車用電子水泵國(guó)內(nèi)外發(fā)展綜述

馮天昱，方存光

（沈陽理工大學(xué)汽車與交通學(xué)院，遼寧 沈陽 110159）

車用電子水泵國(guó)內(nèi)外發(fā)展綜述

馮天昱，方存光

（沈陽理工大學(xué)汽車與交通學(xué)院，遼寧 沈陽 110159）

文章指出較傳統(tǒng)車用機(jī)械水泵，電子水泵解除了泵與發(fā)動(dòng)機(jī)間的結(jié)構(gòu)耦合和參數(shù)解耦，具有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)目前關(guān)于電子水泵的研究主要集中在泵體的材料加工工藝、參數(shù)優(yōu)化以及電子水泵整體性能的驗(yàn)證探索上面，對(duì)于泵體的整體性能、電子水泵與發(fā)動(dòng)機(jī)、整車的標(biāo)定匹配等關(guān)鍵技術(shù)方面的研究仍然是一個(gè)空白。

車用電子水泵；整體性能；泵體研究

前言

相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械水泵，車用電子水泵解除了泵與發(fā)動(dòng)機(jī)間的結(jié)構(gòu)耦合和參數(shù)解耦，可以精確匹配內(nèi)燃機(jī)工況和車輛運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到優(yōu)化了發(fā)動(dòng)機(jī)安裝空間，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命，節(jié)能環(huán)保的目的，是目前內(nèi)燃機(jī)冷卻循環(huán)系統(tǒng)助推動(dòng)力部件的主要發(fā)展方向之一[1]。其相關(guān)技術(shù)的研究開發(fā)對(duì)促進(jìn)我國(guó)內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的發(fā)展具有重要的經(jīng)濟(jì)社會(huì)意義。

1 整機(jī)性能

孫培廷[2]對(duì)柴油機(jī)散熱計(jì)算研究發(fā)現(xiàn)，通過改變冷卻液循環(huán)量，不但可以使發(fā)動(dòng)機(jī)不斷輸出高功率，還能增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性，減少熱量損失，改善廢氣排放，但冷卻液過低或過高都會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷分布不均導(dǎo)致部件壽命降低，導(dǎo)致系統(tǒng)加大了對(duì)自身性能的需求，這為電子水泵的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐。

在2005年，寶馬公司成為世界上第一家在量產(chǎn)車型新一代N52系列汽油機(jī)上配備電子水泵的廠商。較原機(jī)械水泵，能耗降低2kw。繼寶馬之后，奧迪公司和大眾公司也相繼在量產(chǎn)車型中使用了電子水泵。當(dāng)然，由于電子水泵存在著與發(fā)動(dòng)機(jī)、車輛運(yùn)行狀態(tài)間的匹配標(biāo)定問題，電子水泵目前還是主要應(yīng)用于新能源汽車、房車和特種車輛以及一些高端乘用車[3]。

2001年，郭新民[4]等人的研究證實(shí)：裝有電子水泵的汽車暖機(jī)時(shí)間明顯少于采用傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的汽車，并且暖機(jī)溫度也得到很大提高。韓曉峰[5]等人設(shè)計(jì)了瑞風(fēng)S5電子水泵的控制系統(tǒng)。王華偉[6]等人設(shè)計(jì)了A60發(fā)動(dòng)機(jī)電子水泵控制器。李東平[7]申請(qǐng)一種電控硅油離合器水泵專利，與傳統(tǒng)水泵相比減少功率1%。在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)增強(qiáng)了冷卻水流量，在發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)能防止氣穴現(xiàn)象和減少冷卻系統(tǒng)壓力。

2 泵體的研究

就機(jī)械性能來說，國(guó)外主要聚焦于水泵的葉輪外力特性、水力設(shè)計(jì)、汽蝕機(jī)理以及水泵振動(dòng)特性等方面，而國(guó)內(nèi)則著眼于水泵的水力設(shè)計(jì)、穩(wěn)定性和可靠性優(yōu)化。在水泵的原理分析、生產(chǎn)組裝、調(diào)校產(chǎn)品和減振降噪等方面與國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)存在很大差距。

2011年，牛向民[8]等人開展了陶瓷型芯制備銅葉輪的工藝研究：利用快速成型技術(shù)制備出樹脂原型，通過陶瓷漿料配制、硅膠軟模翻制，實(shí)現(xiàn)銅葉輪陶瓷型芯的快速制備，制備的復(fù)合陶瓷型葉輪尺寸精度高，尤其適用于小批量、形狀復(fù)雜的鑄件。陳爽[9]等人研究了磷酸料漿泵葉輪Cr30A材質(zhì)的生產(chǎn)工藝，對(duì)澆注位置、冒口、冷鐵的設(shè)計(jì)、熔煉及熱處理等工藝參數(shù)的控制，解決了縮孔、裂紋等缺陷問題，改善了工藝的補(bǔ)縮系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)。

