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散热器技术真的已经成熟了

发布时间:2019-09-14 08:32:01 编辑:笔名

  散热器技术真的已经成熟了?

  汽车散热器又称水箱,是汽车冷却系统中不可或缺的一个部分

  。其功用是散发热量,降低发动机工作温度,保证其能正常高效的工作。作为一项传统产品,散热器目前的技术已经能够满足整车厂的需求,不少人士认为此方面技术已经相对成熟和完善。然据了解,与发动机其它部件相比,散热器技术发展还相对较落后。尤其是随着节能减排政策的加严以及新能源车的推广加快,这对散热器的设计及技术提出更高要求。

  节能减排大趋下 性能有待提升

  散热器在我国已发展多年,属于比较传统的技术,目前国内生产企业众多,产品参差不齐。至于产品优劣之间的差异比较,格朗吉斯研发人员HOUSE表示,主要由三个关键因素来衡定:散热性能、重量和体积(轻量化),使用年限(可靠性)。

  排放标准的提高,致使发动机对于散热器的散热性能提出更高要求,如为了减少NOX排放,需要优化喷油正时,这会增加发动机机油热负荷;另外,越来越多的消费者追求动感驾驶乐趣,这促使发动机功率的不断提升,从而致使散热量也逐步增加;在新能源车方面,燃料电池车热负荷非常大。在燃料电池系统中,大约有50%的能量转换成热量被水散发到大气中去,与传统内燃机33%左右的热负荷相比,对散热器的散热能力提出了更高的要求这些都需要高性能散热器来辅助。散热性能的好坏对发动机的动力性、经济性和可靠性都有很大的影响。

  除减排外,节能与油耗达标也成为各车企面临的严峻问题,而轻量化成为主要解决方案之一,发动机小型化已成趋势,这就要求包括散热器在内的各配件降低自身重量。不过对于发动机小型化是否会促使散热器体积的缩小,富奥伟世通热交换系统有限公司技术部部长时华表示,这是不成正比的,发动机小型化反而要求散热器的性能要不断提升。

  在可靠性上,浙江银轮轿车铝油冷器事业部总经理兼监事会主席冯宗会表示,现今主机厂对散热器使用寿命提出越来越高的要求,其中材料的匹配和产品的设计构造对其影响较大。

  在节能减排政策下,高性能、轻量化、低成本将成为散热器的发展所趋,这将会引来新一轮的技术和产品变革。

  要满足这三点要求,材料的选择至关重要,目前市场上的材料主要以铝为主,未来亦有可能会有新材料来替代。中国汽车工业协会车用散热器委员会秘书长王钟柱表示。

  所用材料的发展

  由于铜具有传热性能好、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,最初散热器行业一直以铜及铜合金作为制造散热器的主要材料。随着工业的不断发展,铜材的消耗量日益增加。对于散热器行业来说,材料问题已成为亟待解决的问题。而铝制散热器具有质量轻、散热性能高、原材料成本低、可靠性好等优点,自20世纪80年代中期,逐渐取代铜散热器,在轿车上得到广泛使用。在20年的发展过程中,管壁日趋薄,整体器件也越来越轻,散热效率要求也逐步得以提高,从而满足低成本高效率的市场要求。

  然铝制散热器也有其弊端存在,冯宗会表示,目前在耐高温、耐腐蚀性、高强度方面铝散热器的性能还有待提高。王钟柱秘书长则认为,耐高温方面目前问题倒不是很大,耐高压高强度方面亟待提高。上海贝洱热系统有限公司技术主管潘云仙指出,与铜相比,铝的确有不足之处,但我们要看一个产品的整体性价比,总体来讲,铝的优势远远大于劣势。

  目前,一些新材料也正逐步被研发。奥克里奇国家实验室之前曾开发出一种独特的石墨泡沫材料,这种石墨泡沫材料密度为0.2~0.6g/cm3,导热率为40~187W/m.K。且因为泡沫为蜂窝状的形结构,接触表面积很大,可以极大提高传热系数。此外,一些工程塑料也逐渐用在散热器上不涉及换热的部件,常见的是用增强尼龙66(加人玻璃纤维的尼龙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。然对于未来是否有其它非金属材料如高分子复合材料可以用于散热器散热部件的制造现在还不可知,不过首先该材料本身需要有较好的导热性能,另外从结构上也需要比较大的调整。目前,可以从国外一些资料看到发泡材料制作的散热器的研究,采用纳米流体作为内部换热介质。

  国内外技术差距缩小

  之前我们的技术主要是拷贝的,然目前我们已经有自己的研发队伍,可以自主研发。冯总会自豪地说,目前我们已经加大技术投入和人才培养,并不断引进经验丰富的国际化人才,技术跟外资企业基本相差不大,经过不懈的努力,现今已与福特、奔驰、通用等车企配套。

  王钟柱亦表示,目前国内散热器生产企业众多,国内外的技术差距正逐步缩小。不过配套领域多以外资品牌为主,民营企业多供应于售后或出口,在国外的市场倒发展不错,但国内整车企业固有的供应链体系很难打破。

  不过对于目前存在的差距,以上两位均指出,在生产的标准化和自动化方面民营与国外还有一定差距,另外,新能源车的配套和技术研发上,外资品牌比较有优势。

  而对于整车厂来讲,固有的理念依然认为在技术和质量方面,外资品牌相对较为领先。因此,民营企业未来要进入配套体系,阻力依然较大。

  技术探讨与合作

  虽然目前散热器技术上相对比较成熟,国内外企业差距缩小,但距离毕竟还存在。这些具体的差异表现在哪里?面对汽车节能减排大趋势和新能源车的发展,各企业如何在现有的技术基础上进行提升,满足现实发展所需?针对此,热交换器铝材领先供应商格朗吉斯铝业(上海)有限公司,以其在行业的地位和独有的观察,近期进行了一项散热器技术差异化的测试研究。该研究根据精密的调研,特选择12款不同型号的散热器,对其散热量、耐热疲劳、耐振动、防腐蚀等性能以及尺寸、重量、设计构造等方面进行了微观测量和研究,为行业提供差异化及价值性参考。

  项目负责人HOUSE告知,之前这类研究很少,作为供应链的上游,我们一方面想通过研究加深对散热器技术的了解,以推进产品和技术创新。同时更希望将此研究结果分享给我们的下游散热器企业,让他们从细分化的数据中找到自己的差距,进而提升技术实力。

  据了解,格朗吉斯每2年都会举办大型的散热器相关技术研讨会,为国内外企业提供技术交流平台,今年的10月份亦将会在成都举办这样的盛会,围绕散热器目前的技术现状和未来发展展开探讨,同时在会上分享之前的测试研究报告。

  无论是外资还是民营企业,在散热器技术上虽然有一定的熟稔度,然势必要跟上整车快速发展的步伐,不断的拓展和提高。市场不需要老成持重,传统的技术更需要去跨越和提高,而相互了解、相互促进未尝不是促进技术革新的有利途径。

  (文章来源:汽车)

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