[发明专利]节能环保汽车膨胀水箱

说明书

技术领域

本发明涉及一种水箱，尤其是一种节能环保型汽车膨胀水箱。

背景技术

随着汽油价格的飞涨，对于汽车的节能节油非常迫切，针对于此，汽车发动机的工况就非常重要，而汽车的发动机冷却系统就要求越高。除开汽车发动机的主要散热水箱外，汽车膨胀水箱这个以前看似可有可无的产品就非常重要了。

汽车冷却系统里面最重要的元件之一就是水箱，而水箱还有一个重要的助手就是副水箱。冷却水在吸收了引擎所产生的热能之后，温度会逐渐升高，而其体积也会产生变化、慢慢膨胀，在经由水箱散热后，体积又会慢慢缩小。在这热胀冷缩的原理之下，冷却系统的管路就会发生压力的变化。

传统的膨胀水箱如图1所示，包括主室，主室上部设有分别连接发动机和散热器的第一除气口和第二除气口，主室下部设有与水泵相连的管道，主室上部还设有一个压力阀，压力阀上连接有一个泄压口。当冷却液温度升高，主室压力增大，冷却液液面高度升高，为维持主室压力的恒定，主室内冷却液会经过压力阀进入泄压口而流出。

冷却系统是一套密闭的回路，当压力变大时，如果没有适当的宣泄管道，冷却水管就很容易经由这样的变化而降低寿命。而在温度下降的时候，由于液体体积变小，所以管路内也会产生一个真空的负压，同样会造成管路的破坏。

这时候就需要一个额外的空间来容纳这些热胀冷缩时的液体变化：当水温高、压力高时，可以容纳体积膨胀而多出来的水；当水温低、压力低时，可以补充体积减缩而需要的水量。这就是副水箱的主要功能。

副水箱的管路很简单的安置在水箱盖的上方（或是附近），它透过一个双向的综合阀门设计，在水压高的时候，管路的水压会推开向外的阀门、让冷却水流向副水箱；而在水压低的时候，管路的低压会吸开向内的阀门、让冷却水流回水箱。透过这样的调节功能，冷却系统内部的压力就被控制在固定的范围之内了。阀门的压力磅数，就影响着冷却系统内的管路压力值。

水箱盖是一个双向的综合阀门设计，在水压高的时候，管路的水压会推开向外的阀门、让冷却水流向副水箱；而在水压低的时候，管路的低压会吸开向内的阀门、让冷却水流回水箱。

这个双向的综合阀门有很多厂家都将它设计在水箱的水箱盖上面，尤其是日系车居多。而同样地，它跟风扇温度开关、节温器一样都是可以改装设定的。透过更换更高压力的控制阀门套件，也可以达到吸收更多引擎热能的目的。

汽车发动机冷却系统基本都采用水冷形式,冷却液在85～98℃时,发动机工作状态最佳,燃油消耗最经济,机件磨损也不大。如果冷却水的温度过高或过低,不仅会影响发动机的正常工作,甚至会产生故障、事故。汽车的冷却系保证了发动机在最适宜的温度范围内工作,因此汽车发动机冷却系统的设计在汽车研究开发中占有重要地位。冷却系统各部件的设计准确性对保证冷却系的工作性能非常重要。冷却液在发动机冷却回路流动过程中,伴随着冷却系统中冷却液温度升高、降低以及冷却液的蒸发,整个冷却系统中冷却液的体积随之发生变化。所以整个冷却液循环系统中一般应设置有副水箱(膨胀箱)对冷却液进行加注和补偿,并提供一定的膨胀空间。

目前，膨胀水箱的设计趋势向多水室发展，主要有一个主水室13和一个或一个以上的副水室14组成（如图4所示），主水室13与散热器15相连，其目的是增加防冻液在水箱内的通径长度，增加散热面积，最主要的是将副水室14和主水室13隔离开，减少副水室14内的防冻液受主水室13内温度补充的影响，使其内部的防冻液温度下降更快，加快散热系统的工作效率。但与此同时带来的问题是副水室14越多，整个循环系统中产生“困水”的可能性就越大，反而降低了散热介质的流通量，使温度在某些部位聚集，对零部件的使用寿命和散热效率起到了负面影响。

若副水室14的体积为1600ml，连接通道的体积为35ml，副水室14的体积是连接通道的45倍，一般水的热膨胀系数为0.025%/℃，乙二醇的热膨胀系数为0.057%/℃，按比例为乙二醇40%，水60%的比例调配的防冻液热膨胀系数约为0.049.2%/℃。当水温从110℃下降到80℃的时候，防冻液的体积缩小0.01476%，则副氺室内的防冻液体积缩小0.23ml，正常情况下这么小的体积缩小不会引起主副水室之间的液体流动，了而由于体积比的关系，连接通道内的负压将是副水室14的45倍，则相当于连接通道内的防冻液体积缩小了10.35ml，约等于连接通道体积的1/3，这样防冻液就很容易从副水室14被倒吸入主水室13。由于主水室13与发动机水泵连通，故整个循环系统内的介质便很快循环起来，不会因为“困水”使压力持续上升，使压力盖开启，浪费防冻液，污染环境。

发明内容