汽车发动机水泵解读

      水泵是发动机冷却系统的重要部件,它的作用是泵送冷却液,使冷却液在发动机的冷却水道内快速流动,以带走发动机工作时产生的热量,保持发动机正常工作温度。


一、水泵分类
1、根据驱动方式的不同,水泵一般分为机械水泵和电子水泵;

图1:电子水泵

图2:机械水泵

2、根据泵的工作原理和结构分:

  •   叶片式泵、容积式泵 、喷射泵、空气升液泵、电磁泵等;
  •   叶片式泵:离心泵、旋涡泵、混流泵、轴流泵等;
  •   容积式泵:往复泵、转子泵;
  •   往复泵:电动泵、蒸气泵;
  •   电动泵:柱塞(活塞)泵、隔膜泵、计量泵;
  •   转子泵:齿轮泵、螺杆泵、罗茨泵、滑片泵等;


3、根据介质上分:

  清水泵、污水(污物)泵、油泵、耐腐蚀泵等;

4、从使用安装方式上分:

  管道式泵、液下式泵、潜水式泵等。

 

二、性能参数

       1、流量Q

  流量是泵在单位时间内输送出去的液体量(体积或质量)。

  体积流量用Q表示,单位是:m3/s,m3/h,l/s等。

  质量流量用Qm表示,单位是:t/h,kg/s等。

  质量流量和体积流量的关系为:

               Qm=ρQ

  式中 ρ——液体的密度(kg/m3,t/m3),常温清水ρ=1000kg/m3。


  2、扬程H

  扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口处(泵进口法兰)到泵出口处(泵出口法兰)能量的增值。也就是一牛顿液体通过泵获得的有效能量。其单位是N·m/N=m,即泵抽送液体的液柱高度,习惯简称为米。


  3、转速n

  转速是泵轴单位时间的转数,用符号n表示,单位是r/min。


  4、汽蚀余量NPSH

  汽蚀余量又叫净正吸头,是表示汽蚀性能的主要参数。汽蚀余量国内曾用Δh表示。


  5、功率和效率

  泵的功率通常是指输入功率,即原动机传支泵轴上的功率,故又称为轴功率,用P表示;

  泵的有效功率又称输出功率,用Pe表示。它是单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量。

  因为扬程是指泵输出的单位重液体从泵中所获得的有效能量,所以,扬程和质量流量及重力加速度的乘积,就是单位时间内从泵中输出的液体所获得的有效能量——即泵的有效功率:

  Pe=ρgQH(W)=γQH(W)

  式中 ρ——泵输送液体的密度(kg/m3);

     γ——泵输送液体的重度(N/m3);

     Q——泵的流量(m3/s);

     H——泵的扬程(m);

     g——重力加速度(m/s2)。

轴功率P和有效功率Pe之差为泵内的损失功率,其大小用泵的效率来计量。泵的效率为有效功率和轴功率之比,用η表示。


三、电子水泵发展趋势

       在传统汽车领域,涡轮增压车型汽车销量的提升将会带动电子水泵渗透率提升。涡轮增压汽车停车后需要延迟熄火,主要因为其使用机械水泵给涡轮降温,但机械水泵在汽车熄火后不工作,而采用电子水泵后涡轮增压车型不再需要延迟熄火。除了涡轮增压车型外,由于电子水泵能够减轻发动机动力损耗、冷却效果的精确控制等方面都有明显优势,奔驰、宝马等部分豪华车也有应用。
 
        在新能源汽车领域,新能源汽车靠电机驱动时,依赖发动机的机械水泵无法工作,但电机仍需要冷却系统的控温。电池冷却主要可以分为风冷、液冷、相变材料冷却三种方式。目前已实现商用的技术是风冷、液冷,而相变材料冷却方案由于技术尚不成熟。从很多主流车企的部分新能源新车型来看,我国电池热管理行业正迅速向液冷转变升级,而电子水泵是该方案的必须部件。目前,中国新能源汽车仍处于快速发展期,新能源汽车的发展将会带动电子水泵市场的需求,电子水泵对新能源汽车行业的发展有着深远的意义。

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