【汽車散熱器知識】

【汽車散熱器知識】的圖1

汽車散熱器由進水室、出水室及散熱器芯等三部分構成。冷卻液在散熱器芯內流動,空氣在散熱器外通過。熱的冷卻液由于向空氣散熱而變冷,冷空氣則因為吸收冷卻液散出的熱量而升溫。

概述

散熱器屬于汽車冷卻系統,發動機水冷系統中的散熱器由進水室、出水室、主片及散熱器芯等三部分構成。

散熱器冷卻已經到達高溫的冷卻液。當散熱器的管子和散熱片暴露在冷卻風扇產生的氣流及車輛運動產生的氣流中時,散熱器中的冷卻液變冷。

分類

按照散熱器中冷卻液流動的方向可將散熱器分為縱流式和橫流式兩種。

散熱器芯部的結構形式主要有管片式和管帶式兩大類

材質

汽車散熱器主要有兩種:鋁質和銅制,前者用于一般乘用車,后者用于大型商用車

汽車散熱器材料與制造技術發展很快。鋁散熱器以其在材料輕量化上的明顯優勢,在轎車與輕型車領域逐步取代銅散熱器的同時,銅散熱器制造技術和工藝有了長足的發展,銅硬釬焊散熱器在客車、工程機械、重型卡車等發動機散熱器方面優勢明顯。國外轎車配套的散熱器多為鋁散熱器,主要是從保護環境的角度來考慮 (尤其是歐美國家)。在歐洲新型的轎車中,鋁散熱器占有的比例平均為64%。從我國汽車散熱器生產的發展前景看,硬釬焊生產的鋁散熱器逐漸增多。硬釬焊銅散熱器也在公共汽車、載貨汽車和其他工程設備上得到應用。

結構

汽車散熱器是汽車水冷發動機冷卻系統中不可缺少的重要部件,正朝著輕型、高效、經濟的方向發展。汽車散熱器結構也不斷適應新發展。

最常見的汽車散熱器的結構形式可分為直流型和橫流型兩類。

散熱器芯部的結構形式主要有管片式和管帶式兩大類。管片式散熱器芯部是由許多細的冷卻管和散熱片構成,冷卻管大多采用扁圓形截面,以減小空氣阻力,增加傳熱面積。【汽車散熱器知識】的圖2散熱系統

散熱器芯部應具有足夠的通流面積,讓冷卻液通過,同時也應具備足夠的空氣通流面積,讓足量的空氣通過以帶走冷卻液傳給散熱器的熱量。[1]

同時還必須具有足夠的散熱面積,來完成冷卻液、空氣和散熱片之間的熱量交換。

管帶式散熱器是由波紋狀散熱帶和冷卻管相間排列經焊接而成。

與管片式散熱器相比,管帶式散熱器在同樣的條件下,散熱面積可以增加12%左右,另外散熱帶上開有擾動氣流的類似百葉窗的孔,以破壞流動空氣在散熱帶表面上的附著層,提高散熱能力。

【汽車散熱器知識】的圖3

原理

為了避免發動機過熱,燃燒室周圍的零部件(缸套、缸蓋、氣門等)必須進行適當的冷卻。為了保證冷卻效果,汽車冷卻系統一般由散熱器、節溫器、水泵、缸體水道、缸蓋水道、風扇等組成。散熱器負責循環水的冷卻,它的水管和散熱片多用鋁材制成,鋁制水管做成扁平形狀,散熱片帶波紋狀,注重散熱性能,安裝方向垂直于空氣流動的方向,盡量做到風阻要小,冷卻效率要高。 冷卻液在散熱器芯內流動,空氣在散熱器芯外通過。熱的冷卻液由于向空氣散熱而變冷,冷空氣則因為吸收冷卻液散出的熱量而升溫,所以散熱器是一個熱交換器。

