CN103161560A - 用于发动机冷却系统的副水箱和发动机冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于发动机冷却系统的副水箱和发动机冷却系统。所述副水箱包括箱体、形成在该箱体下部的流通口、形成在该箱体上部的气口、形成在该箱体上的加注口以及密封该加注口的加注盖，其中，所述箱体的形成所述流通口的部位具有朝向所述流通口尺寸逐渐减小的锥形结构。由于所述箱体的横截面到所述流通口处将缩小到最小，所以此处只要有很少量的冷却液即可气封所述流通口。因此，当箱体内的冷却液液位已经低于最低报警液位但又未能及时补充时，即使箱体内的冷却液因车辆行驶颠簸而发生晃动，所述锥形结构也能够确保箱体内的气体不会通过流通口进入发动机或散热器中。

Description

用于发动机冷却系统的副水箱和发动机冷却系统

技术领域

本发明涉及发动机领域，更具体地说，涉及一种用于发动机冷却系统的副水箱和包括该副水箱的发动机冷却系统。

背景技术

发动机冷却系统的作用是将发动机运行时产生的部分热量吸收并及时散发出去，从而使发动机的部件得到适度的冷却，使发动机在适宜的温度范围内工作。

通常，发动机冷却系统包括散热器(也称为水箱)、水泵、风扇、节温器、温度传感器和水套等。在发动机运行过程中，发动机冷却系统中的冷却液温度上升，从而受热膨胀，而当如发动机停止运行时，发动机冷却系统中的冷却液温度下降，体积减小。为了适应发动机冷却系统中冷却液的这种体积变化，通常在发动机冷却系统中还设置有与散热器相通的副水箱(也称为膨胀水箱)，以提供一个额外的空间用来容纳热胀冷缩时的冷却液变化。

具体来说，当发动机冷却系统中的冷却液体积变大时，部分冷却液会流入副水箱内而储存起来；而当冷却液温度下降时，副水箱中的冷却液则会自动地重新流入散热器中，以进行补充。当需要补充发动机冷却系统中的冷却液时，也可以将冷却液注入副水箱中。

图1所示为包括传统的副水箱的发动机冷却系统的示意图。该发动机冷却系统包括：发动机100、散热器200和副水箱300，其中，发动机100包括发动机进水口110、发动机出水口120和发动机出气口130，散热器200包括散热器进水口210、散热器出水口220和散热器出气口230，副水箱300包括加注口310、流通口320和气口330，发动机进水口110分别与副水箱的流通口320和散热器出水口220相通，发动机出水口120与散热器进水口210相通，副水箱的气口330分别与发动机出气口130和散热器出气口230相通。

在图1所示的发动机冷却系统中，副水箱内的冷却液从副水箱的流通口320通过发动机进水口110而进入发动机内的冷却管路中，发动机内温度较高的冷却液从发动机出水口120通过散热器进水口210进入散热器200中，经过散热以获得相对较低的温度后，再从散热器出水口220通过发动机进水口110流回到发动机中。

当发动机冷却系统内的冷却液因温度升高而体积膨胀时，冷却液会通过副水箱的流通口320而流入副水箱300内，以利用该副水箱300容纳一部分冷却液。当发动机冷却系统内的冷却液因温度降低而恢复原本体积时，则冷却液将通过该流通口320回流。

另外，当发动机运行时，由于冷却系统中的冷却液受热，从而会在冷却液内产生气体。冷却液(如在散热器200和发动机100)中所产生的气体将分别通过散热器出气口230和发动机出气口130而流动到副水箱的气口330，从而进入副水箱300中。当副水箱300中的气体压力超过预定值时，装配在副水箱300的加注口310上的压力盖中的卸压阀将开启，以释放多余气体。

