真空助力制动系统的真空泵的组成和工作原理(2)

2019-10-05 鬼马 真空技术网整理

真空泵的组成和工作原理

  对于真空助力系统的真空来源,装有汽油发动机的车辆由于发动机采用点燃式,因此在进气歧管可以产生较高的真空压力,可以为真空助力制动系统提供足够的真空来源,而对于柴油发动机驱动的车辆,由于发动机采用压燃式CI(Compression Ignition cycle),这样在进气歧管处不能提供相同水平的真空压力,所以需要安装提供真空来源的真空泵,另外,对于为了满足较高的排放环保要求而设计的汽油直喷发动机GDI(Gasoline Direct Injection),在进气歧管处也不能提供相同水平的真空压力来满足真空制动助力系统的要求,因此也需要真空泵来提供真空来源,真空泵在系统中的位置如图3所示。

  真空泵主要由泵体、转子、叶片以及进排气口等部分组成,如图4所示,以单叶片真空泵为例,当驱动扭矩通过发动机凸轮轴和真空泵连接器来使转子旋转,从而带动塑料的单叶片沿着真空泵容腔的轮廓,并以容腔的偏心位置进行转动,图4位置的单叶片的上侧分为两个容腔,左侧为真空腔,随着单叶片的旋转其容腔的容积越来越大,从而产生真空度同时通过与真空助力器相连接并带有单向阀的进气口使真空助力器增加真空度,右腔为压缩腔,随着单叶片的旋转其容腔的容积越来越小,将润滑油和从真空助力器中抽取的空气压缩到发动机。来自发动机的润滑油从转子中心进入来润滑真空泵容腔和相应的部件,并起到对单叶片上的浮动端子和容腔轮廓之间的密封作用。

  在汽车领域的制动助力真空系统应用的真空泵,其主要类型有以下几种:单叶片式真空泵、柱塞式真空泵和多叶片式真空泵,其中单叶片式真空泵和多叶片式真空泵应用的较多。这三种真空泵的主要驱动形式如下:

  单叶片式真空泵的驱动形式一般为发动机凸轮轴驱动。

  柱塞式真空泵的驱动形式一般为凸轮驱动。

  多叶片式真空泵的驱动形式一般为皮带、发电机、齿轮和电机。

真空泵的技术特点

  为真空助力器系统提供真空来源的真空泵,其技术特点主要有:

  1.由于真空泵的驱动源来自发动机的凸轮轴,因此应对其连接触点和执行部件进行加载动态分析,根据客户提供的发动机凸轮轴振动谱和输入扭矩进行动态分析,保证其在动态载荷下的可靠性。

  2.通过对真空泵的动态分析,可以获得发动机凸轮轴和真空泵连接器的接触点的加载值,从而根据接触点的加载输入数据对真空泵的连接部件和执行部件进行静态分析和疲劳分析保证其可靠性(见图5)。

  3.真空泵容腔的轮廓对叶片的加速度和减速度、叶片与轮廓之间的摩擦、功率的消耗,NVH振动和噪声等都有较大影响。因此容腔的轮廓设计非常重要,威伯科公司通过真空泵轮廓设计优化软件对其进行最优化设计,可以获得唯一最优的容腔轮廓。

真空助力制动系统的真空泵的组成和工作原理

  通过最优化设计获得的真空泵特有的唯一轮廓参数可以优化以下性能:使加速度过渡更加平顺;降低发动机功率的消耗;降低振动和噪声;降低零部件之间的磨损;延长真空泵的使用寿命。

  4.在真空泵的主要应用类型中,其中单叶片式真空泵应用最多,因为单叶片真空泵有其无法替代的优点:基于高的成本有效率的设计;较低的发动机功率消耗,对节能有着重要的意义;在适用的温度范围内更加有效的真空性能、较高的耐用性、较低的润滑油流量、重量轻和零部件少、较低的振动和噪声。

  5.单片式真空泵与多片式真空泵的对比叶片式真空泵的单叶片和多叶片,各自有其不同的技术特点,其中单叶片真空泵主要应用在转速较低的范围,而多叶片真空泵主要应用在高转速的范围领域,如图6所示。单叶片和多叶片真空泵的特点对比如附表所示。