電動真空泵性能要求及試驗方法淺析

吳桂寶，董良，葉海艦

電動真空泵性能要求及試驗方法淺析

吳桂寶，董良，葉海艦

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

目前乘用車普遍采用真空助力器作為伺服助力，而其真空度高低將直接影響制動踏板感覺及整車安全。新能源汽車因無發(fā)動機，電動真空泵通常作為整車唯一真空源，為真空助力器提供真空，因此其性能及可靠性顯得尤為重要。文章重點介紹電動真空泵性能要求及試驗方法，為相關(guān)設(shè)計人員提供設(shè)計參考。

真空源；電動真空泵；性能要求；試驗方法

CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-140-04

引言

眾所周知，現(xiàn)代社會對節(jié)能、環(huán)保要求的不斷提升，新能源汽車得到飛速發(fā)展。但由于新能源汽車沒有傳統(tǒng)的發(fā)動機，其真空助力器工作所需要的真空只能由EVP（電動真空泵）提供，而真空度高低將直接影響制動踏板感覺及整車安全。電動真空泵作為新能源整車唯一真空源，其抽真空性能及可靠性就顯得尤為重要。

目前國內(nèi)并沒有電動真空泵相關(guān)國家及行業(yè)技術(shù)標準，筆者以多年工作經(jīng)驗，結(jié)合國內(nèi)外主流電動真空泵廠商相關(guān)技術(shù)資料，編制電動真空泵性能要求及試驗方法，為相關(guān)設(shè)計人員提供設(shè)計參考。

1 電動真空泵工作原理

圖1 膜片式電動真空泵結(jié)構(gòu)圖

電動真空泵按結(jié)構(gòu)通常分為葉片式、膜片式、活塞式三種，本文以膜片式結(jié)構(gòu)為例說明電動真空泵工作原理。膜片式電動真空泵也采用180°雙腔對稱布置結(jié)構(gòu)，膜片由一個曲柄連桿機構(gòu)驅(qū)動，此曲柄連桿機構(gòu)包括一個偏心結(jié)構(gòu)，上面裝有兩個偏心軸承，推動作用在膜片上的連桿進行往復(fù)式運動，使膜片受到推力和拉力作用下變形。在氣室設(shè)置的單向閥作用下將空氣從進氣口壓縮至排氣口，從而在與進氣口相連的密閉空腔內(nèi)產(chǎn)生真空。詳細機構(gòu)如下圖1所示。

