大眾第3代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)水泵和寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)電子水泵知多少

對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械式發(fā)動(dòng)機(jī)水泵，無論是其結(jié)構(gòu)還是工作原理，相信大家都已經(jīng)很熟悉了，而對(duì)于大眾第3代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)水泵及寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)電子水泵，大家應(yīng)該比較耳熟，但對(duì)它們的結(jié)構(gòu)及工作原理可能還不夠了解，那么本期蓋茨就與大家一起來深入了解這兩款特別的發(fā)動(dòng)機(jī)水泵。

傳統(tǒng)機(jī)械式發(fā)動(dòng)機(jī)水泵的結(jié)構(gòu)

1 大眾第3代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)水泵

帶溫度調(diào)節(jié)執(zhí)行元件（N493）的水泵是大眾第3代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)創(chuàng)新型熱量管理系統(tǒng)（ITM）的兩大核心部件之一（另外一個(gè)核心部件是集成有排氣支管的氣缸蓋）。該水泵主要由機(jī)械水泵、N493及相關(guān)管路等部分組成，其中N493由2個(gè)旋轉(zhuǎn)閥、直流電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向角度傳感器及安全節(jié)溫器（膨脹式）等部件組成。

機(jī)械水泵由平衡軸通過傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)，只要發(fā)動(dòng)機(jī)工作，機(jī)械水泵就開始運(yùn)轉(zhuǎn)。直流電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)閥1，旋轉(zhuǎn)閥1負(fù)責(zé)控制冷卻液在機(jī)油冷卻器、氣缸蓋和主散熱器之間流動(dòng)，旋轉(zhuǎn)閥1的旋轉(zhuǎn)角度由轉(zhuǎn)向角度傳感器監(jiān)測(cè)。旋轉(zhuǎn)閥2通過滾銷齒聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)閥1連接，在特定角度位置會(huì)與旋轉(zhuǎn)閥1聯(lián)動(dòng)和脫開。旋轉(zhuǎn)閥2負(fù)責(zé)控制打開流入氣缸體的冷卻液管道。

大眾第3代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)水泵的剖視圖

N493的爆炸圖

當(dāng)旋轉(zhuǎn)閥1處于145°位置時(shí)，旋轉(zhuǎn)閥1與旋轉(zhuǎn)閥2開始聯(lián)動(dòng)，慢慢打開流入氣缸體的冷卻液管道，冷卻液開始流向氣缸體。隨著旋轉(zhuǎn)閥2的旋轉(zhuǎn)，冷卻液流量增加，當(dāng)旋轉(zhuǎn)閥1處于85°時(shí)，旋轉(zhuǎn)閥2達(dá)到最大旋轉(zhuǎn)角度，此時(shí)旋轉(zhuǎn)閥2與旋轉(zhuǎn)閥1脫開，流向氣缸體的冷卻液管道完全打開。

發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)其內(nèi)部存儲(chǔ)的各種特性曲線來控制直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，使旋轉(zhuǎn)閥1旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)的角度，以打開和關(guān)閉各個(gè)冷卻液管道，從而快速暖機(jī)，并將發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度保持在86 ℃～107 ℃。N493分為暖機(jī)、主散熱器溫度調(diào)節(jié)、關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后的接續(xù)運(yùn)行及緊急散熱等4種工作模式，其中暖機(jī)模式又分為靜態(tài)預(yù)熱、小流量散熱和接通機(jī)油冷卻器預(yù)熱等3個(gè)階段。具體工作過程如下。

不同工作模式下旋轉(zhuǎn)閥1的旋轉(zhuǎn)角度范圍

（1）靜態(tài)預(yù)熱。為了快速預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)閥1轉(zhuǎn)到160°的位置，關(guān)閉機(jī)油冷卻器和主散熱器回流管道；旋轉(zhuǎn)閥2關(guān)閉流向氣缸體的冷卻液管道；空調(diào)冷卻液截止閥（N422）暫時(shí)關(guān)閉；冷卻液續(xù)動(dòng)泵（V51）不通電。這時(shí)冷卻液不在氣缸體內(nèi)循環(huán)，不流動(dòng)的冷卻液根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速情況，被加熱至最高90 ℃。

