机理分析汽车冷却系统的气蚀及影响因素.pdf

．生 产 侵 儡 汽车冷却系统的气蚀及影响因素 摘要：通过对发动机冷却系统气蚀产生机理的分析与研究，找到了产生气蚀的关键因素，即静 态压力小于饱和蒸汽压。为此，在产品设计开发时，首先要保证此条件不成立，这样才能避免气泡 的产生，也就断了气蚀产生的源头。另外，通过抑制气泡、增强水腔壁面耐 中击疲劳强度等一些辅 助办法，可将气蚀 的可能性或气蚀的影响降到最低。 关键词：气蚀 临界气蚀余量 饱和蒸汽压 中图分类号：U464．138 文献标识码 ：A ■ 奇瑞汽车股份有限公司附件系统部 孙 婧 气蚀是发动机冷却系统的失效模式之一，对发动机 面)处更易操作，对冷却系统影响更小。冷却液从水 的危害很大。发生气蚀时，冷却系统产生大量的气泡， 泵进水口流到叶轮内最低压力点的过程 中，不仅没有 冷却液流量降低，冷却系统散热能力下降，因而发动机 能量加入，而且这段流道还产生一定压力损失，这部 温度过高、寿命缩短。另外，气泡破裂产生的高压水 分压力损失称为水泵的临界气蚀余量 (NPSHr)。由 击，导致水腔壁面疲劳破坏，严重影响水泵及其他冷却 伯努利方程可知，临界气蚀余量NPSHr与流速的平方 系统相关零部件的使用寿命，甚至会使发动机报废。 以及水泵的结构和尺寸有关。 故，水泵运行时气蚀产生的条件用公式表示为 1气蚀产生的条件 Ps≤Pv+NPSHr 、、 冷却系统发生气蚀的情况分两种。 (1)某处因 式中， 为水泵进水 口的压力iP为所输送液体温度 静态压力小于饱和蒸汽压而汽化，产生气泡，进而产 下的饱和蒸汽压。 生气蚀。 (2)某局部高温区域因温度上升，饱和蒸 上式也可表述为 ，当水泵进水口压力与该温度下 汽压上升；当饱和蒸汽压超过此处冷却液静态压力时 饱和蒸汽压的压力差低于水泵的临界气蚀余量时，发 发生汽化，产生气泡，气泡在适当的时候破裂，进而 生汽化，产生大量的气泡。气泡随冷却液流到水泵高 产生气蚀。 压区破裂，破裂产生的压力波冲击水泵金属壁面，产 1．1情况一 。 生气蚀。 冷却系统中压力最低点出现在水泵叶轮入 口稍 1-2情况二 后某端面 (图1k—k 截面 )处。进行冷却系统试验 冷却系统其他局部高温区域，尤其是水套的高 时，将压力传感器布置在水泵进水口 (图1S-S 截 温、狭窄、水流死区等区域。 42l汽车T艺与材料ATM 2012年第7期 ．士生 r产 搬碗 场扬 气蚀时，冷却系统产生大量的气泡，冷却液流量 降低。冷却系统局部流速变大，产生涡流，流动损失 增大。 S (2)散热性能下降 气蚀时产生大量 的气泡 ，由于气泡 的热传递系 数远小于冷却液的，冷却系统散热能力严重下降。另