水泵分為傳統(tǒng)機(jī)械水泵和電子水泵兩種。傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)一般使用的是機(jī)械水泵，是通過皮帶輪帶動水泵軸承及葉輪轉(zhuǎn)動，水泵中的冷卻液被葉輪帶動一起旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下被甩向水泵殼體的邊緣，同時(shí)產(chǎn)生一定的壓力，然后從出水道或水管流出。葉輪的中心處由于冷卻液被甩出而壓力降低，水箱中的冷卻液在水泵進(jìn)口與葉輪中心的壓差作用下經(jīng)水管被吸入葉輪中，實(shí)現(xiàn)冷卻液的往復(fù)循環(huán)。

傳統(tǒng)機(jī)械水泵是基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速而工作的，這也就導(dǎo)致了即使在對流量需求不高的冷啟動和低負(fù)荷高轉(zhuǎn)速工況下仍然需要很大功率來驅(qū)動，在此時(shí)提供的冷卻能力遠(yuǎn)大于發(fā)動機(jī)實(shí)際需求，而且需要很大功率來驅(qū)動，就會造成發(fā)動機(jī)的動力性能和經(jīng)濟(jì)性的下降。

電子水泵工作原理如下：ECU（電子控制單元）根據(jù)水溫等反饋信號，通過PWM（脈沖寬度調(diào)制）調(diào)節(jié)占空比的大小，并把信號傳到電子水泵內(nèi)部的控制器，控制器根據(jù)占空比大小控制電機(jī)轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動葉輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)冷卻液循環(huán)。

電子水泵可以根據(jù)冷卻裝置對冷卻液的需求來精確控制流量。隨著科技的發(fā)展及對燃油效率的高要求，電子水泵的應(yīng)用越來越多，目前市場上混動及新能源發(fā)動機(jī)都開始使用電子水泵。

電子水泵由泵殼、葉輪、密封圈、電機(jī)殼、電器插頭、電機(jī)總成、軸承、轉(zhuǎn)子、控制器、控制器座、后蓋、固定螺栓等組成，如圖所示。

ECU根據(jù)水溫等反饋信號，通過PWM調(diào)節(jié)占空比的大小，控制器通過電氣插頭連接線束，然后根據(jù)占空比大小控制電機(jī)驅(qū)動葉輪和轉(zhuǎn)子，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)冷卻液循環(huán)，確保對冷卻液流量的精確控制；密封圈是保證泵殼和電機(jī)殼、控制器座和后蓋之間的密封性；泵殼、電機(jī)殼、后蓋是將電子水泵的內(nèi)部元件密封在一個(gè)無塵環(huán)境，確保電子水泵工作可靠性，如圖所示。

電子水泵的特點(diǎn)

? 提供適時(shí)適量冷卻能力，耗能低、效率高，根據(jù)水溫等信息實(shí)現(xiàn)對冷卻液流量的精確控制，減少冷卻液流動距離并實(shí)現(xiàn)水泵排量降低60%左右。

? 減少摩擦，電子水泵采用電力驅(qū)動，相比機(jī)械水泵采用附件皮帶驅(qū)動，減少了摩擦功，NEDC（新歐洲駕駛周期，是歐洲的續(xù)航測試標(biāo)準(zhǔn)）循環(huán)可實(shí)現(xiàn)油耗降低2%左右。

? 加速暖機(jī)，對于混合動力的發(fā)動機(jī)，由于啟停頻繁，需要較快的暖機(jī)速度，電子水泵由于排量可實(shí)時(shí)控制，因此在冷啟動時(shí)降低冷卻液流量可達(dá)到加速暖機(jī)、降低油耗和排放的效果。

? 使用壽命更長，連續(xù)工作時(shí)間在2萬小時(shí)以上。

? 漏水風(fēng)險(xiǎn)大大降低，機(jī)械水泵的葉輪是采用過盈配合壓裝在水泵軸承上的，而電子水泵的集成式磁力葉輪是由安裝在水泵殼體的磁芯驅(qū)動的，這樣可實(shí)現(xiàn)水腔和外部的分離，可去除水封，也就降低了摩擦損失和漏水的風(fēng)險(xiǎn)。

