载货汽车散热器的设计及结构材料
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摘 要 冷却系统的作用是保证发动机不发生过热现象，在最适宜的温度状态下工作，而散热器是冷却系统中的关键零部件，起着至关重要的作用。
载货汽车发动机燃油燃烧后产生的热量分配大约为：30%用于做功，30%通过排气门排出，10%由发动机表面散发，30%需要由发动机冷却系统散热。冷却系统的作用是保证发动机不发生过热现象，在最适宜的温度状态下工作，而散热器是冷却系统中的关键零部件，起着至关重要的作用。载货汽车发动机的冷却系统，一般是由水泵、节温器、散热器、护风罩、发动机冷却风扇等部分组成。发动机的冷却方式：空气冷却和液体冷却。
一、载货汽车散热器的布置
（一）空气流通系统提高进风系数
减小空气流通阻力
尽量减少散热器前的障碍物，进风口的有效进风面积不要小于60%的散热器芯体正面积。尽量采用迎风面积较大的散热器，风扇与任何部件距离不小于20mm，这样可以组织气流通畅排出，减少风扇后的排风背压。
降低进风温度 防止热风回流
合理布置散热器进风口，增加密封性防止热风回流。合理布置风扇与散热器芯部的相对位置，尽量加大风扇前端与散热器芯体间的距离。美国康明斯公司材料推荐，吸风式风扇距离散热器芯部不小于50mm，吹风式风扇距离散热器芯部不小于100mm。
（二）提高冷却液循环中的散热能力
提高冷却液的除气能力
（1）设计膨胀水箱
膨胀水箱应高于散热水箱50mm左右，必须具有相当于冷却系统总容积4%～6%的冷却液膨胀空间，储备水量应是冷却系统总容积的11%，有暖风时达到20%，冷却液液面不能淹没加水伸长颈管，加水伸长颈管上部必须设通气孔，通气管不宜小于o3.2mm，膨胀水箱最低液面以下水深不得低于50mm，以防止空气进入注水管。
（2）设计除气管路
冷却系统几乎全部采用压力循环式系统，在散热器上部直接开一个注水口，并在注水口处安装压力式散热器盖，它由控制最高压力的压力阀和系统内出现负压时开启的真空阀构成。
提高冷却液除杂质能力
载货汽车散热器的设计
1、设计计算
发动机所需散热量Q（kJ/s）的计算
Q=（AgeNehu）/3600 式中A―传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比（柴油机A=0.18～0.25），ge―内燃机燃料消耗率（额定工况时柴油机ge=0.21～0.27kg/kwh），Ne发动机功率（kw），hu燃料低热值（柴油机hn=42500kJ/kg）。
散热器散热面积F（m2）的计算
F=Qq/K=t 式中q―散热器储备系数如水垢油泥影响等（q=1.1～1.5），K―散热系数（0.18～0.23kw/m2℃），=t―液气平均温差（=t==ts-=tk=10～30℃）。
经公式得的结果通常为一个取值范围，应根据实际情况选取合适的散热器散热面积（带有水冷EGR的发动机在此基础上应留有10%～15%的富裕度）。为提高散热效率，尽可能减小散热器芯厚，散热面积通常取较小值。如果配装带水冷EGR的发动机，取较大值便利于增强冷却系统的适应能力。一般载货汽车推荐散热面积为：0.10～0.16 m2/ kw。
散热器正面积S（m2）的计算
散热器的正面积也称迎风面积。正面积越大，则散热器被冷却风扫过的区域就越大，冷却效率就越高。这样可以减小芯厚，从而降低风阻及风扇功率损耗。一般载货汽车推荐散热器正面积为：30～40 cm2/kw。
2、性能验证
由于车辆行驶的地域环境等因素的不同，需进行各种工况、地域及环境中散热器的性能验证。以验证散热器是否符合车辆的散热性能要求。
载货汽车散热器的结构：
散热器是由冷却用的散热器芯体、贮存冷却液的上、下水室三部分组成的。由于散热器工作时会产生水蒸气，所以上水室还承担着气水分离的作用。散热器芯子的结构有多种，常见的多为管片式和管带式。载货汽车散热器多采用管带式芯体，它由波纹状的散热带和散热管相间排列构成。在散热带上开有许多类似百叶窗的孔，以破坏空气流在散热带表面上的附着层，提高散热能力。这种散热器的芯体散热能力较高，制造工艺简单、质量轻、成本低，可以在有限的空间尺寸内获得更好的冷却效果。由于我国地域广大，气候条件及路况的差别也很大。在南方地区明显感觉散热器的散热能力不足。为此，在保证原装配位置的情况下，将其单列散热管改成双列散热管的结构，使其在散热面积增加45%的情况下，以满足车辆散热要求。
二、载货汽车散热器的材料
散热器行业一直以铜及铝合金作为制造散热器的主要材料。随着散热器行业的发展，塑料被用来制造散热器的零部件。常见的是用加入玻璃纤维的尼龙66注塑加工成散热器的水室，散热器芯体与水室之间不用钎焊，用机械方式进行装配。该散热器的优点是生产工艺简单、成本低、质量轻、水室上原来需要钎焊的复杂零件可以一次成型等。现铜塑和铝塑结构的散热器已经广泛使用。
（作者单位：沈阳金杯车辆制造有限公司）