吴红雪
哈尔滨东安汽车动力股份有限公司 黑龙江哈尔滨 150066
摘要：由于冷却水泵对整个发动机性能的总体影响越来越大，很多学者对其的关注度也不断地提升，逐渐成为了很多学者研究的重点内容之一。同时，这也在很大程度上推动了汽车发动机冷却水泵技术的不断进步。因此，对汽车发动机冷却水泵的研究进展进行分析有着较为重要的意义。
关键词：汽车发动机；冷却水泵；汽蚀；可靠性
引言：
随着冷却水泵系统对汽车发动机的性能影响越来越大，使得汽车的发动机冷却水泵系统的热负荷与可靠性研究成为了国内外对汽车研究的重点，而冷却水泵系统作为整个汽车发动机冷却系统中的主要部件，对于汽车的经济性欲动力性都有着很大的影响，并且直接影响到了整个汽车性能的好坏。
一、发动机冷却水泵的结构型式与能量特性
发动机的冷却水泵是整个汽车发动机冷却系统中的核心部分，并能够有效的提升汽车的循环系统中冷却液的工作压力，并有效的维持住整个发动机中相关部件的冷却液循环，从而很好的防止了整个发动机出现运行温度过高的现象。一般情况下，发动机冷却水泵会根据其配套要求以及工作条件的不同而分为离心泵、旋涡泵与旋转容积泵这三种。而因为空间尺寸等因素的影响，通常会采用体性较小而且具有重量轻、结构简单和供水量大的单级离心泵。
而离心泵主要是由泵体、叶轮、水封、轴、轴承等部分组成。在发动机的水泵周围一般有着许多零部件，这些零部件的结构设计也必须充分的遵守整个发动机的整体要求布置，来保证整个水泵的工作性能能够充分的满足正常情况下的水力设计要求，并直接影响着汽车发动机的使用效率等运用性能的提高。发动机的冷却泵结构中的入水室结构一般分为直筒型或者是螺旋形，而一般的发动机冷却水泵构造中会将入水室结构设计成螺旋形，并且与整个发动机铸造为一体，这也使得叶轮的结构集合参数对整个水泵的运动性能有着决定性的影响[1]。
性能曲线主要是用来进行泵在不同工作情况下对水流的能量的转换特性，是整个冷却水泵的内部流动的外在表现。与一般的离心泵一样，发动机水泵定性特性曲线是由在一定转速下的流量与效率、扬程、流量与功率之间的关心曲线。而特性曲线图能够很好的对发动机的冷却水泵在恒定转速下的运行性能进行较为直观的描述，但是发动机的冷却水泵在工作过程中其转速时不断的变化的，这就导致我们必须绘出冷却水泵的变速特性曲线。该曲线能够很好的进行不同转速下相对应的流程、功率与扬程的变化，从而直观的体现出在不同转速的情况下冷却水泵的能量转变特性以及综合性能。但是发动机冷却水泵的温度一般较高，并因为其尺寸等因素的制约，使得其相较于普通的水泵有着更加复杂的设计，并且其断面形状也会急剧发生变化，并使得水利损失增大，并且降低了整个水泵的运作效率。而在高温、高转速等工作情况下发动机水泵还会出现汽蚀等现象，这就严重的影响了整个冷却系统的正常运行，这也就使得整个发动机冷却水泵的设计与普通的离心泵有着很大的差别。
二、汽车发动机冷却水泵制约发展的因素
（一）可靠性
发动机作为汽车的动力来源，是汽车上的核心部件，发动机冷却水泵就像是发动机的“中枢神经系统”，控制发动机的“体温”。根据功能需要，发动机水泵的寿命必须长于发动机的寿命。因此，这就要求发动水泵及其相关部件具有极高的可靠性。然而发动机冷却水泵的工作空间有限，这就要求发动机冷却水泵紧凑结构。为了减小冷却水泵的工作空间，通常采用的方法是将离心泵的轴和轴承组合更换成轴联轴承。但是经验表明，由于这个改进设计降低了轴承的强度，使得轴承容易断裂[2]。
当冷却水泵工作时，水泵叶轮和风扇产生的轴向力会随着冷却水泵的转速发生变化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于冷却水泵泵轴与支撑之间存在缝隙，不但会产生比较大工作噪音，不利于冷却水泵的密封，而且还会降低冷却水泵的运行性能。发动机冷却水泵只有正常工作才能带走发动机运行时产生的多余热量，确保发动机不会因为温度过高而发生不可逆的后果，造成意外事故。冷却水泵必须有极高的可靠性才能确保发动机的正常运行，对发动机的寿命有着重要的影响。