（2）小流量散熱。在氣缸體內(nèi)的冷卻液不流動(dòng)時(shí)，為防止氣缸蓋（集成有排氣支管）和渦輪增壓器過熱，旋轉(zhuǎn)閥1轉(zhuǎn)到約145°的位置上，從該位置起，滾銷齒聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)開始帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)閥2動(dòng)作，旋轉(zhuǎn)閥2開始打開。這時(shí)，少量冷卻液就會(huì)流入氣缸體，流經(jīng)氣缸蓋和渦輪增壓器，然后再流回水泵。

（3）接通機(jī)油冷卻器預(yù)熱。從旋轉(zhuǎn)閥1到達(dá)120°的位置起，機(jī)油冷卻器回流管道開始打開。與此同時(shí)，旋轉(zhuǎn)閥2也一直在繼續(xù)打開，流入氣缸體的冷卻液流量越來越大。通過這種有針對(duì)性地接通機(jī)油冷卻器，可以額外加熱發(fā)動(dòng)機(jī)油。

主散熱器溫度調(diào)節(jié)模式下的冷卻液流向

（4）主散熱器溫度調(diào)節(jié)。創(chuàng)新型熱量管理系統(tǒng)以無縫方式從暖機(jī)模式過渡到主散熱器溫度調(diào)節(jié)模式。旋轉(zhuǎn)閥1和旋轉(zhuǎn)閥2的調(diào)節(jié)是動(dòng)態(tài)的，而且根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷而定。在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷很小時(shí)，會(huì)把冷卻液溫度調(diào)至107 ℃，以使得發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦最??；隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷升高，會(huì)將冷卻液溫度調(diào)低，最低調(diào)至85 ℃。在此過程中，根據(jù)冷卻需要，旋轉(zhuǎn)閥1在0°～85°的位置旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)閥1在0°位置時(shí)，主散熱器回流管道完全打開。

（5）關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后的續(xù)動(dòng)運(yùn)行。為了避免氣缸蓋和渦輪增壓器處的冷卻液在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后沸騰，也為了避免對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)不必要的冷卻，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元會(huì)按照特性曲線啟用續(xù)動(dòng)功能。該功能在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉后，最多可工作15 min。為此，旋轉(zhuǎn)閥1處于“續(xù)動(dòng)位置”（160°～255°的位置），當(dāng)旋轉(zhuǎn)閥1處于255°的位置時(shí)，主散熱器回流管道完全打開，旋轉(zhuǎn)閥2關(guān)閉流入氣缸體的冷卻液管道。另外，冷卻液續(xù)動(dòng)泵（V51）和空調(diào)冷卻液截止閥（N422）也都被激活，冷卻液這時(shí)分成2路：一路是經(jīng)氣缸蓋流向冷卻液續(xù)動(dòng)泵（V51），另一路經(jīng)渦輪增壓器流向旋轉(zhuǎn)閥1，隨后再經(jīng)主散熱器流回冷卻液續(xù)動(dòng)泵（V51）。在續(xù)動(dòng)運(yùn)行模式時(shí)，氣缸體的冷卻液不流動(dòng)，這樣可以明顯降低續(xù)動(dòng)持續(xù)時(shí)間，且不會(huì)產(chǎn)生大量的熱能損失。

（6）緊急散熱。如果N493發(fā)生故障，當(dāng)水泵內(nèi)的冷卻液溫度達(dá)到113 ℃時(shí)，安全節(jié)溫器打開通往主散熱器的旁通閥，以保證車輛仍可以應(yīng)急行駛。

N493導(dǎo)線連接器端子1為轉(zhuǎn)向角度傳感器搭鐵端子，端子2為轉(zhuǎn)向角度傳感器信號(hào)端子，端子3為轉(zhuǎn)向角度傳感器5 V參考電源端子，端子4為直流電動(dòng)機(jī)負(fù)極，端子5為直流電動(dòng)機(jī)正極。

N493控制電路

蓋茨小貼士

（1）與傳統(tǒng)機(jī)械式發(fā)動(dòng)機(jī)水泵一樣，大眾第3代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)水泵的驅(qū)動(dòng)力仍來自曲軸的轉(zhuǎn)矩，若發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)，則機(jī)械水泵停止工作。

