關于膜片式電子真空泵抽氣性能計算的研究

摘要：本文主要針對橡膠膜片式電子真空泵的抽氣性能進行研究，以推導出膜片泵的近似計算公式，使計算值的抽氣速率接近于實際測試數據，以便在設計開發中及整車制動系統匹配時，快速進行性能確認，縮短開發及測試周期，降低開發成本。

關鍵詞：電子真空泵;橡膠膜片;抽氣速率

中圖分類號：U472 文獻標識碼：A

0引言

為了提高汽車制動性能，目前汽車均配有真空助力器，而傳統汽車助力器的真空源由發動機進氣歧管提供。對新能源汽車來說，由于取消了發動機，所以需要電子真空泵獨立提供真空源。新能源汽車的制動助力有2種模式，電液制動器與電子真空泵。

由于目前電液制動器價格成本高，系統集成度高，未在車輛上大面積普及，僅應用于個別新能源汽車上。而更多的新能源汽車還是采用電子真空泵給助力器提供真空源。電子真空泵主要有3種類型，活塞泵、葉片泵和膜片泵。活塞泵由于壽命極短，目前已逐步被市場淘汰;葉片泵存在升溫高、可靠性低及易進水的問題，一般應用在安裝位置足夠高的車型上;膜片式電子泵具備質量輕、噪聲低、防水性能好及抽氣速率快的特性，受到很多新能源汽車廠家的青睞。

1膜片式電子真空泵工作原理

膜片式電子真空泵的結構如圖1所示，其工作原理為：進氣孔與助力器的真空腔相通，排氣孔與泵體內腔連通后，再與大氣相通;真空泵通過橡膠膜片的彈性變形，使膜片與外側板間的容積進行變化，實現抽氣與排氣的過程。

由此可見，電機旋轉1圈，真空泵完成1次抽氣與排氣。根據泵的結構，通常設計為雙腔布置，即電機旋轉1圈，完成2次抽氣與排氣。當高速連續運行，膜片不停的抽排工作，最終達到動態平衡，抽氣與排氣單向閥均不會打開，達到極限真空度。

2膜片式真空泵的抽氣性能計算

真空泵的抽氣性能是指被抽容器內氣體壓力隨時間變化的關系。橡膠膜片變形較為復雜，容器內的氣體分子也在變化，隨著系統真空度越高，泵的抽氣時間越長，做功效率將越低，那么需要通過一個合理的計算公式，來推演膜片式電子真空泵的抽氣速率曲率變化。

2.1泵的排量計算

泵的排量是指真空泵在單位時間內抽出氣體的體積，一般包括理論排量與實際排量。理論排量S可表示為公式（1）。

3.4抽氣性能試驗數據

將膜片泵以標準5 L容器進行抽氣速率測試，額定電壓為13 V，電機額定轉速3000 r/min。測試結果如圖3所示。通過數據對比分析（表2），計算數據與實測數據最大差異僅在0.450 s以內，數據完全吻合。

4結束語

通過計算數據分析，真空泵的極限真空度能力越高，抽氣越快。但膜片泵應用于新能源汽車制動助力，僅作為間歇式工作電子產品，且工作采用有刷直流電機的累計工作壽命約1200 h。所以需要充分利用真空泵的抽氣性能，匹配合理的真空罐儲能容器，設計合理的真空泵啟動與停止的真空度閾值，使真空泵的做功效率最優化，壽命得到充分應用。本文研究計算，為系統容積匹配提供了充分的依據，縮短了產品開發周期及實車測試驗證的數據收集。