储液壶，是发动机冷却系统的一个组成部分，主要是用来加注和补偿液体的容器。该零件多用半透明塑料制成。这样通过水箱可以直接观察到液面的高度，无需打开散热器盖。储液壶在发动机冷却系统中主要起到的功能如下：储液壶在参与冷却过程中对系统损失的液体进行补偿，对系统中产生的气体回流到水箱中，通过泄压口排出，使得压力保持稳定，可防止水泵气蚀的发生。

在发动机过冷或者过热情况下，储液壶的实际使用环境工况有比较恶劣的低温环境（-30℃），以及高温环境（120℃），并且在高温环境下，可能会存在较大气压来不及在储液壶中冷却。这样就需要考虑在高温环境储液壶的高温耐压能力。

储液壶在发动机冷却系统中主要起到的功能如下：储液壶在参与冷却过程中对系统损失的液体进行补偿，对系统中产生的气体回流到水箱中，通过泄压口排出，使得压力保持稳定，可防止水泵气蚀的发生。

图1 发动机冷却系统工作原理图

目前，市场上的储液壶主要采用半透明聚丙烯制造，通过注塑成型工艺形成上下两个带法兰的注塑件，然后再通过热板焊接形成储液壶，储液壶内部会安装一些隔板，利于功能和整体强度。但是在热板焊接处，注塑成型的熔接痕处都将会产生薄弱点。

在发动机过冷或者过热情况下，储液壶的实际使用环境工况有比较恶劣的低温环境（-30℃），以及高温环境（120℃），并且在高温环境下，可能会存在较大气压来不及在储液壶中冷却。这样就需要考虑在高温环境储液壶的高温耐压能力。因此，为了保证储液壶内部的压力不引起薄弱点发生破坏，气体泄漏。同时验证在高温和低温环境下，发动机的持续转动下的汽车零部件的振动耐久性能。

1. 服务项目：汽车储液壶可靠性分析

高低温环境下，验证汽车发动机周边其他零件，包括碳罐，进气歧管，电子节气门等零部件的气密性和振动耐久性能，更加高效的辅助和推动汽车零部件产品的开发。

服务案例

2. 高温和低温环境下的振动耐久试验

本案例中储液壶选择的共振点测试频率为30 Hz，则该频率下发动机的转速约为1800 rps/min，而通常发动机在路面上正常工作时的转速就在1800-2000 rps/min。由于在实际工作过程中，发动机会出现冷启动或者发动机出现过热现象，都会在一定程度上加速储液壶零件的功能失效。因而我们需要在实验室中模拟这种高温和低温环境下的，储液壶零件在频率为30 Hz时的振动耐久性能。我们根据需求，选择高温（120℃）和低温（-30℃）在频率30 Hz分别进行振动耐久性能测试各100 h。

通常在实际工况过程中，同时引入湿度，温度，振动三个因素外，能够更加真实的反应汽车零部件的振动可靠性能，快速筛选出汽车零部件存在的缺陷。在进行振动试验过程中，通常需要进行X，Y和Z三方向的振动。

图2 储液壶三方向工装要求图，能够同时模拟X，Y和Z三轴同时振动

如上图2所示，是储液壶工装的三方向工装要求图，规定了储液壶需要进行两个45°的旋转。

当在高温环境下（100 ℃）进行振动耐久试验10 h后，观察测试结果，如下图3所示，发现每一个储液壶下方都出现绿色防冻液和水的混合物泄漏现象，并且泄漏量相对较多，总体来说目前发现高温老化800 h后的储液壶相比较新的储液壶冷冻液泄漏更多。初步推测是储液壶热板焊接处在高温下缺陷暴露导致冷冻液泄漏，还有可能是储液壶盖在高温，内部液体压力下导致泄漏。

图3 储液壶在高温（120 ℃）环境下振动10 h后检查结果图

为了确定到底是热板焊接处存在的缺陷导致的泄漏，还是储液壶盖处产生的泄漏。目前对部分老化和新储液壶的盖子分别加白色纱布裹覆，进行高温（120 ℃）正弦耐久试验。检查结果发现，在高温环境下（120 ℃）振动10 h后，裹覆有白色纱布的储液壶下方未有冷冻液泄漏，但是白色纱布上已经浸润有较多冷冻液，呈现明显绿色，而未裹覆有防冻液的下方出现泄漏，初步判定泄漏点不是热板焊接处，应该是储液壶盖在高温下，内部液体压力下泄漏。

图4 部分储液壶盖裹覆有纱布和未裹覆有纱布在高温（120 ℃）环境下振动10 h后检查图

我们根据储液壶在实际工况中设置最高页面和最低页面的标志，因而当冷冻液的量低于最低页面时，可以提醒驾驶员及时添加冷冻液，因而理论上在实际工况过程中，储液壶的盖子不是浸没在冷冻液中，因而可以尝试将储液壶整体进行180°旋转。

图5 将6个粉红色模块连同储液壶在该平面上旋转180°，重新进行安装固定后效果图

经过旋转后，进行高温（120 ℃）和低温（-30 ℃）振动耐久试验后，储液壶都未出现任何泄漏现象，如下图6（A-B）所示，图6（C-D）分别是储液壶零部件在高温环境和低温环境下的振动耐久测试图，振动加速度未19.6 m/s2，振动频率为30 Hz。

图6 （A）高温（120℃）振动耐久试验结束后样品状态；（B）高温（-30℃）振动耐久试验结束后样品状态；

（C）高温（120℃）振动耐久试验图；（D）高温（-30℃）振动耐久试验图

3. 储液壶保压试验

利用爆破试验机去评估储液壶在高温（130℃）环境下的承受气体压力的能力。

图7 储液壶在爆破试验箱中

从图7（A-C）可以看出储液壶在内部加压的过程，是按照设定的15 kPa的线性加压速率进行加压，在到达490 kPa时会出现短暂的压力过冲现象，随后会在490 kPa进行保压试验。结果表明这三个储液壶在490 kPa不会出现泄漏现象，未发生爆破现象。

图8 （A）储液壶样品1爆破试验过程曲线图；（B）储液壶样品2爆破试验过程曲线图；

（C）储液壶样品3爆破试验过程曲线图；（D）储液壶样品爆破试验结束后状态

4. 储液壶高温高压疲劳寿命试验

储液壶零部件在实际工况过程中，会较长时间一直处于高温，高压力状态，因而不仅仅高温还有高压力都将在一定程度上造成该零部件的疲劳失效。

图9储液壶高温高压疲劳寿命试验图

图10 不同温度，不同压力下储液壶零件疲劳寿命图

从图10中可以看出，实际工况中储液壶出现泄漏现象不仅和温度有关，还和压力有关，在高温和高压力状态下，都会导致储液壶失效，在100℃和110℃温度下，三种不同的气压环境下，储液壶的泄漏点都在热板焊接的位置，而120℃高温环境下，最后出现泄漏的位置在储液壶瓶盖处。

从图10可以明显看出，当温度为120℃时，气压降到123 kPa时，其使用寿命远远高于稍低温度（100℃和110℃），但是压力较大（300 kPa、400 kPa和490 kPa）的工况环境。因而，对于储液壶这种零部件温度对储液壶使用寿命的影响小于压力对储液壶使用寿命的影响。