מבנה משאבת מים אלקטרונית ועקרון העבודה
אם טמפרטורת המנוע גבוהה מדי, תקטן יכולת הסיכה של דלק המנוע, מה שיוביל לבלאי מחמיר של החלקים. אם הטמפרטורה תגיע לערך מסוים, הדבר יגרום לכשלים חמורים כמו שחיקה בצילינדר המנוע או שריפת אריחים, ובסופו של דבר המנוע ישרף ויגרוט.
משאבת המים היא מרכיב חשוב במערכת קירור מנוע הרכב. תפקידו העיקרי הוא להניע את מחזור נוזל הקירור, לספוג את עודפי החום של המנוע ולהעבירו לאוויר החיצוני דרך גוף הקירור כדי למנוע טמפרטורת מנוע מוגזמת.
ישנם שני סוגים של משאבות מים:משאבות מים מכניות מסורתיותומשאבות מים אלקטרוניות. מנועים מסורתיים משתמשים בדרך כלל במשאבת מים מכנית, שמניעה את מיסב משאבת המים ואת האימפלר להסתובב דרך הגלגלת. נוזל הקירור במשאבת המים מונע על ידי האימפלר להסתובב יחדיו, ונזרק לקצה מעטפת משאבת המים בפעולת הכוח הצנטריפוגלי, ובמקביל יוצר לחץ מסוים. ואז לזרום החוצה מהשקע או מצינור המים. הלחץ במרכז האימפלר יורד עקב זריקת נוזל הקירור החוצה, ונוזל הקירור במיכל המים נשאב לתוך האימפלר דרך צינור המים בפעולת הפרש הלחצים בין כניסת המשאבה למרכז האימפלר. כדי לממש את מחזור הדם של נוזל הקירור.
משאבת המים המכנית המסורתית פועלת על בסיס מהירות המנוע, מה שמוביל לצורך בכוח גדול לנהיגה גם בתנאי התנעה קרה ועומס נמוך במהירות גבוהה עם דרישה נמוכה לזרימה, ויכולת הקירור הניתנת בשלב זה גדולה בהרבה. הוא אינו מבוסס על הביקוש בפועל של המנוע, והוא זקוק להספק רב כדי להניע, מה שיגרום לירידה בביצועי הכוח ובחסכון של המנוע.
עקרון העבודה של משאבת המים האלקטרונית הוא כדלקמן: ECU (יחידת בקרה אלקטרונית) מתאים את גודל מחזור העבודה באמצעות PWM (אפנון רוחב דופק) בהתאם לאות המשוב כגון טמפרטורת המים, ומשדר את האות לבקר בפנים משאבת המים האלקטרונית. הגודל שולט בסיבוב המנוע, ובכך מניע את סיבוב רוטור האימפלר, ובכך מממש את מחזור נוזל הקירור.
משאבת המים האלקטרונית יכולה לשלוט במדויק על הזרימה בהתאם לדרישת מכשיר הקירור לנוזל קירור. עם התפתחות המדע והטכנולוגיה והדרישות הגבוהות ליעילות דלק, היישום של משאבות מים אלקטרוניות הולך וגדל. נכון לעכשיו, מנועי אנרגיה היברידיים וחדשים בשוק החלו להשתמש במשאבות מים אלקטרוניות. משאבת המים האלקטרונית מורכבת ממארז משאבה, אימפלר, טבעת איטום, מעטפת מנוע, תקע חשמלי, מכלול מנוע, מיסב, רוטור, בקר, בקר מושב, כיסוי אחורי, ברגי תיקון וכו'.
ה-ECU מתאים את יחס החובה באמצעות PWM בהתאם לאות המשוב כגון טמפרטורת המים, והבקר מחבר את רתמת החיווט דרך התקע החשמלי, ולאחר מכן שולט במנוע להניע את האימפלר והרוטור בהתאם ליחס החובה, ובכך מממש את זרימת נוזל קירור והבטחת זרימה מדויקת של נוזל הקירור. לִשְׁלוֹט; טבעת האיטום היא להבטיח את ההידוק בין מעטפת המשאבה למארז המנוע, מושב הבקר והכיסוי האחורי; מעטפת המשאבה, מעטפת המנוע והכיסוי האחורי נועדו לאטום את הרכיבים הפנימיים של משאבת המים האלקטרונית בסביבה נטולת אבק כדי להבטיח שהאלקטרוניקה את אמינות העבודה של משאבת המים.
