散熱器于1901年首次展出。散熱器的產(chǎn)值在汽車的各個(gè)部件中占有比較重要的地位，例如：它占發(fā)動(dòng)機(jī)的14%，占汽車所有部件的2.5%，第二僅以電器和減震器為第三位。

長(zhǎng)期以來(lái)，散熱器一直由銅和銅合金制成，這是由于銅具有良好的導(dǎo)熱性、耐腐蝕性、易于焊接和加工，也得益于過(guò)去的材料交易。但鑒于銅基戰(zhàn)略物質(zhì)，近年來(lái)銅價(jià)暴漲、波動(dòng)較大，汽車保有量增加，能源短缺，污染嚴(yán)重，汽車生產(chǎn)大國(guó)相繼出臺(tái)法律限制車輛行駛。重量，迫使各散熱器企業(yè)相互競(jìng)爭(zhēng)。進(jìn)行了用鋁代替銅的研究。因此，散熱器的發(fā)展趨勢(shì)是以鋁代銅。

此外，由于發(fā)動(dòng)機(jī)功率和行駛速度的提高，動(dòng)力轉(zhuǎn)向、自動(dòng)變速器和空調(diào)設(shè)備的廣泛使用，以及冷卻系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)散熱器提出了更高的要求。各個(gè)廠家在制造工藝上做了很多改進(jìn)，不僅大大降低了成本，而且大大提高了質(zhì)量。

世界主要散熱器生產(chǎn)國(guó)及其公司：美國(guó)、俄羅斯、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本。

美國(guó)最大的綜合公司()散熱器廠。

(Co,) Co., Ltd.、Serck Heat and (Serck Heat & )、 (Co.)、-Lay (Rad-Reps Co.)。

在西德，貝爾散熱器廠比較有名。

法國(guó)最大的是公司。

日本東洋散熱器公司、日本散熱器公司、東京散熱器公司較大。

1、為什么要安裝散熱器，散熱越大越好嗎？

1、由于大多數(shù)物體受熱膨脹，溫度越高，膨脹越大。內(nèi)燃機(jī)的零件在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中受熱膨脹后，零件會(huì)發(fā)生變形，過(guò)度膨脹會(huì)損壞配合零件之間的正常間隙。

2、金屬零件在高溫下會(huì)降低強(qiáng)度，不能正常工作。

3、在高溫下，潤(rùn)滑油的粘度也會(huì)大大降低。如果潤(rùn)滑油的粘度降低，油膜的承載能力下降，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不能保持良好的潤(rùn)滑，會(huì)增加零件的磨損。同時(shí)，當(dāng)氣缸壁溫度過(guò)高時(shí)，進(jìn)入燃燒室的潤(rùn)滑油會(huì)迅速燃燒，導(dǎo)致潤(rùn)滑油消耗量增加，燃燒室積碳。

4、當(dāng)氣缸內(nèi)溫度過(guò)高時(shí)，氣缸充氣系數(shù)降低。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)也容易爆燃。

但需要注意的是，冷卻一定要適當(dāng)，過(guò)度冷卻也會(huì)給發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)很多不良后果：

1、缸內(nèi)溫度過(guò)低，燃油不能完全燃燒，廢氣排出，增加油耗。

2、潤(rùn)滑油的粘度在低溫下增加，增加了零件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦阻力，消耗更多的功率，從而降低了輸出功率。同時(shí)，潤(rùn)滑油的滲透性降低，機(jī)芯附件中可能沒(méi)有潤(rùn)滑，增加了磨損。

3、溫度過(guò)低會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。

4、燃燒后廢氣中的水蒸氣和硫化物在低溫下會(huì)凝結(jié)成液滴，稱為亞硫酸，會(huì)腐蝕零件；氣缸在長(zhǎng)期低溫運(yùn)行的情況下也容易磨損。

5、在汽油機(jī)中，如果氣缸內(nèi)溫度過(guò)低，吸入的混合氣中的一部分汽油蒸氣會(huì)在氣缸壁上凝結(jié)，流入曲軸箱，使?jié)櫥妥冑|(zhì)。

6. 氣缸冷卻，排放惡化。

2、散熱器的傳熱原理

平板是理想的傳熱幾何形狀。汽車散熱器用于兩種流體之間的熱交換，一種流體是空氣，另一種流體是冷卻液。發(fā)動(dòng)機(jī)燃油燃燒產(chǎn)生的部分熱量通過(guò)靠近水套內(nèi)壁的冷卻液邊界層（簡(jiǎn)稱液膜）、散熱器的金屬壁（包括水管和翅片），而壁面外表面的冷卻空氣邊界層（簡(jiǎn)稱氣膜）被傳遞到大氣中。