（二）汽蚀破坏
跟普通的离心泵不同的是，发动机里面的冷却水泵会受转速、温度及工作环境的影响，因此在其使用的过程中更加容易发生汽蚀破坏。一旦发生汽蚀，就会产生噪声跟震动，从而降低冷却水泵的扬程跟使用效率，如果发动机冷却水泵长期在汽蚀的条件下工作，那么气泡破灭时会对叶轮产生强烈的冲击，严重的时候甚至会出现穿孔损坏现象。发动机冷却水泵的叶片上面的凹坑、麻面一般都是汽蚀破坏造成的。因此，研究发动机冷却水泵的汽蚀原因和控制措施对其发展有着重要的意义[3]。
三、汽车发动机冷却水泵的研究进展
（一）开发应用智能可控的电动水泵
传统的发动机冷却水泵设计并不是基于工作环境，水泵的工作性能严重受制于发动机转速的变化。这样造成了发动机冷却水泵不能更好的适应发动机的各种工况。近年来，科学家通过研究设计了一种新形式的冷却水泵——旋片水泵，这种旋片水泵具有较低的效率敏感度，在转速变化的情况下仍让可以正常使用，大大提高了冷却水泵的使用寿命。最近更是出现了更加完善的电控冷却系统，电控冷却系统与传统的冷却系统最大的不同是：电控冷却系统采用电控智能节温器替换传统的节温器，并且专门配备了一套先进的电子控制措施系统，能够集成到汽车的电控系统中，实现能够根据发动机的实际运行工况调节水泵。除此之外，电控冷却系统与发动机的驱动端是分开的，这样可以从根本上消除了发动机转速的影响，真正实现电控调节冷却效果[4]。另外，电控水泵还具有传热损失低、燃油消耗少的优势，其前景相当美好。
（二）发动机水泵零部件的模块化、标准化
传统的发动机冷却水泵的设计结构形式多样且复杂，因此许多零件的设计都没有统一的标准，这为其在日后的保养维修工作带了不便。因此，规范发动机冷却水泵零部件的标准化、模块化已经刻不容缓。模块化、标准化的零部件设计不仅能够为维修保养带来便捷，同时还能一定程度上降低生产成本。当前，国外在这方面已经走在了我们的前面，所以说需要我国的相关企业能够不骄不躁，厚积薄发勇于赶超，为发动机冷却水泵零部件的模块化、标准化踏出一条血路，有效整合人力物力资源，提升我国在该领域的研发能力和生产能力。
结论：
随着我国汽车制造技术的不断发展以及汽车的迅速普及，使得人们对于整个汽车的发动机有着越来越高的要求，而作为汽车发动机核心的冷却水泵系统，也需要相关研究人员进行不断的研究与探索。本文就发动机冷却水泵的结构型式与能量特性进行分析，并提出了制约整个冷却水泵发展的可靠性与汽蚀破坏这两个问题，在此基础上对整个发动机冷却水泵的研究趋势进行了展望，希望能够给我国的汽车发动机冷却水泵的研究提供一些帮助[5]。
参考文献：
[1]李金国，赵波，乔亮亮，基于ABAQUS的发动机冷却水泵强度刚度分析以及改进[J].内燃机与配件，2016（08）：32--35.
[2]万渤华.不同汽车发动机冷却系统的节能减排效益及安全性分析[J].安全与环境工程，2017，17（01）：51--53.
[3]曲晓华，基于AMESim的矿用自卸车发动机热管理模型参数设置与研究[J].矿山机械，2015，43（07）：33--39.
[4]王瑞杰．内燃机的冷却水泵的汽蚀工况分析和提高汽蚀性能设计方法的探讨[J].淮海工学院学报（自然科学版），2016，5（01）：19--23.
论文作者:吴红雪
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/8
标签：水泵论文; 发动机论文; 转速论文; 汽车发动机论文; 系统论文; 工作论文; 性能论文; 《防护工程》2018年第14期论文;