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[摘 要]根据现代岸机冷却系统正朝着轻型、高效、环保、经济的方向发展，本文介绍了岸机冷却系统的基本结构组成，并着重阐述了散热器的主要形式、功用、主要部件、散热片材料，指出铝制散热器是今后的发展趋势。
[关键词]冷却系 散热器 铝制散热器
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）07-0022-02
1.冷却系概述
1.1 冷却系的功用
冷却系的功用是把受热零件吸收的部分热量及时散发出去，使发动机得到适度的冷却，从而使其保持在最适宜的温度范围内工作。
（1）发动机冷却的目的
避免零件受热膨胀，造成相对运动零件之间的间隙减小而卡死，或润滑油失效，过热还会降低零件的机械强度。以及使发动机进气效率下降，功率降低，引起爆燃或表面点火。
发动机工作时，汽缸内燃烧气体的温度可达2200～2800K，如果不对发动机采取必要的冷却措施，将不能保证其正常工作。
（2）发动机的冷却要适度
发动机的冷却要适度。正常的冷却损失约为燃烧放热能量的22%～25%，若冷却不足，会使发动机过热，从而造成进气效率下降，早燃和爆燃的倾向加大，致使发动机功率下降；运动机件间正常的间隙受到破坏，使零件不能正常运动，甚至卡死、损坏；零件因力学性能下降而导致变形和损坏；因润滑油粘度减小、润滑油膜破裂而加剧零件地磨损。
若冷却过度，会使发动机过冷，从而导致进入汽缸的可燃混合气（或空气）因溫度过低而使点燃困难和燃烧迟延，造成发动机功率下降及油耗的上升；润滑油粘度增大，造成润滑不良时因混合气与温度较低的汽缸壁接触，使其中原已汽化的燃油重新凝结而流入曲轴箱内，使机油变稀而影响润滑，从而导致发动机功率下降，磨损增加。
1.2 冷却系的分类
按冷却形式的不同可以把发动机冷却系分为两类：
（1）风冷系 以空气为冷却介质的冷却系成为风冷系。把发动机中高温零件的热量直接散入大气中而进行的一系列装置。风冷系因冷却效果差、噪音大、功耗大，仅用于部分小排量发动机上（本篇不作重点介绍）
（2）水冷系 以冷却液为冷却介质的称水冷系。把发动机受热零件吸收的热量，通过冷却液散入大气中，而进行冷却的一系列装置。水冷系因冷却强度大、易调节，便于冬季起动而广泛用于发动机上。
（3）冷却系统的设计
冷却系统的作用是在所有工况下，保证发动机在最适宜的温度下工作，冷却系统匹配的是否合适将直接影响到发动机的使用寿命和燃油经济性，所以在冷却系统的设计及计算中，散热器的选型以及风扇的匹配对冷却系统起着至关重要的作用。
1.3 风冷系
（1）风冷系的功用
风冷系是利用高速气流直接吹过汽缸体的外表面，把汽缸内部传出的热量散入到大气中去，保证发动机在最适宜的温度范围内工作。风冷发动机的主要特点是：
1）对地理环境和气候环境的适应性强风冷发动机特别适于在沙漠或高原等缺水的地区工作。另外，在酷热的气候条件下工作不会过热，在严寒季节也不易过冷。因为散热片的温度很高，散热片与环境空气间的温差远比水冷系统中冷却液与环境空气间的温差为大，所以气温的变化对散热片与环境空气间温差的影响相对较小，即风冷发动机对气温的变化不敏感。
2）热负荷高 风冷发动机的气缸盖、气缸体等受热零件的温度高。这是因为空气的传热系数只有水的传热系数的1/20～1/30，空气的比热容只有水的1/4。这表明风冷发动机要得到足够的冷却，不仅要合理的布置散热片，而且需要较大的空气流量。
