基于汽车发动机冷却水泵的探讨

朱小明 朱小峰

摘要：冷却系统在一个正常运行的汽车中相当重要，且其對于进一步保证汽车发动机始终在正常状态下工作也有着相当重要的作用。冷却系统的作用主要表现在：第一，其可以散发热量，以进一步保证发动机出现过热现象;第二，其可以保持系统恒温，以减少在发动机内部因为组件磨损造成温度变化的问题。在冷却系统当中，冷却水泵一直作为最重要的配件之一，在系统的正常运行中其占据着举足轻重的作用。本文首先分析了影响汽车发动机的冷却水泵进一步发展的因素，接着探讨目前水泵的发展进度，并对其未来的发展趋势提出简单论述。

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.

关键词：汽车;发动机;冷却水泵;探讨

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

中图分类号：TH311                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）07-0092-02

0  引言

由于对于现在的汽车发动机来说，冷却水泵的系统质量好坏可以直接影响着整个发动机的整体性能，所以大量的国内外学者也对冷却水泵的研究提高了关注度，而且对其详细的展开研究分析与探讨也逐渐作为学者们的重点关注对象之一。与此同时，对其开展研究也在很大程度上推动着与冷却水泵有关的技术和应用在不断进步。所以说，加强对冷却水泵的讨论及分析，可以进一步地为日后的汽车行业发展夯实基础，对汽车行业也有着十分独特意义。

1  制约汽车发动机冷却水泵的发展因素

对于冷却水泵来说，其主要作用就是防止因为发动机持续工作过长而出现温度过高的现象，工作原理是在原有系统的散热基础上进一步对冷却液的循环效果带来提升作用，通过让冷却液进行循环工作来达到为发动机降温的目的。从目前冷却泵结构形式来看，具体有旋转容积泵、离心泵和旋涡泵等不同的泵型。因为对于一个汽车发动机来说，其外形尺寸和内部空间都相对较小，所以对冷却水泵的进出水流向、具体布局、叶轮的尺寸等都要严格满足设计要求，很可能因为局部的设计不符合条件就降低了系统效果，所以其具体的设计一定要服从发动机整体布置。

目前而言，对于汽车的发动机来说，其冷却水泵的入水室结构也存在着不同的型号，而比较普遍的是选用直筒型或是螺旋型。总的来说，其和普通水泵之间存在着显著的不同，冷却水泵的进出水通道采用的设计相对来说要更为复杂一些的，会进一步导致液体的断面形式和液体流向容易变化，这样一来会增大水力的损失，进而降低了工作效率。正是因为这些相较来说更为特殊的作业条件，才能够进一步地看出现有汽车发动机的冷却水泵和普通的离心水泵之间存在着极大差别。因为冷却水泵总体来说其工作的环境较差，且作业空间也比较小，所以导致其工作效率不高，且易有汽蚀的现象出现，所以说针对汽车的发动机展开探讨，重点关注其结构参数和工作效率，对能够制约其发展的因素进行分析显得相当重要。

1.1 可靠性

一直以来，发动机都有一个明确的定位，就是汽车的动力来源，其是汽车上最为重要的部件之一。于冷却水泵而言，其就像发动机的中枢系统，对发动机工作温度进行全面控制。因不同系统所需的功能不同，所以进一步地决定了冷却水泵寿命长于发动机的寿命。所以说，这也就进一步要求了发动机的冷却水泵和有关的部件都必须必备极高的可靠性。但是，因为冷却水泵的空间不大，所以就要求进行水泵设计工作的人员一定要想出科学合理地办法紧凑系统结构。为进一步减小工作空间，可以将水泵的离心泵轴和具体的轴承组合进行全面更换，形成轴联轴承的连接模式。不过有具体的研究分析和工作经验证明，通过这样的改进之后，轴承强度会降低一部分，更有甚者轴承可能会发生断裂。因为冷却水泵泵轴和具体其支撑的部件间，存在着一定的缝隙，所以水泵在具体的工作环境中不但会出现噪音，不利于水泵密封性能，还可能进一步的影响水泵在工作中的综合性能。从总体上来看，因发动机冷却水泵只有在正常的工作状态下才能够进一步地带走汽车发动机运行时所产生的大量热量，以进一步地保证发动机在其工作过程中不会因为温度过高而带来严重的不可逆后果，甚至出现意外事故。所以说，冷却水泵只有具备了极高的可靠性，才能够进一步保证发动机运行。

1.2 汽蚀损害

对于汽车发动机之中的冷却水泵来说，其会在工作中受到温度、机器转速、环境等多方面原因带来的影响。因为这些综合性强的影响因素出现，使得发动机中的冷却水泵更容易被汽蚀侵害。为什么说汽蚀的出现会带来较大危害呢？主要原因就是其在引起噪声同时会产生震动，这样一来就会降低了水泵的综合使用效率。汽蚀发生时，同时会伴有大量汽泡的产生，如果冷却水泵长期内都会受汽蚀所影响的话，那么如果汽泡破裂，其爆裂效果会对工作叶轮产生大量冲击作用，使叶片出现凹坑。从总体上分析，对冷却水泵产生汽蚀的原因和对策进行分析，对进一步提升水泵的综合性能有着相当重要的意义。

