具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

为了减少发动机暖机过程中的热量损失、提升暖机速度、减小油耗，同时提升发动机的可靠性，本发明提供了一种除气室、发动机冷却系统以及车辆，下面通过3个实施例对本发明的内容进行详细介绍：

实施例1

如图1-图3所示，本发明提供的一种除气室，包括壳体1、隔板11、除气管道3、补水管道4和切换组件2；其中：隔板11设置在壳体1内，壳体1通过隔板11分隔为工作腔12和调节腔13，隔板11上开设有通道14，通道14连通工作腔12和调节腔13，除气管道3和补水管道4均与工作腔12连通，冷却液通过除气管道3进入工作腔12、加热除气室内的冷却液，并通过补水管道4回到循环当中，在不同的工况下，工作腔12独自参与冷却循环，或与调节腔13共同配合参与冷却循环。切换组件2设置在调节腔13内，切换组件2包括盖板21和弹性件22，盖板21和隔板11具有相吻合的接触面，盖板21活动设置在调节腔13内，弹性件22一端作用于盖板21，另一端作用于调节腔13的腔壁，且弹性件22的变形方向与盖板21的滑动方向一致，弹性件22处于变形状态(压缩或拉伸状态)，以将盖板21抵压在隔板11上、且盖板21覆盖通道14，一方面弹性件22用于盖板21的自动复位以切断通道14，另一方面，当发动机内部水温、压力变化时，在工作腔12内气体的压力与弹性件22的弹力相互作用下，盖板21会相应地运动、实现不同状态的切换以导通或切断通道14，实现了除气室内部可用容积的自动调节。

本发明的除气室的两个腔室中，工作腔12用于直接参与冷却循环，调节腔13用于在温度升高至设定温度以及正常工作的工况下，与工作腔12连通、扩大除气室参与循环的容积，因此需要根据具体发动机工作参数设计工作腔12的容积、调节腔13的容积以及二者的容积比，以满足系统膨胀需求。在根据所需的膨胀容积设计工作腔12的体积时，同样需要兼顾调节腔13的开启临界条件以及工作时间。具体的，若工作腔12容积较小，会导致工作腔12升温太快、从电机启动到切换组件2的开启临界温度值耗时过短，但发动机升温过慢仍然处于暖机工况，无法实现加速暖机的效果；若工作腔12的容积过大，会导致工作腔12内部压力变化缓慢，切换组件2的启动难度大，调节腔13参与冷却循环的工作时间会减少，这样调节腔13提升暖机速度、减小油耗、提升发动机可靠性的作用也并不显著。

为了在工作腔和调节腔各自满足系统膨胀容积的需求的前提下，保证工作腔和调节腔的辅助配合性能，本实施例中，优选地，工作腔12的容积A与调节腔13的容积B满足：1≤A/B≤2，具体数值根据实际情况以及需求决定。

为了方便除气室的成型和安装，如图1和图3所示，本实施例提供的除气室，壳体1包括连接固定的上壳体15和下壳体16，隔板11固定设置在下壳体16内，且隔板11突出于下壳体16，上壳体15内表面设置有与隔板11匹配的密封槽，且密封槽内设置有用于密封上壳体15与隔板11之间间隙的密封件。本实施例中，上壳体15和下壳体16均采用浇注一体成型，并通过焊接的方式组装，保证结构强度。本发明对壳体1的形状不做具体限定，由实际的安装环境情况决定，壳体1可设计为球形或底部异形的立方体等。

本实施例中，上壳体15和/或下壳体16上设置有安装座5，为了保证稳定设置，具体的，上壳体15的顶部设置有第一安装座51、下壳体16的侧面设置有第二安装座52，第一安装座51开设螺纹孔，并通过螺栓连接固定，第二安装座52开设销孔，并通过安装销连接固定。