3）冷起动后暖机时间短 由于风冷发动机在冷起动后气缸温度上升快，在短时间内即可进入大负荷工作状态。
4）维护简便 风冷发动机由于省去了散热器和许多管道而减少了维护点，而且由于通用化、系列化的程度高，主要零件均可互换，因此拆装容易，维修简便。
1.4 水冷却系的组成
在整个冷却系统中，冷却介质是冷却液，主要零部件有百叶窗、散热器、风扇、水泵、节温器、水温表）。
1.4.1 冷却液
冷却液是水与防冻液的混合物。冷却液用水最好是软水，否则将在发动机水套中产生水垢，使传热受阻，易造成发动机过热。纯净水在0°C时结冰如果发动机冷却系中的水结冰，将使冷却水终止循环而引起发动机过热。尤其严重的是水结冰时体积膨胀，可能将机体、汽缸盖害和散热器涨裂。为了适应冬季用机的需要，在水中加入防冻剂制成冷却液，以防止循环冷却水冻结。
随着发动机结构的改进和材料技术的进步，现代发动机与旧式发动机相比，一个显著的特点就是现代发动机的运行温度高，正常的工作温度上限值一般都超过100℃。当发动机温度达到100℃时就会水沸“开锅”，另外，水具有腐蚀性，会产生水垢影响冷却效果。因此就要用一种特殊的冷却介质-防冻液。
有人以为防冻液是专门为寒冷地区的机器使用的，这是一种误解。现在市面上的防冻液主要成份是乙二醇，它具有沸点高，冰点低的特点。防冻液内还含有添加剂以防止乙二醇氧化（会形成腐蚀性极强的副产品），防止腐蚀，防止产生泡沫等。
1.4.2 百叶窗
在某些发动机散热器的前面还装有起辅助调节冷却强度的百叶窗。它通过调节流经散热器的空气量来调节冷却系的冷却强度，使发动机保持在在适宜的温度下工作。
1.4.3节温器：
节温器是控制冷却液流动路径的阀门。
为一自动调温装置，通常含有感温组件，借着膨胀或冷缩来开启、关掉空气、气体或液体的流动。根据冷却水温度的高低自动调节进入散热器的水量，改变水的循环范围，以调节冷却系的散热能力，保证发动机在合适的温度范围内工作。节温器必须保持良好的技术状态，否则会严重影响发动机的正常工作。如节温器主阀门开启过迟，就会引起发动机过热；主阀门开启过早，则使发动机预热时间延长，使发动机温度过低。此时可判断节温器的工作状态是否良好，当发动机开始冷车运转时，水箱的上水室进水管处如还有冷却水流出，则说明节温器的主阀门不能关闭；当发动机冷却水温度超过70摄氏度时，水箱的上水室进水管处无冷却水流出，则说明节温器主阀门不能正常开启，这时就需要进行修理。 1.4.4 散热器的功用
发动机工作时，冷却液在散热器芯内流动，空气在散热器芯外通过，热的冷却液由于向空气散热而变冷。散热器上还有一个重要的小零件，就是散热器盖，这小零件很容易被忽略。随着温度变化，冷却液会“热胀冷缩”，散热器因冷却液的膨胀而内压增大，内压到一定时，散热器盖开启，冷却液流到蓄液罐；当温度降低，冷却液回流入散热器。如果蓄液罐中的冷却液不见减少，散热器液面却有降低，那么，散热器盖就没有工作
1.4.5补偿水桶
补偿水桶用软管与散热器加冷却液口上的溢流管连接。其作用已如上述，即当冷却液受热膨胀时，部分冷却液流入补偿水桶；而当冷却液降温时，部分冷却液又被吸回散热器，所以冷却液不会溢失。补偿水桶内的液面有时升高，有时降低，而散热器却总是为冷却液所充满。在补偿水桶的外表面上刻有两条标记线："低"线和"高"线，补偿水桶内的液面应位于两条标记线之间。若液面低于"低"线时，应向桶内补充冷却液。在向桶内添加冷却液时，液面不应超过" 高"線。补偿水桶还可消除水冷系中的所有气泡。