然而，这种现有的副水箱存在着以下缺陷：

首先，在现有的副水箱300内，不但储存有冷却液，而且由于该副水箱300还需要承担排出压力气体的作用，因而还存在有来自于发动机100和散热器200的气体，也就是说，在副水箱300中上部为气体，下部为冷却液，因此当副水箱300中的冷却液液位较低又未能及时补充时，随着车辆运行过程中的颠簸，副水箱中的冷却液会发生晃动，因此有可能出现副水箱300内的气体通过副水箱底部的流通口320进入发动机100或散热器200的问题。

其次，在现有的副水箱300中，由于加注冷却液和释放气体都是通过加注口310进行，并且该加注口310由具有卸压阀的压力盖密封，而为了加注冷却液必需拆卸压力盖，因此当压力盖经频繁拆卸后，将使卸压阀的限压准确度受到影响，从而缩短了压力盖的使用寿命。

再次，在现有的副水箱300中，通常都设置有套置于定位柱上的磁环浮子，该磁环浮子能够浮于冷却液液面上，因此可借此来感测副水箱中的冷却液的液位高低。但是，由于在加注冷却液或车辆行驶过程中，冷却液会对磁环产生冲击，因此将对液位测量的准确性产生影响。

另外，现有的副水箱通常都是直接连接固定在散热器的上面，这样在车辆行驶过程中，副水箱的振动将会传递给散热器，从而大大缩短了散热器的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于发动机冷却系统的副水箱，该副水箱即使在其中的冷却液液位较低时也能够防止气体进入发动机中。

本发明的另一目的是提供一种包括这种副水箱的发动机冷却系统。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于发动机冷却系统的副水箱，该副水箱包括箱体、形成在该箱体下部的流通口、形成在该箱体上部的气口、形成在该箱体上的加注口以及密封该加注口的加注盖，其中，所述箱体的形成所述流通口的部位具有朝向所述流通口尺寸逐渐减小的锥形结构。

优选地，所述箱体内形成有格栅。

优选地，所述副水箱还包括形成在所述箱体上的卸气口以及密封该卸气口的压力盖。

优选地，所述箱体内通过隔板分隔出独立气室，所述卸气口与所述独立气室相连通，所述隔板的上部形成有通气孔。

优选地，所述箱体内还设置有在所述隔板的位于所述独立气室外的一侧遮挡所述通气孔的挡板。

优选地，所述副水箱还包括设置于所述箱体内的定位柱和套置于该定位柱上的磁环浮子。

优选地，所述副水箱还包括围绕所述磁环浮子设置的保护罩。

优选地，所述副水箱还包括安装于所述箱体两端的支撑托架。

优选地，所述加注口相对于水平方向倾斜设置。

为了实现上述目的，本发明提供一种发动机冷却系统，该发动机冷却系统包括发动机、散热器和副水箱，其中，所述发动机包括发动机进水口、发动机出水口和发动机出气口，所述散热器包括散热器进水口、散热器出水口和散热器出气口，并且，所述副水箱为根据本发明的具有上述技术特征的副水箱，其中，所述发动机进水口分别与所述副水箱的流通口和所述散热器出水口相通，所述发动机出水口与所述散热器进水口相通，所述副水箱的气口分别与所述发动机出气口和所述散热器出气口相通。

在本发明中，由于所述箱体的形成所述流通口的部位具有朝向所述流通口尺寸逐渐减小的锥形结构，也就是说，箱体的横截面到所述流通口处将缩小到最小，所以此处只要有很少量的冷却液即可气封所述流通口。因此，当箱体内的冷却液液位已经低于最低报警液位但又未能及时补充时，即使箱体内的冷却液因车辆行驶颠簸而发生晃动，所述锥形结构也能够确保箱体内的气体不会通过流通口进入发动机或散热器中。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为包括现有的副水箱的发动机冷却系统的结构示意图；