2 性能要求

2.1 基本性能

2.1.1 抽氣時間應(yīng)滿足表1要求。

2.1.2 常溫下所能達到的最大真空度≥85%當前環(huán)境大氣壓力。

表1 抽氣時間

2.1.3 在試驗過程中，獨立式電動真空泵總成不應(yīng)發(fā)生咬死、內(nèi)部零件破碎或燒毀等現(xiàn)象。

2.2 冷啟動性能

在-40℃環(huán)境溫度中放置8h后，獨立式電動真空泵總成能在1s內(nèi)啟動。

2.3 持續(xù)工作性能

在90℃環(huán)境溫度中以滿負荷連續(xù)工作80h后，其基本性能應(yīng)滿足2.1中的常溫性能要求。

2.4 高低溫貯存

進行高溫、常溫、低溫貯存后，不得出現(xiàn)異常，其基本性能應(yīng)滿足2.1中的常溫性能要求。

2.5 防塵防水性能

在堵住進排氣口的情況下，獨立式電動真空泵總成外殼防護等級不應(yīng)低于GB/T 30038中的IP6K6K。

2.6 真空密封性能

60min時氣壓升高≤2.5kPa。

2.7 泵體表面最高工作溫度

泵體表面最高工作溫度≤85℃。

2.8 工作耐久性

經(jīng)常溫、高溫、低溫工作耐久后，任何零件不應(yīng)損壞，其基本性能應(yīng)滿足2.1中的常溫性能要求。

2.9 振動耐久性

經(jīng)40h振動耐久后，任何零件不應(yīng)損壞，其基本性能應(yīng)滿足2.1中的常溫性能要求。

2.10 耐腐蝕性

按GB/T 10125標準，進行240h中性鹽霧試驗，要求樣件72h無白銹，240h無紅銹。試驗后其基本性能應(yīng)滿足2.1中的常溫性能要求。

2.11 工作噪聲

獨立式電動真空泵總成工作噪聲≤70dB。

2.12 電磁兼容性

滿足Q/JQ 3627 《零部件電磁兼容技術(shù)條件》要求。

2.13 過壓性能

用18V電壓測試后，任何零件不應(yīng)損壞，其基本性能應(yīng)滿足2.1中的常溫性能要求。

2.14 濕熱交變性能

按GB/T 2423.4進行濕熱交變試驗后，任何零件不應(yīng)損壞，其基本性能應(yīng)滿足2.1中的常溫性能要求。

2.15 真空接口受力性能

真空接口承受400N加載力后，外觀無損壞，功能無異常。

2.16 線束、接頭負載力

線束及接頭承受200N加載力后，外形無損壞，功能無異常。

2.17 抗化學試劑性能

抗化學試劑試驗后，表面無肉眼可見損壞，其基本性能應(yīng)滿足2.1中的常溫性能要求。

3 試驗方法

3.1 試驗設(shè)備

3.1.1 試驗所用的設(shè)備應(yīng)滿足相關(guān)試驗項目的要求，不應(yīng)對試驗樣品功能產(chǎn)生不利的影響。

3.1.2 耐久性試驗中測量和指示各參數(shù)的儀器或儀表的精度≥2.0級。

3.1.3 高低溫試驗設(shè)備的溫度控制誤差應(yīng)在±2℃范圍內(nèi)。

3.1.4 鹽霧試驗箱應(yīng)滿足GB/T 10587的要求。

3.1.5 振動試驗裝置應(yīng)具有掃頻功能。

3.1.6 應(yīng)滿足QC/T 413中的產(chǎn)品耐異常電源電壓性能要求。

3.2 試驗條件

除另有規(guī)定外，所有試驗應(yīng)按下列條件運行。

環(huán)境溫度為20℃±15℃；

相對濕度≤95%；

電機工作電壓為額定電壓；

測試容積應(yīng)按實車所配真空罐或供需雙方確定（本標準采用測試容積為4L真空罐）。

3.3 基本性能

3.3.1 試驗裝置

基本性能試驗裝置示意圖見圖2。

圖2 基本性能試驗裝置示意圖

說明：

1—截止閥；

2—真空罐；

3—壓力表；

4—單向閥；

5—直流穩(wěn)壓電源；

6—開關(guān)；

7—獨立式電動真空泵總成；

3.3.2 試驗方法

3.3.2.1 常溫性能試驗

將被試樣品通過固定支架固定安裝在獨立式電動真空泵總成基本性能試驗臺上，如圖1所示。環(huán)境試驗溫度為23℃±5℃，啟動高低溫環(huán)境試驗箱，待達到規(guī)定溫度后，再在此溫度下放置8h，然后啟動獨立式電動真空泵總成，分別記錄到達表1規(guī)定的真空度的抽氣時間和所能達到的最大真空度。

3.3.2.2 低溫性能試驗

a）樣品安裝和相關(guān)管路、電路連接同3.3.2.1。

b）環(huán)境試驗溫度為-40℃±2℃，啟動高低溫環(huán)境試驗箱，待達到規(guī)定溫度后，再在此溫度下放置8h，然后啟動獨立式電動真空泵總成，分別記錄達到表1規(guī)定的真空度的抽氣時間。

3.3.2.3 高溫性能試驗

a）樣品安裝和相關(guān)管路、電路連接同3.3.2.1。

b）環(huán)境試驗溫度為120℃±2℃，啟動高低溫環(huán)境試驗箱，待達到規(guī)定溫度后，再在此溫度下放置8h，然后啟動獨立式電動真空泵總成，分別記錄達到表1規(guī)定的真空度的抽氣時間。