管翅式散熱器傳熱示意圖如下：

散熱器的傳熱路徑：

冷卻液→液膜→散熱器金屬壁（包括水管和翅片）

→氣膜 →氣氛

散熱器總熱阻等于水管內(nèi)壁冷卻劑邊界層熱阻、金屬材料本身熱阻和外部冷卻空氣邊界層熱阻之和水管，熱阻的倒數(shù)就是散熱系數(shù)?？捎孟率奖硎荆嚎偀嶙?液體側(cè)熱阻（液膜熱阻）+管壁材料熱阻+氣體側(cè)熱阻（氣膜熱阻+散熱片材料熱阻）

經(jīng)測(cè)試，如果總熱阻為100%，熱阻分布大致為：液膜熱阻占10%，管壁材料熱阻占1%，氣膜熱阻占80.1%，散熱片材料占80.1%。8.9%。因此，在冷卻液向大氣的整個(gè)傳熱過(guò)程中，主要的傳熱障礙是散熱器表面的冷卻空氣邊界層的熱阻，其次是冷卻液邊界的熱阻。水管內(nèi)壁上的層，以及金屬材料的熱阻。由于其絕對(duì)值很小，對(duì)散熱系數(shù)K值影響不大，所以在計(jì)算中通常忽略。

(3)現(xiàn)代汽車散熱器的幾個(gè)特點(diǎn)：

1、散熱性能好。

2.體積小。由于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化、自動(dòng)變速器、轉(zhuǎn)向加力設(shè)備、空調(diào)安裝原因、視野擴(kuò)大等要求，必須減小散熱器的尺寸。

3. 重量更輕。

4、使用壽命長(zhǎng)，適應(yīng)不同道路和氣候條件的能力好。

5、成本低。

6、維修方便。

散熱器的分類見(jiàn)表1： 表1

蒸汽

車

疏散

熱的

設(shè)備

直流散熱器

管芯

扁管

圓管

管帶芯

細(xì)胞骨架核心

橫流式散熱器

管芯

散熱器的性能主要取決于芯體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而散熱器的性能主要取決于空氣側(cè)的傳熱系數(shù)a?？紤]到散熱器成本的60%-70%是原材料成本，其中銅占50%，為了降低成本，除了通過(guò)量產(chǎn)降低成本外，還要節(jié)約材料從熱工學(xué)的角度來(lái)看，也就是力求單位重量的最佳散熱性能。具體改進(jìn)方法主要包括兩個(gè)方面，即改進(jìn)核心散熱片的設(shè)計(jì)和采用壓力冷卻系統(tǒng)。

1、散熱器芯的結(jié)構(gòu)：

目前有四種類型，分段式、管帶式、單元式和模具式。它們的結(jié)構(gòu)如下圖2所示：

它們各有優(yōu)勢(shì)：

(1)翅片式散熱器的芯體與其他結(jié)構(gòu)相比，強(qiáng)度更好，可以防止灰塵、沙子和油渣堵塞芯體，因此多用于振動(dòng)較大的卡車上。

(2)與管片式相比，管帶式鐵芯散熱能力高，制造工藝簡(jiǎn)單，重量輕，成本低；但結(jié)構(gòu)剛度不如管片式。因此，廣泛應(yīng)用于使用條件較好的客車和客車上。由于近年來(lái)路況的改善，管帶式散熱器也被用于大型車輛甚至重型卡車。

(3)模具型芯有大量焊縫，容易漏氣；此外，彎曲的水道難以清潔。同時(shí)，在生產(chǎn)過(guò)程中，消耗的焊錫較多，單位重量的散熱性能較好，但這種芯材很少使用。

(4)水管式散熱器的一個(gè)顯著特點(diǎn)是散熱器的任何損壞都不會(huì)導(dǎo)致散熱器立即報(bào)廢。損壞的磁芯可以快速輕松地更換，并且可以立即恢復(fù)，而不會(huì)降低其冷卻性能。. 目前主要用于油冷卻。

4、汽車散熱器的結(jié)構(gòu)

1、汽車散熱器整體結(jié)構(gòu)如圖3所示：汽車散熱器由散熱器芯體、主片、側(cè)板、上下水室、進(jìn)水口、進(jìn)出水口、溢流管。上水室頂部有一個(gè)注水口，通常用蓋子（散熱器蓋）蓋住。

冷卻水因此被注入整個(gè)冷卻系統(tǒng)。上下水室分別設(shè)有進(jìn)水管和出水管，進(jìn)水管和出水管分別與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸上的出水管和水泵的進(jìn)水口連接帶橡膠軟管。從發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋上的出水口流出的溫度較高的熱水通過(guò)進(jìn)水管進(jìn)入上水室，經(jīng)散熱器芯冷卻后流入下水室，從出水管流出并被吸入水泵。下水道或出水管上有放水開(kāi)關(guān)。

.