图2为根据本发明的副水箱的立体结构示意图；

图3为图2中所示副水箱的正面结构示意图；

图4为图2中所示副水箱的侧面结构示意图；

图5为沿图3中线A-A截取的剖面示意图；

图6为沿图3中线B-B截取的剖面示意图；以及

图7为根据本发明的副水箱的打开内部结构示意图。

附图标记说明

100    发动机          110   发动机进水口

120    发动机出水口    130   发动机出气口

200    散热器          210   散热器进水口

220    散热器出水口    230   散热器出气口

300    副水箱          310   加注口

320    流通口          330   气口

1      箱体            2     流通口

3      气口            4     加注口

5      加注盖          6     锥形结构

7      格栅            8     卸气口

9      压力盖          10    隔板

11     独立气室        12    通气孔

13     挡板            14    定位柱

15     磁环浮子        16    保护罩

17     支撑托架        18    气液混合室

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”是以副水箱处于正常使用状态下来进行定义的。

如图2、图3及图4所示，根据本发明的用于发动机冷却系统的副水箱包括箱体1、形成在该箱体1下部的流通口2、形成在该箱体1上部的气口3、形成在该箱体1上的加注口4以及密封该加注口4的加注盖5，并且，所述箱体1的形成所述流通口2的部位具有朝向所述流通口2尺寸逐渐减小的锥形结构6。

其中，所述箱体1用于容纳冷却液，同时由于发动机和散热器中产生的气体会分别通过发动机出气口和散热器出气口而被引入到副水箱中，因此所述副水箱在使用过程中，所述箱体1内上部为气体，下部为冷却液。所述箱体1可以根据实际布置空间的大小来形成适合的尺寸形状，并且所述箱体1可以整体注塑成型，或者也可以先分体注塑成上下两个壳体，然后在通过螺栓连接等方式将上下两个壳体接合在一起，本发明的实施方式中采用后者制成箱体1。

所述流通口2用于在冷却液热胀冷缩过程中供冷却液流入或流出箱体1，因此该流通口2通常设置于箱体1的下部。

所述气口3用于将发动机和散热器中产生的气体引入箱体1内，由于箱体1内通常下部为冷却液，上部为气体，因此该气口3通常设置于箱体1的上部。

所述加注口4用于当冷却液不足时向箱体1内加注冷却液之用，平时该加注口4可以利用加注盖5进行密封，当需要加注时，卸下所述加注盖5进行加注即可。此外，在所述副水箱未单独设置卸气口的情况下，所述加注口4还可以用于释放箱体1内的多余气体，此时既可以通过在加注盖5内安装卸压阀来实现自动卸压，也可以通过手动卸压。因此，所述加注口4通常设置于箱体1的中部靠上的位置，这样可以避免冷却液溢出。

所述锥形结构6位于所述箱体1的形成所述流通口2的部位，从而如图5所示，使得所述箱体1形成为朝向所述流通口2尺寸逐渐减小的形状结构，由此，在所述流通口2处，只要有很少量的冷却液即可气封所述流通口2。因此，当箱体1内的冷却液液位已经低于最低报警液位但又未能及时补充时，即使箱体1内的冷却液因车辆行驶颠簸而发生晃动，所述锥形结构6也能够确保箱体1内的气体不会通过所述流通口2进入发动机中。

优选情况下，如图7所示，所述箱体1内形成有格栅7，特别是形成在所述流通口2附近，从而可以防止由汽车运行所带来的冷却液的剧烈震荡，并且可以防止当冷却液通过所述流通口2流出所述箱体1向发动机或散热器进行补充时因形成的漩涡而使气体混入。所述格栅7可以通过注塑与所述箱体1一体形成，其尺寸和数量可以根据实际需要进行设计。

优选情况下，所述副水箱还包括形成在所述箱体1上的卸气口8以及密封该卸气口8的压力盖9。所述压力盖9的结构及功能为本领域技术人员所公知，其内部安装有卸压阀和真空阀，当箱体1内的气压增大超过预定值时，卸压阀将开启，以释放多余气体，当箱体1内气压降低形成真空时，真空阀将开启，以吸入外界空气，保持系统内部压力平衡。