3.4 冷啟動性能試驗

a）按3.3.2.1要求安裝樣品并連接相關(guān)管路、電路；b）高低溫環(huán)境試驗箱溫度設(shè)定為-40℃±2℃，在此環(huán)境下存放8h；

c）使用8V，50A電源供電；d）試驗結(jié)果符合2.2要求。

3.5 持續(xù)工作性能試驗

a）按3.3.2.1要求安裝樣品并連接相關(guān)管路、電路；

b）高低溫環(huán)境試驗箱溫度設(shè)定為90℃±2℃；

c）獨立式電動真空泵總成以滿負荷連續(xù)工作80h；

d）試驗后性能符合2.3要求。

3.6 高低溫存貯試驗

a）按圖3進行高低溫貯存；

b）試驗后性能符合2.4要求。

圖3 高低溫貯存溫度曲線圖

3.7 防塵防水試驗

按GB/T 30038標準進行試驗。

3.8 真空密封性試驗

a）按3.3.2.1要求安裝樣品并連接相關(guān)管路、電路；

b）高低溫環(huán)境試驗箱溫度設(shè)定室溫；

c）真空罐容積0.5L；

d）真空罐真空度達到80kPa后關(guān)閉所有閥門；

e）放置60min后真空泄露量符合2.6要求。

3.9 泵體表面最高工作溫度試驗

a）卸載獨立式電動真空泵總成連接管路，進氣口與大氣聯(lián)通，啟動獨立式電動真空泵總成，連續(xù)工作2h；

b）在泵體表面選取十個分散的測量點進行溫度測量，取其最高值作為該樣品的表面最高工作溫度。

3.10 工作耐久性試驗

3.1 0.1 試驗條件

工作耐久性試驗包括常溫耐久性、高溫耐久性、低溫耐久性，單個循環(huán)的試驗順序和試驗條件見表2。

表2 工作耐久性試驗順序和試驗條件

3.10.2 試驗方法

a）樣品安裝和相關(guān)管路、電路連接同3.3.2.1。

b）在達到規(guī)定環(huán)境溫度后，啟動獨立式電動真空泵總成，按表2規(guī)定試驗條件進行耐久性試驗，共進行10個循環(huán)。

c）試驗結(jié)束后，按3.3.2.1進行常溫基本性能復(fù)測，必要時解體樣件，記錄樣件損壞情況。

3.11 振動耐久性試驗

a）將被試樣品通過固定支架按實車安裝狀態(tài)安裝到振動試驗臺上，按產(chǎn)品技術(shù)文件要求連接相關(guān)管路和電路。

b）啟動振動試驗臺，以4.3g的加速度從33.3Hz到66.7HzX、Y、Z方向進行掃頻試驗，掃頻周期為15min。X、Y方向試驗時間為15h，Z（垂直）方向試驗時間為40h。同時真空泵按表3規(guī)定的常溫工作耐久性試驗條件進行工作。

c）試驗結(jié)束后，按3.3.2.1進行常溫基本性能復(fù)測，必要時解體樣件，記錄樣件損壞情況。

3.12 耐腐蝕性試驗

a）封堵被試樣品的抽氣口后，將樣品放入鹽霧試驗箱內(nèi)，按GB/T 10125中的中性鹽霧試驗要求進行240h的連續(xù)噴霧試驗。試驗結(jié)束后，用不高于40℃的清潔流水清洗，除去樣品表面鹽沉積物，然后在2min內(nèi)用空氣吹干,檢查并記錄表面防護層腐蝕情況。

b）試驗結(jié)束后，按3.3.2.1進行常溫基本性能復(fù)測。

3.13 工作噪聲試驗

a）將被試樣品通過固定支架按實車安裝狀態(tài)安裝到試驗臺上。

b）啟動獨立式電動真空泵總成，按常溫耐久性試驗條件運轉(zhuǎn)，同時用聲級計采集噪聲。測量位置距離獨立式電動真空泵總成幾何中心0.3 m(300mm±10mm)處，分別在前后左右上下六個方向進行測量,測試裝置示意圖如圖4所示。取六個噪音測量值的最大值為該工況下的噪聲測量值。

