电子水泵垫片磨损与改进论文
摘要：本文介绍了影响电子水泵垫片磨损的因素，以及针对某发动机的电子水泵垫片磨损进行分析，制定相应的方案及效果验证。
关键词：发动机；增压器；电子水泵；磨损
引言
在混合动力和纯电动车上，电机、电池的冷却以及采暖都需要电子水泵，其在冷却效果上的精确控制和减小损耗方面有明显优势。而在传统发动机上主要用在增压器、中冷器及EGR冷却等，冷却系统中布置电子水泵可以提高热管理系统的效率，使所冷却的部件在最佳温度范围内工作，提高部件的可靠性，确保发动机停机后一些热负荷存在风险的部件能获得辅助冷却。
1垫片磨损原因分析及方案验证
1.1某车型电子水泵垫片磨损某车型增压器辅助冷却电子水泵在工作时有异响，拆解后发现电子水泵垫片和挡圈磨损，如图1所示。垫片材质为不锈钢，原厚度0.3mm，磨损了0.12mm，如果再工作下去，垫片可能被磨透，进而有电子水泵卡死的风险。
1.2原因分析首先，检测电子水泵的控制策略，此水泵是增压器辅助冷却水泵，是在发动机停机后根据水温等参数确定工作时间，而在发动机运行时电子水泵不工作，经检查控制策略没有问题。其次，校核水泵前后的受力，电子水泵工作时的实测流量比设计值小，导致水泵的扬程变大。这样使泵前压力偏低，造成叶轮的轴向受力变大，即叶轮对垫片的压力偏大，可能会对垫片的磨损有影响。对叶轮的受力进行CFD分析，水泵流量由6L/min降为2.6L/min时，叶轮的轴向受力从4.9N增加到5.3N，如图2所示。最后，检查垫片材质，由于叶轮衬套属于耐磨材料，会有垫片被磨损的风险。
1.3方案及验证针对原因分析，制作三种方案，如图3所示。方案一：叶轮上增加4个孔，可以平衡水泵前后的压力，减小垫片的'轴向受力。方案二：圆形陶瓷垫片，增加垫片的耐磨性。方案三：D形陶瓷垫片，将水泵轴和垫片做成D形，这样除了增加垫片耐磨性能外，还可以避免垫片和轴的相对运动，工作时只有叶轮和垫片有摩擦。分别制作三种方案样件，按照整车实际边界，让电子水泵在试验台架持续工作4000小时后，拆解检测垫片厚度，如表1所示。从试验结果看出：①原状态垫片磨损较严重，磨损0.12mm。②方案一比原状态有改善，磨损0.07mm。③方案二的磨损量小，但是水泵轴有磨损，如图4所示。④方案三效果好，没有磨损。
2整改效果确认
根据试验情况，D形陶瓷垫片的效果最好，在经过振动、跌落和耐久等一系列单体试验合格后，确定D形陶瓷垫片为最终方案。在后续的整车试验中没有再出现磨损情况，问题解决。
3结论
冷却系统中布置电子水泵可以提高热管理效率，使所冷却的部件在最佳温度范围内工作，提高部件的可靠性，因此电子水泵的寿命对冷却系统至关重要。本文对电子水泵垫片的磨损制定了改进方案，对电子水泵的应用有一定参考意义。
参考文献：
[1]冯天昱，方存光.车用电子水泵国内外发展综述[J].汽车实用技术，2017（22）.
[2]庄文建.离心式水泵常见问题及故障维修[J].科技风，2017，9.
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