1.4.6 风扇：
风扇转动来助散热器散热。
1.4.7 水泵
（1）水泵的功用
水泵的功用是对冷却液加压，保证其在冷却系中循环流动。
（2）水泵的工作原理
离心式水泵其基本结构由水泵壳体，轴，叶轮及进，出水管等组成。水泵壳体由铸铁或铝铸制。叶轮由铸铁或塑料制造，叶轮上通常有6—8个径向直叶片或后弯叶片。进、出水管与水泵壳体铸成一体。
水泵叶轮旋转时，冷却液被甩向水泵壳体的边缘，产生一定的压力，然后从出水管流出。在叶轮的中心处，由于冷却液被甩出而压力下降。冷却液在压差作用下，经进水管流入叶轮中心。
1.4.8水温表：
水温感应器其实是一个温度开关，当发动机进水温度超出90摄氏度以上，水温感应器将接通风扇电路。如果循环正常，而温度升高时，风扇不转，水温感应器和风扇本身就需要检查。
1.4.9蓄液罐：
蓄液罐的作用是补充冷却液和缓冲“热胀冷缩”的变化，所以不要加液过满。如果蓄液罐完全用空，就不能仅仅在罐中加液，需要开启散热器盖检查液面并添加冷却液，不然蓄液罐就失去功用。
2.散热器
2.1 散热器的主要部件
发动机水冷系统中的散热器由进水室、出水室及散热器芯等三部分构成。冷却液在散热器芯内流动，空气在散热器芯外通过。热的冷却液由于向空气散热而变冷，冷空气则因为吸收冷却液散出的热量而升温，所以散热器是一个热交换器。按照散热器中冷却液流动的方向可将散热器分为纵流式和横流式两种。纵流式散热器芯竖直布置，上接进水室，下连出水室，冷却液由进水室自上而下地流过散热器芯进入出水室。横流式散热器芯横向布置，左右两端分别为进、出水室，冷却液自进水室经散热器芯到出水室横向流过散热器。大多数新型机型均采用横流式散热器，这可以使发动机罩的外廓较低，有利于改善机身前端的空气动力性。
散热器芯有多种结构形式。
2.1.1管片式
散热器芯由散热管和散热片组成。散热管是焊在进、出水室之间的直管，作为冷却液的通道。散热管有扁管也有圆管。扁管与圆管相比，在容积相同的情况下有较大的散热表面。铝散热器芯多为圆管。在散热管的外表面焊有散热片以增加散热面积，增强散热能力，同时还增大了散热器的刚度和强度。管片式散热器的优点是散热面积大、气流阻力小、结构刚度好及承压能力强等。
2.1.2管带式
散热器芯片由扁平冷却管及波纹状薄金属散热带焊接成蜂巢状。水管与散热带相间排列，在散热带上常开有形似百叶窗的孔，以破坏气流在散热带表面上附面层，提高散热能力。管带式散热器的优点是散热能力强、制造工艺简单、质量小、成本较低；但结构刚度差。
2.1.3板式
散热器芯的冷却液通道由成对的金属薄板焊合而成。这种散热器芯散热效果好，制造简单，但焊缝多不坚固，容易沉积水垢且不易维修。
2.2散热器片选用材料的特点
散热片选用导热系数较高的材料对提高热传导效率很有帮助，在金属的导热性方面，银的导热系数最高，其次是铜，银的价格昂贵，不适宜做散热材料，目前比较常用是铜、铝及铝合金。铝的导热系数低，但通过增加鳍片增大散热面积，也能起到较好的散热效果。
2.2.1 散热器盖
现代的发动机强制循环水冷系都用散热器盖严密地盖在散热器加冷却液口上，使水冷系成为封闭系统，通常称这种水冷系为闭式水冷系。其优点有二：① 闭式水冷系可使系统内的压力提高98～196kPa，冷却液的沸点相应地提高到120℃左右，从而扩大了散热器与周围空气的温差，提高了散热器的换热效率。由于散热器散热能力的增强，可以相应地减小散热器尺寸。②闭式水冷系可减少冷却液外溢及蒸发损失。