圖4 工作噪聲測試裝置示意圖

c）試驗時，在測量點方向距離樣件表面2m范圍內(nèi)不允許有任何障礙物，背景噪聲≤60dB。

3.14 電磁兼容性

按Q/JQ 3627 《零部件電磁兼容技術(shù)條件》要求進行試驗。

3.15 過壓試驗

1）在常溫試驗條件下，樣品安裝及相關(guān)管路、電路連接同3.3.2.1。

2）測試電壓為DC 18V±0.4V，測試獨立式電動真空泵總成抽至66.7kPa真空度所需時間。以60s為一個周期，真空度高于66.7kPa時關(guān)閉電源，真空罐緩慢泄氣至真空度為零后，接通電源。共進行60次試驗，并記錄試驗數(shù)據(jù)。

3）試驗結(jié)束后，按3.3.2.1進行常溫基本性能復(fù)測。

3.16 濕熱交變試驗

濕熱交變試驗按GB/T 2423.4中進行，試驗后應(yīng)滿足2.1中的常溫性能要求。

3.17 真空接口受力試驗

在真空接口施加400N力，方向為接口x（軸向）、y、z向，持續(xù)時間60s，試驗后符合2.15要求。

3.18 線束、接頭負載力試驗

在接頭處施加200N力，方向任意，持續(xù)時間60s，試驗后符合2.16要求。

3.19 抗化學試劑試驗

封閉真空接口，在不同樣品表面分別涂抹汽油、制動液、發(fā)動機潤滑油、變速箱潤滑油、防凍液、冷媒等六種化學試劑后，在室溫及70℃環(huán)境下分別存放24h。試驗后符合2.17要求。

4 結(jié)束語

真空助力器真空度高低，直接關(guān)系到制動踏板感覺及整車安全；而電動真空泵作為新能源汽車唯一真空源，其性能及可靠性顯得尤為重要。基于目前國內(nèi)沒有相關(guān)國家及行業(yè)標準，筆者結(jié)合公司企業(yè)標準，重點介紹電動真空泵性能要求及試驗方法，這對本領(lǐng)域汽車制動系統(tǒng)設(shè)計人員有較大借鑒意義。

[1] 李海龍.電動真空泵在制動真空助力系統(tǒng)中的應(yīng)用.輕型汽車技術(shù).2015（9/10）.

[2] 吳桂寶、董良、葉海艦等.乘用車制動系統(tǒng)真空源淺析.汽車實用技術(shù).2017年第14期.

[3] GB/T 4942.1-2006 旋轉(zhuǎn)電機整體結(jié)構(gòu)的防護等級（IP代碼）分級[S].

[4] GB/T 10125-1997 人造氣氛腐蝕試驗 鹽霧試驗[S].

[5] GB/T 10587 鹽霧試驗箱技術(shù)條件[S].

[6] GB/T 17619-1998 機動車電子電器組件的電磁輻射抗干擾限值和測量方法[S].

[7] GB/T 18655-2010 車輛、船和內(nèi)燃機,無線電騷擾特性,用于保護車載接收機的限值和測量方法[S].

[8] QC/T 413-2002 汽車電氣設(shè)備基本技術(shù)條件[S].

[9] 夏青松,周榮,楊華,徐達等.電動真空助力制動系統(tǒng)設(shè)計.輕型汽車技術(shù).2007（11/12）,總219/220.

Performance requirements and test methods of electric vacuum pumps

Wu Guibao, Dong Liang, Ye Haijian
( Anhui Jianghuai Automobile group Co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

At present, the vacuum booster is widely used as servo power in passenger cars, and its vacuum degree will directly affect the feeling of brake pedal and the safety of the whole car. The new energy vehicle has no engine, and the electric vacuum pump is usually the only vacuum for the vacuum booster, so its performance and reliability are particularly important. This article focuses on the performance requirements and test methods of the electric vacuum pump, and provides the design reference for the relevant designers.

Vacuum source; Electric vacuum pump; Performance requirements; Test method

U467

A

1671-7988 (2017)16-140-04

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.049

吳桂寶，男，（1988-），底盤設(shè)計主管，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。