基于汽車發(fā)動機冷卻水泵的探討

朱小明 朱小峰

摘要：冷卻系統在一個正常運行的汽車中相當重要，且其對于進一步保證汽車發(fā)動機始終在正常狀態(tài)下工作也有著相當重要的作用。冷卻系統的作用主要表現在：第一，其可以散發(fā)熱量，以進一步保證發(fā)動機出現過熱現象;第二，其可以保持系統恒溫，以減少在發(fā)動機內部因為組件磨損造成溫度變化的問題。在冷卻系統當中，冷卻水泵一直作為最重要的配件之一，在系統的正常運行中其占據著舉足輕重的作用。本文首先分析了影響汽車發(fā)動機的冷卻水泵進一步發(fā)展的因素，接著探討目前水泵的發(fā)展進度，并對其未來的發(fā)展趨勢提出簡單論述。

Abstract： The cooling system is very important in a normal running car， and it also plays an important role in further ensuring that the car engine always works in the normal state. The main functions of the cooling system are as follows： first， it can dissipate heat to further ensure the overheating of the engine; second， it can keep the system constant temperature to reduce the problem of temperature change caused by component wear inside the engine. In the cooling system， as one of the most important accessories， the cooling water pump plays an important role in the normal operation of the system. This paper first analyzes the factors that affect the further development of automobile engine cooling water pump， then discusses the current development progress of water pump， and puts forward a simple discussion on its future development trend.

關鍵詞：汽車;發(fā)動機;冷卻水泵;探討

Key words： automobile;engine;cooling water pump;discussion

中圖分類號：TH311 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）07-0092-02

0 ?引言

由于對于現在的汽車發(fā)動機來說，冷卻水泵的系統質量好壞可以直接影響著整個發(fā)動機的整體性能，所以大量的國內外學者也對冷卻水泵的研究提高了關注度，而且對其詳細的展開研究分析與探討也逐漸作為學者們的重點關注對象之一。與此同時，對其開展研究也在很大程度上推動著與冷卻水泵有關的技術和應用在不斷進步。所以說，加強對冷卻水泵的討論及分析，可以進一步地為日后的汽車行業(yè)發(fā)展夯實基礎，對汽車行業(yè)也有著十分獨特意義。

1 ?制約汽車發(fā)動機冷卻水泵的發(fā)展因素

對于冷卻水泵來說，其主要作用就是防止因為發(fā)動機持續(xù)工作過長而出現溫度過高的現象，工作原理是在原有系統的散熱基礎上進一步對冷卻液的循環(huán)效果帶來提升作用，通過讓冷卻液進行循環(huán)工作來達到為發(fā)動機降溫的目的。從目前冷卻泵結構形式來看，具體有旋轉容積泵、離心泵和旋渦泵等不同的泵型。因為對于一個汽車發(fā)動機來說，其外形尺寸和內部空間都相對較小，所以對冷卻水泵的進出水流向、具體布局、葉輪的尺寸等都要嚴格滿足設計要求，很可能因為局部的設計不符合條件就降低了系統效果，所以其具體的設計一定要服從發(fā)動機整體布置。

目前而言，對于汽車的發(fā)動機來說，其冷卻水泵的入水室結構也存在著不同的型號，而比較普遍的是選用直筒型或是螺旋型。總的來說，其和普通水泵之間存在著顯著的不同，冷卻水泵的進出水通道采用的設計相對來說要更為復雜一些的，會進一步導致液體的斷面形式和液體流向容易變化，這樣一來會增大水力的損失，進而降低了工作效率。正是因為這些相較來說更為特殊的作業(yè)條件，才能夠進一步地看出現有汽車發(fā)動機的冷卻水泵和普通的離心水泵之間存在著極大差別。因為冷卻水泵總體來說其工作的環(huán)境較差，且作業(yè)空間也比較小，所以導致其工作效率不高，且易有汽蝕的現象出現，所以說針對汽車的發(fā)動機展開探討，重點關注其結構參數和工作效率，對能夠制約其發(fā)展的因素進行分析顯得相當重要。