散热器盖的作用是密封水冷系并调节系统的工作压力。当发动机工作时，冷却液的温度逐渐升高。由于冷却液容积膨胀使冷却系统内的压力增高。当压力超过预定值时，压力阀开启，一部分冷却液经溢流管流入补偿水桶，以防止冷却液胀裂散热器。当发动机停机后，冷却液的温度下降，冷却系内的压力也随之降低。当压力降到大气压力以下出现真空时，真空阀开启，补偿水桶内的冷却液部分地流回散热器，可以避免散热器被大气压力压坏。
2.3 发展趋势
散热器在限定的空间内应具有足够的散热性能和较高的使用寿命，所以整个散热器总成必须降低原材料消耗，改善生产工艺和结构，降低生产成本，实现薄壁、轻型、高效。在焊接部位，应采取扩大焊接面积的方法来降低应力，如主片和水室采用双面焊接的窄沟槽形式，尽可能减小壁厚，不容许采用增加壁厚的方法来提高总成强度。如散热器的主片和水室的壁厚应控制在0.6～0.8mm 范围内，冷却管的料厚应在0.11～0.13mm范围内，散热带的厚度为0.043～0.06mm。铜散热器的料厚如超过上述值会使成本增加，但强度提升有限。 （1）用铝散热器取代铜散热器能够满足整车及发动机的性能要求。
从铜、铝散热器结构上来说，其产品功能没有什么不同，也不影响产品之间的互换。铜、铝散热器都是曾普遍采用管带式结构，散热带采用波浪带式结构，铜散热器散热管采用咬口式，铝散热器采用高频焊管和比较先进的B型管，只是由于原材料制造工艺和装备以及铜铝材料的性能不同，其材料和规格的选择不同。
从材料选用上看，鋁散热器要比铜散热器选材厚一些，抗内部压力变形能力会比铜散热器强一些。从物理传热特性方面看，铜的导热比铝材要优越，但是，焊接铜散热器所用的锡铅焊料导热系数比铝材焊料导热系数要小得多。因此，从产品的整体散热效果来说，匹配同一车型，同样正面面积，采用铝散热器的散热效率要高于铜散热器。一般情况下设计铜散热器时，经常采用芯子加厚的方案来满足整车的散热性能，同时也带来散热器的风阻增大等一系列问题。
（2）铝散热器使用寿命高于铜散热器。
由于铜、铝散热器采用的焊接设备和工艺方法上的不同，其产品的结构强度差别较大。铝散热器焊接为硬钎焊，焊接温度为577～612℃，而铜散热器采用的是软钎焊，焊接温度低于450℃。铝散热器焊接接头的剪切强度为50～58MPa，抗拉强度为86～96MPa，而铜散热器锡焊抗扭强度为34～37MPa；所以铝散热器的结构强度要高于铜散热器很多。考虑到铝散热器的不易维修性，生产厂家在材料选型时必须考虑到产品的可靠性和使用寿命，因此，铝散热器的可靠性要远高于铜散热器，目的是尽量减少整机用户的后期使用维修成本。另一方面，铝散热器在抗腐蚀性能方面存在不如铜散热器的事实，要求客户对铝散热器的使用条件要比铜散热器严格些。主要是客户必须使用原厂家规定的防冻防锈液。不能采用其它介质如水。铝散热器和铜散热器相比在同等条件下，铝散热器无故障里程要远远高于铜散热器。
采用低锡焊料、有机焊剂和高效率的氮气保护硬钎焊工艺，生产铝散热器是今后发展的趋势。以铝代铜可以进一步减小散热器质量，特别是硬钎焊生产的铝散热器可以实现整个总成等强度，极大地提高了散热器的可靠性.
结束语
散热器材料与制造技术发展很快。铝散热器以其在材料轻量化上的明显优势。从保护环境的角度来考虑从我国散热器生产的发展前景看，硬钎焊生产的铝散热器逐渐增多，其发展前景将超过装配式的铝散热器并取而代之。
参考文献
[1]空冷凝汽器单元流场的耦合计算[J].周文平，唐胜利.动力工程. 2007（05）.