1、側(cè)板；2、排水開(kāi)關(guān)；3、水室；4. 下主片；5、出水管；6.核心；7、上主片；8、進(jìn)水口；9、溢流管；10、上水室；11、進(jìn)水管；12. 冷卻帶；13.水管

3、冷卻水管和散熱片

散熱器芯的基本要素是熱管和散熱片，它們決定了散熱器的密封、散熱和強(qiáng)度的好壞。散熱器的水管大部分采用扁圓形截面，也有的采用圓形、橢圓形、矩形截面。與扁管和圓管相比，在相同體積的情況下，具有更大的散熱面積。同時(shí)扁管比圓管具有更大的凈面積比，保證了散熱器有更大的風(fēng)道。此外，當(dāng)管內(nèi)的水結(jié)冰膨脹時(shí)，可以通過(guò)橫截面變形保護(hù)扁管不破裂。目前，扁管的成型方法基本分為咬焊、高頻對(duì)焊、冷拔三種。其中，

① 咬焊法制造水管，本質(zhì)上是一種將滾壓成型與薄帶、鍍錫熱加工和切削加工相結(jié)合的特殊加工方法。

與咬焊法相比，高頻對(duì)焊法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)在相同的帶材厚度和水管尺寸下，由于沒(méi)有咬合，可節(jié)省帶材重量的6-18%。

(2)在水管同等工況下，由于高頻對(duì)接水管的強(qiáng)度更大，可以減小帶材厚度。由于無(wú)需擔(dān)心焊料的二次熔化，可以實(shí)現(xiàn)銅散熱片的釬焊。

(3)外表面比較光滑，形狀尺寸準(zhǔn)確，總成與主件的間隙更合理，節(jié)省了裝配時(shí)間，降低了冷卻管頭的漏水率。

(4)由于其強(qiáng)度高，可承受冷卻系統(tǒng)較高的壓力和溫度。因此，可以說(shuō)高頻對(duì)焊是一個(gè)發(fā)展方向，特別是對(duì)于鋁制散熱器和中冷器的發(fā)展。

但高頻管也有其缺點(diǎn)：設(shè)備一次性投資大，設(shè)備維護(hù)水平高。對(duì)于中小型散熱器企業(yè)來(lái)說(shuō)汽車散熱器設(shè)計(jì)計(jì)算，承受能力有限。同時(shí)，如果熱管有漏水現(xiàn)象，很難補(bǔ)焊，可能需要對(duì)管子進(jìn)行綁扎。這將導(dǎo)致不符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。為了防止這種情況發(fā)生汽車散熱器設(shè)計(jì)計(jì)算，可能需要檢測(cè)熱管中的泄漏，這反過(guò)來(lái)又增加了制造成本。

冷拔水管由于其無(wú)縫特性而在質(zhì)量方面具有優(yōu)勢(shì)。但其加工成本昂貴，而且散熱器公司可能需要開(kāi)卷定型，還需要增加一個(gè)鍍錫工序。因此，它的使用受到一定的限制。目前只用在一些附加值比較高的大型散熱器或油冷卻器上。

2、主膜水房：

散熱器的主片和水室的結(jié)構(gòu)形式以制造工藝簡(jiǎn)單、節(jié)省原材料、釬焊組裝容易、可靠性高為前提。主板上水管孔的布置應(yīng)與散熱器上水管孔的布置和數(shù)量完全一致。對(duì)于管帶式散熱器，排水管孔都在同一條直線上。為增強(qiáng)水室壁的剛度，應(yīng)在水室壁上設(shè)置加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋的分布位置應(yīng)使水室側(cè)壁牢固。

根據(jù)散熱器芯的結(jié)構(gòu)類型和散熱器的用途，水室與主件的連接方式一般可以采用釬焊和機(jī)械連接，釬焊型又可分為嵌件式和壓邊式。

根據(jù)測(cè)試，最大應(yīng)力出現(xiàn)在主件與水室連接處。應(yīng)力集中的地方容易因拆焊而變形、漏水。因此，必須在結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)主板和水腔的剛度，以消除水壓引起的應(yīng)力。同時(shí)，主片材具有一定的彈性，可以克服溫度變化帶來(lái)的應(yīng)力。

3、散熱器固定架

散熱器固定架是將散熱器固定在汽車底盤(pán)上的必要部件，保證散熱器芯的剛性，并在其上安裝相關(guān)零件，如擋風(fēng)玻璃、百葉窗、拉桿等. 框架有兩種，一種是與散熱器焊接在一起的，另一種是可拆卸的。