在此优选实施方式中，由于除所述加注口4之外，另外单独设置了专门用于释放箱体1内的多余气体的卸气口8，因此所述压力盖9不必被频繁拆卸，因而压力盖中的卸压阀的限压准确度将不会受到影响，从而延长了压力盖的使用寿命。

优选情况下，如图6所示，所述箱体1内通过隔板10分隔出独立气室11，所述卸气口8与所述独立气室11相连通，所述隔板10的上部形成有通气孔12。也就是说，所述箱体1内通过所述隔板10分隔成所述独立气室11以及上部容纳气体、下部容纳冷却液的气液混合室18，并且所述独立气室11与所述气液混合室18通过所述隔板10上形成的所述通气孔12相连通，以保持压力一致。所述隔板10可以通过注塑与所述箱体1一体形成，其尺寸和形状可以根据实际需要进行设计。

当冷却液受热膨胀，所述气液混合室18内压力升高时，所述气液混合室18内的气流将通过所述通气孔12进入所述独立气室11中，当气压增大到超过预定值时，多余的气体将通过所述卸气口8排出到箱体1外部，而当气压降低形成真空时，箱体1外部的空气将通过所述卸气口8进入所述独立气室11中，然后再通过所述隔板10上形成的通气孔12进入所述气液混合室18内，从而可以保持系统内部压力平衡。

由于通常所述箱体1内的下部用于容纳冷却液，所以所述卸气口8须设置在箱体1的上部，而通过在所述箱体1内设置所述独立气室11，可以使所述卸气口8的设置位置不必受到限制，例如当由于空间限制，无法将所述卸气口8和压力盖9设置在箱体1的上部时，可以将其位置下移，因此所述独立气室11的设计为所述副水箱的结构设计提供了便利。

优选情况下，所述箱体1内还设置有在所述隔板10的位于所述独立气室11外的一侧遮挡所述通气孔12的挡板13。所述挡板13可以通过注塑与所述箱体1一体形成，其尺寸和形状可以根据实际需要进行设计，只要能够起到屏风作用，以遮挡所述通气孔12即可。通过设置所述挡板13，可以防止所述气液混合室18内的冷却液飞溅或流入到所述独立气室11内。

优选情况下，如图3和图7所示，所述副水箱还包括设置于所述箱体1内的定位柱14和套置于该定位柱14上的磁环浮子15。所述定位柱14可以通过注塑与所述箱体1一体成型。所述磁环浮子15套置于该定位柱14上，并且能够浮于冷却液的液面上。因此可以通过所述磁环浮子15来感测所述箱体1中的冷却液的液位高低，当冷却液的液位低于预定液位时，可以利用液位报警器进行报警，以提醒使用者及时添加冷却液。

更优选的，所述副水箱还包括围绕所述磁环浮子15设置的保护罩16。所述保护罩16可以通过注塑与所述箱体1一体成型，其形状和尺寸可以根据具体情况进行设计，只要能够围绕着所述磁环浮子15，同时又能保证该磁环浮子15与冷却液接触即可。通过设置所述保护罩16，可以保护所述磁环浮子15在加注冷却液或车辆行驶过程中不会受到冷却液的冲击，从而可以提高液位测量的准确性。

优选情况下，如图2所示，所述副水箱还包括安装于所述箱体1两端的支撑托架17。由于现有的副水箱都是直接连接固定在散热器上面，因此在车辆行驶过程中，副水箱的振动将会传递给散热器，从而将大大缩短散热器的使用寿命。而本发明的实施方式通过设置所述支撑托架17，可以将所述副水箱固定连接到散热器的侧边框上。这样，一方面，将副水箱固定到金属材质的散热器侧边框上较固定到塑料制的散热器上能够提高连接的稳固性，另一方面，在车辆运行过程中，副水箱的振动也不会直接传递到散热器，因此可以大大延长散热器的使用寿命。