[2]直接空冷凝汽器三维流场特性的数值分析[J].胡汉波，李隆键，张义华，崔文智.动力工程.2007（04）.
[关键词]冷却系 散热器 铝制散热器
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）07-0022-02
1.冷却系概述
1.1 冷却系的功用
冷却系的功用是把受热零件吸收的部分热量及时散发出去，使发动机得到适度的冷却，从而使其保持在最适宜的温度范围内工作。
（1）发动机冷却的目的
避免零件受热膨胀，造成相对运动零件之间的间隙减小而卡死，或润滑油失效，过热还会降低零件的机械强度。以及使发动机进气效率下降，功率降低，引起爆燃或表面点火。
发动机工作时，汽缸内燃烧气体的温度可达2200～2800K，如果不对发动机采取必要的冷却措施，将不能保证其正常工作。
（2）发动机的冷却要适度
发动机的冷却要适度。正常的冷却损失约为燃烧放热能量的22%～25%，若冷却不足，会使发动机过热，从而造成进气效率下降，早燃和爆燃的倾向加大，致使发动机功率下降；运动机件间正常的间隙受到破坏，使零件不能正常运动，甚至卡死、损坏；零件因力学性能下降而导致变形和损坏；因润滑油粘度减小、润滑油膜破裂而加剧零件地磨损。
若冷却过度，会使发动机过冷，从而导致进入汽缸的可燃混合气（或空气）因溫度过低而使点燃困难和燃烧迟延，造成发动机功率下降及油耗的上升；润滑油粘度增大，造成润滑不良时因混合气与温度较低的汽缸壁接触，使其中原已汽化的燃油重新凝结而流入曲轴箱内，使机油变稀而影响润滑，从而导致发动机功率下降，磨损增加。
1.2 冷却系的分类
按冷却形式的不同可以把发动机冷却系分为两类：
（1）风冷系 以空气为冷却介质的冷却系成为风冷系。把发动机中高温零件的热量直接散入大气中而进行的一系列装置。风冷系因冷却效果差、噪音大、功耗大，仅用于部分小排量发动机上（本篇不作重点介绍）
（2）水冷系 以冷却液为冷却介质的称水冷系。把发动机受热零件吸收的热量，通过冷却液散入大气中，而进行冷却的一系列装置。水冷系因冷却强度大、易调节，便于冬季起动而广泛用于发动机上。
（3）冷却系统的设计
冷却系统的作用是在所有工况下，保证发动机在最适宜的温度下工作，冷却系统匹配的是否合适将直接影响到发动机的使用寿命和燃油经济性，所以在冷却系统的设计及计算中，散热器的选型以及风扇的匹配对冷却系统起着至关重要的作用。
1.3 风冷系
（1）风冷系的功用
风冷系是利用高速气流直接吹过汽缸体的外表面，把汽缸内部传出的热量散入到大气中去，保证发动机在最适宜的温度范围内工作。风冷发动机的主要特点是：
1）对地理环境和气候环境的适应性强风冷发动机特别适于在沙漠或高原等缺水的地区工作。另外，在酷热的气候条件下工作不会过热，在严寒季节也不易过冷。因为散热片的温度很高，散热片与环境空气间的温差远比水冷系统中冷却液与环境空气间的温差为大，所以气温的变化对散热片与环境空气间温差的影响相对较小，即风冷发动机对气温的变化不敏感。
2）热负荷高 风冷发动机的气缸盖、气缸体等受热零件的温度高。这是因为空气的传热系数只有水的传热系数的1/20～1/30，空气的比热容只有水的1/4。这表明风冷发动机要得到足够的冷却，不仅要合理的布置散热片，而且需要较大的空气流量。
3）冷起动后暖机时间短 由于风冷发动机在冷起动后气缸温度上升快，在短时间内即可进入大负荷工作状态。