散熱器的框架一般由左側(cè)板、右側(cè)板、上護(hù)罩、下護(hù)罩等部分組成。

釬焊的缺點(diǎn)是為了獲得更大的焊接面積，需要消耗更多的焊料。但是這個(gè)結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單。因此，大多數(shù)常見(jiàn)的汽車散熱器框架都是釬焊的。

可拆卸式的優(yōu)點(diǎn)是：拆卸方便，在制造散熱器時(shí)可以大大減少焊料的消耗；缺點(diǎn)：擰緊螺栓時(shí)，散熱器芯子四個(gè)角的焊縫會(huì)受到很大的剪應(yīng)力，所以在使用時(shí)，冷卻水管與主板釬焊的地方容易漏水。

散熱器框架的側(cè)板不僅用于獲得核心所需的剛度，還用于將散熱器固定在汽車框架上。車架上的散熱器懸架不是剛性的，而是彈性的。

2.進(jìn)出水管及散熱器蓋

在大多數(shù)情況下，散熱器的進(jìn)出水管是鑄鐵的，并通過(guò)鉚釘和加強(qiáng)墊板固定在水室上。由于鑄鐵中不可避免的砂眼，以及鑄鐵的比熱容大，與水室的焊接不好。近年來(lái)，很多散熱器進(jìn)出水管都用銅管代替了原來(lái)的鑄鐵管。

散熱器一般設(shè)有注水座，與散熱器蓋配合使用（有些散熱器本身沒(méi)有注水座，而是在副水箱上）。它決定了冷卻系統(tǒng)的壓力。散熱器蓋必須具有兩個(gè)功能：當(dāng)冷卻系統(tǒng)的壓力達(dá)到或超過(guò)規(guī)定壓力時(shí)，必須具有泄壓功能。這就是通常所說(shuō)的散熱器蓋開(kāi)啟壓力；當(dāng)冷卻系統(tǒng)中的壓力過(guò)低時(shí)，散熱器蓋必須具有補(bǔ)償能力。這就是通常所說(shuō)的負(fù)開(kāi)啟壓力。如果壓力太高不能泄壓，或者壓力太低不能補(bǔ)壓，都會(huì)損壞散熱器。

之所以將冷卻系統(tǒng)設(shè)置為一定的壓力，是因?yàn)榉忾]系統(tǒng)的散熱能力要優(yōu)于開(kāi)放系統(tǒng)。因?yàn)樗姆悬c(diǎn)是由其內(nèi)部的飽和氣壓決定的，有了水泵的工作臺(tái)面，就會(huì)在水泵的背面產(chǎn)生一定的真空度，從而造成冷卻的飽和壓力。水滴，冷卻液蒸發(fā)。在相同條件下，氣體或汽液混合物的放熱系數(shù)遠(yuǎn)低于純液體。因此，要求冷卻系統(tǒng)的壓力高于常壓。一般來(lái)說(shuō)，增加散熱器蓋的開(kāi)啟壓力有利于散熱。但隨著壓力的增加，散熱器的強(qiáng)度也是一個(gè)考驗(yàn)。因此，一般情況下，汽車?yán)鋮s系統(tǒng)的壓力是有極限的。現(xiàn)在看到的汽車?yán)鋮s系統(tǒng)一般有幾個(gè)等級(jí)：貨車0.6kg/cm*2，輕型車0.9kg/cm*2，轎車1.2~1.4kg/cm*2。

與散熱器蓋相對(duì)應(yīng)的是膨脹水箱。通常使用軟管將散熱器的排氣管連接到膨脹水箱。當(dāng)散熱器蓋打開(kāi)時(shí)，冷卻液（有時(shí)是汽液混合物）通過(guò)軟管進(jìn)入膨脹水箱；當(dāng)系統(tǒng)壓力低于負(fù)壓開(kāi)啟壓力時(shí)，膨脹水箱中的冷卻液通過(guò)軟管被吸回散熱器。

發(fā)動(dòng)機(jī)熱時(shí)打開(kāi)散熱器蓋時(shí)，應(yīng)慢慢旋松，逐漸降低冷卻系統(tǒng)內(nèi)的壓力，過(guò)一會(huì)再取下散熱器蓋，以免被熱水濺燙傷。或用汽油清洗散熱器蓋。

油冷卻器

在某些發(fā)動(dòng)機(jī)上，為了使?jié)櫥捅３衷谧钣欣臏囟确秶鷥?nèi)，還安裝了油冷卻器。其類型分為水冷式和風(fēng)冷式。水冷式按結(jié)構(gòu)分為多板式和管式。油冷卻器的潤(rùn)滑管路位于油泵后面。

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