（2）大眾第3代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)水泵常見失效形式有漏水、旋轉(zhuǎn)閥卡滯、直流電動(dòng)機(jī)損壞及轉(zhuǎn)向角度傳感器信號(hào)錯(cuò)誤等，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元中一般會(huì)存儲(chǔ)相關(guān)的故障代碼，如故障代碼“P00B700發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻裝置-不足夠”等。維修時(shí)需要更換水泵總成，且需要用故障檢測(cè)儀匹配N493，并要排盡冷卻系統(tǒng)中的空氣。

（3）蓋茨為汽車后市場(chǎng)提供原廠品質(zhì)的大眾第3代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)水泵產(chǎn)品，產(chǎn)品型號(hào)為GWP4045A。

蓋茨GWP4045A水泵

2 寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)電子水泵

寶馬N52、N54、N20等發(fā)動(dòng)機(jī)均采用電子水泵，取消了機(jī)械水泵，水泵由電力驅(qū)動(dòng)，水泵轉(zhuǎn)速不再直接受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速影響。

以寶馬N52發(fā)動(dòng)機(jī)為例，電子水泵主要由離心葉輪、三相無刷直流電動(dòng)機(jī)及電子模塊等部分組成。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、溫度傳感器數(shù)據(jù)及溫度運(yùn)行模式等確定所需冷卻功率，然后通過串行數(shù)據(jù)接口（BSD）將相關(guān)信息發(fā)送至電子水泵中的電子模塊，從而調(diào)節(jié)三相無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。N52發(fā)動(dòng)機(jī)共有4種溫度運(yùn)行模式：經(jīng)濟(jì)模式時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度設(shè)置為112 ℃；正常模式時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度設(shè)置為105 ℃；高功率模式時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度設(shè)置為95 ℃；高功率+特性曲線式節(jié)溫器（KFT）模式時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度設(shè)置為80 ℃。升高發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度有助于降低負(fù)荷較低情況下的燃油消耗，降低發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的容積效率，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。

寶馬N52發(fā)動(dòng)機(jī)電子水泵的結(jié)構(gòu)

寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)電子水泵導(dǎo)線連接器端子1為15號(hào)供電端子，為電子模塊供電；端子2為BSD通信端子；端子3為30號(hào)供電端子，為三相無刷直流電動(dòng)機(jī)供電；端子4為搭鐵端子。

寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)電子水泵控制電路

蓋茨小貼士

（1）在介紹大眾第3代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)水泵時(shí)提到的冷卻液續(xù)動(dòng)泵（V51）屬于電動(dòng)輔助水泵，其作用是輔助氣缸蓋和渦輪增壓器散熱用的，在部分車上還有為暖風(fēng)系統(tǒng)和蓄電池冷卻液系統(tǒng)散熱用的電動(dòng)輔助水泵，但這類發(fā)動(dòng)機(jī)的核心冷卻液循環(huán)動(dòng)力源仍是機(jī)械水泵，而寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)電子水泵是發(fā)動(dòng)機(jī)的核心冷卻液循環(huán)動(dòng)力源，其結(jié)構(gòu)和控制邏輯遠(yuǎn)比電動(dòng)輔助水泵復(fù)雜。

（2）寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)電子水泵常見故障現(xiàn)象有長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)、不運(yùn)轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速不夠等，且發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元中會(huì)存儲(chǔ)相關(guān)的故障代碼，如故障代碼“20A701發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)：冷卻液泵轉(zhuǎn)速超出公差范圍”等，故障原因大多是電子水泵內(nèi)部的電子模塊損壞。維修時(shí)需要更換電子水泵，并按特定步驟排盡冷卻系統(tǒng)中的空氣：從補(bǔ)液罐處加注冷卻液，加注至補(bǔ)液罐下邊緣；接通點(diǎn)火開關(guān)，將空調(diào)溫度設(shè)置為最高，將鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置為最低擋；將加速踏板踩到底并保持至少10 s，切勿起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，此時(shí)電子水泵開始運(yùn)轉(zhuǎn)，冷卻系統(tǒng)中的空氣從補(bǔ)液罐處排出。

（3）蓋茨為汽車后市場(chǎng)提供原廠品質(zhì)的寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)電子水泵產(chǎn)品，型號(hào)為41526E的產(chǎn)品適用于寶馬N52發(fā)動(dòng)機(jī)，型號(hào)為41504E的產(chǎn)品適用于寶馬N54和N55發(fā)動(dòng)機(jī)。

蓋茨41526E電子水泵

蓋茨41504E電子水泵