１２ 技术纵横 轻型汽车技术２０１１（３）总２５９
载货汽车散热器的设计计算
刘立军 傅景军 赵化冰。
（１．东南大学能源与环境学院）
（２．上汽商用车技术中心（上海））
（１、３．上汽商用车技术中心南汽研究院）
摘要 以散热器为核心部件的冷却系统决定着整车的热平衡，对维持发动机和整车的正常
工作起着至关重要的作用。本文以拟配装四款柴油发动机的载货汽车冷却系统的全新开
发工作为例，依据整车开发流程，较系统地介绍了散热器设计计算的基本思路和方法，并
通过系统级ＣＦＤ分析和试验手段进行了验证。
关键词：载货汽车柴油机散热器计算整车开发流程
散热器是汽车冷却系统的核心，也是影响整车
布置和系统热效率的关键部件。散热器性能的优劣
对发动机和整车的动力性、经济性、可靠性和污染物
排放都有很大影响。以计算分析为依据，可以对散热
器进行详细设计和优化，从而提高发动机的热效率，
实现整车的节能减排。
１ 散热器设计计算所需基本参数
通常需要输入尽可能全面的参数进行设计计算
和校核（见表１），但新车型开发可能与发动机开发
并行开展，初步设计过程中很难得到完整的输入条
件。多数情况只能通过经验公式估算所需参数，从而
预测系统性能及必要的布置空间。随着开发流程的
推进，输人参数会逐步完善。 表１ 某型载货汽车散热器设计计算所需输入参数（片段）
序号 物理量 数值 单位 ｌ 发动机型号 ＥＡ ２ 排量Ｖ ２．９９８ Ｌ ３ 额－疋功率Ｎ １ＩＯ ｋＷ ４ 功率点转速ｎ ３５００ ｒｐｍ ５ 扭矩点转速ｎ １６００ ｒｐｍ
ｌＯ７ 冷却液许用温度Ｔ １０５ ℃ １０８ 压力盖压力阀限值Ｐ １Ｏ８ ｋＰａ ２ 概念设计阶段的初步计算
通常散热器的设计先行于机舱内其他系统及
零部件，其初步计算通常在设计阶段初期、全面
ＣＡＥ分析和试验验证开始前完成。根据初步计算结
果，可以完成散热器初始数模的搭建，并提交整车
完成总布置检查（ＤＭＵ）。
散热、吸热，还是绝热重要？
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在这儿之前,有一个很重要的问题要问各位,您知道什么是"热"吗?在您选择一项产品之前.您得先知道您用钞票换得手中的宝贝要解决的是什么物理现象,千万别当了冤大头!"热 (Heat)"是能量吗?
严格来说它不算是能量,应该说是一种传递能量的形式.就好象作功一样.微观来看,就是区域分子受到外界能量冲击后,由能量高的分子传递至能量低的区域分子(就像是一种扩散效应),必须将能量转嫁释放出来.所以能量的传递,就是热.而大自然界最根本的热产生方式,就是剧烈的摩擦(所谓摩擦生热如是说!).从电子(量子力学)学的角度而言,当电子束滑过电子信道时,会因为与导线(trace)剧烈摩擦而产生热,它形成一股阻力,阻止电子流到达另一端(就像汽车煞车的效果是一样的).我们统称作"废热". 所以当CPU的速度越高,表示它的I/O(Input/Output)数越高,线路布局越复杂.就好比一块同样面积的土地上.您不断的增加道路面积;不断的膨胀车流量,下场是道路越来越窄,而车子越来越多,不踩煞车,能不出车祸吗?当然热量越来越高.信不信,冷飕飕的冬天,关在房里打计算机,你会爱死它,又有得杀时间,又暖和!只是不巧,炎炎夏日又悄悄的接近了……
"传热(Heat Transfer)":既然说热是一种传递能量的形式.那就不能不谈传递的方法了.总的来说整个大自然界能量传递的方式被我们聪明的老祖先(请记住.热力学Thermal Dynamic是古典力学的一种!)概分为三种,接下来我用最浅显易懂的方式分别介绍这门神功的三大基本奥义让各位知道:
1.)热传导(Conduction)
物质本身或当物质与物质接触时,能量传递的最基本形式(这里所说的物质包括气体,液体,与固体).当然气体与液体(我们统称为流体)本身因为结构不似固体紧密.我们又有另外一个专有名词来形容它,叫做热扩散(Diffusion).若诸位看官真有兴趣的话,不妨把下面的公式熟记,对以后您专业素养的养成,抑或是将来更深入的技术,探讨彼此的沟通都非常有帮助(这可是入门的第一招式,千万别放弃您当专业消费者的权益了!).另外,为了避免您一开始走火入魔,请容我先将所有的单位(Unit)都拿掉.