2  当前汽车发动机冷却水泵的研究进展

2.1 水力性能的研究进展

因为现有技术在各自应用方面的原因，使得我国冷却水泵的水力性能与国外相比的话要低7-15%。为对这样一个相较不利的局面进行扭转，大量技术人员和该领域高端人才都为其付出了心血展开相关的探究工作。有关在对水力性能进行预测的方方面面来说，对其进行具体研究还相当重要，所以说预测工作有着毋庸置疑的重要性。负责进行预测工作的工作者，会主要根据CFD展示的数值来对水泵扬程和其具体的工作效率都进行了准确预测。这样一来，一方面可以显著提高水泵的工作效率，另一方面也同时减少了从业者工作量。

2.2 汽蚀影响的研究进展

于我国而言，江苏大学早就成立了专门对汽车发动机的冷却水泵进行研究的课题组。其主要目的也就是希望我国在冷却水泵汽蚀侵害的研究方面出现更多的研究进展。在我国内，与该领域相关的学者早在2013年就采用了CFD的计算方法，来对发动机冷却水泵的汽蚀损害展开了全方位的云预测，并且同时针对现有模型对冷却水泵展开优化和设计，比如说：增大进口角的同时缩小安放角;增大进口区域在叶片上的过流面积，进一步减小液体进口位置的排挤系数，同时要减小进口区域的液流速度。当汽蚀发生时，有大量的气泡产生，而这些在汽蚀中生成的气泡会在水泵中无序地不停游走。当因为气泡运动而出现压力脉动现象时，同时会伴有大量的噪声产生，也会更进一步地腐蚀水泵叶轮，还会导致水泵叶片出现部局域腐蚀的现象。为进一步保证发动机可以始终在正常运行状态下进行工作，一定要以科学合理的方法和措施为主，以進一步避免因为汽蚀出现对水泵带来的破坏。虽然我国研究发动机冷却水泵的学者和团队有很多，但如果想在研究汽蚀出现和影响上取得更好的发现和进展，相关工作者们一定还要继续努力。

2.3 系统可靠性的研究进展

对于发动机来说，在其之中最为重要部件的也就是冷却水泵，在其正常工作的状态下起着重要维护作用，其是否具备着足够的可靠性可以直接对发动机自身运行可靠性产生影响。正因为冷却水泵有着如此的重要性，国内外都对其投入了相当大的人力和物力进行研究。从大量的研究结果来看，水封漏水问题现在作为冷却水泵面临的最为主要的问题之一，水封密封性不够良好就是产生漏水现象的重要原因。通过对大量的研究文献全面展开分析，发现对冷却水泵自身内部的结构进行优化、选取良好的制造材料，进一步提升部件生产工艺等等，都可以有效提升水泵的可靠性。

3  未来汽车发动机冷却水泵发展趋势

3.1 开发智能可控的新型电动水泵

从现有科技方面考虑，在对冷却水泵进行设计工作时，不能仅的考虑其适宜的工作环境，其具体的综合工作性能同时也会因现正在使用的发动机转速变化而变化。因为这些不同因素的影响，造就了冷却水泵不能在发动机运行的各个工况中进行较为完美的适应。近些年来，通过研究冷却水泵领域的科学家进行设计，出现了新型的旋片水泵，其有着较低效率敏感度，当发动机转速不停变化时还能正常使用，这样就大大地提高了水泵寿命。最近，因为有了电控冷却系统，让水泵的运行和管理变得更为方便。其与传统冷却系统之间存在的最大不同是：新型的电控冷却系统采用电控智能节温器，并且配备了专门的先进电子控制系统，在集成电控系统当中，进一步实现随发动机的运行工况而自动进行调节水泵的功能。

3.2 零部件实现全面的模块化和标准化

对过去的发动机冷却水泵来说，设计结构相对来说是十分多样的，且较为复杂，因此很多零部件都没有统一一个标准去进行设计，这样一来为日后的维护保养工作带来许多不便。所以说，进一步对发动机冷却水泵的不同零部件进行统一规范已刻不容缓。全面对零部件实现模块化和标准化，不仅为日后的维护保养工作带来便捷，还同时降低了生产成本。今后，应在进一步整合人力资源的同时提升零部件研发能力和生产能力。

4  结束语

综上，因为在当前的社会背景中，国内外学者都对冷却水泵展开了大量的研究与分析工作。因为对于冷却水泵来说，可以影响其技术进步的因素还是很多的，所以从目前的现状来看，对于一个汽车发动机的冷却水泵来说，其采用的相关技术还有着相当大的提升空间。同时，这也对现的广大学者和相关的技术人员也提出了新的要求，一定要坚持工作，持续改进方法，以期未来取得更为优质的研究效果。现在主要应解决的问题，就是如何保证冷却水泵在一个温度较高、转速变化较快且空间不大的工作环境中提高整体性能。因此，要想进一步的提升冷却水泵自身的可靠性与综合性能还依旧需开展更为深入、系统的研究。总的来说，利用最新的电动冷却水泵系统来对传统机械水泵进行替代，通过新型水泵的自动调速功能适应系统不断在工作中变化的状态，从而进一步达到对冷却水泵进行自动调节，这是未来发展的重要趋势。

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