为了满足除气室膨胀容积、可消耗容积、最低刻度面等的要求，本发明提供的除气室，在上壳体15和/或下壳体16上设置有冷却液加注液面标识；上壳体15上设置有压力盖6。

具体地，当发动机开始启动、处于暖机工况时，工作腔12内部的温度较低，此时工作腔12内的气压小于弹性件22的作用力，盖板21在弹性件22的作用下抵在隔板11上并切断通道14，仅工作腔12中的冷却液参与冷却循环，除气室参与循环的容积较小；当工作腔12的温度逐渐升高至工作腔12的气压大于弹性件22的作用力时，盖板21在气压的作用下进一步压缩或拉伸弹性件22、并向远离隔板11的方向运动，此时工作腔12和调节腔13通过通道14导通，工作腔12和调节腔13中的冷却液均参与循环，以满足正常工作工况下系统膨胀容积的需求。本发明对盖板21的设置以及安装方式不做具体限定，只要满足可在调节腔13内活动运动并可改变通道14的状态即可。

除气室容积的调整是通过盖板的移动实现的，作为一种可选方案，盖板21与隔板11直接通过导向结构滑动连接，同时在盖板21和隔板11之间设置处于拉伸状态下的弹性件22，或在盖板21远离隔板11的一侧设置压缩状态下的弹性件22。作为另一种可选方案，本实施例中，切换组件2还包括固定设置在调节腔13内的罩体23，罩体23罩扣于隔板11上，且罩体23上设置有连通罩体23内腔与调节腔13的过水口，以将通道14导入的冷却液送至调节腔13，盖板21活动设置在罩体23内，通过罩体23对盖板21定位并导向。本发明对罩体23的结构以及安装位置不做限定，只要固定设置即可，可以与调节腔13的任一腔壁连接固定。本发明对罩体23的形状也不做限定，可以为任一形状，本实施例中，为了便于设计罩体23，优选地，罩体23的横截面为圆形，过水口沿罩体23的侧壁的周向间隔设置。

为了尽量减少罩体23占用调节腔13的体积，充分利用罩体23的内部空间，本实施例中，罩体23固定罩扣设置在隔板11上，盖板21具有凸出的导杆，罩体23上设置有与导杆配合的导槽，弹性件22设置在罩体23内，且弹性件22的两端分别作用于盖板21和罩体23。

本发明提供的除气室，在确定了除气室的结构之后，根据工况以及所需的性能参数可以确定盖板21开始运动的临界阈值，该临界阈值即为与弹性件22的弹力相同的工作腔12内部压力，本发明对弹性件不做限定，可以为任一种弹性件，本实施例中，弹性件22优选为弹簧，弹簧套设在导杆上，弹簧的两端分别与盖板21和导槽的端面接触，根据设定的阈值选择对应弹性模量的弹簧，使得弹簧的弹性力与阈值相匹配即可。当工作腔12内部的温度较低、内部压力低于阈值时，盖板21在弹性件22的作用下抵压在隔板11并切断通道14，当工作腔12的温度逐渐升高至内部压力达到阈值时，盖板21在工作腔12的内部压力的作用下开始运动、通道14导通，此时工作腔12和备用腔中的冷却液均参与循环。

为了保证发动机停机状态和发动机暖机工况下，当工作腔内部温度压力低于阈值时，盖板21能完全切断通道14，为了防止泄漏，本实施例中，在盖板21靠近隔板11的一侧固定设置有弹性垫7，弹性垫7优选为橡胶垫，利用弹性垫的可变形压缩特性，保证在弹簧弹力的作用下，盖板和弹性垫抵紧隔板，提高密封效果。

与现有技术相比，本发明提供的除气室的使用方法和工作原理：

在除气室内部冷却液温度、压力较低时，仅有工作腔12内部的冷却液参与循环，通过除气管道3进入的冷却液仅会加热工作腔12内的部分冷却液，并通过补水管道4回到循环当中；当工作腔12的温度、压力逐渐升高，盖板21在工作腔12侧受到的压力逐渐增大，压力达到阈值后，在压力的作用下，盖板21在调节腔13内移动，通道14导通、调节腔13与工作腔12连通，调节腔13内的压力也逐渐增大，满足系统膨胀容积需求；当发动机停机后，冷却液温度逐渐冷却，压力降至阈值后，盖板21在弹性件22的作用下复位，通过橡胶垫压紧隔板11并隔断通道14。