4）维护简便 风冷发动机由于省去了散热器和许多管道而减少了维护点，而且由于通用化、系列化的程度高，主要零件均可互换，因此拆装容易，维修简便。
1.4 水冷却系的组成
在整个冷却系统中，冷却介质是冷却液，主要零部件有百叶窗、散热器、风扇、水泵、节温器、水温表）。
1.4.1 冷却液
冷却液是水与防冻液的混合物。冷却液用水最好是软水，否则将在发动机水套中产生水垢，使传热受阻，易造成发动机过热。纯净水在0°C时结冰如果发动机冷却系中的水结冰，将使冷却水终止循环而引起发动机过热。尤其严重的是水结冰时体积膨胀，可能将机体、汽缸盖害和散热器涨裂。为了适应冬季用机的需要，在水中加入防冻剂制成冷却液，以防止循环冷却水冻结。
随着发动机结构的改进和材料技术的进步，现代发动机与旧式发动机相比，一个显著的特点就是现代发动机的运行温度高，正常的工作温度上限值一般都超过100℃。当发动机温度达到100℃时就会水沸“开锅”，另外，水具有腐蚀性，会产生水垢影响冷却效果。因此就要用一种特殊的冷却介质-防冻液。
有人以为防冻液是专门为寒冷地区的机器使用的，这是一种误解。现在市面上的防冻液主要成份是乙二醇，它具有沸点高，冰点低的特点。防冻液内还含有添加剂以防止乙二醇氧化（会形成腐蚀性极强的副产品），防止腐蚀，防止产生泡沫等。
1.4.2 百叶窗
在某些发动机散热器的前面还装有起辅助调节冷却强度的百叶窗。它通过调节流经散热器的空气量来调节冷却系的冷却强度，使发动机保持在在适宜的温度下工作。
1.4.3节温器：
节温器是控制冷却液流动路径的阀门。
为一自动调温装置，通常含有感温组件，借着膨胀或冷缩来开启、关掉空气、气体或液体的流动。根据冷却水温度的高低自动调节进入散热器的水量，改变水的循环范围，以调节冷却系的散热能力，保证发动机在合适的温度范围内工作。节温器必须保持良好的技术状态，否则会严重影响发动机的正常工作。如节温器主阀门开启过迟，就会引起发动机过热；主阀门开启过早，则使发动机预热时间延长，使发动机温度过低。此时可判断节温器的工作状态是否良好，当发动机开始冷车运转时，水箱的上水室进水管处如还有冷却水流出，则说明节温器的主阀门不能关闭；当发动机冷却水温度超过70摄氏度时，水箱的上水室进水管处无冷却水流出，则说明节温器主阀门不能正常开启，这时就需要进行修理。 1.4.4 散热器的功用
发动机工作时，冷却液在散热器芯内流动，空气在散热器芯外通过，热的冷却液由于向空气散热而变冷。散热器上还有一个重要的小零件，就是散热器盖，这小零件很容易被忽略。随着温度变化，冷却液会“热胀冷缩”，散热器因冷却液的膨胀而内压增大，内压到一定时，散热器盖开启，冷却液流到蓄液罐；当温度降低，冷却液回流入散热器。如果蓄液罐中的冷却液不见减少，散热器液面却有降低，那么，散热器盖就没有工作
1.4.5补偿水桶
补偿水桶用软管与散热器加冷却液口上的溢流管连接。其作用已如上述，即当冷却液受热膨胀时，部分冷却液流入补偿水桶；而当冷却液降温时，部分冷却液又被吸回散热器，所以冷却液不会溢失。补偿水桶内的液面有时升高，有时降低，而散热器却总是为冷却液所充满。在补偿水桶的外表面上刻有两条标记线："低"线和"高"线，补偿水桶内的液面应位于两条标记线之间。若液面低于"低"线时，应向桶内补充冷却液。在向桶内添加冷却液时，液面不应超过" 高"線。补偿水桶还可消除水冷系中的所有气泡。
1.4.6 风扇：
风扇转动来助散热器散热。
1.4.7 水泵
（1）水泵的功用
