换热水箱的优点和缺点(汽车为什么要有副水箱？这个副水箱密封与不密封有什么区别？)

大家打开发动机舱盖给汽车添加防冻液时，会发现不同的车型防冻液添加位置和方法是不一样的：有的车型在水箱上有一个水箱盖，直接打开向里面添加就可以了，另外还有一个副水箱也要添加到合适的位置；还有的车型只在副水箱上有水箱盖，只要把这里面的防冻液添加到合适的位置就行了。那么这两种型式有什么区别呢？汽车的冷却系统是密封的吗？这个副水箱有什么用呢？如果没有它行不行？今天我们就来说说这个话题。

现在的汽车普遍采用是发动机强制循环水冷系统。它的工作原理是：水泵将发动机内的冷却液提高到一定的压力，是冷却液在发动机整个冷却系统中不停的循环流动。水泵从散热水箱中吸入低温水并使其产生一定的压力后，通过管道输送到气缸体和气缸盖的冷却水套中，冷却液吸收热量后又流回散热水箱，通过风扇的强力抽吸，空气从前向后高速流过散热水箱，不断的将流经散热水箱的热量散发到空气中去。

这种发动机强制循环水冷系统一般都采用一种带有自动阀门的水箱盖把它密封起来，使散热水箱内的冷却液与空气隔绝，组成了闭式冷却系统。在水箱盖中有两个阀门——空气阀和蒸汽阀。空气阀是用较软的螺旋弹簧或片状弹簧压住，当热发动机停止运转时，冷却系统中的水蒸气冷凝成水，系统内压力降低，当压力下降到0.9bar左右时，空气阀打开，散热水箱与外界大气相通，外部空气进入冷却系统，防止内外压力差将散热水箱的芯管压扁，阻碍冷却液的正常循环；而蒸汽阀是用较硬的弹簧压住，当冷却系统中的冷却液沸腾、相通压力升高到1.3bar左右时，蒸汽阀打开，将部分水蒸气通过溢流管排入大气，以防系统内部压力过高，导致芯管被压坏，或其它部位漏水。

这种闭式冷却系统有很多优点，其中最重要的一点是可以使冷却系统内部的压力高于外界的大气压力，从而将冷却液的沸点相应地提高到120℃左右，从而扩大了散热器与周围空气的温差，提高了散热器的换热效率，进而保证了发动机可以在较长时间及较高的负荷下正常工作；另外由于散热器散热能力的增强，还可以相应地减小散热器尺寸，使发动机舱结构更加紧凑；第二个优点就是闭式水冷系可减少冷却液外溢及蒸发损失，这一点对于高原地区特别重要，可以有效避免冷却液过早沸腾，减小冷却液的消耗。

但是这种闭式冷却系统也有很多缺点，其中最重要的一点是蒸汽混合在冷却液中无法分离，并且水箱盖在调节系统压力时又会放进一部分空气，这样就会导致冷却系统中产生气阻，水泵的泵水量降低，使冷却效果和循环强度降低，并造成冷却系统内部的压力不稳定和冷却液的不断消耗。特别是现在的发动机强化程度越来越高，对冷却系统散热能力的要求也越来越高，这个问题越来越突出。

系统内气液不能彻底分离还会造成一个严重的问题就是气穴腐蚀。很多人对这一点不是很理解，但是它却是导致发动机损坏的一个重要因素。它的作用机理是：这些积存在冷却液中的空气是以气泡型式存在的，当这些气泡在发动机金属表面破裂时，会产生冲击力对金属造成冲击，长时间作用就会造成金属疲劳剥落，即机械剥蚀；另外，气泡中还伴有空气中的氧，它们借助于气泡破裂时放出的热量，对金属进行化学腐蚀。这种机械剥蚀和化学腐蚀共同作用，使金属表面逐渐产生麻点和穴孔，这种现象称为气穴腐蚀，简称穴蚀。这种现象最常见于气缸套、水泵叶轮等水压较低的部位，在一些柴油机上，穴蚀成了导致发动机损坏的一个重要因素。

为了克服这些缺点，聪明的汽车工程师研究出了一张带有膨胀水箱（也称为副水箱）的闭式冷却系统。这种冷却系统是在散热水箱之外，另加了一个膨胀水箱来分离蒸汽和存储冷却液。膨胀水箱通常是用透明的塑料材质制成，它的位置略高于散热水箱，一般安装在发动机舱的一角，与发动机和散热水箱有多条管路相连。它的作用是将冷却系统变成了一个永久性的封闭系统，避免了空气不断进入，减小了对冷却系统内部的氧化腐蚀；可以使冷却系统中的气液分离，保持系统内部压力的稳定，增大水泵的泵水量和减小水泵的气穴腐蚀；另外还避免了冷却液的损耗，可以在较长的时间内保持冷却系统内的水位不变（没有泄漏可以保持几年）。

这种膨胀水箱的工作原理是：在散热水箱的水套和散热器上部，容易积存空气和蒸汽的部位用水管与膨胀水箱相连，使空气和蒸汽不再直接放出到大气中，而是引导到膨胀水箱中与水分离，蒸汽冷凝成水后又通过进水管返回到了水泵的进水口，使水泵进水口出保持较高的水压，从而增大了泵水量；而积存在膨胀水箱液面以上的空气，得到了冷却，不再受热膨胀，因而变成了冷却系统内压力上升的缓冲器和膨胀空间，使系统内的压力保持稳定。

膨胀水箱也分为两种，一种是非常简单的，就是把从散热水箱盖处的溢流管直接通入到膨胀水箱中，这种膨胀水箱也称为补偿水桶。当散热水箱中压力升高时，蒸汽阀打开，膨胀出来的冷却液排入到了膨胀水箱中储存起来，不再直接排入大气中，从而减少了冷却液的消耗；当散热水箱中压力降低时，空气阀打开，但是不是吸入空气，而是把膨胀水箱中的冷却液吸入到散热水箱中，这样就避免了空气进入到冷却系统中，也能够保持冷却系统中正常的水量。这种膨胀水箱的盖子一般都是非常简单的，上面没有阀门，一般会有一个小小的通气孔。这种冷却系统其实不是完全密封的，储存在这里面的冷却液一般并不参与冷却系统的循环，只是做为备用。这种结构成本也比较低，一般用于低强化的自然吸气发动机上，并且日韩系车应用的较多。

另一种膨胀水箱就较为复杂了，它有多条管路与发动机和散热水箱相连通，补水、排气、保压、散热都通过它来进行，它事实上是散热水箱的一部分。在散热水箱上并没有水箱盖，而在膨胀水箱上的水箱盖中，也有空气阀和蒸汽阀，通过这两个阀门调节冷却系统内部的压力。不过在一般情况下，这两个阀门是不开启的，系统内的压力和水量可以长时间保持稳定。这种冷却系统基本上是完全密封的，里面的冷却液几年的时间都不用添加。不过这种系统的成本是较高的，一般欧美系车应用的较多，特别是在搭载了涡轮增压发动机的车型上，几乎都使用这种密封式的冷却系统。

我们在日常使用中要经常检查膨胀水箱中的水位，使其处于最低位与最高位之间，如果水位过低就要及时添加。需要注意的是，冷却系统内部的压力高于大气压力，所以在发动机热态下打开水箱盖时，一定要注意安全，应该缓慢旋开，使压力降低，以防热水喷出，造成烫伤。