实施例2

发动机燃烧室内混合气燃烧后会产生高温高压的燃气(约为800℃～2000℃)，所以必须对汽缸加以冷却，否则其中的运动件会受热膨胀而导致正常间隙减小，机械强度降低。如果冷却过度也会造成汽缸充气量减少、燃烧不正常、功率下降、油耗增加及润滑不良等影响，所以冷却系统匹配的是否合适将直接影响到发动机的使用寿命和燃油经济性。

目前汽车发动机的冷却广泛采用水冷式，发动机高温部件的热量通过缸套、缸盖传导给周围水套内的冷却水，然后冷却水在系统管路中不断循环，并将所吸收的热量及时散入至外界大气中，以在所有工况下，保证发动机在最适宜的温度下工作。

本发明提供的一种发动机冷却系统，包括循环管路以及实施例1提供的除气室，除气室的除气管道3和补水管道4通过循环管路分别与车辆的发动机连通。经除气管道3进入除气室内的冷却液会加热工作腔和/或调节腔内的冷却水，并通过补水管道4流出、循环参与冷却工作。现有技术中，除气室参与循环的可用容积固定、且一般占冷却系统容积的20％左右，与现有技术相比，本发明提供的除气室容积可以根据内部的水温和压力的变化进行相应的改变，在发动机暖机工况下、冷却系统需要加热除气室内的冷却液，此时隔板和盖板共同将工作腔和调节腔隔断、仅工作腔内的冷却液参与循环，通过减少除气室参与循环的冷却液容积，实现提升暖机速度、减少发动机暖机过程中热量损失的技术效果。

实施例3

本发明提供的一种车辆，包括上实施例2提供的发动机冷却系统，即该车辆的除气室采用上述实施例1的除气室结构，除气室的除气管道3和补水管道4通过循环管路分别与该车辆的发动机连通。本发明对车辆的种类及类型不做具体限定，可以为现有技术中任一种车辆，比如家用小车、客车、货车等，该车辆的其他未详述结构均可参照现有技术的相关公开，此处不做展开说明。

对于一般家用车而言，除气流量不高于5L/min，发动机怠速时，小循环流量约30L/min。由于除气流量的存在，小循环时，发动机暖机过程中需要加热除气室内部的冷却液，会出现延长发动机的暖机时间、增加油耗以及影响发动机的可靠性的技术问题。现有技术中的除气室内部结构是固定的，可使用的容积也是确定的，即使发动机水温不同，除气室内部的容积也无法适应进行调节，与现有技术相比，本实施例提供的车辆，采用实施例1中的除气室，车辆的运行状态发生改变时，可以实现除气室可用容积的自适应调节。在保证需求容积的前提下，当发动机处于怠速或暖机工况时，在不耗能的情况下，减少参与循环的冷却液容积，从而提升了发动机的暖机速度、减少了发动机暖机过程中的热量损失；车辆正常行驶工况下，增大除气室的可用容积，以实现正常的工作，实现了提升暖机速度、减小油耗、提升发动机可靠性的技术效果。

通过上述实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

1)与现有技术的固定循环容积的除气室相比，本发明提供的除气室，当发动机内部水温、压力变化时，可以自动调节除气室内部的可用容积。在发动机处于暖机工况时，发动机水温较低，在不耗能的情况下，减少参与循环的冷却液容积，从而提升发动机暖机速度；当发动机水温升高后，为了满足系统膨胀容积的需求，通过调节腔扩大除气室参与循环的容积；发动机停机后，内部温度降低至温度压力阈值后，系统恢复至初始状态，工作腔和调节腔切断。

2)本发明提供的除气室、发动机冷却系统以及车辆，在保证需求容积的前提下，减少了发动机暖机过程中的热量损失，提升了暖机速度，可以减少发动机的油耗、提升发动机的可靠性。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。