汽车发动机水泵(PDF6)(1)

汽车发动机水泵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。水泵的泵水量很大，例如一台Ｖ８发动机的水泵，怠速时的泵水量大约是７５０Ｌ／ｈ。水泵的分类根据驱动方式的不同，水泵一般分为机械水泵（图１）和电动水泵（图２）。目前大多数发动机采用机械水泵，在一些新开发的技术含量较高的发动机上已经使用了电动水泵，例如宝马６系（Ｅ６３）搭载的发动机。图1机械水泵图2电动水泵及安装位置（１）机械水泵机械水泵由发动机曲轴通过传动胶带驱动，它的转速和发动机的转速成正比。机械水泵的工作方式有优点也有缺点。当发动机在高速大负荷工况下工作时，发动机产生的热量多，水泵的高转速使冷却液的循环流量增大，这样正好能够提高发动机的冷却能力；当发动机在低速大负荷工况下工作时，例如牵引其他车辆或开空调，此时发动机的转速低导致水泵的转速也低，这样就降低了发动机的冷却能力。（２）电动水泵电动水泵由发动机控制单元通过电流控制，它不受当时发动机转速的影响，可以根据发动机的实际冷却需要灵活工作。由于电动水泵消耗的发动机功率非常少，因此采用电动水泵后，发动机的燃油消耗量可以有所降低。下面以最为常见的机械水泵为例，讲解汽车水泵相关知识。水泵的结构汽车发动机使用的水泵是离心式水泵，这种水泵由壳体、叶轮、轴承、泵轴、水封以及传动带轮等组成。（１）壳体水泵壳体由铸铁或铸铝制成。铸铁壳体壁厚且质量大，随着对发动机轻量化要求的提高，目前只有某些商用汽车的大型发动机上还在使用铸铁壳体的水泵。很多铸铁壳体上还带有部分水道和节温器安装室，这使得壳体的重量进一步增加。大多数轿车水泵采用了铸铝壳体，而且壳体的尺寸越来越小，很多壳体已经不再具有水道的功能。（２）叶轮水泵叶轮由铸铁等金属或工程塑料制成，采用向后弯曲的半圆弧、双圆弧或多圆弧形叶片，其叶型与水流方向一致，泵水效率较高。铸铁制成的水泵叶轮质量较大，但是机械强度较高，目前较多地应用于商用汽车的大型发动机上。塑料叶轮容易实现小型化和轻量化，而且耐腐蚀性能好，外形加工容易控制，因此越来越多的轿车发动机水泵使用了塑料叶轮。（３）轴承水泵轴承是水泵的重要部件，有相当一部分水泵的失效是由水泵轴承损坏引起的。随着发动机逐渐向大功率的方向发展，水泵轴承需要具有更高的热稳定性、更大的承载能力以及更好的密封性，因此有些汽车水泵使用了轴连轴承（图３）。轴连轴承实际上是一种结构简化的双支承轴承，２个支承轴承没有内圈，滚动体的滚道直接加工在水泵轴上，２个支承轴承的外圈制成一个整体，两端用密封件密封后组成轴连轴承。在承载能力相同的条件下，轴连轴承的尺寸比一般类型的轴承小；在相同尺寸的条件下，轴连轴承的承载能力大于一般类型的轴承。图3轴连轴承（４）泵轴水泵轴一般由锻钢制成。水泵叶轮安装在泵轴的一端，泵轴通过轴承支承在水泵壳体上。水泵轴的另一端安装传动带轮，由发动机曲轴通过齿形胶带或Ｖ形胶带驱动。（５）水封作用是密封冷却液以免泄漏，同时将冷却液与水泵轴承隔离，以保护轴承。目前水泵上已经广泛使用了双层陶瓷水封，２片同轴安装的陶瓷水封被螺旋弹簧压紧贴在一起。与橡胶水封相比，陶瓷水封更耐磨损，使用寿命更长，但是也存在容易被冷却液中的硬质颗粒擦伤的缺点。虽然水封的加工得到了不断的改进，但是水封损坏导致水泵漏水仍然是水泵损坏的主要原因。（６）传动带轮根据传动带的齿形不同，传动带轮可以分为齿形带轮和Ｖ形带轮。随着发动机上传动胶带越来越少，更多的水泵与发电机、空调压缩机以及转向助力泵等共用１根齿形带传动，因此齿形传动带轮也越来越多。水泵的保养为了使车辆的保养更加快捷，很多汽车部件都设计成免维护形式，水泵也不例外，润滑脂加注孔正逐渐从水泵上消失。即使这样，水泵在使用保养过程中仍然有需要注意的地方。（１）传动胶带与水泵采用同一根传动胶带来驱动的部件越来越多（图４），其中某个部件出现问题时都会影响到其他部件。通过传动胶带驱动的各部件在工作时会产生不同频率的振动，振动通过传动胶带传递到水泵轴上，长期的不正常振动可以破坏水泵的密封，因此当检修水泵等部件时，应该顺便检查传动胶带上的其他部件，发现问题应及时排除。