虽然家用汽车已经相当普及了,但是依然有相当一部分司机并不知道机舱盖下面那些加液孔的含义,乱加、错加导致车辆损坏的案例依旧不少。
在上次的文章中,我们对各种散热部件的名称、功能进行了讲解,但这些散热部件需要连接循环系统后才能正常工作。不管是新能源车还是燃油车,掀开机舱盖,总能看到2—3个像水壶一样的零件,除了玻璃水壶和制动液壶以外,剩下的就是今天要讲的膨胀水壶了。
什么是膨胀水壶?
膨胀水壶(Expansion tank),顾名思义,这是一个盛水的容器,还能承受一定的压力。
不管是油车还是电车,都需要添加冷却液。在油车上,作用是为发动机散热,而在新能源车上,冷却液用于控制电池的温度,同时部分水冷电机依靠冷却液为电机散热。
根据车型不同,大多数车型都有1个膨胀水壶,部分插电式新能耗车型会有2个膨胀水壶,从外部观察水壶,通常在壶的顶部和底部各有1个或多个水管接口。
位于水箱上部的管路是回水口,冷却液从这里流回到壶内。
位于水箱底部的是出水口,这里直接通向发动机水泵,为水泵补充防冻液,再由水泵驱动流向发动机水道。
此外,水壶上还有明显的标识,标注了冷却液的上限和下限。
膨胀水壶有什么用?
众所周知,任何物体都存在热胀冷缩的现象,根据冷却液的配料表,其主要成分由水组成,水的热膨胀系数为2.08×10^-4,加上循环系统内部的空气,发动机工作时会导致冷却管路产生一定的压力。
如果像烧水壶那样,将冷却系统管路直通大气,会逐渐导致冷却液蒸发,不仅导致冷却液的损耗,还会让冷却液的化学性质质变,影响冷却效果,因此,膨胀水壶应运而生。
原理上,冷却系统完全封闭运行,不用担心液体水分的挥发,其系统产生的压力通过1-2个膨胀水壶来吸收、容纳,保证系统稳定、长时间的正常运行。
根据冷却液的膨胀系数,乘以水箱容积,计算得出100℃条件下容积增加值,确保膨胀水壶的容积不小于这个值即可。此外,在冷却系统上布置泄压阀,在极端情况下能快速排出蒸汽,避免损坏冷却系统。
这是膨胀水壶的第一个作用。
当然,膨胀水壶的作用不仅是承担压力的这一项角色。前面说过,冷却液的主要成分是除了醇类以外,主要是水。发动机工作时,散热系统内会产生气体,如果气体一直在管路内循环,,会导致散热管路内产生气堵,造成散热不良,水温升高。而膨胀水壶可以分离容纳来自冷却系统水道内的气体,保证散热效率。
这是膨胀水壶的第二个作用。
由于循环管路中无法避免气体,当冷却液气化、发动机振动等原因,导致溶于冷却液中的气体分离出来,这些气泡流到高压区,当压力超过气泡压力时便发生溃灭。处于气泡状态的气体重新液化或溶于冷却液中,体积骤然减小,冷却液向气泡中心高速运动而产生水击现象,产生极大的冲击力和高温,并以压力波的形式向四周传播,当作用在气缸套外表面时,产生很大的冲击、挤压和高温。
反复如此下,发动机的水道与冷却液接触的表面被破坏成一些针状的孔洞,这些孔洞逐渐扩大、加深,最后形成深孔或裂纹,导致穴蚀。
有了膨胀水壶,可以将水气分离,从而减轻穴蚀的发生概率。另外,膨胀水壶还能不断对水泵补水,减少空气混入,防止穴蚀。
这是膨胀水壶的第三个作用。
此外,膨胀水壶的盖子也不是普普通通的盖子。它除了密封之外,还具有泄压作用。当散热系统压力过大时,比如发生开锅现象,盖子的泄压阀会开启,及时将系统压力卸掉,避免出现严重损失。
编后语
膨胀水壶的三个作用,都是工程学应对散热系统常见缺陷的手段。需要注意的是,冷却液可不是越多越好,超过上限,膨胀空间不足,导致循环系统压力过大,容易损坏;低于下限,过量的空气容易进入回水管,造成气堵和穴腐。保证冷却液位于上限和下限的中间,千万不要灌满。(朋月)