雖然家用汽車已經相當普及,但仍有不少司機并不知道機艙蓋下面那些加液孔的含義,亂加、錯加導致車輛損壞的案例不少。
不管是新能源車還是燃油車,掀開機艙蓋,總能看到2—3個像水壺一樣的零件,除了玻璃水壺和制動液壺以外,剩下的就是膨脹水壺了。
什么是膨脹水壺?
膨脹水壺(Expansion tank),顧名思義,這是一個盛水的容器,還能承受一定壓力。
不管是油車還是電車,都需要添加冷卻液。在油車上,作用是為發動機散熱,而在新能源車上,冷卻液用于控制電池的溫度,同時部分水冷電機依靠冷卻液為電機散熱。
根據車型不同,大多數車型都有1個膨脹水壺,部分插電式新能耗車型會有2個膨脹水壺,從外部觀察水壺,通常在壺的頂部和底部各有1個或多個水管接口。
位于水箱上部的管路是回水口,冷卻液從這里流回到壺內。
位于水箱底部的是出水口,這里直接通向發動機水泵,為水泵補充防凍液,再由水泵驅動流向發動機水道。
此外,水壺上還有明顯的標識,表明冷卻液的上限和下限。
膨脹水壺有什么用?
眾所周知,任何物體都存在熱脹冷縮的現象,根據冷卻液的配料表,其主要成分由水組成,水的熱膨脹系數為2.08×10-4,加上循環系統內部的空氣,發動機工作時會導致冷卻管路產生一定的壓力。
如果像燒水壺那樣,將冷卻系統管路直通大氣,會逐漸導致冷卻液蒸發,不僅導致冷卻液的損耗,還會讓冷卻液的化學性質質變,影響冷卻效果,因此,膨脹水壺應運而生。
原理上,冷卻系統完全封閉運行,不用擔心液體水分的揮發,其系統產生的壓力通過1-2個膨脹水壺來吸收、容納,保證系統穩定、長時間的正常運行。
根據冷卻液的膨脹系數,乘以水箱容積,計算得出100℃條件下容積增加值,確保膨脹水壺的容積不小于這個值即可。此外,在冷卻系統上布置泄壓閥,在極端情況下能快速排出蒸汽,避免損壞冷卻系統。
這是膨脹水壺的第一個作用。
當然,膨脹水壺的作用不僅是承擔壓力的這一項角色。前面說過,冷卻液的主要成分是除了醇類以外,主要是水。發動機工作時,散熱系統內會產生氣體,如果氣體一直在管路內循環,會導致散熱管路內產生氣堵,造成散熱不良,水溫升高。而膨脹水壺可以分離容納來自冷卻系統水道內的氣體,保證散熱效率。
這是膨脹水壺的第二個作用。
由于循環管路中無法避免氣體,當冷卻液氣化、發動機振動等原因,導致溶于冷卻液中的氣體分離出來,這些氣泡流到高壓區,當壓力超過氣泡壓力時便發生潰滅。處于氣泡狀態的氣體重新液化或溶于冷卻液中,體積驟然減小,冷卻液向氣泡中心高速運動而產生水擊現象,產生極大的沖擊力和高溫,并以壓力波的形式向四周傳播,當作用在氣缸套外表面時,產生很大的沖擊、擠壓和高溫。
反復如此下,發動機的水道與冷卻液接觸的表面被破壞成一些針狀的孔洞,這些孔洞逐漸擴大、加深,最后形成深孔或裂紋,導致穴蝕。
有了膨脹水壺,可以將水氣分離,從而減輕穴蝕的發生概率。另外,膨脹水壺還能不斷對水泵補水,減少空氣混入,防止穴蝕。
這是膨脹水壺的第三個作用。
此外,膨脹水壺的蓋子也不是普普通通的蓋子。它除了密封之外,還具有泄壓作用。當散熱系統壓力過大時,比如發生開鍋現象,蓋子的泄壓閥會開啟,及時將系統壓力卸掉,避免出現嚴重損失。
膨脹水壺的三個作用,都是工程學應對散熱系統常見缺陷的手段。需要注意的是,冷卻液可不是越多越好,超過上限,膨脹空間不足,導致循環系統壓力過大,容易損壞;低于下限,過量的空氣容易進入回水管,造成氣堵和穴腐。保證冷卻液位于上限和下限的中間,千萬不要灌滿。(朋月)