可变机油泵泵效率优化研究

2018-06-01卜艳亮崔志强

汽车实用技术 2018年10期

卜艳亮，崔志强

（华晨汽车工程研究院动力总成设计处，辽宁沈阳 110141）

前言

国家汽车油耗能要求越来越高,可变泵为汽车领域不可或缺的技术之一，机油泵总成作为润滑系统的动力输出端，保证发动机的润滑，但当前机油泵为定量机油泵，在发动机转速范围内，输出流量随发动机转速而增加，但发动机到一定转速后，主油道压力要求稳定，也就是说输出流量不需再增加，现行机油泵设计时为满足低速油压需求，造成高转速工况出现泵油量过大现象，而多余的机油只能从旁通阀泄漏，机油泵做了一定的无用功，多消耗了发动机的功率，然而当前可变泵的最主要的结构方式为叶片式可变泵，优点主要是成本低，效率相对较高，便于整机布置，当然可变泵的效率即为我们设计时所需要重点关注的。

1 优化前可变泵结构方案介绍

图1

该款可变机油泵为电磁阀控制，可变泵内转子直接安装在曲轴上，通过曲轴的旋转直接驱动内转子，为机油泵提供动力，以满足发动机需求，我们所设计的可变泵方案如下：1.1 方案一（case1）

图2

配流盘优化：增加进油腔增加两个卸荷槽，出油腔增加一个卸荷槽如图示三角形所指示位置，保证机油泵泵油后进油出油顺畅，降低机油运行流阻，同时在十字型位置，增大进行截面积，保证该截面积不小于机油集滤器进油管的截面积，避免进油时存在截流问题，从而降低机油泵的效率。

1.2 方案二（case2）：可变泵的进油口位置

图3

进油口：“1”所示为原方案的进油口，“6”所示为新方案的进油口，机油泵的旋转方向为箭头所指示的方向，原方案进油口在曲轴回转中心的正下方，而新的优化方案在曲轴回转中心的右下方，这样有利于机油泵的进行降低机油流阻，提高的机油泵效率。

图4

1.3 方案三（case3）：即为方案一+方案二

2 可变泵 CFD分析

分别对以上方案进行CFD分析：

分析条件：SAE 5W-30，100℃（机油中携带5%的空气），机油密度 799.19kg/m3，运动粘度 11.0cSt；发动机 4000rpm时，泵出压力为400Kpa，进油压力为0。

下图为对当前四种方案分别进行的 CFD分析，可以看出，原始方案（case0）在机油泵排油区域（高压区）含气量增大，该方案分析流量为36.26l/min，；方案一（case1）在进油腔向排油腔过渡区域，含气量有所改善，该方案流量为37.07l/min，流量较原始方案提升2.23%，方案二（case2）在进油腔向排油腔过渡区域的同时，也改善了出油腔接近出油口位置气蚀程度，该方案流量为 40.66l/min，流量较原始方案提升12.13%；方案三较方案二进一步优化，流量为41.16l/min，流量较原始方案提升14.33%。