发动机水泵构造原理与检修.doc

發動機水泵構造原理與檢修水泵是發動機冷卻系統的重要部件，它的作用是泵送冷卻液，使冷卻液在發動機的冷卻水道內快速流動，以帶走發動機工作時產生的熱量，保持發動機正常工作溫度。水泵的泵水量很大，例如一台V8發動機的水泵，怠速時的泵水量大約是750 L/h。水泵的分類圖1 機械水泵根據驅動方式的不同，水泵一般分為機械水泵（圖）和電動水泵（圖）。目前大多數發動機採用機械水泵，在一些新開發的技術含量較高的發動機上已經使用了電動水泵，例如寶馬6系（63）搭載的發動機。圖2 電動水泵及安裝位置（）機械水泵機械水泵由發動機曲軸通過傳動膠帶驅動，它的轉速和發動機的轉速成正比。機械水泵的工作方式有優點也有缺點。當發動機在高速大負荷工況下工作時，發動機產生的熱量多，水泵的高轉速使冷卻液的迴圈流量增大，這樣正好能夠提高發動機的冷卻能力；當發動機在低速大負荷工況下工作時，例如牽引其他車輛或開空調，此時發動機的轉速低導致水泵的轉速也低，這樣就降低了發動機的冷卻能力。（）電動水泵電動水泵由發動機控制單元通過電流控制，它不受當時發動機轉速的影響，可以根據發動機的實際冷卻需要靈活工作。由於電動水泵消耗的發動機功率非常少，因此採用電動水泵後，發動機的燃油消耗量可以有所降低。下面以最為常見的機械水泵為例，講解汽車水泵相關知識。水泵的結構汽車發動機使用的水泵是離心式水泵，這種水泵由殼體、葉輪、軸承、泵軸、水封以及傳動帶輪等組成。（）殼體水泵殼體由鑄鐵或鑄鋁製成。鑄鐵殼體壁厚且品質大，隨著對發動機輕量化要求的提高，目前只有某些商用汽車的大型發動機上還在使用鑄鐵殼體的水泵。很多鑄鐵殼體上還帶有部分水道和節溫器安裝室，這使得殼體的重量進一步增加。大多數轎車水泵採用了鑄鋁殼體，而且殼體的尺寸越來越小，很多殼體已經不再具有水道的功能。（）葉輪水泵葉輪由鑄鐵等金屬或工程塑料製成，採用向後彎曲的半圓弧、雙圓弧或多圓弧形葉片，其葉型與水流方向一致，泵水效率較高。鑄鐵製成的水泵葉輪品質較大，但是機械強度較高，目前較多地應用于商用汽車的大型發動機上。塑膠葉輪容易實現小型化和輕量化，而且耐腐蝕性能好，外形加工容易控制，因此越來越多的轎車發動機水泵使用了塑膠葉輪。圖3 軸連軸承（）軸承水泵軸承是水泵的重要部件，有相當一部分水泵的失效是由水泵軸承損壞引起的。隨著發動機逐漸向大功率的方向發展，水泵軸承需要具有更高的熱穩定性、更大的承載能力以及更好的密封性，因此有些汽車水泵使用了軸連軸承（圖）。軸連軸承實際上是一種結構簡化的雙支承軸承，個支承軸承沒有內圈，滾動體的滾道直接加工在水泵軸上，個支承軸承的外圈製成一個整體，兩端用密封件密封後組成軸連軸承。在承載能力相同的條件下，軸連軸承的尺寸比一般類型的軸承小；在相同尺寸的條件下，軸連軸承的承載能力大於一般類型的軸承。（）泵軸水泵軸一般由鍛鋼製成。水泵葉輪安裝在泵軸的一端，泵軸通過軸承支承在水泵殼體上。水泵軸的另一端安裝傳動帶輪，由發動機曲軸通過齒形膠帶或形膠帶驅動。（）水封作用是密封冷卻液以免洩漏，同時將冷卻液與水泵軸承隔離，以保護軸承。目前水泵上已經廣泛使用了雙層陶瓷水封，片同軸安裝的陶瓷水封被螺旋彈簧壓緊貼在一起。與橡膠水封相比，陶瓷水封更耐磨損，使用壽命更長，但是也存在容易被冷卻液中的硬質顆粒擦傷的缺點。雖然水封的加工得到了不斷的改進，但是水封損壞導致水泵漏水仍然是水泵損壞的主要原因。（）傳動帶輪根據傳動帶的齒形不同，傳動帶輪可以分為齒形帶輪和形帶輪。隨著發動機上傳動膠帶越來越少，更多的水泵與發電機、空調壓縮機以及轉向助力泵等共用根齒形帶傳動，因此齒形傳動帶輪也越來越多。水泵的保養為了使車輛的保養更加快捷，很多汽車部件都設計成免維護形式，水泵也不例外，潤滑脂加注孔正逐漸從水泵上消失。即使這樣，水泵在使用保養過程中仍然有需要注意的地方。