某发动机机油泵优化与分析

姚巍，王次安，王宏大



某发动机机油泵优化与分析

姚巍，王次安，王宏大

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

针对某发动机在冬季标定工况过程中出现的机油泵异响问题展开研究，首先对原状态机油泵进行分析，确定机油泵产生异响的原因，然后提出不同优化方案，对机油泵进行分析，确定最佳机油泵设计结构。

CFD；优化

引言

润滑系统重要总成部件为机油泵，其作用是保证润滑油在润滑系统内循环流动，能够保证在发动机各个转速下都有足量的机油，保证系统的正常润滑[1]。目前应用较为广泛的机油泵为转子式机油泵，该种类型机油泵主要由内转子，外转子，泵体、泵盖及限压阀组成[2]。转子机油泵具有较多的优点，结构紧凑，有较高的吸油真空度等优点，所以该类型机油泵应用广泛[3]。对于机油泵有不同的研究方法，目前很多工作人员采用CFD分析方法开展机油泵的分析与研究[4]。

本文也是采用CFD分析方法对某发动机机油泵展开研究，进行不同方案的分析，最终确定最佳优化方案。

1 原机油泵分析

某型号发动机在冬季标定过程中出现机油泵异响问题，通过对机油泵噪音分析，认为主要噪音源为液体流动产生的脉动噪音。所以先对原状态机油泵进行CFD分析，首先对机油泵进行流体区域的抽取，具体流体模型如图1所示。包括进出口区域和转子区域，然后对模型进行网格划分利用转子泵模型完成转子区域的网格划分，对进出口区域进行二叉树网格的划分，并定义流体属性。

图1 机油泵流体区域

计算工况为发动机转速2000rpm工况，机油温度为120℃，给定进口压力为1bar，出口压力为2.13bar，定义机油黏度及机油密度，设置收敛条件及转子中心，对模型进行分析，最终得到分析结果如图2和图3所示。

图2 机油泵压力云图

根据图2机油泵压力云图可知压力分布状态正常，分析模型可靠，另外该工况下机油泵流量分析结果与试验数据符合较好，说明分析结果可靠。

图3为转子区域放大图，图中标注1为低压区，标注3为高压区，标注2为中间闭死区间，根据压力分析云图可知，原状态机油泵闭死区间较大，会产生压力较低区域，然后压力再升高，压力的升高与降低会造成机油泵产生流动噪音。所以需要对机油泵结构进行优化。

2 优化结构分析

根据分析可知，机油泵产生噪音的主要原因是中间闭死区间过大，所以对闭死区间进行优化，共进行四种优化方案的分析与验证。方案一为优化闭死区间位置，使闭死区间位于转子区域最大位置，同时减小闭死区间1mm。方案二通过增加卸荷槽的方式，减小两侧闭死区间1mm。根据分析结果图4可知，方案一优于方案二。方案三在方案一的基础上继续缩小闭死区间1mm，根据图4方案三分析结果可知，闭死区间位置的转子区域压力进一步降低，但是仍然高于其他区域。方案四在方案三的基础上将闭死区间再缩小0.5mm，相同工况下机油泵闭死区间位置的转子区域压力过渡更加平缓，没有压力较高位置，说明优化方案有效。另外根据分析结果可知，方案四机油泵性能较原方案相比机油泵性能提升3.7%，提升明显。

图4 不同方案转子区域压力云图

3 结束语

基于机油泵产品开发过程中出现的机油泵异响问题开展研究，首先对原设计状态的机油泵进行CFD分析，确定机油泵异响的原因，然后基于异响进行优化方案的设计，一共提出四种优化方案，并对四种优化方案进行建模分析，得到相同工况下的机油泵压力云图，根据对比可知方案四优化效果最好，可以有效降低转子域压力最高位置，使压力过渡更加平缓，可以有效的防止机油泵脉动噪音的产生。另外通过优化机油泵局部结构实现机油泵性能提升3.7%，提升了机油泵的容积效率，优化效果明显。

[1] 陈家瑞.汽车构造[M].北京:机械工业出版社,2011:239.

[2] 李宏.汽车发动机构造与维修[M].北京:化学工业出版社,2011:215.

[3] 郭帅,何庆中等.基于CFD新型机油泵容积效率分析及实验研究[J].机床与液压,2014,(17):84-88.

[4] 龚金科等.转子式机油泵内流场CFD分析及实验研究[J].湖南大学学报（自然科学版）,2007,(5):14-18.

Optimization and Design of Engine oil pump

Yao Wei, Wang Ci'an, Wang Hongda

( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

The oil pump of the engine have the noise during the test. And the research is carried out based on this problem. Firstly, the analysis of the oil pump is carried based on CFD method, and find the cause of noise. Then different design model is researched by analysis method, at last the optimization model is confirmed.

CFD; optimization

U464

A

1671-7988(2019)09-177-02

U464

A

1671-7988(2019)09-177-02

姚巍，男，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，从事发动机整机及NVH设计研究工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.09.057