1.1 可靠性

一直以來，發(fā)動機都有一個明確的定位，就是汽車的動力來源，其是汽車上最為重要的部件之一。于冷卻水泵而言，其就像發(fā)動機的中樞系統，對發(fā)動機工作溫度進行全面控制。因不同系統所需的功能不同，所以進一步地決定了冷卻水泵壽命長于發(fā)動機的壽命。所以說，這也就進一步要求了發(fā)動機的冷卻水泵和有關的部件都必須必備極高的可靠性。但是，因為冷卻水泵的空間不大，所以就要求進行水泵設計工作的人員一定要想出科學合理地辦法緊湊系統結構。為進一步減小工作空間，可以將水泵的離心泵軸和具體的軸承組合進行全面更換，形成軸聯軸承的連接模式。不過有具體的研究分析和工作經驗證明，通過這樣的改進之后，軸承強度會降低一部分，更有甚者軸承可能會發(fā)生斷裂。因為冷卻水泵泵軸和具體其支撐的部件間，存在著一定的縫隙，所以水泵在具體的工作環(huán)境中不但會出現噪音，不利于水泵密封性能，還可能進一步的影響水泵在工作中的綜合性能。從總體上來看，因發(fā)動機冷卻水泵只有在正常的工作狀態(tài)下才能夠進一步地帶走汽車發(fā)動機運行時所產生的大量熱量，以進一步地保證發(fā)動機在其工作過程中不會因為溫度過高而帶來嚴重的不可逆后果，甚至出現意外事故。所以說，冷卻水泵只有具備了極高的可靠性，才能夠進一步保證發(fā)動機運行。

1.2 汽蝕損害

對于汽車發(fā)動機之中的冷卻水泵來說，其會在工作中受到溫度、機器轉速、環(huán)境等多方面原因帶來的影響。因為這些綜合性強的影響因素出現，使得發(fā)動機中的冷卻水泵更容易被汽蝕侵害。為什么說汽蝕的出現會帶來較大危害呢？主要原因就是其在引起噪聲同時會產生震動，這樣一來就會降低了水泵的綜合使用效率。汽蝕發(fā)生時，同時會伴有大量汽泡的產生，如果冷卻水泵長期內都會受汽蝕所影響的話，那么如果汽泡破裂，其爆裂效果會對工作葉輪產生大量沖擊作用，使葉片出現凹坑。從總體上分析，對冷卻水泵產生汽蝕的原因和對策進行分析，對進一步提升水泵的綜合性能有著相當重要的意義。

2 ?當前汽車發(fā)動機冷卻水泵的研究進展

2.1 水力性能的研究進展

因為現有技術在各自應用方面的原因，使得我國冷卻水泵的水力性能與國外相比的話要低7-15%。為對這樣一個相較不利的局面進行扭轉，大量技術人員和該領域高端人才都為其付出了心血展開相關的探究工作。有關在對水力性能進行預測的方方面面來說，對其進行具體研究還相當重要，所以說預測工作有著毋庸置疑的重要性。負責進行預測工作的工作者，會主要根據CFD展示的數值來對水泵揚程和其具體的工作效率都進行了準確預測。這樣一來，一方面可以顯著提高水泵的工作效率，另一方面也同時減少了從業(yè)者工作量。

2.2 汽蝕影響的研究進展

于我國而言，江蘇大學早就成立了專門對汽車發(fā)動機的冷卻水泵進行研究的課題組。其主要目的也就是希望我國在冷卻水泵汽蝕侵害的研究方面出現更多的研究進展。在我國內，與該領域相關的學者早在2013年就采用了CFD的計算方法，來對發(fā)動機冷卻水泵的汽蝕損害展開了全方位的云預測，并且同時針對現有模型對冷卻水泵展開優(yōu)化和設計，比如說：增大進口角的同時縮小安放角;增大進口區(qū)域在葉片上的過流面積，進一步減小液體進口位置的排擠系數，同時要減小進口區(qū)域的液流速度。當汽蝕發(fā)生時，有大量的氣泡產生，而這些在汽蝕中生成的氣泡會在水泵中無序地不停游走。當因為氣泡運動而出現壓力脈動現象時，同時會伴有大量的噪聲產生，也會更進一步地腐蝕水泵葉輪，還會導致水泵葉片出現部局域腐蝕的現象。為進一步保證發(fā)動機可以始終在正常運行狀態(tài)下進行工作，一定要以科學合理的方法和措施為主，以進一步避免因為汽蝕出現對水泵帶來的破壞。雖然我國研究發(fā)動機冷卻水泵的學者和團隊有很多，但如果想在研究汽蝕出現和影響上取得更好的發(fā)現和進展，相關工作者們一定還要繼續(xù)努力。

