
冷却液膨胀壶做成水立方造型主要是为了优化其内部结构和功能。水立方造型便于内部设置隔板,实现气液分离,同时“箍”住液体,避免液位偏移过大。此外,该造型还有利于提高水箱壳体强度,并可能基于布置空间的考虑。合理的隔腔设计还能降低水流冲击声,提升整体性能。
手痒简单回答一下问题啦!经验之谈,也是对工作上一个总结吧。
车用膨胀水箱,通常用于整车冷却系统,包括新能源车电机电控冷却、空调冷却、电池冷却系统中,其作用一般如下:
1、容水作用:所在系统升降温时,膨胀水箱可以分别容纳系统因热胀产生的多余液体和为系统补充缺少的液体。
2、保压作用:膨胀水箱通常设置在系统最高点,为的是能够保证整个系统的工作压力,膨胀水箱盖通常设计成压力阀盖(依靠选型弹簧刚度转化成对应系统内部压力,具体可见关于压力阀盖的回答)对系统进行增压泄压。系统工作压力可类比人体血压,其工作压力对系统,尤其是氢燃料电池系统有很大影响。
膨胀水箱如果按照是否和大气直接相通,分成开式和闭式水箱,开式水箱直接连通大气,缺点是长时间和大气接触,系统内液体溶解二氧化碳,液体会呈弱酸性,对系统内部件的工作会产生不利影响,同时液体挥发也是问题,还容易进东西。而闭式水箱,由于阀盖设置成压力阀盖(电动车设置阀盖压力一般为0.9bar-1.4bar,传统燃油车开盖压力则更高一些),只有在开盖时才会与大气接触,有效保护系统工作,
下面简单说一下车用膨胀水箱如何设计,不足之处还请提醒及补充啦。
一、水箱容积:
水箱总容积:即水箱内部总容积。总容积有一套完整的计算方法,这里就不展开说了,工程上传统车一般按照系统管道总体积的16%~20%计算膨胀水箱总容积。
水箱膨胀容积:水箱‘进行加注防冻液时,需要参考两条线,液位最高MAX线、液位最低MIN线,其中通常将MAX线往上到水箱顶部的容积定义为膨胀容积,膨胀容积也是有一套完整计算方法的,但一般也按照膨胀水箱总容积的12%~18%计算,这点可参考膨胀水箱各主机厂的相关标准,而其实新能源车由于系统工作温度较低(通常65℃-85℃),其需要的膨胀容积就相对可以小一点,不过这一点受限于新能源车运行验证时间不算充分,所以尚未有一个完整而科学的数值,这一点我还试过相对小的值,目前运用无问题,这点可讨论。
二、气液分离
加注防冻液时或系统工作时往往需要排出系统内多余气体,原因不用多说,进气其实是个很严重的问题,对水泵的工作,及系统其余部件的工作都非常不利,通常表现为冷却不足导致过热故障。所以需要在排气的时候在水箱保证充分的气液分离,故而在水箱内部其实有很多隔板隔出来的腔,隔板开孔位置可增加液体流道,让气液充分分离,同时这些隔板还有好处,下面会继续说。
三、液位传感器
对于液位传感器的形式其实也有很多种,这里也不说,主要是液位传感器在水箱上如何布置,对于小几升的水箱,传感器布置很容易,保证到位置报警即可,而大几升或十几升的水箱,对于杆式液位传感器,最好是布置在水箱中部,防止水箱在极限工况下(急转弯或爬坡)液位波动造成的误报警,对于误报警的报警策略,通常有延迟报警、给报警液位留有冗余量等方法,这些就需要细谈了,对于不同项目是有差异的。
四、补液口设置
前面说到系统内部进入气体其实是很严重的问题,这点在水箱上其实也可以通过一定方法避免进气,而某些标准其实还规定了水箱在倾斜37度是液位必须没过补液口,可通过仿真进行模拟。和液位传感器一样,为了避免在极端工况下导致进气,有必要将补液口设置在水箱底面中部的。
五、隔板
水箱的剖切图
隔板的好处不仅仅是保证气液分离,其作用还包括:1、分离箱内液体,同时“箍”住液体,避免极限工况液位偏移过大;2、NVH,合理的隔腔能有效降低水流冲击声(这点在工作接手时还遇见过水箱产生噪声被要求整改的,哈哈。)3、提高水箱壳体强度,水箱做DV时有爆破压力和静压的要求。
六、材料
材料这部分重点需要说明如果是用于燃料电池系统的话,对材料要求是:离子析出率要低,所以经常采用塑料或PPS聚合物,而传统燃油车与电动车则更侧重考虑不会被防冻液腐蚀的材料。
其实水箱的型式各式各样,外形多取决于布置空间,只要水箱设计时包含了以上要素,大体上是没有问题的。
以上只是个人经验之谈,欢迎讨论指正!
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