[發明專利]節能環保汽車膨脹水箱

無效

• 申請號: 201210148128.3
• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN102635432A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 朱慶凱
• 申請（專利權）人: 山東統亞塑料制品有限公司
• 主分類號: F01P11/00
• 分類號: F01P11/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

技術領域

本發明涉及一種水箱，尤其是一種節能環保型汽車膨脹水箱。

背景技術

隨著汽油價格的飛漲，對于汽車的節能節油非常迫切，針對于此，汽車發動機的工況就非常重要，而汽車的發動機冷卻系統就要求越高。除開汽車發動機的主要散熱水箱外，汽車膨脹水箱這個以前看似可有可無的產品就非常重要了。

汽車冷卻系統里面最重要的元件之一就是水箱，而水箱還有一個重要的助手就是副水箱。冷卻水在吸收了引擎所產生的熱能之后，溫度會逐漸升高，而其體積也會產生變化、慢慢膨脹，在經由水箱散熱后，體積又會慢慢縮小。在這熱脹冷縮的原理之下，冷卻系統的管路就會發生壓力的變化。

傳統的膨脹水箱如圖1所示，包括主室，主室上部設有分別連接發動機和散熱器的第一除氣口和第二除氣口，主室下部設有與水泵相連的管道，主室上部還設有一個壓力閥，壓力閥上連接有一個泄壓口。當冷卻液溫度升高，主室壓力增大，冷卻液液面高度升高，為維持主室壓力的恒定，主室內冷卻液會經過壓力閥進入泄壓口而流出。

冷卻系統是一套密閉的回路，當壓力變大時，如果沒有適當的宣泄管道，冷卻水管就很容易經由這樣的變化而降低壽命。而在溫度下降的時候，由于液體體積變小，所以管路內也會產生一個真空的負壓，同樣會造成管路的破壞。

這時候就需要一個額外的空間來容納這些熱脹冷縮時的液體變化：當水溫高、壓力高時，可以容納體積膨脹而多出來的水；當水溫低、壓力低時，可以補充體積減縮而需要的水量。這就是副水箱的主要功能。

副水箱的管路很簡單的安置在水箱蓋的上方（或是附近），它透過一個雙向的綜合閥門設計，在水壓高的時候，管路的水壓會推開向外的閥門、讓冷卻水流向副水箱；而在水壓低的時候，管路的低壓會吸開向內的閥門、讓冷卻水流回水箱。透過這樣的調節功能，冷卻系統內部的壓力就被控制在固定的范圍之內了。閥門的壓力磅數，就影響著冷卻系統內的管路壓力值。

水箱蓋是一個雙向的綜合閥門設計，在水壓高的時候，管路的水壓會推開向外的閥門、讓冷卻水流向副水箱；而在水壓低的時候，管路的低壓會吸開向內的閥門、讓冷卻水流回水箱。

這個雙向的綜合閥門有很多廠家都將它設計在水箱的水箱蓋上面，尤其是日系車居多。而同樣地，它跟風扇溫度開關、節溫器一樣都是可以改裝設定的。透過更換更高壓力的控制閥門套件，也可以達到吸收更多引擎熱能的目的。

汽車發動機冷卻系統基本都采用水冷形式,冷卻液在85～98℃時,發動機工作狀態最佳,燃油消耗最經濟,機件磨損也不大。如果冷卻水的溫度過高或過低,不僅會影響發動機的正常工作,甚至會產生故障、事故。汽車的冷卻系保證了發動機在最適宜的溫度范圍內工作,因此汽車發動機冷卻系統的設計在汽車研究開發中占有重要地位。冷卻系統各部件的設計準確性對保證冷卻系的工作性能非常重要。冷卻液在發動機冷卻回路流動過程中,伴隨著冷卻系統中冷卻液溫度升高、降低以及冷卻液的蒸發,整個冷卻系統中冷卻液的體積隨之發生變化。所以整個冷卻液循環系統中一般應設置有副水箱(膨脹箱)對冷卻液進行加注和補償,并提供一定的膨脹空間。

目前，膨脹水箱的設計趨勢向多水室發展，主要有一個主水室13和一個或一個以上的副水室14組成（如圖4所示），主水室13與散熱器15相連，其目的是增加防凍液在水箱內的通徑長度，增加散熱面積，最主要的是將副水室14和主水室13隔離開，減少副水室14內的防凍液受主水室13內溫度補充的影響，使其內部的防凍液溫度下降更快，加快散熱系統的工作效率。但與此同時帶來的問題是副水室14越多，整個循環系統中產生“困水”的可能性就越大，反而降低了散熱介質的流通量，使溫度在某些部位聚集，對零部件的使用壽命和散熱效率起到了負面影響。

若副水室14的體積為1600ml，連接通道的體積為35ml，副水室14的體積是連接通道的45倍，一般水的熱膨脹系數為0.025%/℃，乙二醇的熱膨脹系數為0.057%/℃，按比例為乙二醇40%，水60%的比例調配的防凍液熱膨脹系數約為0.049.2%/℃。當水溫從110℃下降到80℃的時候，防凍液的體積縮小0.01476%，則副氺室內的防凍液體積縮小0.23ml，正常情況下這么小的體積縮小不會引起主副水室之間的液體流動，了而由于體積比的關系，連接通道內的負壓將是副水室14的45倍，則相當于連接通道內的防凍液體積縮小了10.35ml，約等于連接通道體積的1/3，這樣防凍液就很容易從副水室14被倒吸入主水室13。由于主水室13與發動機水泵連通，故整個循環系統內的介質便很快循環起來，不會因為“困水”使壓力持續上升，使壓力蓋開啟，浪費防凍液，污染環境。

發明內容