使用與保養

1、散熱器不應與任何酸、堿或其它腐蝕性性質接觸。

2、建議使用軟硬水需軟化處理后使用,避免造成散熱器內部堵塞及水垢的產生。

3、在使用防凍液,為了避免散熱器的腐蝕,請務必使用正規廠家生產且符合國家標準的長效防銹防凍液。

4、在安裝散熱器過程中,請不要損壞散熱帶(片)和碰傷散熱器,以保證散熱能力和密封。

5、散熱器內完全放水再注水時,要先將發動機缸體的放水開關扭開,有水流出時,再關上,從而避免產生水泡。

6、在日常使用中應隨時檢查水位,要停機降溫后加水。加水時,將水箱蓋慢慢打開,作業人員身體應盡量遠離加水口,以防高壓蒸汽油加水口噴出造成燙傷。

7、在冬季為防止結冰造成芯子破裂現象,如長期停車或間接停車時,應將水箱蓋和放水開關,將水全部放出。

8、備用的散熱器有效環境應保持通風、干燥。

9、視實際情況用戶應在1~3個月間對散熱器進行完全清洗一次芯體。清洗時,用清水沿反進風向側沖洗。

10、水位計應每3個月清洗一次或視實際情況,各部件拆下用溫水加無腐蝕性洗滌劑清洗。

使用注意點

根據每個地區的特定環境溫度來決定LLC(長效冷卻液)的最佳濃度。另外,LLC必須定期更換。

【汽車散熱器知識】的圖4

汽車散熱器罩

散熱器罩有一壓力閥,其給冷卻液加壓。壓力下的冷卻液溫度升至100℃以上,這使得冷卻液溫度和空氣溫度的差別更大。這樣可以改善冷卻效果。當散熱器壓力增加時,壓力閥打開,并將冷卻液送回儲液罐口,當散熱器解壓時,真空閥打開,使儲液罐放出冷卻液。增加壓力期間,壓力上升(高溫)減壓期間,壓力下降(冷卻)

分類和維護

汽車散熱器一般分為水冷和風冷。風冷式發動機的散熱是依靠空氣的流通來帶走熱量從而達到散熱的效果。風冷式發動機的缸體外部被設計制造成密集的片狀結構,從而增加散熱面積,以滿足發動機的散熱需求。風冷發動機相比使用最多的水冷發動機來說具有重量輕,維護方便等優點。

水冷散熱是水箱散熱器負責將帶有發動機高溫的冷卻液進行冷卻;水泵的任務是讓冷卻液在整個散熱系統中循環;風扇的運轉利用環境溫度直接吹向散熱器,使得散熱器內的高溫冷卻液得到冷卻;節溫器控制冷卻液循環的狀態儲液罐用來儲存冷卻液。

當車輛行駛時,灰塵、樹葉、雜物很容易殘積在散熱器表面,阻塞散熱葉片導致散熱器性能下降。這種情況下,我們可以使用毛刷進行清理,也可以用高壓氣泵吹走散熱器上的雜物即可。

養護維修

汽車散熱器作為汽車內部的傳熱導熱部件,對于汽車來說起著重要作用,汽車散熱器的材質主要為鋁制或銅質,散熱器芯是其主要部件,內裝有冷卻液,通俗來說,汽車散熱器是一個熱交換器。而對于散熱器的養護和維修,大多車主只是一知半解,下面我來介紹下日常汽車散熱器的養護和維修。

散熱器和水箱共同作為汽車的散熱裝置,就其材質來說,是金屬不耐腐蝕,所以應避免其和酸堿等有腐蝕性的溶液接觸,以免遭到損傷。對于汽車散熱器來說,堵塞是很常見的故障,減免堵塞的發生,里面應注入軟水,硬水需軟化后再進行注入,以免產生水垢造成汽車散熱器的堵塞。冬季天氣寒冷,散熱器容易結冰膨脹凍壞,所以應加入防凍液,避免水的結冰。在日常使用中應隨時檢查水位,要停機降溫后加水。對汽車散熱器進行加水時,應將水箱蓋慢慢打開,車主等作業人員身體應盡量遠離加水口,以免高壓的高溫油氣噴出出水口造成人員燙傷。

工作原理詳解

冷卻系統的主要工作是將熱量散發到空氣中以防止發動機過熱,但冷卻系統還有其他重要作用。汽車中的發動機在適當的高溫狀態下運行狀況最好。如果發動機變冷,就會加快組件的磨損,從而使發動機效率降低并且排放出更多污染物。因此,冷卻系統的另一重要作用是使發動機盡快升溫,并使其保持恒溫。 

汽車冷卻系統分為兩種類型:

液冷和風冷。液冷液冷汽車的冷卻系統通過發動機中的管道和通路進行液體的循環。當液體流經高溫發動機時會吸收熱量,從而降低發動機的溫度。液體流過發動機后,轉而流向熱交換器(或散熱器),液體中的熱量通過熱交換器散發到空氣中。風冷某些早期的汽車采用風冷技術,但現代的汽車幾乎不使用這種方法了。這種冷卻方法不是在發動機中進行液體循環,而是通過發動機缸體表面附著的鋁片對氣缸進行散熱。一個功率強大的風扇向這些鋁片吹風,使其向空氣中散熱,從而達到冷卻發動機的目的。因為大多數汽車采用的是液冷,管道系統汽車中的冷卻系統中有大量管道。【汽車散熱器知識】的圖5散熱系統