20世紀(jì)中期，隨著美國(guó)高速部分流泵的誕生，高溫、高壓泵日益向大型化，高可靠方向發(fā)展，特殊材料泵，如陶瓷泵、石墨泵、塑料泵以及鋯、鈦等貴重合金泵也應(yīng)運(yùn)而生。70年代，美國(guó)Howmet公司申請(qǐng)了GX[10]、MX[11]細(xì)晶工藝專利，晶粒度可分別達(dá)ASTM2級(jí)和ASTM3級(jí)。

我國(guó)北京航空材料研究院于20世紀(jì)90年代末，通過鑄型的正反旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)細(xì)化葉輪輪盤的晶粒,使晶粒粒度達(dá)到ASTM 2～3級(jí)，開發(fā)出高溫合金整體葉輪鑄型攪動(dòng)細(xì)晶鑄造工藝，就晶粒細(xì)化效果來說，優(yōu)于Howmet公司的GX細(xì)晶工藝[12]。

3 展望

可見，國(guó)內(nèi)對(duì)電子水泵的研究仍然是一個(gè)驗(yàn)證探索過程，對(duì)于電子水泵與發(fā)動(dòng)機(jī)、整車的標(biāo)定匹配等關(guān)鍵技術(shù)方面的研究仍然是一個(gè)空白。國(guó)內(nèi)電子水泵技術(shù)距離實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走。

[1] 李維強(qiáng),李偉,施衛(wèi)東等.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子水泵的研究進(jìn)展[J].排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào),2016,34(1):9-7.

[2] 孫培廷.船舶柴油機(jī)變流量冷卻系統(tǒng)的研究[J].中國(guó)造船,2005,46(1) : 61-65.

[3] 胡樹華,楊威.中國(guó)汽車零部件企業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展之路[J].北京汽車,2004,(5)：1-4.

[4] 郭新民,翟麗,等.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能冷卻系統(tǒng)的研究[J].內(nèi)燃機(jī)工程,2001, 22(1):15-16.

[5] 韓曉峰,韓俊,等. GDI發(fā)動(dòng)機(jī)電子水泵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].汽車技術(shù),2015(9):32-35.

[6] 王華偉,王華坤,肖春莉.A60發(fā)動(dòng)機(jī)電子水泵控制器：CN 105275575 A[P]. 2016.

[7] 李東平.一種電控硅油離合器水泵: CN105422250A[P]. 2016.

[8] 牛向明,張勇,王超. 水泵銅葉輪陶瓷型芯的快速制造工藝[J]. 山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2011, 25(6):78-80.

[9] 陳爽,唐杰,楊明進(jìn),等. 磷酸料漿泵葉輪鑄件的制造工藝[J]. 鑄造技術(shù),2017(6):1517-1520.

[10] MACLNTYRECALA, AGARWALP Neil Development of fine grain cast Mar-M247 axial and radial turbine wheels[J].Advanced Aerospace Materials Technology,warrendale,PA:Society of Autom-otive Engineers Inc,1984:35-45.

[11] Investment-cast superalloys challenge wrought materials: Lane, J.M.Adv. Mater. Process. Apr. 1990 137,(4),107–108[J]. International Journal of Fatigue,1991, 13(1):95.

[12] 曹臘梅,李愛蘭,等.高溫合金整體葉輪鑄造技術(shù)的研究進(jìn)[J]航空材料學(xué)報(bào),2005,25(3):57-62.

Development of vehicle electronic water pump at home and abroad

Feng Tianyu, Fang Cunguang
( Shenyang Ligong UniversitySchool of automobile and transportation, Liaoning Shenyang 110159 )

The paper points out that the mechanical pump with a traditional car, electronic pump lifting structure coupling and decoupling between the engine and the pump parameters, has the characteristics of energy saving and environmental protection. The current domestic research on electronic pump mainly focused on exploration in the verification performance,such as the materials processing technology, the pump parameter optimization and electronic pump. Key technical research,such as the overall performance of the pump body, the electronic pump and engine, vehicle calibration and matching, is still a blank.

Vehicle electronic water pump; overall performance; pump body research

U461.99

A

1671-7988(2017)22-03-02

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.22.002

方存光（1972-），男，副教授，就職于沈陽理工大學(xué)汽車與交通學(xué)院工學(xué)博士，研究方向：汽車電子。

CLC NO.:U461.99

A

1671-7988(2017)22-03-02