一、双管系统(85/60)热负荷供水温度回水温度供回水温差室内计算温度平均温度系数指数单位散热量QtgthΔttnΔtCnqW℃℃℃℃℃Wβ1β2β3片片NO.110008560252052.50.53971.29189.711.1111.11.0511.0612.4NO.210008560252052.50.53971.29189.711.1111.11.0511.0612.4NO.310008560252052.50.53971.29189.711.1111.11.0511.0612.4NO.410008560252052.50.53971.29189.711.1111.11.0511.0612.4NO.510008560252052.50.53971.29189.711.1111.11.0511.0612.4NO.610008560252052.50.53971.29189.711.1111.11.0511.0612.466.974.4二、单管系统(85/60)热负荷供水温度回水温度供回水温差室内计算温度平均温度系数指数单位散热量QtgthΔttnΔtCnqW℃℃℃℃℃Wβ1β2β3片片NO.1100085.0080.834.172062.920.53971.291113.38.818.81.0511.069.8NO.2100080.8376.674.172058.750.53971.291103.79.619.61.0511.0610.7NO.3100076.6772.504.172054.580.53971.29194.310.6110.61.0511.0611.8NO.4100072.5068.334.172050.420.53971.29185.111.7111.71.0511.0613.1NO.5100068.3364.174.172046.250.53971.29176.213.1113.11.0511.0614.6NO.6100064.1760.004.172042.080.53971.29167.414.8114.81.0511.0616.5合计600068.876.5连接形式修正系数安装形式修正系数修正片数实际每组采用片数房间名称计算片数预选组数每组片数组装片数修正系数连接形式修正系数安装形式修正系数修正片数实际每组采用片数q=C(Δt）n房间名称计算片数预选组数每组片数组装片数修正系数
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汽车水散热器的概述
及理论设计计算
一、散热器概述
1汽车散热器的定义：
汽车散热器是水冷式发动机冷却系统的关键部件。通过强制水循环对发动机进行冷却，是保证发动机在正常的温度范围内连续工作的换热装置。
1、散热器在汽车中的重要地位
1汽车总成
产值比重按不同的车型能够占汽车总成的1~2.5%
2发动机总成
产值比重按不同的车型能够占发动机的15%左右
3、散热器结构的发展
1管片式开窗结构
2铜质管带式平片结构
3铜质管带式开窗结构
4铝质汽车散热器
5铜塑水箱或铝塑水箱
4、散热器的结构
1基本结构
2带补偿水壶结构
3带膨胀水箱结构
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三、汽车的整体结构
温度过高及过低的坏处
温度过高
3温度过高时大多数零件都受热膨胀，温度越高，膨胀越大4零件在高温下会降低强度，不能很好地工作
5温度过高时，其润滑油粘度降低，会加剧零件的磨损
6气缸内的温度过高时，进入气缸内的新鲜空气很快膨胀，就减少了进气量，降低功率。
7在汽油机中，气缸内温度过高时，容易产生爆炸现象
温度过低
2燃料不能完全燃烧,使燃料消耗增加
3使润滑油粘度增高,零件的摩擦阻力加大,消耗较多的功率,因而减少了输出功率
4废气中的水蒸气与硫化物生成一种叫亚硫酸的液滴腐蚀零件5传走的热能增加,转变为机械功的热能减少,造成过多的散热损失.汽车分类最新标准
以前的分类是我国1988年6月发布的有关标准GB/T3730.1-1988。
2目前新标准已将汽车的分类作了修改:
3一是废除了“轿车”的提法
4二是不再将”越野车”单独分类
5三是将汽车分为乘用车和商用车两大类
乘用车（不超过9座）：
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1分为普通乘用车、活顶乘用车、高级乘用车、小型乘用车、敞篷车、仓背乘用车、旅行车、多用途乘用车、短头乘用车、越野乘用车、专用乘用车。
商用车:
2分为客车、货车和半挂牵引车
3客车细分为小型客车、城市客车、长途客车、铰接客车、无轨客车、越野客车、专用客车。
