電動(dòng)真空泵性能要求及試驗(yàn)方法淺析

吳桂寶，董良，葉海艦

電動(dòng)真空泵性能要求及試驗(yàn)方法淺析

吳桂寶，董良，葉海艦

（安徽江淮汽車集團(tuán)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(dòng)踏板感覺及整車安全。新能源汽車因無發(fā)動(dòng)機(jī)，電動(dòng)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(diǎn)介紹電動(dòng)真空泵性能要求及試驗(yàn)方法，為相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)參考。

真空源；電動(dòng)真空泵；性能要求；試驗(yàn)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(huì)對(duì)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(dòng)機(jī)，其真空助力器工作所需要的真空只能由EVP（電動(dòng)真空泵）提供，而真空度高低將直接影響制動(dòng)踏板感覺及整車安全。電動(dòng)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(guó)內(nèi)并沒有電動(dòng)真空泵相關(guān)國(guó)家及行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，筆者以多年工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外主流電動(dòng)真空泵廠商相關(guān)技術(shù)資料，編制電動(dòng)真空泵性能要求及試驗(yàn)方法，為相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)參考。

1 電動(dòng)真空泵工作原理

圖1 膜片式電動(dòng)真空泵結(jié)構(gòu)圖

電動(dòng)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(dòng)真空泵工作原理。膜片式電動(dòng)真空泵也采用180°雙腔對(duì)稱布置結(jié)構(gòu)，膜片由一個(gè)曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，此曲柄連桿機(jī)構(gòu)包括一個(gè)偏心結(jié)構(gòu)，上面裝有兩個(gè)偏心軸承，推動(dòng)作用在膜片上的連桿進(jìn)行往復(fù)式運(yùn)動(dòng)，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(jìn)氣口壓縮至排氣口，從而在與進(jìn)氣口相連的密閉空腔內(nèi)產(chǎn)生真空。詳細(xì)機(jī)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(shí)間應(yīng)滿足表1要求。

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

表1 抽氣時(shí)間

2.1.3 在試驗(yàn)過程中，獨(dú)立式電動(dòng)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(dòng)性能

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

2.3 持續(xù)工作性能

在90℃環(huán)境溫度中以滿負(fù)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(jìn)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(jìn)排氣口的情況下，獨(dú)立式電動(dòng)真空泵總成外殼防護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于GB/T 30038中的IP6K6K。

2.6 真空密封性能

60min時(shí)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(dòng)耐久性

經(jīng)40h振動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行240h中性鹽霧試驗(yàn)，要求樣件72h無白銹，240h無紅銹。試驗(yàn)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(dú)立式電動(dòng)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(cè)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(jìn)行濕熱交變?cè)囼?yàn)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(fù)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(xué)試劑性能

抗化學(xué)試劑試驗(yàn)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(yàn)方法

3.1 試驗(yàn)設(shè)備

3.1.1 試驗(yàn)所用的設(shè)備應(yīng)滿足相關(guān)試驗(yàn)項(xiàng)目的要求，不應(yīng)對(duì)試驗(yàn)樣品功能產(chǎn)生不利的影響。

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

3.1.3 高低溫試驗(yàn)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(yàn)箱應(yīng)滿足GB/T 10587的要求。

3.1.5 振動(dòng)試驗(yàn)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(yàn)條件

除另有規(guī)定外，所有試驗(yàn)應(yīng)按下列條件運(yùn)行。

環(huán)境溫度為20℃±15℃；

相對(duì)濕度≤95%；

電機(jī)工作電壓為額定電壓；

測(cè)試容積應(yīng)按實(shí)車所配真空罐或供需雙方確定（本標(biāo)準(zhǔn)采用測(cè)試容積為4L真空罐）。

3.3 基本性能

3.3.1 試驗(yàn)裝置

基本性能試驗(yàn)裝置示意圖見圖2。

圖2 基本性能試驗(yàn)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(dú)立式電動(dòng)真空泵總成；

3.3.2 試驗(yàn)方法

3.3.2.1 常溫性能試驗(yàn)

將被試樣品通過固定支架固定安裝在獨(dú)立式電動(dòng)真空泵總成基本性能試驗(yàn)臺(tái)上，如圖1所示。環(huán)境試驗(yàn)溫度為23℃±5℃，啟動(dòng)高低溫環(huán)境試驗(yàn)箱，待達(dá)到規(guī)定溫度后，再在此溫度下放置8h，然后啟動(dòng)獨(dú)立式電動(dòng)真空泵總成，分別記錄到達(dá)表1規(guī)定的真空度的抽氣時(shí)間和所能達(dá)到的最大真空度。

3.3.2.2 低溫性能試驗(yàn)

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(yàn)溫度為-40℃±2℃，啟動(dòng)高低溫環(huán)境試驗(yàn)箱，待達(dá)到規(guī)定溫度后，再在此溫度下放置8h，然后啟動(dòng)獨(dú)立式電動(dòng)真空泵總成，分別記錄達(dá)到表1規(guī)定的真空度的抽氣時(shí)間。

3.3.2.3 高溫性能試驗(yàn)

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(yàn)溫度為120℃±2℃，啟動(dòng)高低溫環(huán)境試驗(yàn)箱，待達(dá)到規(guī)定溫度后，再在此溫度下放置8h，然后啟動(dòng)獨(dú)立式電動(dòng)真空泵總成，分別記錄達(dá)到表1規(guī)定的真空度的抽氣時(shí)間。

3.4 冷啟動(dòng)性能試驗(yàn)

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(yàn)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(yàn)結(jié)果符合2.2要求。

3.5 持續(xù)工作性能試驗(yàn)