תכונות של משאבות מים אלקטרוניות
▶ לספק כושר קירור בזמן והולם, צריכת אנרגיה נמוכה ויעילות גבוהה, לממש שליטה מדויקת על זרימת נוזל הקירור בהתאם לטמפרטורת המים ומידע אחר, להפחית את מרחק זרימת נוזל הקירור ולהפחית את תנועת משאבת המים בכ-60%.
▶ כדי להפחית את החיכוך, משאבת המים האלקטרונית מונעת על ידי חשמל. בהשוואה למשאבת המים המכנית, המונעת באמצעות חגורת עזר, עבודת החיכוך מצטמצמת. מחזור NEDC (New European Driving Cycle, שהוא תקן מבחני הסיבולת האירופי) יכול להפחית את צריכת הדלק בכ-2%.
▶ האץ את החימום. עבור מנועים היברידיים, עקב התנעה ועצירה תכופה, נדרשת מהירות חימום מהירה יותר. מכיוון שניתן לשלוט בעקירה של משאבת המים האלקטרונית בזמן אמת, הפחתת קצב זרימת נוזל הקירור במהלך הפעלה קרה יכולה להאיץ את החימום ולהפחית את צריכת הדלק ואת השפעות הפליטה.
▶ חיי השירות ארוכים יותר וזמן העבודה הרציף הוא יותר מ-20,000 שעות.
▶ הסיכון לנזילת מים מופחת מאוד. האימפלר של משאבת המים המכנית מותאם בלחיצה על מיסב משאבת המים עם התאמת הפרעה, בעוד שהאימפלר המגנטי המשולב של משאבת המים האלקטרונית מונע על ידי הליבה המגנטית המותקנת במעטפת משאבת המים, כך שתא המים ו ההפרדה של החלק החיצוני מסירה את אטם המים, מפחיתה את הפסדי החיכוך ואת הסיכון לנזילות מים.
▶ שיטות שליטה גמישות (PWM, אוטובוס).
▶ הגנות עבודה מרובות (על טמפרטורה, מתח יתר, זרם יתר וכו')
מצב כשל במשאבת מים אלקטרונית וסיבת כשל
טמפרטורת המים עולה בצורה חריגה, וביצועי משאבת המים האלקטרונית יורדים. ירידה בביצועים יכולה להתרחש משתי סיבות:
▶תכנון ההפרעות בין מכלול האימפלר לבין הציר החלול קטן מדי, וכתוצאה מכך חיבור לא אמין בין האימפלר לציר החלול, והחלקה של האימפלר, וכתוצאה מכך מהירות אימפלר נמוכה וביצועי משאבה מופחתים;
▶עיצוב המבנה נגד סיבוב של השיבוץ אינו סביר, וכתוצאה מכך החלקה בין השיבוץ לאימפלר ההזרקה, וכתוצאה מכך מהירות אימפלר לא תקינה וביצועי משאבה מופחתים.
▶ מהירות משאבת המים האלקטרונית נעצרת לפעמים, ולבסוף יורדת לאפס ומפסיקה לפעול. הסיבות לכך שמשאבת המים אינה פועלת מתמצות ב-5 הנקודות הבאות:
- 1. השבב או המכשיר האלקטרוני נכשל, ועובי רדיד הנחושת אינו עומד בדרישות העיצוב, מה שגורם לרדיד הנחושת להישרף כאשר הטמפרטורה עולה;
- 2. בחירת חומרי טבעת איטום שסתומים עמיד למים ונושמים אינה סבירה, מזדקנת בסביבה קיצונית, וכתוצאה מכך אטימות אוויר לא מותאמת, אדי מים חודרים לאזור היבש, קצר חשמלי במשאבת המים, ומשאבת המים מפסיקה לפעול;
- 3. העיצוב של אזור הריתוך בין קנה הבקר לחוט האמייל אינו סביר, וחוזק מקטע המגע אינו מספיק, מה שמוביל לשבירת הקנה והחוט המצופה באמייל, ומשאבת המים לא יכולה לעבוד;
- 4.אין דבק בין הקבלים בבקר או בין הקבלים לתושבת, כך שהקבלים מסתמכים רק על תמיכת הריתוך בין הפינים לקנים. בתנאי רטט, הקבלים רועדים כמכלול, מה שגורם לפינים להתעייף ולשבור על ידי עומסים מחזוריים, מה שגורם למהירות המשאבה לרדת לאפס;
- 5.בחירה בלתי סבירה של דבק פיזור חום מובילה להתרחבות של דבק פיזור חום ומייצרת מספר רב של חללים, מה שהופך את ה-PCB (המעגל המודפס) לא מסוגל לפזר חום כרגיל, וכתוצאה מכך כשל בחימום יתר.
