汽车散热器轻量化改进

汽车散热器轻量化改进漆杰;童元【摘要】通过采用高性能的铝合金材料，并对散热器结构进行优化设计，实现了对某车型现有的散热器的轻量化改进.以两种方案装配互换为前提,不修改散热器在整车位置中的边界.通过计算机辅助集成技术和结构分析等技术，对于水室的强度和刚度进行有效的校核，改进后的散热器与原方案总成换热性能相当，而总成降重达到22%.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷)，期】2017(000)007【总页数】3页(P58-60)【关键词】散热器;轻量化;结构优化;换热性能【作者】漆杰;童元【作者单位】安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601;安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】U461.99CLCNO.:U461.99DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2017)07-58-03汽车轻量化主要通过采用轻量化材料和轻量化制造工艺，以及对结构进行优化设计来实现。汽车散热器主要由水室、主板、侧板、散热管、散热带(片)组成［1］。在整车状态时，防冻液充满散热器内部，一般乘用车散热器总成和防冻液约占整车重量的1%~1.5%，因此冷却系统的降重对整车来说具有积极的意义。本文案例在不改变现有车型散热器边界的条件下，通过优化水室结构尺寸，应用改进的铝合金对主板、散热管、散热带进行优化，最终优化的方案与原方案性能相当，而优化后的散热器降重达到22%。散热器方案改进的原则是新旧方案能够互换。散热器在整车空间的布置边界主要有:左右是前端模块竖梁，上下是前端模块安装面和安装孔，前面是冷凝器及其管路，后面是冷却风扇。本次优化的方法是：a、合理设计结构。将水室结构进行减小处理。初步优化处理之后，通过计算机辅助集成技术和结构分析等技术，对于水室的强度和刚度进行有效的校核，优化零部件结构；b、高性能铝合金应用［2-3］。在满足芯体强度、爆破以及换热性能相当等要求的前提下，减小散热管、散热带、主板尺寸［4］。1.1边界匹配冷却风扇总成安装在两个水室上，两个部件的接触面要保持较小的间距，以避免干涉受力和漏风。由于总成在布置空间受到限制，各组件需在满足优化前后总成能够互换的基础上进行改进，具体方案如下表1：1.2水室、主板、护板结构改进散热器水室、主板、护板的主要作用是分配和汇聚散热管中的冷却液，承受部分散热器总成自重和工作室系统压力［5］。这三种部件的改进方向是降低料厚，改变结构尺寸，具体举措和说明如下表2:1.3散热器管和散热带结构改进散热器芯子是散热器的核心部分，由散热管和散热带组成，起主要散热作用。散热管增加管子数量，散热带降低波高以实现目标换热需求和总成的强度要求，具体优化举措如下表3:1.4主板、散热管和散热带材料改进在选择散热器的材料时，主要考虑以下几点：传热性能好、抗腐蚀能力强、具有足够的强度、有良好的钎焊性能、易于加工成型及好的经济性。根据以上要求，对于散热器来说，要提高材料的利用率，减少合金的消耗，寻找替代材料。方案中使用的散热管料合金机械性能对比如下表4:散热带材料机械性能对比如下表5:2.1刚度、耐爆破性能分析分析确认散热器各部件尤其是受压部件的应力大小，检查刚度是否满足要求，是汽车散热器设计的重要环节。经分析优化后的散热器刚度和耐爆破性能均由于原方案，具体分析结果如下表6:2.2换热特性分析通过换热性能测试，对比测试结果见下表7。在相同的进风量时，优化后的散热器换热量大于原散热器；而相同风速和流量时，优化后的散热器风阻和水阻有所上升;但散热器综合性能基本相当［6］。2.3方案重量对比从表8中各组件降重的数据看出，优化方案比原方案的散热器总重量减少了0.627kg，降重比例为22%。本文根据汽车轻量化技术降重的方法，通过结构优化设计、轻量化材料的应用，以具体方案详细说明了一款散热器总成在维持综合性能基本相当的前提下，达到有效降重的过程。本文总结的改进过程和设计要点，为散热器总成结构优化设计和轻量化工作提供了一个参考。【相关文献】［1］ 王鹏.发动机散热器的设计［J］.农村实用科技信息.2015(2):52.［2］ 付京京.汽车轻量化技术的发展现状及其实施途径分析［J］.信息系统工程.2016(7):79.［3］ 鲁春艳.汽车轻量化技术的发展现状及其实施途径［J］.轻型汽车技术.2007(6)22-25.谷操;董庆丽;赵迎丰.移动作业机械冷却系统的改进设计[J].车辆与动力技术.2016(1)