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摘要：对100个投诉直流泵进行了故障统计。从中发现采用直流泵供应乙醇汽油时，其炭刷及换向器的磨损量较供应汽油时大幅增加。根据乙醇汽油的特性分析了其失效机理，并提出了直流泵适应乙醇汽油的设计改进方案。通过炭刷磨损加速试验和直流泵耐久试验验证了改进方案的合理性。

关键词：乙醇汽油;直流泵;影响分析;设计改进

中图分类号：U467文献标示码：A

能源是人类赖以生存的物质基础，是社会发展的基本驱动力。随着中国经济建设的高速发展，能源消费需求也显著增加。2017年，中国石油消费量为5.88亿t，同比增长5.9%，原油对外依存度为68.6%，较2016年提高2.9%，中国石油消费仍处于低速增长阶段。超高的原油对外依存度，严重影响到了中国能源安全和社会的稳步发展，发展新能源和替代能源来缓解国内日益增长的能源需求刻不容缓。

2001年国家开始在国内推广销售醇类汽油，目前已有15个省份在使用甲醇汽油，10个省份在使用乙醇汽油，替代能源發展初见成效。使用醇类汽油对燃油供给系统影响巨大，对直流泵尤为明显。文章基于某型汽油机轿车出现的直流泵质量问题，分析了乙醇汽油对直流泵的影响，通过对直流泵零部件优化来提升对乙醇汽油适应性，并通过零部件试验进行评价验证^[1]。

1直流泵故障统计

为了研究某型汽油机轿车直流泵出现的质量问题，从销售市场中收集了100个投诉直流泵。对于这些投诉泵，分别进行了X光检测、低电压起动、管路反向泄露、输油特性和高度阻值测试。主要故障现象如图1所示。

投诉泵中共有71例经检测后无问题为正常件。剩余直流泵中，因乙醇汽油导致换向器异常磨损造成的损坏为18例，为所有失效原因之首。投诉泵原因分析结果如图2所示。

2直流泵使用乙醇汽油损坏原因分析

乙醇中OH分子作为亲水分子使乙醇极易吸收空气中的水分，导致乙醇汽油中的水分要远远高于普通汽油，正是因为水的介入使汽油性质产生了一定变化。

2.1提升了导电能力

相对于普通汽油，含醇量高的汽油导电率较高。高导电率的油品会对炭刷磨损产生负面影响。一方面，存在炭刷与换向片之间的乙醇汽油，减小了接触电阻，使火花增大;另一方面，进入换向片间的乙醇汽油，减弱了换向片间的绝缘强度，容易形成片间拉弧现象，使换向火花增大（图3）。以上2方面影响均会使炭刷磨损加剧，使之寿命缩短。

2.2加剧了金属腐蚀

普通汽油因不含水分，腐蚀金属主要由活性硫化物引起。而含醇量高的汽油，因水分子的存在，汽油腐蚀机理会体现为电化学腐蚀，这一变化极大地加强了汽油的腐蚀能力。其正负极发生的反应公式如下。

3直流泵适应乙醇汽油的更改措施

在不能解决乙醇汽油亲水性的问题前，提高直流泵零件的耐磨性和阻隔乙醇汽油对金属的电化学腐蚀变得尤为重要。除此之外，还要考虑到油品中的杂质对直流泵零部件的磨损。因此，要从3个方面对直流泵耐醇性进行提升。

3.1炭刷支架组件

设计方案相同，材料提升为耐磨损的新一代炭刷材料^[2]。

3.2电枢

因要减少醇类汽油对金属的腐蚀，故更改了电枢结构，使槽间不露铜。材料提升为耐磨损的新一代换向器材料。

3.3进油板出油板

设计方案相同，材料改为金属，提升零件对汽油中杂质的耐磨性能。

4试验验证

4.1炭刷磨损加速试验

试验使用油品为E20。在电压16V和油压550kPa下，直流泵运转150h。试验结束后需对炭刷磨损量进行检测。直流泵运行870s后停机30s为一个运行周期。试验结果如表1所示。从结果上来看，更改后的炭刷磨损量要远低于更改前，更改后的碳刷达到了预期效果。

4.2直流泵耐久试验

试验使用油品为E25。直流泵运转3750h后，需检测直流泵流量及碳刷磨损量。每个运转周期的试验电压和运转时间如图5所示。复测时，直流泵需在电压13.5V和油压400kPa下检测流量。耐久试验后，直流泵流量仍应大于85L/h。试验结果如表2所示。

从结果上来看，新直流泵经过耐久试验的考核，流量没有明显的衰减，炭刷磨损量可忽略不计。更改后的直流泵可在乙醇汽油环境下长期工作。

5结束语

文章通过拆解分析投诉泵，得出直流泵损坏的最主要原因是，在乙醇汽油使用环境下造成的换向器异常磨损。通过改变电枢结构和提升炭刷与换向器材料性能，可在保证直流泵特性不损失的前提下有效降低炭刷磨损量。解决了直流泵在乙醇汽油使用环境下炭刷的异常磨损问题，提升了直流泵对乙醇汽油的适应性。

【参考文献】

[1]刘朝全，姜学峰.2017年国内外油气行业发展报告[R].北京：石油工业出版社，2018.

[2]高广新.甲醇汽油对电动汽油泵特性影响研究[D].西安：长安大学，2008：31-39.