汽车散热器发展现状及新技术

发表时间:2020/6/16   来源:《工程管理前沿》2020年第6卷3月7期   作者:崔志伦 杨轲
[导读] 随着社会主义的快速发展,人民的生活质量越来越高
        摘要:随着社会主义的快速发展,人民的生活质量越来越高。自从改革开放到现在中国汽车的数量日益提高,在汽车行驶的过程中散热器在其中发挥着非常重要的作用,所以如何保证散热器的正常使用是十分重要的。对于我国自主研发的散热器虽然已经有了很大的提升,但是相对于发达国家的散热器还是存在很大的差距,所以就应当针对于问题来进行发展。
关键词:汽车散热器 问题 技术 发展
一、目前我国的汽车散热器
        在汽车的配件中,汽车的散热器是非常重要的一环,尤其是在目前实用较为广泛的水冷式内燃机系统中更是发挥着非常重要的作用。由于汽车在启动的过程中需要燃烧汽油,所以内燃机的热度非常高,这时候就需要冷却系统来进行冷却以保证汽车的正常运行。但是在汽车散热器这一部分相对于汽车的发展历史要短,但是人们现在越来越注重汽车的驾驶体验,并且目前中国的车辆非常多,在驾驶汽车时所产生的尾气也就越来越多,所以对于汽车上面的散热器的要求也就越来越高。由于新型汽车在不断的冲击传统市场,所以散热器的发展就显得尤为重要。目前散热器所发展的前景一般针对于散热器自身的几何参数和传热系数来进行。
二、发展现状以及存在的主要问题
2.1发展现状
        目前车辆中所安装的散热器一般都是管片式或者管带式两种,这两种散热器的差别就是在芯体结构上有所不同。管片式的散热器一般应用在大型汽车上的较多,其主要特点就是芯体主要是通过主板、水管和散热器来进行组成的。管片式的散热器拥有很好地性能,例如在结构方面芯体的结构性很强,并且可以有效地较少尘埃的进入造成散热器的损坏,所以通常将其使用在一些工作环境较为复杂的大型车辆上,但是其也有明显的缺点,那就是在制作工艺上十分的复杂,并且传热性还比管带式差。而管带式的优点就明显补足了管片式的缺点,所以在中小型汽车上使用管带式的散热器较多。
        在散热器的使用参数上主要发展了几次,首先是在二十世纪初期,散热器开始进行量产,但是在使用的过程中经常出现问题,所以经历了几十年的发展,到二十世纪末时人们逐渐开始使用较为流行,并且散热效果较好的循环式水冷散热器。
        对于强制循环式水冷散热器目前常用的有两种,一种为直流型,另外一种是横流型。这两种各有各的优势,但是同时也存在一定的缺点。直流型的散热器最初是在20世纪初期开始使用,并且当时大部分汽车使用的都是这种类型的散热器,其有明显的优点就是可以降低水泵的消耗功率,并且在设计和安装上都简便,同时在排气方面也有一定的优势。但是由于其散热芯子上下分别布置了水室,所以所制作的散热器尺寸相对较大,而后来汽车的发动机位置放不下,所以就开始在二十世纪中叶开始使用横流式散热器。由于横流式散热器在安装布置时所采用的是水平布置,用左右两侧的水室代替了原来的上下水室,所以可以减少散热器的占用面积,在发动机处所空留的位置增加了风扇的尺寸从而能够保证汽车内部有更好的迎风面积使空气的流动更加通畅。


        对于散热器材料的使用,之前使用最为广泛的就是铜,因为其有非常明显的优点,例如,在传热性方面较好同时也具有更好的强度以及防腐蚀;在加工时能够有更好的焊接性能并且在造价方面也比较低。但是随着社会的不断发展,社会中所应用铜的产量越来越多,所以对于铜材料来说已经不再适合。但是后来在使用中发现,铝制的散热器拥有更好的散热性能,并且原材料价格十分低廉,所以铝的使用逐渐替代了铜,目前轿车上所使用的散热器大部分都是铝制作而成的。
2.2目前主要存在的问题
        (1)发动机对散热器提出了更高的要求,随着社会的不断发展,汽车行业也在不断提升,不仅动力性能相较于之前有了很好的发展同时社会对于空气污染也有了逐步的认识,所以对于散热器来说首先就是要能够承受发动机所产生的热量同时还需要降低成本。
        (2)汽车中所使用的换热器在逐渐增加,但是在发动机前盖只有有限的空间,所以如何做好散热器的尺寸对于目前来说是十分重要的一个话题。
        (3)随着新型汽车的研发,混合动力汽车以及电动汽车已经在市场上占据了很大一部分。这种新型汽车在散热器方面有了更新的要求。并且社会的发展趋势就是如此,只有能够顺应时代的潮流才能够不被淘汰。所以对于新型汽车中所使用的散热器研发是非常关键的。
三、车用散热器技术新进展
3.1车用换热器紧凑化布置设计
        由于目前车载系统中换热器装置越来越多,但是所能使用的面积还是如此,这就使得换热系统的面积不能太大,所以现在汽车中换热器的优化需要朝着面积小的方向前进,这样不仅能够减小汽车在形式过程中的阻力同时还能够增加汽车的安全性能。目前对于换热器紧凑化的设计一般有两种,第一种就是布置紧凑化,在安装的过程中尽量较少使用面积,另外一种就是换热器之间能够进行相互作用,这样一方面可以减小损耗的程度另外一方面还能够增加换热器的工作效率,从而较少材料的消耗。
3.2轻型高导热率材料散热器
        由于散热器首先就是具备良好的传热性能,所以才会选择铜、铝等材料。所以在实验室中科学家发现了一种石墨泡沫材料对传热有极好的性能。这种材料是类似泡沫而形成的蜂窝状的结构,在接触面积上能够相比于传统型的有优势。如果将这种材料作为散热器,那么传热的性能能够达到十倍以上。这样就可以减少油量的消耗从而增加燃油效率。但是存在的缺点就是应用这种材料所制作成的散热器价格十分昂贵同时对于安全性方面还没有很好地证明,所以想要提高散热器的工作效率接下来的研究方向就是朝着新型材料出发。
四、结束语
        随着社会的快速发展,人们的生活水平日益提高,同时汽车也有了很大的发展,对于汽车来说散热性能是非常重要的,所以对于散热器就需要有足够的能力。我国对于散热器的发展虽然已经有了很大的进步,但是相对于那么发达国家来说还是存在一定的差距。首先就是对于散热器来说要适应目前发展形势,由于新型汽车的产生,就需要生产出适合新型汽车的散热器。同时在保证散热器安全的情况下可以采用新型材料来增加散热器的工作效率。
参考文献
[1]梅涛.汽车散热器水室装配设备的研制[D].上海交通大学,2016.
[2]杨旭.石墨烯纳米粒子冷却液在汽车散热器中的传热性能研究[D].广西大学,2018.
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