电控两级变排量机油泵的设计与试验研究

作     者：石骐鸣 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：俞小莉;吕清平

授予年度：2019年

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：精准润滑 两级变排 控制策略 油压下降 

摘      要：机油泵是发动机润滑系统的心脏,不仅负责发动机润滑剂和部分冷却液的输运,直接影响发动机运行可靠性,还因机油泵自身不可避免地消耗发动机功率,对发动机的燃油经济性有影响。而作为当前发动机润滑系统的前沿技术之一,精准润滑不仅可以提高发动机工作的可靠性,同时可以降低发动机功耗从而实现节能减排的目的。而变排量机油泵则是实现精准润滑的核心部件。本文结合发动机实际配套需求,通过理论分析、数值仿真及试验验证,对变排量机油泵的基本特性、控制策略和油压表现展开研究。具体内容及结果如下:(1)深入调研国内外变排量机油泵的研究现状,得出目前国内企业在变排量机油泵的理论研究和自主研发上依然存在不少难题。其中最突出的一个问题是国产变排量机油泵在发动机高转速工况时机油压力容易下降,且转速越高,下降幅度越明显。(2)深入研究了不同变排量机油泵的可行方案及其基本特性,并根据配套发动机润滑系统对机油流量和压力的需求,综合对比不同变排量机油泵的可行方案,提出两级变排量机油泵的总体设计方案;开展了电控两级变排量机油泵的性能及其结构参数设计的理论研究,并最终提出电控两级变排量机油泵的控制策略。(3)对电控两级变排量机油泵高速油压下降问题进行试验研究,结果表明电控两级变排量机油泵在3000r/min切换成高压模式之后,随着转速继续升高,油压持续下降。当转速达到4800r/min时,油压截止于3.8bar,无法满足配套发动机的油压需求。通过深入的理论分析探明了机油中的含气量导致机油高压油腔空化,使变排量机油泵出口液压扭矩(9(9)为负最终导致机油泵高转速工况油压下降。基于试验研究及理论分析,提出了基于电控两级变排量机油泵的优化方案。(4)对集成调节阀的电控两级变排量机油泵的优化方案及工作原理进行了研究,详细阐述了增加调节阀后的机油泵油压控制策略的改变;利用AMESim仿真软件对优化方案进行油压性能验证。结果显示,新方案的高压模式可以稳定在4bar油压,且随着转速上升,油压无明显下降趋势。(5)对优化后的电控两级变排量机油泵进行了油压特性试验,结论为集成调节阀的电控两级变排量机油泵可以成功解决高转速工况机油压力下降的难题,同时对比普通电控两级变排量机油泵,发现集成调节阀的电控两级变排量机油泵在发动机中速度可以节省更多油耗。