优选情况下，如图2所示，在所述箱体1的上部形成有两个独立的所述气口3，用以分别连接发动机出气口和散热器出气口。

优选情况下，所述加注口4相对于水平方向倾斜设置。由于如图5所示，当所述箱体1内的冷却液超出所述加注口4的下边沿时，冷却液将从所述加注口4溢出，即所述箱体1内能够容纳冷却液的最高液位对应于所述加注口4的下边沿的水平位置，因此通过将所述加注口4设计成倾斜的，即可直接限定出所述箱体1内能够容纳冷却液的最高液位。而所述加注口4的相对于水平方向的倾斜角度，即所述箱体1内能够容纳冷却液的最高液位，则可以根据实际的需要来进行设计。

本发明还提供了一种发动机冷却系统，该发动机冷却系统包括发动机100、散热器200和副水箱，其中，所述发动机100包括发动机进水口110、发动机出水口120和发动机出气口130，所述散热器200包括散热器进水口210、散热器出水口220和散热器出气口230，所述副水箱为本发明所提供的具有上述所有技术特征的副水箱，其中，所述发动机进水口110分别与所述副水箱的流通口2和所述散热器出水口220相通，所述发动机出水口120与所述散热器进水口210相通，所述副水箱的气口3分别与所述发动机出气口130和所述散热器出气口230相通。除此之外，所述发动机冷却系统还包括构成该冷却系统所必需的其他组件，其组成、连接方式及运转方式为本领域技术人员所公知，故在此不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于发动机冷却系统的副水箱，该副水箱包括箱体(1)、形成在该箱体(1)下部的流通口(2)、形成在该箱体(1)上部的气口(3)、形成在该箱体(1)上的加注口(4)以及密封该加注口(4)的加注盖(5)，其特征在于，所述箱体(1)的形成所述流通口(2)的部位具有朝向所述流通口(2)尺寸逐渐减小的锥形结构(6)。

2.根据权利要求1所述的副水箱，其中，所述箱体(1)内形成有格栅(7)。

3.根据权利要求1所述的副水箱，其中，所述副水箱还包括形成在所述箱体(1)上的卸气口(8)以及密封该卸气口(8)的压力盖(9)。

4.根据权利要求3所述的副水箱，其中，所述箱体(1)内通过隔板(10)分隔出独立气室(11)，所述卸气口(8)与所述独立气室(11)相连通，所述隔板(10)的上部形成有通气孔(12)。

5.根据权利要求4所述的副水箱，其中，所述箱体(1)内还设置有在所述隔板(10)的位于所述独立气室(11)外的一侧遮挡所述通气孔(12)的挡板(13)。

6.根据权利要求1所述的副水箱，其中，所述副水箱还包括设置于所述箱体(1)内的定位柱(14)和套置于该定位柱(14)上的磁环浮子(15)。

7.根据权利要求6所述的副水箱，其中，所述副水箱还包括围绕所述磁环浮子(15)设置的保护罩(16)。

8.根据权利要求1所述的副水箱，其中，所述副水箱还包括安装于所述箱体(1)两端的支撑托架(17)。

9.根据权利要求1所述的副水箱，其中，所述加注口(4)相对于水平方向倾斜设置。

10.一种发动机冷却系统，该发动机冷却系统包括发动机(100)、散热器(200)和副水箱，其中，所述发动机(100)包括发动机进水口(110)、发动机出水口(120)和发动机出气口(130)，所述散热器(200)包括散热器进水口(210)、散热器出水口(220)和散热器出气口(230)，其特征在于，所述副水箱为根据权利要求1-9中任意一项所述的副水箱，其中，所述发动机进水口(110)分别与所述副水箱的流通口(2)和所述散热器出水口(220)相通，所述发动机出水口(120)与所述散热器进水口(210)相通，所述副水箱的气口(3)分别与所述发动机出气口(130)和所述散热器出气口(230)相通。

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