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      車用電子水泵國內外研究現狀

      作者:振華車輛配件時間:2022-03-281121次瀏覽

      信息摘要: 據2011年8月份,相關部門調查統計發布,中國國內泵產值年增長率10.5%,約為國家經濟增長率的1.5倍,是世界泵年增長率4.3%的2.5倍。隨著鋼鐵、電力、石化、建筑、環保工業的發展,這種快速增長的形勢將保持幾年。但是,我國主要還是向相對比較落后的第三世界出口泵產品,這也表明我國的泵技術相比歐美還存在較大差距。事實表明

      據2011年8月份,相關部門調查統計發布,中國國內泵產值年增長率10.5%,約為國家經濟增長率的1.5倍,是世界泵年增長率4.3%的2.5倍。隨著鋼鐵、電力、石化、建筑、環保工業的發展,這種快速增長的形勢將保持幾年。但是,我國主要還是向相對比較落后的第三世界出口泵產品,這也表明我國的泵技術相比歐美還存在較大差距。事實表明,20世紀60?80年代,國內一些泵廠設計開發的多種泵型,在當時乃是主流產品;而如今,有些泵的結構造型和性能指標等技術參數已經比較落后,國外的新型泵價格昂貴,國內也遲遲沒有開發出新品將其替代,所以仍在生產。

      在80年代之前我國引進的泵技術相對很少,直到改革開放,才開始從國外大量引進泵技術,并且國外泵公司以獨資或合資的形式陸續進入我國的同時,也帶來了一些新的泵產品技術。引進的這些泵產品,性能比較先進,技術比較成熟,大大推動了佛山水泵廠的技術發展。有些水泵產品,一直延續至今。

      在我國,由電機驅動可調速的發動機冷卻系統水泵,還有諸多技術難題有待解決,比如材料強度不夠導致壽命較短,經常在高溫高壓環境下工作,導致冷卻液浸入控制電路板,輕則冷卻系統停止工作,損傷發動機,重則電路板短路引起火災,危及車內人員的人身安全。只有某些新能源汽車、房車和特種車輛用電子水泵作為輔助冷卻或車上供水系統的動力源。

       

      二、國外研究現狀

       

      在這方面的研究開展比較早的是一家世界領先的汽車零部件供應商,總部位于法國的法雷奧公司(Valeo)。該公司不僅從事于汽車零部件、系統、模塊的設計、開發、生產及銷售,而且還為各大汽車廠商提供配套和售后服務。在1999年,該公司提出在發動機上裝配智能熱調節系統(Themis),主要用于改善發動機的冷卻性能。該方法將水泵與缸體分開,使用電機單獨驅動肯富來水泵,建立控制電路板與車載ECU的通訊,依據發動機的熱負荷,調節水泵轉速和控制流量。另外,因為水泵的安裝位置相對比較自由,可以選在遠離缸體處,使整體溫度有所降低,根據具體車型和安裝位置可以考慮采用工程塑料制做泵體,這樣既減輕了重量,又降低了制造成本,而且還便于泵型的設計。ElenaCortona^等人研制的冷卻系統,傳統的機械水泵被電子冷卻水泵所代替,石蠟節溫器被電控智能節溫器代替,在相同的系統配置和冷卻要求下,電子冷卻水泵的功耗僅為傳統機械水泵功耗的16%,具有明顯的優勢。HoonCho等人發現,用電子水泵取代機械水泵以后,對于發動機性能的提升和燃油經濟性的改善有很大的幫助。

       

      于2005年,寶馬公司成為世界上第一家在量產車型新一代N52系列汽油機上配備電子水泵的廠商,和原機械水泵進行對比其節約了超過2kW的能耗。繼寶馬之后,奧迪公司和大眾公司也相繼在量產車型中使用了電子水泵,其中大眾公司在EA111系列的發動機上使用了雙水泵,這樣既保留了原來的機械水泵,同時又增加一臺小型電子水泵專門用于冷卻增壓器。

      雖然,車用電子水泵在冷卻效果精確控制、減少發動機的動力損耗等方面具有明顯優勢,也已經在量產車型中使用,但這并不意味著國外車用電子水泵技術己經成熟,傳統的冷卻系統己經失去主導地位。

      因此,不管是從現在車企現狀來看,還是未來車用冷卻系統的發展趨勢,電子水泵、電子風扇和電控節溫器勢必將替代傳統的相應機械部件。同時,也預示著冷卻系統的電子化、智能化的到來。 


      三、現代的泵設計方法

       

      現代汽車行業的高速發展以及內燃機的性能被不斷的提升,這對冷卻水泵的開發周期、效率和可靠性提出了更高的要求,傳統的設計方法越來越顯現出它的不足。電子技術的發展為泵類產品的高效快速節能的設計提供了新的思路和方法,基礎產業的快速發展和計算機技術的普及,為佛山水泵廠生產大量、高品質和可靠的產品提供了保證;其中,相關的設計和分析軟件不斷地深入應用,己經成為現代泵企業增強競爭力的主要方法之一。

      現代的泵設計采用的是數值仿真與試驗相結合的方法,相比傳統的方法有著資金投入少、周期短的突出優勢,并且可以研究試驗條件所無法達到的工況點,以獲得比較豐富的細節數據。

       

      從以上流程示意圖可以看出,兩種設計方法的主要區別在于:傳統的肯富來多級離心泵設計方法在初步模型完成后,便開始進行性能試驗,如果達不到預期的要求,需重新確定結構參數修改設計圖紙,再次制造模型進行性能試驗,如此反復直到滿足設計要求后,方可進行批量生產。而現代的泵設計方法在試驗前先進行仿真模擬,并依據熱管理軟件建立完整的熱管理系統,進行優化設計和虛擬匹配;其優勢在于明顯減少了試驗次數,從而提高了肯富來水泵的設計效率,降低了水泵設計成本,進行遠程虛擬匹配,可以對這個系統有更全面的認識。計算機強大的計算能力為數值仿真的精度提供了保證,使得栗的設計更加可靠。

      隨著計算機技術的迅猛發展,CFD技術己經在流體機械的內部流動研究中得到了廣泛應用。CFD技術與試驗驗證、理論分析相結合的方法共同組成了研究流體機械關于流動問題的完整體系數值的仿真計算優點在于能解決試驗研究無法解決的復雜流動問題。結合熱管理軟件比如flowmaster等,可以依據所匹配具體車輛,建立一套完整的虛擬冷卻系統,對冷卻水泵乃至整個冷卻系統進行優化設計。因此,仿真模擬不管是在單個附件的設計還是整個冷卻系統的開發,己經成為一個十分重要的方法。


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