管設計圖

圖3 散熱帶與凸紋管局部視圖

如圖3所示，圖示是從主視圖獲取的局部視圖，主要是為了說明散熱帶1的關鍵尺寸定義，以及與凸紋管2的配合情況。散熱帶1的關鍵尺寸由波距a，波高b，與凸紋管2的接觸長度c，帶厚d以及帶寬和帶長構成，其中帶長與帶寬的尺寸可由凸紋管的管長和管寬確定。

社會倫理道德體系架構十分龐雜，包括整個社會的主流價值觀，適用于不同階層、不同群體的基本道德規范。基層民主法制社會建設就需要有與之匹配的倫理道德體系。

3 結論及展望

本文詳細設計開發了一種具有局部特征的新型凸紋管散熱器，在設計時考慮了裝配可行性及工藝制造性，在相同的散熱器芯子尺寸條件下，該凸紋管散熱器與光順管散熱器相比，經過尺寸計算散熱總面積可增加10%以上，對散熱帶與凸紋管接觸面積大，可以有效提高單體散熱器總成的冷卻性能。在條件允許的情況下，可以試制一件凸紋管散熱器樣品與光順管散熱器成品，并對它們進行對比試驗，以進一步確定其綜合冷卻能力。

參考文獻

[1] 肖壽高.載重汽車散熱器散熱及阻力因子仿真模型設計[J].汽車電器,2014(3):21-23.

[2] 王賢海.汽車散熱器發展現狀及新技術[J].汽車技術,2007(6):13 -15.

Design and Development of a New Type of Automotive Radiator with Convex Tube

Xiao Shougao

（Department of Automobile Shaanxi College of Communication Technology, Shaanxi Xi’an 710018 )

Abstract: The author starts from the partial characteristics of automobile radiator, the design and development of a new type of convex tube automotive radiator structural assembly. The convex tube radiator is compared with the smooth pipe radiator, the heat dissipation area increased by more than 10%, and the contact area between the heat dissipation ribbon and the convex tube is large, the cooling capacity of the radiator can be improved effectively.

Keywords: automobile radiator; convex tube; the heat dissipation area; cooling capacity

CLC NO.: U464.138.2

Document Code:A

Article ID:1671-7988(2018)21-184-02

中圖分類號：U464.138.2

文獻標識碼：A

文章編號：1671-7988(2018)21-184-02

作者簡介：肖壽高，就職于陜西交通職業技術學院，汽車設計工程師與講師，主要從事汽車維修檢測教學與實訓，汽車工程等相關專業研究。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.062