水泵的功用是对冷却液加压，保证其在冷却系中循环流动。
（2）水泵的工作原理
离心式水泵其基本结构由水泵壳体，轴，叶轮及进，出水管等组成。水泵壳体由铸铁或铝铸制。叶轮由铸铁或塑料制造，叶轮上通常有6—8个径向直叶片或后弯叶片。进、出水管与水泵壳体铸成一体。
水泵叶轮旋转时，冷却液被甩向水泵壳体的边缘，产生一定的压力，然后从出水管流出。在叶轮的中心处，由于冷却液被甩出而压力下降。冷却液在压差作用下，经进水管流入叶轮中心。
1.4.8水温表：
水温感应器其实是一个温度开关，当发动机进水温度超出90摄氏度以上，水温感应器将接通风扇电路。如果循环正常，而温度升高时，风扇不转，水温感应器和风扇本身就需要检查。
1.4.9蓄液罐：
蓄液罐的作用是补充冷却液和缓冲“热胀冷缩”的变化，所以不要加液过满。如果蓄液罐完全用空，就不能仅仅在罐中加液，需要开启散热器盖检查液面并添加冷却液，不然蓄液罐就失去功用。
2.散热器
2.1 散热器的主要部件
发动机水冷系统中的散热器由进水室、出水室及散热器芯等三部分构成。冷却液在散热器芯内流动，空气在散热器芯外通过。热的冷却液由于向空气散热而变冷，冷空气则因为吸收冷却液散出的热量而升温，所以散热器是一个热交换器。按照散热器中冷却液流动的方向可将散热器分为纵流式和横流式两种。纵流式散热器芯竖直布置，上接进水室，下连出水室，冷却液由进水室自上而下地流过散热器芯进入出水室。横流式散热器芯横向布置，左右两端分别为进、出水室，冷却液自进水室经散热器芯到出水室横向流过散热器。大多数新型机型均采用横流式散热器，这可以使发动机罩的外廓较低，有利于改善机身前端的空气动力性。
散热器芯有多种结构形式。
2.1.1管片式
散热器芯由散热管和散热片组成。散热管是焊在进、出水室之间的直管，作为冷却液的通道。散热管有扁管也有圆管。扁管与圆管相比，在容积相同的情况下有较大的散热表面。铝散热器芯多为圆管。在散热管的外表面焊有散热片以增加散热面积，增强散热能力，同时还增大了散热器的刚度和强度。管片式散热器的优点是散热面积大、气流阻力小、结构刚度好及承压能力强等。
2.1.2管带式
散热器芯片由扁平冷却管及波纹状薄金属散热带焊接成蜂巢状。水管与散热带相间排列，在散热带上常开有形似百叶窗的孔，以破坏气流在散热带表面上附面层，提高散热能力。管带式散热器的优点是散热能力强、制造工艺简单、质量小、成本较低；但结构刚度差。
2.1.3板式
散热器芯的冷却液通道由成对的金属薄板焊合而成。这种散热器芯散热效果好，制造简单，但焊缝多不坚固，容易沉积水垢且不易维修。
2.2散热器片选用材料的特点
散热片选用导热系数较高的材料对提高热传导效率很有帮助，在金属的导热性方面，银的导热系数最高，其次是铜，银的价格昂贵，不适宜做散热材料，目前比较常用是铜、铝及铝合金。铝的导热系数低，但通过增加鳍片增大散热面积，也能起到较好的散热效果。
2.2.1 散热器盖
现代的发动机强制循环水冷系都用散热器盖严密地盖在散热器加冷却液口上，使水冷系成为封闭系统，通常称这种水冷系为闭式水冷系。其优点有二：① 闭式水冷系可使系统内的压力提高98～196kPa，冷却液的沸点相应地提高到120℃左右，从而扩大了散热器与周围空气的温差，提高了散热器的换热效率。由于散热器散热能力的增强，可以相应地减小散热器尺寸。②闭式水冷系可减少冷却液外溢及蒸发损失。