圖4 水泵及其他部件共用傳動膠帶（）傳動膠帶與水泵採用同一根傳動膠帶來驅動的部件越來越多（圖），其中某個部件出現問題時都會影響到其他部件。通過傳動膠帶驅動的各部件在工作時會產生不同頻率的振動，振動通過傳動膠帶傳遞到水泵軸上，長期的不正常振動可以破壞水泵的密封，因此當檢修水泵等部件時，應該順便檢查傳動膠帶上的其他部件，發現問題應及時排除。在安裝傳統的水泵傳動膠帶時會涉及到膠帶張緊力的問題，如果傳動膠帶的鬆緊度調整不當，會造成水泵的過早損壞。目前大多數發動機上已經採用了傳動膠帶張緊力自動調節裝置，這樣就減少了類似問題的發生。（）冷卻液冷卻液對水泵的水封有一定的潤滑作用，如果冷卻液因為水溫過高或含有雜質等原因失去了潤滑作用，就會縮短水泵的使用壽命。品質差的冷卻液可能具有較強的腐蝕性，它對冷卻系統各密封部位的腐蝕作用不容低估，能夠造成冷卻系統的嚴重洩漏或水溫過高等問題。水泵的常見故障在發動機故障中，水泵的故障佔有一定的比例，例如水溫過高是發動機的常見故障，而有相當一部分水溫過高是由水泵的故障引起的。一般來說，發動機的水泵在使用了萬 左右時就進入了故障高發期，為了保證維修品質，很多水泵在損壞後只能採取整體更換的維修方式，只有少部分商用汽車發動機的水泵可以採取單獨更換軸承或水封等部件的維修方式。越來越多的水泵使用凸輪軸正時膠帶作為傳動膠帶，正時膠帶的外面大都有塑膠護板，因此在對車輛的日常保養時很難發現水泵的故障隱患，對水泵進行檢修時也比較麻煩。水泵的常見故障有葉輪損壞、水泵漏水以及軸承抱死。圖5 水泵葉輪開裂（）葉輪損壞葉輪損壞的常見形式有葉輪開裂（圖）、葉輪從泵軸上松脫或葉輪腐蝕，葉輪腐蝕一般不會造成發動機故障。葉輪開裂或葉輪從泵軸上松脫後，冷卻液迴圈速度變慢，容易引起發動機溫度過高的故障。損壞的葉輪在旋轉時還可能撞擊水泵殼體，造成殼體碎裂。葉輪損壞的原因通常是由於發動機出現了非正常高溫的情況，有些是因為水泵葉輪的品質問題。檢查葉輪是否損壞時，大多數水泵只能拆下後才能看到葉輪的狀況，有些發動機在拆下節溫器後可以用手觸摸到水泵葉輪。（）水泵漏水水泵漏水的常見部位有水封漏水和水泵與缸體的結合面漏水。水封損壞後，冷卻液一般會從泵軸處洩漏。有些水泵在泵軸處設有溢水孔，其作用是確定水封是否漏水和排出水泵漏出的水。當水封損壞後，冷卻液會從溢水孔流出，如果溢水孔被堵死，洩漏的冷卻液就會進入水泵軸承內，導致軸承的損壞。水泵與缸體的結合面漏水的常見原因是水泵的橡膠密封圈損壞，或水泵殼體與缸體結合面之間的密封墊損壞。防凍液具有一定的顏色並在受熱時會散發出特殊的氣味，因此可以通過發動機工作時能否聞到防凍液的氣味或觀察水泵附近是否有防凍液的痕跡來判斷水泵是否洩漏。圖6 氣門被活塞頂彎（）軸承抱死軸承抱死的情況比較少，但是一旦出現軸承抱死的情況，有些利用正時膠帶驅動水泵的發動機就會出現嚴重的後果，輕則正時膠帶損壞，重則發動機氣門會被活塞頂彎（圖）。水泵軸承大多是免維護軸承，在發生抱死之前會出現異響或因為軸承偏磨導致水泵漏水，因此在日常檢查或例行保養時對水泵進行檢查非常重要，建議在更換正時齒形膠帶等相關部件時也應對水泵進行檢查。需要注意的是，當水泵附近出現異響時，有時會將傳動膠帶打滑的聲音誤認為是水泵的聲音。水泵安裝注意事項（）應清楚水泵損壞的真正原因，在更換水泵之前，應確定散熱器風扇、節溫器以及防凍液等是否有問題。（）很可能會出現外形相似但只適用於不同型號發動機的水泵，因此在安裝水泵之前應將新水泵與拆下的舊水泵進行比較，或核對水泵的零件編號和發動機的型號，以便確認所選水泵是否適合所修車型。圖7 不應塗抹過多密封膠（）在安裝水泵時，應該先用冷卻液潤濕水泵密封膠圈。如果需要使用密封膠，應注意不要塗抹過多的密封膠（圖）。不要為了安裝方便而塗抹潤滑脂，這樣會腐蝕密封圈，導致冷卻液洩漏。（）不要使用敲擊泵軸的方法強行安裝水泵，應檢查水泵安裝困難的真正原因。如果是缸體水道內水垢過多導致水泵安裝困難，應根據水垢情況選擇鋼絲刷