某發動機機油泵優化與分析

姚巍，王次安，王宏大

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某發動機機油泵優化與分析

姚巍，王次安，王宏大

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

針對某發動機在冬季標定工況過程中出現的機油泵異響問題展開研究，首先對原狀態機油泵進行分析，確定機油泵產生異響的原因，然后提出不同優化方案，對機油泵進行分析，確定最佳機油泵設計結構。

CFD；優化

引言

潤滑系統重要總成部件為機油泵，其作用是保證潤滑油在潤滑系統內循環流動，能夠保證在發動機各個轉速下都有足量的機油，保證系統的正常潤滑[1]。目前應用較為廣泛的機油泵為轉子式機油泵，該種類型機油泵主要由內轉子，外轉子，泵體、泵蓋及限壓閥組成[2]。轉子機油泵具有較多的優點，結構緊湊，有較高的吸油真空度等優點，所以該類型機油泵應用廣泛[3]。對于機油泵有不同的研究方法，目前很多工作人員采用CFD分析方法開展機油泵的分析與研究[4]。

本文也是采用CFD分析方法對某發動機機油泵展開研究，進行不同方案的分析，最終確定最佳優化方案。

1 原機油泵分析

某型號發動機在冬季標定過程中出現機油泵異響問題，通過對機油泵噪音分析，認為主要噪音源為液體流動產生的脈動噪音。所以先對原狀態機油泵進行CFD分析，首先對機油泵進行流體區域的抽取，具體流體模型如圖1所示。包括進出口區域和轉子區域，然后對模型進行網格劃分利用轉子泵模型完成轉子區域的網格劃分，對進出口區域進行二叉樹網格的劃分，并定義流體屬性。

圖1 機油泵流體區域

計算工況為發動機轉速2000rpm工況，機油溫度為120℃，給定進口壓力為1bar，出口壓力為2.13bar，定義機油黏度及機油密度，設置收斂條件及轉子中心，對模型進行分析，最終得到分析結果如圖2和圖3所示。

圖2 機油泵壓力云圖

根據圖2機油泵壓力云圖可知壓力分布狀態正常，分析模型可靠，另外該工況下機油泵流量分析結果與試驗數據符合較好，說明分析結果可靠。

圖3為轉子區域放大圖，圖中標注1為低壓區，標注3為高壓區，標注2為中間閉死區間，根據壓力分析云圖可知，原狀態機油泵閉死區間較大，會產生壓力較低區域，然后壓力再升高，壓力的升高與降低會造成機油泵產生流動噪音。所以需要對機油泵結構進行優化。

2 優化結構分析

根據分析可知，機油泵產生噪音的主要原因是中間閉死區間過大，所以對閉死區間進行優化，共進行四種優化方案的分析與驗證。方案一為優化閉死區間位置，使閉死區間位于轉子區域最大位置，同時減小閉死區間1mm。方案二通過增加卸荷槽的方式，減小兩側閉死區間1mm。根據分析結果圖4可知，方案一優于方案二。方案三在方案一的基礎上繼續縮小閉死區間1mm，根據圖4方案三分析結果可知，閉死區間位置的轉子區域壓力進一步降低，但是仍然高于其他區域。方案四在方案三的基礎上將閉死區間再縮小0.5mm，相同工況下機油泵閉死區間位置的轉子區域壓力過渡更加平緩，沒有壓力較高位置，說明優化方案有效。另外根據分析結果可知，方案四機油泵性能較原方案相比機油泵性能提升3.7%，提升明顯。

圖4 不同方案轉子區域壓力云圖

3 結束語

基于機油泵產品開發過程中出現的機油泵異響問題開展研究，首先對原設計狀態的機油泵進行CFD分析，確定機油泵異響的原因，然后基于異響進行優化方案的設計，一共提出四種優化方案，并對四種優化方案進行建模分析，得到相同工況下的機油泵壓力云圖，根據對比可知方案四優化效果最好，可以有效降低轉子域壓力最高位置，使壓力過渡更加平緩，可以有效的防止機油泵脈動噪音的產生。另外通過優化機油泵局部結構實現機油泵性能提升3.7%，提升了機油泵的容積效率，優化效果明顯。

[1] 陳家瑞.汽車構造[M].北京:機械工業出版社,2011:239.

[2] 李宏.汽車發動機構造與維修[M].北京:化學工業出版社,2011:215.

[3] 郭帥,何慶中等.基于CFD新型機油泵容積效率分析及實驗研究[J].機床與液壓,2014,(17):84-88.

[4] 龔金科等.轉子式機油泵內流場CFD分析及實驗研究[J].湖南大學學報（自然科學版）,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，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，從事發動機整機及NVH設計研究工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.09.057