? 控制方式靈活（PWM、總線）。

? 多重工作保護(hù)（過溫、過壓、過流等）。

電子水泵失效模式及失效原因

? 水溫異常升高，電子水泵性能降低。性能降低可能發(fā)生有兩種原因：

①葉輪組件與空心軸過盈設(shè)計(jì)過小，導(dǎo)致葉輪與空心軸連接不可靠，葉輪打滑，從而造成葉輪轉(zhuǎn)速不達(dá)標(biāo)，水泵性能降低；

②鑲嵌件防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致鑲嵌件與注塑葉輪出現(xiàn)打滑，從而造成葉輪轉(zhuǎn)速不達(dá)標(biāo)，水泵性能降低。

? 電子水泵轉(zhuǎn)速時(shí)有時(shí)無，最終降為零，停止工作。導(dǎo)致水泵不工作的原因總結(jié)有以下5點(diǎn)：

①芯片或電子器件失效，銅箔厚度不滿足設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致溫度升高時(shí)銅箔燒斷；

②防水透氣閥密封圈材料選擇不合理，在極限環(huán)境下老化，導(dǎo)致氣密性不合格，水汽進(jìn)入干區(qū)，水泵短路，水泵停止工作；

③控制器簧片與漆包線焊接面積設(shè)計(jì)不合理，接觸段強(qiáng)度不夠，導(dǎo)致簧片與漆包線斷裂，水泵無法工作；

④控制器處的電容之間或者電容和支架之間未涂膠固定，導(dǎo)致電容只依靠針腳與簧片之間的焊接支撐，在振動情況下，電容整體晃動，使針腳受循環(huán)負(fù)荷引起疲勞斷裂，導(dǎo)致水泵轉(zhuǎn)速降為零；

⑤散熱膠選擇不合理，導(dǎo)致散熱膠膨脹產(chǎn)生大量空洞，使PCB（印刷線路板）無法正常散熱，導(dǎo)致過溫失效。

PPS材料在電子水泵中的應(yīng)用

電子水泵由泵殼、葉輪、密封圈、電機(jī)殼、電器插頭、電機(jī)總成、軸承、轉(zhuǎn)子、控制器、控制座、后蓋、固定螺栓等組成。

電子水泵性能好壞除了優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選擇合適的材料也是至關(guān)重要，直接影響到電子水泵是否能正常運(yùn)作。

電子水泵中的部件常用聚苯硫醚PPS材料，它是性價(jià)比最高的特種工程塑料，具有耐高溫、尺寸穩(wěn)定不易變形、電氣性能**、耐化學(xué)性腐蝕、阻燃UL94V-O級、電絕緣性能優(yōu)、耐水解等綜合性能，同時(shí)改性后的PPS具有高流動性、高韌性、高耐磨、高強(qiáng)度、耐冷凍液、高CTI、低介電等多種特性，確保了電子水泵工作的可靠性。

水泵外殼要求與金屬結(jié)合力強(qiáng)，耐防凍液，強(qiáng)度高，熔接線強(qiáng)度高（避免產(chǎn)品存放開裂），耐水解，采用PPS料可滿足其材料要求，注塑一體成型，易加工，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)不易變形。電機(jī)殼采用高韌PPS料，可達(dá)到高功率漏氣開裂改良的效果。

水泵葉輪采用PPS注塑加工成型，其特點(diǎn)是強(qiáng)度高，阻燃耐高溫，高韌性，尺寸穩(wěn)定，使用壽命長等。

水泵轉(zhuǎn)子采用PPS注塑加工成型，具有高耐磨、高強(qiáng)度等特點(diǎn)。

? 電子水泵相比于機(jī)械水泵精度高、耗能低。

? 電子水泵可實(shí)現(xiàn)精確控制冷卻液流量，減少冷卻液流動距離并實(shí)現(xiàn)水泵排量降低60%左右，從而提升效率。

? 電子水泵水溫異常升高，性能降低或停止工作有多種原因，可針對性處理。4）聚苯硫醚PPS材料性能優(yōu)異，可滿足電子水泵多方面性能要求，在電子水泵中應(yīng)用廣泛。