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汽车发动机冷却水泵的研究进展
编辑:admin   时间:2018-08-01 14:19

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。为了能够保证汽车良好行驶,满足人们不断提高的汽车需求,应当深入分析汽车发动机冷却水泵应用的过程中容易出现的不足或者缺陷,进而有针对性地研究和创新汽车发动机冷却水泵,尽可能的规避汽蚀破坏、冷却水泵构件失效等现象,真正提高汽车发动机运行性能,为使汽车长期安全、可靠的使用创造条件。由此看来,对汽车发动机冷却水泵的研究进展予以了解是非常必要的。
1 汽车发动机冷却水泵结构形式及能量特点
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,其在汽车发动机之中能够发挥的作用是提升汽车的循环系统中冷却液的工作压力;维持住整个发动机中相关部件的冷却液循环。一般情况下,发动机的冷却水泵是由泵体、叶轮、水封、轴承等部分组成的,与此同时在冷却水泵的周围还设置诸多零件,它们是根据整个发动机的整体要求而合理设置的,如此能够保证冷却水泵具有较高的性能,真正满足汽车发动机需求,促使汽车良好运行。
从现阶段我国汽车生产实际情况,确定汽车发动机的冷却水泵结构的入水室结构一般有直筒型和螺旋形两种。
其中螺旋形的入水室结构应用比较广泛,这是因为可以通过设置叶轮的结构集合参数来增强整个冷却水泵的运动性能,相应的汽车发动机的运行效果势必会大大增强。
对于汽车发动机的冷却水泵的能量特征的分析,需要以性能曲线为依据。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。而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(如图1所示)。通过对以上两种曲线的分析,能够确定的是恒定转速下能够直观的描述冷却水泵的运动性能;而转速变化将会导致冷却水泵的运动性能描述不佳。这也侧面说明了转速对冷却水泵的流程、功率及扬程有一定影响,相应的能量转变也会发生一定变化。假设发动机冷却水泵的温度升高,那么冷却水泵还会受到尺寸等因素的制约,使得其断面形状发生较大变化,这可能造成水利损失增加,同时降低水泵的运作效率。而高温及高转速同时作用下,发动机水泵出现汽蚀等现象较大。所以,一定要将发动机冷却水泵同普通离心泵区别开来,科学合理的设计,如此才能真正提高冷却水泵的适用性。
2 汽车发动机冷却水泵发展制约因素
受科技和经济的双重影响,近些年我国汽车生产水平有很大程度的提高,相应的汽车发动机品质也步步高升,但这却造成了发动机里面水泵的工作空间变得狭小,加之运转速度提升的影响,冷却水泵构件失效、汽蚀现象发生的可能性增大,这不利于促进汽车发动机冷却泵良好发展。
2.1可靠性之所以说冷却水泵的可靠性不高,主要是实际设计水泵的过程中经常参照离心的洲城来进行设计,这导致冷却水泵的泵轴强度不高,难以满足实际需求,在具体应用的过程中容易出现轴承断裂的现象,最终导致汽车发动机运行不佳。另外,未能合理设置冷却风扇,导致冷却风扇会随着水泵叶轮产生的轴力而发生变化,导致泵轴与支承之间存在空隙,容易给泵的水封及运行性能带来不良影响。
2.2汽蚀破坏现阶段汽车发动机冷却水泵还可能遭受汽蚀的破坏,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。
3 汽车发动机冷却水泵的研究进展
作为汽车发动机的重要组成部分,冷却水泵的应用价值较高,所以弥补冷却水泵的不足,促进冷却水泵良好发展是非常有意义的。正因如此,我国相关研究人员正在深入的研究和开发汽车发动机冷却水泵,而实际的研究进展具体表现为:
3.1发动机冷却水泵的能量性能研究现阶段我国发动机的运行效率比发达国家汽车发动机的运行效率低7%~15%。如若要想改变现状,就要提高我国汽车发动机冷却水泵的质量。为此,相关研究人员正在对冷却水泵的性能预测与内部流动予以深入的研究,意在优化发动机冷却水泵的结构,提高发动机冷却水泵的质量。
性能预测是能量特性研究里面相当重要的部分,通过进行CFD数值模拟,科研人员能够有效的预测冷却水泵的扬程及效率,极大的减轻了设计人员的工作,提高了设计的效率以及准确性。正因如此研究人员对发动机冷却水泵进行了反复试验,意在了解介质温度升高、调速范围扩大对冷却水泵的影响。在此基础上还对冷却水泵的性能预测的准确性进行模拟试验,也就是假设介质为不可压缩的黏性液体、液体流动没有损耗等条件下冷却水泵结构的优化能否提高发动机的效率。经过进一步分析和总结,确定研究发动机冷却水泵的能量特性,最好采用数值模拟方法,通过对常温下水泵内流场进行数值分析,能够进一步预测冷却水泵的性能,从而确定影响冷却水泵的性能的因素,为优化冷却水泵,提高发动机效率创造条件。
3.2发动机冷却水泵的汽蚀性能研究参考相关研究人员对发动机冷却水泵汽蚀性能的研究,确定主要CFD计算对汽车发动机冷却水泵的汽蚀破坏进行了预测。在这一过程中,一方面增加大叶轮的进口包角,另一方面增加大叶片进口处的过流面积,经过一系列的测试分析,确定增大包角、缩小进口处过流面积及减小进口安放角等均会增加冷却水泵的抗汽蚀性能。也就是说在发生汽蚀现象时冷却水泵内会产生诸多气泡,并且这些气泡在水泵内逐渐破裂,相应的水泵内压力脉动会增加,这不仅会产生一定的噪声,还会加剧发动机叶片的荷载,导致发动机效率不高。为了避免此种情况的发生,还要更加深入的研究发动机内部流态发生情况、汽蚀年发展情况,提高冷却水泵的质量。
4 结束语
经过本文一系列分析,确定伴随着我国汽车生产水平的不断提高,汽车发动机冷却水泵的问题逐渐暴露出来,即冷却水泵构件失效、汽蚀现象发生的可能性增大。如若不能切实有效的解决和处理以上问题,势必会影响冷却水泵的应用效果,不利于保证汽车安全可靠的使用。对此,笔者深入了解了我国汽车发动机冷却水泵的研究进展,确定正在深入研究发动机冷却水泵的能量性能、发动机冷却水泵的汽蚀性能、发动机冷却水泵的可靠性,这对于进一步优化汽车发动机冷却水泵有很大帮助。


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