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某车型散热器漏液问题分析优化及试验验证

李相旺，黄凤琴，张志明

(东风汽车公司技术中心，武汉，430058)

摘要：某车型耐久试验中发现散热器有漏液问题，失效样件经检测发现左上角有条状裂纹并出现

泄漏。通过仿真分析并对比试验发现，散热管和主片焊接处在车辆运行过程中受到热冲击疲劳开

裂可能是导致漏液的原因。基于此原因建议将靠近第一散热管处的挡板由全连接结构改成半断开

结构，以释放部分热应力，改善散热管失效区域应力应变分布。经仿真分析对比散热管和主片连

接处应力应变经结构优化后显著降低，改善效果明显。将改善样件和原样件在台架上进行热冲击

试验对比，改善样件热冲击循环寿命显著长于原失效样件，进一步验证了改善效果。最后采用优

化方案重新进行整车耐久验证，优化方案未再出现漏液现象。

关键词：散热器；漏液；仿真；热冲击；试验

SimulationandValidationofRadiatorLeakProblem

LiXiangwang,HuangFengqin,ZhangZhiming

Technicalcenter,DongFengMotorCo.,Wuhan,430058

[Abstract]Radiatorleakissuewasfoundduringcarenduringtest.Crackwasdetectedattheleft

cornerof1sttubeintheinletdirection.Aftercomparisonbetweensimulationandtestresults,

coolantthermalshockduringtheenduringtestwasthepossiblefailuecause.Basedonthis

possiblecause,theleftbafflenearthe1sttubewassuggestedtoseparatetotwopartstodecrease

thelocalstressandstrainnearthefailurezone.Theoptimizationproposalwasvalidatedbyboth

simulationandtestmethod,andnoleakfailurereappearinsubsequenttest.

Keywords:Radiator;Leak;Simulation;Thermalshock;Test

前言

发动机工作时最高燃烧温度可达2500℃，即使在怠速或中等转速下，燃烧室平均温度

也超过1000℃，因此和高温燃气直接接触的发动机零件温度很高。发动机工作时若不进行

适当冷却，发动机会过热，零件强度降低，机油变质，零件磨损加剧，最终导致发动机动力

性、经济性、可靠性及耐久性的全面下降[1]。汽车发动机大多采用强制循环水冷系统，而散

热器是水冷式内燃机冷却系统重要组成部分。散热器主要由进水室、出水室及散热器芯三部

分构成。冷却液在散热器芯内流动，空气在散热器芯外通过。在汽车行驶或冷却风扇工作时，

空气从散热器周围高速流过来冷却被发动机高温零件加热的发动机冷却液。

本文通过仿真手段并结合试验，找出了某车型耐久试验过程中散热器漏液问题可能原

因，并根据失效原因提出优化方案，最后进行仿真和试验验证。通过该问题的解决，对散热

器漏液的原因机理有了进一步认识，并且积累了散热器热冲击仿真及优化的相关经验。

1故障描述及原因分析

某车型耐久试验进行到5400km时发现散热器有漏液问题，失效样件经气密性检测发现

泄露位置为水室左上角第一根散热管，如图1红圈处所示。进一步用强光照射发现散热管与

主片焊接根部出现条状裂纹。

图1散热器气密性检测

为了查找失效原因，首先对供应商的单体试验报告进行了复查，散热器单体振动疲劳试

验结果满足要求，并且考虑到振动疲劳失效位置一般为安装点或固定支架，而失效位置是主

片和散热管焊接位置，所以怀疑失效原因为热冲击导致的局部疲劳失效。

2仿真分析

2.1分析流程及建模

目前供应商和公开文献一般只对常温下散热器进行应力或者模态分析[2][3]，对散热器进

行热冲击分析的文章鲜有发现，主要原因是散热器内部受到冷却液加热作用，外部又和冷空

气进行强制对流，整个散热器的换热是一个三相对流换热过程，很难准确模拟其温度场。为

了验证热冲击是否是造成散热器漏液原因，尝试对散热器进行热冲击仿真分析。总体思路是

首先通过试验得到散热器入口和出口冷却液温度场，然后基于试验数据并结合仿