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(yàn)箱溫度設(shè)定為90℃±2℃；

c）獨(dú)立式電動(dòng)真空泵總成以滿負(fù)荷連續(xù)工作80h；

d）試驗(yàn)后性能符合2.3要求。

3.6 高低溫存貯試驗(yàn)

a）按圖3進(jìn)行高低溫貯存；

b）試驗(yàn)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(yàn)

按GB/T 30038標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)。

3.8 真空密封性試驗(yàn)

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(yàn)箱溫度設(shè)定室溫；

c）真空罐容積0.5L；

d）真空罐真空度達(dá)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(yàn)

a）卸載獨(dú)立式電動(dòng)真空泵總成連接管路，進(jìn)氣口與大氣聯(lián)通，啟動(dòng)獨(dú)立式電動(dòng)真空泵總成，連續(xù)工作2h；

b）在泵體表面選取十個(gè)分散的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行溫度測(cè)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(yàn)

3.1 0.1 試驗(yàn)條件

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

表2 工作耐久性試驗(yàn)順序和試驗(yàn)條件

3.10.2 試驗(yàn)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(dá)到規(guī)定環(huán)境溫度后，啟動(dòng)獨(dú)立式電動(dòng)真空泵總成，按表2規(guī)定試驗(yàn)條件進(jìn)行耐久性試驗(yàn)，共進(jìn)行10個(gè)循環(huán)。

c）試驗(yàn)結(jié)束后，按3.3.2.1進(jìn)行常溫基本性能復(fù)測(cè)，必要時(shí)解體樣件，記錄樣件損壞情況。

3.11 振動(dòng)耐久性試驗(yàn)

a）將被試樣品通過固定支架按實(shí)車安裝狀態(tài)安裝到振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)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(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，以4.3g的加速度從33.3Hz到66.7HzX、Y、Z方向進(jìn)行掃頻試驗(yàn)，掃頻周期為15min。X、Y方向試驗(yàn)時(shí)間為15h，Z（垂直）方向試驗(yàn)時(shí)間為40h。同時(shí)真空泵按表3規(guī)定的常溫工作耐久性試驗(yàn)條件進(jìn)行工作。

c）試驗(yàn)結(jié)束后，按3.3.2.1進(jìn)行常溫基本性能復(fù)測(cè)，必要時(shí)解體樣件，記錄樣件損壞情況。

3.12 耐腐蝕性試驗(yàn)

a）封堵被試樣品的抽氣口后，將樣品放入鹽霧試驗(yàn)箱內(nèi)，按GB/T 10125中的中性鹽霧試驗(yàn)要求進(jìn)行240h的連續(xù)噴霧試驗(yàn)。試驗(yàn)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(hù)層腐蝕情況。

b）試驗(yàn)結(jié)束后，按3.3.2.1進(jìn)行常溫基本性能復(fù)測(cè)。

3.13 工作噪聲試驗(yàn)

a）將被試樣品通過固定支架按實(shí)車安裝狀態(tài)安裝到試驗(yàn)臺(tái)上。

b）啟動(dòng)獨(dú)立式電動(dòng)真空泵總成，按常溫耐久性試驗(yàn)條件運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)用聲級(jí)計(jì)采集噪聲。測(cè)量位置距離獨(dú)立式電動(dòng)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(gè)方向進(jìn)行測(cè)量,測(cè)試裝置示意圖如圖4所示。取六個(gè)噪音測(cè)量值的最大值為該工況下的噪聲測(cè)量值。

圖4 工作噪聲測(cè)試裝置示意圖

c）試驗(yàn)時(shí)，在測(cè)量點(diǎn)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(jìn)行試驗(yàn)。

3.15 過壓試驗(yàn)

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

2）測(cè)試電壓為DC 18V±0.4V，測(cè)試獨(dú)立式電動(dòng)真空泵總成抽至66.7kPa真空度所需時(shí)間。以60s為一個(gè)周期，真空度高于66.7kPa時(shí)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(jìn)行60次試驗(yàn)，并記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3）試驗(yàn)結(jié)束后，按3.3.2.1進(jìn)行常溫基本性能復(fù)測(cè)。

3.16 濕熱交變?cè)囼?yàn)

濕熱交變?cè)囼?yàn)按GB/T 2423.4中進(jìn)行，試驗(yàn)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(yàn)

在真空接口施加400N力，方向?yàn)榻涌趚（軸向）、y、z向，持續(xù)時(shí)間60s，試驗(yàn)后符合2.15要求。

3.18 線束、接頭負(fù)載力試驗(yàn)

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

3.19 抗化學(xué)試劑試驗(yàn)

封閉真空接口，在不同樣品表面分別涂抹汽油、制動(dòng)液、發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油、變速箱潤(rùn)滑油、防凍液、冷媒等六種化學(xué)試劑后，在室溫及70℃環(huán)境下分別存放24h。試驗(yàn)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(dòng)踏板感覺及整車安全；而電動(dòng)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?；谀壳皣?guó)內(nèi)沒有相關(guān)國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，筆者結(jié)合公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)介紹電動(dòng)真空泵性能要求及試驗(yàn)方法，這對(duì)本領(lǐng)域汽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員有較大借鑒意義。

[1] 李海龍.電動(dòng)真空泵在制動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)真空源淺析.汽車實(shí)用技術(shù).2017年第14期.

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

[4] GB/T 10125-1997 人造氣氛腐蝕試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)[S].

[5] GB/T 10587 鹽霧試驗(yàn)箱技術(shù)條件[S].

[6] GB/T 17619-1998 機(jī)動(dòng)車電子電器組件的電磁輻射抗干擾限值和測(cè)量方法[S].

[7] GB/T 18655-2010 車輛、船和內(nèi)燃機(jī),無線電騷擾特性,用于保護(hù)車載接收機(jī)的限值和測(cè)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(dá)等.電動(dòng)真空助力制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì).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(jì)主管，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。