散热器盖的作用是密封水冷系并调节系统的工作压力。当发动机工作时，冷却液的温度逐渐升高。由于冷却液容积膨胀使冷却系统内的压力增高。当压力超过预定值时，压力阀开启，一部分冷却液经溢流管流入补偿水桶，以防止冷却液胀裂散热器。当发动机停机后，冷却液的温度下降，冷却系内的压力也随之降低。当压力降到大气压力以下出现真空时，真空阀开启，补偿水桶内的冷却液部分地流回散热器，可以避免散热器被大气压力压坏。
2.3 发展趋势
散热器在限定的空间内应具有足够的散热性能和较高的使用寿命，所以整个散热器总成必须降低原材料消耗，改善生产工艺和结构，降低生产成本，实现薄壁、轻型、高效。在焊接部位，应采取扩大焊接面积的方法来降低应力，如主片和水室采用双面焊接的窄沟槽形式，尽可能减小壁厚，不容许采用增加壁厚的方法来提高总成强度。如散热器的主片和水室的壁厚应控制在0.6～0.8mm 范围内，冷却管的料厚应在0.11～0.13mm范围内，散热带的厚度为0.043～0.06mm。铜散热器的料厚如超过上述值会使成本增加，但强度提升有限。 （1）用铝散热器取代铜散热器能够满足整车及发动机的性能要求。
从铜、铝散热器结构上来说，其产品功能没有什么不同，也不影响产品之间的互换。铜、铝散热器都是曾普遍采用管带式结构，散热带采用波浪带式结构，铜散热器散热管采用咬口式，铝散热器采用高频焊管和比较先进的B型管，只是由于原材料制造工艺和装备以及铜铝材料的性能不同，其材料和规格的选择不同。
从材料选用上看，鋁散热器要比铜散热器选材厚一些，抗内部压力变形能力会比铜散热器强一些。从物理传热特性方面看，铜的导热比铝材要优越，但是，焊接铜散热器所用的锡铅焊料导热系数比铝材焊料导热系数要小得多。因此，从产品的整体散热效果来说，匹配同一车型，同样正面面积，采用铝散热器的散热效率要高于铜散热器。一般情况下设计铜散热器时，经常采用芯子加厚的方案来满足整车的散热性能，同时也带来散热器的风阻增大等一系列问题。
（2）铝散热器使用寿命高于铜散热器。
由于铜、铝散热器采用的焊接设备和工艺方法上的不同，其产品的结构强度差别较大。铝散热器焊接为硬钎焊，焊接温度为577～612℃，而铜散热器采用的是软钎焊，焊接温度低于450℃。铝散热器焊接接头的剪切强度为50～58MPa，抗拉强度为86～96MPa，而铜散热器锡焊抗扭强度为34～37MPa；所以铝散热器的结构强度要高于铜散热器很多。考虑到铝散热器的不易维修性，生产厂家在材料选型时必须考虑到产品的可靠性和使用寿命，因此，铝散热器的可靠性要远高于铜散热器，目的是尽量减少整机用户的后期使用维修成本。另一方面，铝散热器在抗腐蚀性能方面存在不如铜散热器的事实，要求客户对铝散热器的使用条件要比铜散热器严格些。主要是客户必须使用原厂家规定的防冻防锈液。不能采用其它介质如水。铝散热器和铜散热器相比在同等条件下，铝散热器无故障里程要远远高于铜散热器。
采用低锡焊料、有机焊剂和高效率的氮气保护硬钎焊工艺，生产铝散热器是今后发展的趋势。以铝代铜可以进一步减小散热器质量，特别是硬钎焊生产的铝散热器可以实现整个总成等强度，极大地提高了散热器的可靠性.
结束语
散热器材料与制造技术发展很快。铝散热器以其在材料轻量化上的明显优势。从保护环境的角度来考虑从我国散热器生产的发展前景看，硬钎焊生产的铝散热器逐渐增多，其发展前景将超过装配式的铝散热器并取而代之。
参考文献
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