2.3 系統可靠性的研究進展

對于發(fā)動機來說，在其之中最為重要部件的也就是冷卻水泵，在其正常工作的狀態(tài)下起著重要維護作用，其是否具備著足夠的可靠性可以直接對發(fā)動機自身運行可靠性產生影響。正因為冷卻水泵有著如此的重要性，國內外都對其投入了相當大的人力和物力進行研究。從大量的研究結果來看，水封漏水問題現在作為冷卻水泵面臨的最為主要的問題之一，水封密封性不夠良好就是產生漏水現象的重要原因。通過對大量的研究文獻全面展開分析，發(fā)現對冷卻水泵自身內部的結構進行優(yōu)化、選取良好的制造材料，進一步提升部件生產工藝等等，都可以有效提升水泵的可靠性。

3 ?未來汽車發(fā)動機冷卻水泵發(fā)展趨勢

3.1 開發(fā)智能可控的新型電動水泵

從現有科技方面考慮，在對冷卻水泵進行設計工作時，不能僅的考慮其適宜的工作環(huán)境，其具體的綜合工作性能同時也會因現正在使用的發(fā)動機轉速變化而變化。因為這些不同因素的影響，造就了冷卻水泵不能在發(fā)動機運行的各個工況中進行較為完美的適應。近些年來，通過研究冷卻水泵領域的科學家進行設計，出現了新型的旋片水泵，其有著較低效率敏感度，當發(fā)動機轉速不停變化時還能正常使用，這樣就大大地提高了水泵壽命。最近，因為有了電控冷卻系統，讓水泵的運行和管理變得更為方便。其與傳統冷卻系統之間存在的最大不同是：新型的電控冷卻系統采用電控智能節(jié)溫器，并且配備了專門的先進電子控制系統，在集成電控系統當中，進一步實現隨發(fā)動機的運行工況而自動進行調節(jié)水泵的功能。

3.2 零部件實現全面的模塊化和標準化

對過去的發(fā)動機冷卻水泵來說，設計結構相對來說是十分多樣的，且較為復雜，因此很多零部件都沒有統一一個標準去進行設計，這樣一來為日后的維護保養(yǎng)工作帶來許多不便。所以說，進一步對發(fā)動機冷卻水泵的不同零部件進行統一規(guī)范已刻不容緩。全面對零部件實現模塊化和標準化，不僅為日后的維護保養(yǎng)工作帶來便捷，還同時降低了生產成本。今后，應在進一步整合人力資源的同時提升零部件研發(fā)能力和生產能力。

4 ?結束語

綜上，因為在當前的社會背景中，國內外學者都對冷卻水泵展開了大量的研究與分析工作。因為對于冷卻水泵來說，可以影響其技術進步的因素還是很多的，所以從目前的現狀來看，對于一個汽車發(fā)動機的冷卻水泵來說，其采用的相關技術還有著相當大的提升空間。同時，這也對現的廣大學者和相關的技術人員也提出了新的要求，一定要堅持工作，持續(xù)改進方法，以期未來取得更為優(yōu)質的研究效果。現在主要應解決的問題，就是如何保證冷卻水泵在一個溫度較高、轉速變化較快且空間不大的工作環(huán)境中提高整體性能。因此，要想進一步的提升冷卻水泵自身的可靠性與綜合性能還依舊需開展更為深入、系統的研究。總的來說，利用最新的電動冷卻水泵系統來對傳統機械水泵進行替代，通過新型水泵的自動調速功能適應系統不斷在工作中變化的狀態(tài)，從而進一步達到對冷卻水泵進行自動調節(jié)，這是未來發(fā)展的重要趨勢。

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