李 昌

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)分公司，安徽 合肥 230601）

1 引言

機(jī)油泵是潤(rùn)滑系統(tǒng)重要組成部件，該部件為系統(tǒng)動(dòng)力部件，保證為系統(tǒng)提供足量足壓的潤(rùn)滑油[1]。轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，在車輛發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用較多[2]。轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵由內(nèi)外轉(zhuǎn)子、泵體、泵蓋組成[3]，根據(jù)機(jī)油泵的結(jié)構(gòu)建立機(jī)油泵流場(chǎng)分析模型，進(jìn)行流場(chǎng)分析，對(duì)機(jī)油泵展開研究[4]。

本文針對(duì)試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的異響問題，建立機(jī)油泵及集濾器模型進(jìn)行分析，確定異響機(jī)理，然后提出優(yōu)化方案并對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行分析確定優(yōu)化效果，最后在環(huán)境艙中進(jìn)行冷啟動(dòng)試驗(yàn)驗(yàn)證優(yōu)化方案實(shí)際效果。

2 機(jī)油泵異響機(jī)理確認(rèn)

試驗(yàn)車輛在冬季標(biāo)定冷啟動(dòng)過程中出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的異響問題，通過對(duì)噪音進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到車輛主要噪音如圖1所示。主要噪音源為機(jī)油泵階次噪音、打氣泵驅(qū)動(dòng)階次噪音和正時(shí)驅(qū)動(dòng)階次噪音。

圖1 車輛噪音類型

根據(jù)噪音類型及噪音種類初步判斷車輛異響原因?yàn)槔鋯?dòng)過程中系統(tǒng)供油不足，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)部件出現(xiàn)異響。所以對(duì)機(jī)油泵及集濾器進(jìn)行建模分析，確定其流場(chǎng)分布情況。

首先建立機(jī)油泵分析模型，進(jìn)行額定工況分析，得到機(jī)油泵流場(chǎng)壓力分布情況，圖2為機(jī)油泵流場(chǎng)壓力分布結(jié)果，對(duì)轉(zhuǎn)子區(qū)域壓力場(chǎng)進(jìn)行提取放大，結(jié)果如圖所示，根據(jù)轉(zhuǎn)子區(qū)域壓力云圖變化可知，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，存在一個(gè)短暫的壓力較低時(shí)刻，區(qū)域1為進(jìn)口低壓區(qū)域，區(qū)域3為高壓出口區(qū)域，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到圖中時(shí)刻時(shí)，區(qū)域2與高低壓區(qū)域的連接不完全，所以壓力較低，該壓力不利于機(jī)油泵液體平順流動(dòng)，需要對(duì)泵腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

圖2 機(jī)油泵壓力場(chǎng)分布

然后建立集濾器模型，該模型包括集濾器濾網(wǎng)、泵前所有管路和部分油底殼模型，進(jìn)行額定工況下的分析，定義進(jìn)出口邊界計(jì)算，得到壓力場(chǎng)分布如圖3所示，監(jiān)測(cè)進(jìn)出口壓力得到額定工況下集濾器壓損為20.6kPa，即額定工況下機(jī)油泵泵前負(fù)壓為-20.6kPa，該負(fù)壓較大不利于機(jī)油泵低溫環(huán)境下泵油，所以需要對(duì)集濾器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化以降低泵前負(fù)壓。

圖3 集濾器壓力場(chǎng)分布

3 優(yōu)化方案分析及驗(yàn)證

圖4 機(jī)油泵結(jié)構(gòu)優(yōu)化

確定車輛冷啟動(dòng)過程中出現(xiàn)的異響原因，對(duì)機(jī)油泵泵腔及集濾器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。機(jī)油泵具體優(yōu)化方案如圖4所示，將原方案高壓腔較窄的卸荷槽優(yōu)化為和泵腔寬度一樣的結(jié)構(gòu)，同時(shí)增加卸荷槽的長(zhǎng)度。然后對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行相同工況下的機(jī)油泵流場(chǎng)分析，具體結(jié)果如圖5所示，根據(jù)轉(zhuǎn)子區(qū)域壓力場(chǎng)分布可知，轉(zhuǎn)子區(qū)域內(nèi)壓力過渡平緩，沒有出現(xiàn)壓力異常波動(dòng)點(diǎn)。

圖5 優(yōu)化方案轉(zhuǎn)子區(qū)域壓力圖

然后對(duì)集濾器進(jìn)行優(yōu)化，主要是將管徑由20mm增加到23mm，優(yōu)化集濾器濾網(wǎng)由0.55mm增加至1.25mm，優(yōu)化管路走向，增加彎角轉(zhuǎn)角直徑。然后進(jìn)行分析得到集濾器壓力場(chǎng)如圖6所示，通過監(jiān)測(cè)進(jìn)出口壓力計(jì)算得到泵腔負(fù)壓為8.6kPa，壓力降低明顯，且小于壓力限值。

圖6 集濾器優(yōu)化方案壓力場(chǎng)分布

最后制作機(jī)油泵及集濾器快件，在低溫環(huán)境艙中進(jìn)行冷啟動(dòng)試驗(yàn)，監(jiān)測(cè)噪音數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知噪音持續(xù)時(shí)間明顯縮短。另外根據(jù)噪音頻譜圖可知之前機(jī)械部件的異響均消除，只有輕微的次同步噪聲。

4 小結(jié)

基于某柴油機(jī)低溫冷啟動(dòng)過程中出現(xiàn)的機(jī)油泵異響問題展開研究，分別進(jìn)行機(jī)油泵分析及集濾器分析，確定低溫工況下異響機(jī)理，然后確定優(yōu)化方案并對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行分析，確定優(yōu)化效果，最后進(jìn)行低溫環(huán)境艙試驗(yàn)，驗(yàn)證最終優(yōu)化效果。根據(jù)優(yōu)化效果可知，優(yōu)化方案對(duì)縮短異響試驗(yàn)及消除異響效果明顯，說(shuō)明機(jī)油泵及集濾器優(yōu)化方案有效。