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雜的設計，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當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，甚至會導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。