在安装传统的水泵传动胶带时会涉及到胶带张紧力的问题，如果传动胶带的松紧度调整不当，会造成水泵的过早损坏。目前大多数发动机上已经采用了传动胶带张紧力自动调节装置，这样就减少了类似问题的发生。图4水泵及其他部件共用传动胶带（２）冷却液冷却液对水泵的水封有一定的润滑作用，如果冷却液因为水温过高或含有杂质等原因失去了润滑作用，就会缩短水泵的使用寿命。质量差的冷却液可能具有较强的腐蚀性，它对冷却系统各密封部位的腐蚀作用不容低估，能够造成冷却系统的严重泄漏或水温过高等问题。水泵的常见故障在发动机故障中，水泵的故障占有一定的比例，例如水温过高是发动机的常见故障，而有相当一部分水温过高是由水泵的故障引起的。一般来说，发动机的水泵在使用了１０万ｋｍ左右时就进入了故障高发期，为了保证维修质量，很多水泵在损坏后只能采取整体更换的维修方式，只有少部分商用汽车发动机的水泵可以采取单独更换轴承或水封等部件的维修方式。越来越多的水泵使用凸轮轴正时胶带作为传动胶带，正时胶带的外面大都有塑料护板，因此在对车辆的日常保养时很难发现水泵的故障隐患，对水泵进行检修时也比较麻烦。水泵的常见故障有叶轮损坏、水泵漏水以及轴承抱死。（１）叶轮损坏叶轮损坏的常见形式有叶轮开裂（图５）、叶轮从泵轴上松脱或叶轮腐蚀，叶轮腐蚀一般不会造成发动机故障。叶轮开裂或叶轮从泵轴上松脱后，冷却液循环速度变慢，容易引起发动机温度过高的故障。损坏的叶轮在旋转时还可能撞击水泵壳体，造成壳体碎裂。图5水泵叶轮开裂叶轮损坏的原因通常是由于发动机出现了非正常高温的情况，有些是因为水泵叶轮的质量问题。检查叶轮是否损坏时，大多数水泵只能拆下后才能看到叶轮的状况，有些发动机在拆下节温器后可以用手触摸到水泵叶轮。（２）水泵漏水水泵漏水的常见部位有水封漏水和水泵与缸体的结合面漏水。水封损坏后，冷却液一般会从泵轴处泄漏。有些水泵在泵轴处设有溢水孔，其作用是确定水封是否漏水和排出水泵漏出的水。当水封损坏后，冷却液会从溢水孔流出，如果溢水孔被堵死，泄漏的冷却液就会进入水泵轴承内，导致轴承的损坏。水泵与缸体的结合面漏水的常见原因是水泵的橡胶密封圈损坏，或水泵壳体与缸体结合面之间的密封垫损坏。防冻液具有一定的颜色并在受热时会散发出特殊的气味，因此可以通过发动机工作时能否闻到防冻液的气味或观察水泵附近是否有防冻液的痕迹来判断水泵是否泄漏。（３）轴承抱死轴承抱死的情况比较少，但是一旦出现轴承抱死的情况，有些利用正时胶带驱动水泵的发动机就会出现严重的后果，轻则正时胶带损坏，重则发动机气门会被活塞顶弯（图６）。水泵轴承大多是免维护轴承，在发生抱死之前会出现异响或因为轴承偏磨导致水泵漏水，因此在日常检查或例行保养时对水泵进行检查非常重要，建议在更换正时齿形胶带等相关部件时也应对水泵进行检查。需要注意的是，当水泵附近出现异响时，有时会将传动胶带打滑的声音误认为是水泵的声音。图6气门被活塞顶弯水泵安装注意事项（１）应清楚水泵损坏的真正原因，在更换水泵之前，应确定散热器风扇、节温器以及防冻液等是否有问题。（２）很可能会出现外形相似但只适用于不同型号发动机的水泵，因此在安装水泵之前应将新水泵与拆下的旧水泵进行比较，或核对水泵的零件编号和发动机的型号，以便确认所选水泵是否适合所修车型。（３）在安装水泵时，应该先用冷却液润湿水泵密封胶圈。如果需要使用密封胶，应注意不要涂抹过多的密封胶（图７）。不要为了安装方便而涂抹润滑脂，这样会腐蚀密封圈，导致冷却液泄漏。图7不应涂抹过多密封条（４）不要使用敲击泵轴的方法强行安装水泵，应检查水泵安装困难的真正原因。如果是缸体水道内水垢过多导致水泵安装困难，应根据水垢情况选择钢丝刷或细砂纸清洁安装位置。在旋紧水泵安装螺栓时，应根据规定力矩按对角线方向渐进拧紧，过度拧紧容易拧断螺栓或造成密封垫损坏。（５）应该强调的是，对于需要调整松紧度的传动胶带，必须严格按照调整规范进行操作。如果在更换新的传动胶带后很短的时间内水泵就损坏，在排除了水泵自身的原因后，应该检查传动胶带的松紧度，而且应检查传动胶带是否始终在同一个平面内工作。