泵將液體輸送至發動機缸體后,液體便開始在氣缸周圍的發動機通道里流動。接著,液體又通過發動機的氣缸蓋返回恒溫器位于液體流出發動機的位置。如果恒溫器關閉,則液體將經過恒溫器周圍的管道直接流回到泵。如果恒溫器打開,液體將首先流入散熱器,然后再流回泵。

加熱系統也有一個單獨的循環過程。該循環從氣缸蓋開始輸送液體,使其流經加熱器風箱,然后又流回泵。對于配備有自動變速器的汽車,通常會有一個獨立的循環過程來冷卻內置于散熱器的變速器油液。變速器油液由變速器通過散熱器內另一個熱交換器抽吸得到。液體汽車可以在遠低于零攝氏度到遠高于38℃的寬泛溫度范圍內工作。

因此,不管使用何種液體對發動機進行降溫,其必須具有非常低的凝固點、很高的沸點以及能吸收大量熱量。水是吸收熱量的最有效的液體之一,但水的凝固點太高,不適用于汽車發動機。大多數汽車使用的液體是水和乙二烯乙二醇的混合液(c2h6o2),也稱為防凍液。通過將乙二烯乙二醇添加到水中,可以顯著提高沸點、降低凝固點。

每當發動機運轉時,水泵就會使液體進行循環。類似于汽車中使用的離心泵水泵運轉時通過離心力將液體輸送到外面,并從中部持續抽吸液體。泵的入口位于離中心較近的位置,因此從散熱器返回的液體可以接觸到泵葉片。泵葉片將液體送至泵的外部,液體由這里進入發動機。從泵流出的液體首先流經發動機缸體和氣缸蓋,然后流入散熱器,最后返回到泵。發動機發動機缸體和氣缸蓋具有許多通過鑄造或機械加工而成的通道,以便于液體流動。

如果這些管道當中液體的流動很平穩,則只會直接冷卻與管道接觸的液體。從管道中流動的液體傳導至管道熱量的多少取決于管道和接觸管道的液體之間的溫度差異。因此,如果與管道接觸的液體得到快速冷卻,那么傳輸的熱量會比較少。通過在管道內制造湍流,混合所有液體,將與管道接觸的液體保持高溫以吸收更多熱量,從而使管道內的全部液體得到有效地利用。

變速器冷卻器跟散熱器內的散熱器很相似,不同的只是油液不是與空氣交換熱量,而是與散熱器當中的冷卻液交換熱量。壓力水箱蓋壓力水箱蓋可以將冷卻液的沸點提高25℃。

恒溫器的主要作用是使發動機快速升溫,并保持恒溫。它是通過調節流經散熱器的水量而實現的。在低溫情況下,散熱器的出口將完全被阻塞,即所有的冷卻液經由發動機進行再次循環。冷卻液的溫度一旦升高到82-91℃之間,恒溫器便會打開,從而使液體流經散熱器。當冷卻液的溫度達到93-103℃時,恒溫器將一直保持打開狀態。

冷卻風扇與恒溫器類似,必須對冷卻風扇加以控制以使發動機保持恒溫。前輪驅動汽車裝有電扇,因為發動機通常橫向安裝,即發動機的輸出朝向汽車的一側。

風扇可以通過恒溫開關或發動機計算機進行控制,這些風扇將在溫度升高到超過設定點時打開。當溫度降到低于設定點時,這些風扇將會關閉。冷卻風扇配備縱向發動機的后輪驅動汽車通常裝有發動機驅動冷卻風扇。這些風扇具有恒溫控制粘性離合器。該離合器位于風扇的中心,被散熱器流出的氣流所包圍。這類特殊的粘性離合器有時更像是全輪驅動汽車的粘性耦合器。當汽車過熱時,打開所有車窗,并且在全速運轉風扇時運行加熱器。這是因為加熱系統實際上是一個二級冷卻系統,可以反映汽車上主冷卻系統的情況。

加熱器管道系統位于汽車儀表板的暖氣風箱實際上是一種小型散熱器。該加熱器風扇使空氣流過暖氣風箱,然后再進入汽車的乘客艙。加熱器風箱類似于一種小型散熱器。加熱器風箱從氣缸蓋吸取出熱的冷卻液,然后又使其重新流回泵中,因此,加熱器在恒溫器打開或關閉時均可以運行。

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