汽車發(fā)動機冷卻水泵的研究進展

摘 要：冷卻系統(tǒng)是汽車發(fā)動機的密閉式循環(huán)冷系統(tǒng)中的一個重要系統(tǒng)，對于汽車的發(fā)動機性能有很重要的影響，這就使得發(fā)動機冷卻水泵成為了國內(nèi)外汽車發(fā)動機研究的重點。本文就汽車發(fā)動機冷卻水泵現(xiàn)在的研究進展做出了一些分析。

關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動機；發(fā)動機冷卻水泵；研究進展

隨著冷卻水泵系統(tǒng)對汽車發(fā)動機的性能影響越來越大，使得汽車的發(fā)動機冷卻水泵系統(tǒng)的熱負荷與可靠性研究成為了國內(nèi)外對汽車研究的重點，而冷卻水泵系統(tǒng)作為整個汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)中的主要部件，對于汽車的經(jīng)濟性欲動力性都有著很大的影響，并且直接影響到了整個汽車性能的好壞。

一、發(fā)動機冷卻水泵的結(jié)構(gòu)型式與能量特性

發(fā)動機的冷卻水泵是整個汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)中的核心部分，并能夠有效的提升汽車的循環(huán)系統(tǒng)中冷卻液的工作壓力，并有效的維持住整個發(fā)動機中相關(guān)部件的冷卻液循環(huán)，從而很好的防止了整個發(fā)動機出現(xiàn)運行溫度過高的現(xiàn)象。

一般情況下，發(fā)動機冷卻水泵會根據(jù)其配套要求以及工作條件的不同而分為離心泵、旋渦泵與旋轉(zhuǎn)容積泵這三種。而因為空間尺寸等因素的影響，通常會采用體性較小而且具有重量輕、結(jié)構(gòu)簡單和供水量大的單級離心泵。

而離心泵主要是由泵體、葉輪、水封、軸、軸承等部分組成，其具體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

在發(fā)動機的水泵周圍一般有著許多零部件，這些零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計也必須充分的遵守整個發(fā)動機的整體要求布置，來保證整個水泵的工作性能能夠充分的滿足正常情況下的水力設(shè)計要求，并直接影響著汽車發(fā)動機的使用效率等運用性能的提高。

發(fā)動機的冷卻泵結(jié)構(gòu)中的入水室結(jié)構(gòu)一般分為直筒型或者是螺旋形，而一般的發(fā)動機冷卻水泵構(gòu)造中會將入水室結(jié)構(gòu)設(shè)計成螺旋形，并且與整個發(fā)動機鑄造為一體，這也使得葉輪的結(jié)構(gòu)集合參數(shù)對整個水泵的運動性能有著決定性的影響。

性能曲線主要是用來進行泵在不同工作情況下對水流的能量的轉(zhuǎn)換特性，是整個冷卻水泵的內(nèi)部流動的外在表現(xiàn)。與一般的離心泵一樣，發(fā)動機水泵定性特性曲線是由在一定轉(zhuǎn)速下的流量與效率、揚程、流量與功率之間的關(guān)心曲線，如圖2a所示，而特性曲線圖能夠很好的對發(fā)動機的冷卻水泵在恒定轉(zhuǎn)速下的運行性能進行較為直觀的描述，但是發(fā)動機的冷卻水泵在工作過程中其轉(zhuǎn)速時不斷的變化的，這就導(dǎo)致我們必須繪出冷卻水泵的變速特性曲線，如圖2b所示。該曲線能夠很好的進行不同轉(zhuǎn)速下相對應(yīng)的流程、功率與揚程的變化，從而直觀的體現(xiàn)出在不同轉(zhuǎn)速的情況下冷卻水泵的能量轉(zhuǎn)變特性以及綜合性能。

但是發(fā)動機冷卻水泵的溫度一般較高，并因為其尺寸等因素的制約，使得其相較于普通的水泵有著更加復(fù)雜的設(shè)計，并且其斷面形狀也會急劇發(fā)生變化，并使得水利損失增大，并且降低了整個水泵的運作效率。而在高溫、高轉(zhuǎn)速等工作情況下發(fā)動機水泵還會出現(xiàn)汽蝕等現(xiàn)象，這就嚴(yán)重的影響了整個冷卻系統(tǒng)的正常運行，這也就使得整個發(fā)動機冷卻水泵的設(shè)計與普通的離心泵有著很大的差別。

二、制約發(fā)展的因素

（一）可靠性

發(fā)動機的冷卻水泵是整個汽車發(fā)動機的核心部分，其工作的狀況往往伴隨著高溫、空間有限等惡劣環(huán)境，而為了有效的避免大修期間的拆裝與維修工作，這就使得水泵的使用壽命應(yīng)當(dāng)大于整個汽車的大修期。這就對整個發(fā)動機冷卻泵中的各個組件有著極高的可靠性要求，但裝備結(jié)構(gòu)高度緊湊等問題使得發(fā)動機的冷卻水泵通常情況下只能夠采用軸連軸承的組合，這就使得發(fā)動機水泵會因為強度不夠而造成斷裂現(xiàn)象。而惡劣的工作環(huán)境也會使得發(fā)動機中的軸封的密封性能失效，從而造成整個發(fā)動機的運行故障。

（二）汽蝕破壞

發(fā)動機的冷卻水泵較之傳統(tǒng)的水泵，更加容易受到溫度、工作狀況以及轉(zhuǎn)速的影響，這也就導(dǎo)致了發(fā)動機的冷去水泵更容桂發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。在發(fā)生汽蝕時會伴隨有震動與噪音，并且使得冷卻泵的揚程與效率等性能大幅度的下降。而發(fā)動機如果長期處于汽蝕的工作環(huán)境下，往往會使得葉輪與水泵葉片遭受到極大的破壞。而且汽蝕還會使得過流部件遭受到腐蝕損壞，甚至?xí)?dǎo)致加速部件的直接失效。

三、結(jié)語

隨著我國汽車制造技術(shù)的不斷發(fā)展以及汽車的迅速普及，使得人們對于整個汽車的發(fā)動機有著越來越高的要求，而作為汽車發(fā)動機核心的冷卻水泵系統(tǒng)，也需要相關(guān)研究人員進行不斷的研究與探索。本文就發(fā)動機冷卻水泵的結(jié)構(gòu)型式與能量特性進行分析，并提出了制約整個冷卻水泵發(fā)展的可靠性與汽蝕破壞這兩個問題，在此基礎(chǔ)上對整個發(fā)動機冷卻水泵的研究趨勢進行了展望，希望能夠給我國的汽車發(fā)動機冷卻水泵的研究提供一些幫助。

參考文獻：

[1] 李維強，李偉，施衛(wèi)東，等.汽車發(fā)動機冷卻水泵的研究進展[J].排灌機械工程學(xué)報，2016（1）：9-17.

作者簡介：吳佩珊（1981-），女，滿族，沈陽人，碩士，講師，研究方向：汽車發(fā)動機。