關于汽車電子真空泵防水性能提升的研究

吳道坤 楊海斌 張馨 鄭白凱

摘 要：電子真空泵是一種給真空助力器提供真空源的裝置，目前在搭載渦輪增壓發動機的汽車、油電混合動力汽車以及純電動汽車領域應用很廣。本文主要介紹在設計階段如何布置電子真空泵位置，以滿足電子真空泵防水要求;深入研究通過改善膜片泵各組件的密封結構來提高其防水性能。

關鍵詞：汽車;電子真空泵;防水性能;新能源;制動系統

中圖分類號：U463.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）01-0060-02

制動助力系統屬于汽車重要安全部件系統之一，其功能是提高汽車的制動性能，以確保汽車駕駛員的剎車動作省力、有效，確保行車安全。目前大多數乘用車均使用真空助力器作為制動助力，而對普通汽油發動機的汽車來說，真空助力器的真空源由發動機進氣歧管提供;對使用缸內直噴技術和渦輪增壓技術發動機的汽車來說，一般獨立使用機械式旋片泵或在使用機械式旋片泵的同時，增加一個電子旋片泵為輔助泵;對油電混合動力汽車，使用燃油動力時可使用進氣歧管或機械式旋片泵，用電時可使用電子旋片泵或電子膜片泵，也可以在全工況下使用電子旋片泵或電子膜片泵;對純電動汽車便需要使用電子旋片泵或電子膜片泵獨立提供真空源。

目前新能源乘用車領域也有部分車型已經取消真空助力器的使用，用上了集成度更高、體積更小、重量更輕的電液制動器。但由于目前電液制動器存在價格成本較高、系統匹配較為困難等問題，目前尚未普及。對其它大部分的新能源乘用車還是使用真空助力器加電子真空泵的配置。目前使用較多的電子真空泵主要有兩類：旋片泵、膜片泵;本文主要介紹如何在布置上通過優化電子旋片泵的位置以保證電子旋片泵良好的周邊環境，防止其進水失效;深入研究如何改善電子膜片泵的結構來提高其防水性能，防止其進水失效的同時也使其布置位置更加多樣化。

1 電子真空泵結構介紹

1.1 電子旋片泵結構簡介

此處以海拉UP28電子旋片泵為例，結構如圖1所示，主要由轉子2，泵室3，葉片1，電機4等構成。工作原理示意如圖2所示，轉子和泵室偏心安裝，電機軸轉動時帶動偏心轉子繞中心做行星運動，葉片不斷地被甩出轉子將進氣口的空氣推到出氣口并排出，如此往復，則與進氣口連接的助力器腔內的空氣被排出，就會形成具有一定真空度的環境[1]。

1.2 電子膜片泵結構簡介

電子膜片泵的結構如圖3所示，主要由上端蓋組件1，側板組件2，電機3，活塞組件4，泵體5等構成。工作原理示意如圖4所示，當電機軸轉動時，帶動偏心的活塞組件繞中心行星運動，進而活塞連桿左右往復運動，拉動膜片進行變形，當膜片受拉時，容積腔由小變大，進行抽氣動作，進氣孔的單向閥打開，排氣孔的單向閥關閉，將助力器的空氣抽出。當膜片伸長時，容積腔由大變小，進行排氣動作，進氣孔單向閥關閉，排氣孔單向閥打開，氣體排至泵體內，再排出至大氣。

2 優化電子旋片泵布置位置

電子真空泵總成通常布置在發動機艙內，由于旋片泵不具有防水性能，因此需要通過優化旋片泵總成在發動機艙內的布置位置來提升防水性能。

當旋片泵布置在發動機艙，通常布置在駕駛員一側，距離助力器較近。當旋片泵距離地面過近時，涉水工況時會導致旋片泵進水;因此需要將旋片泵布置在離地面600mm以上的高度;距離前進氣格柵200mm以上，距離左側導水槽200mm以上，距離風擋玻璃一側200mm以上，如此布置可大大的減小旋片泵位置遇水的可能。

3 優化電子膜片泵結構設計

3.1 優化膜片泵電機殼體及密封結構

膜片泵電機與泵體是通過兩顆螺釘連接，如沒有設計合理的密封結構，泵體與電機面必然會產生間隙，在淋雨或者涉水工況時，外界的水就會進入真空泵，對真空泵造成損壞。因此設計合理的密封結構對電機防水性能尤為重要。在設計密封圈結構時需要相應增大密封圈的預壓量，在端面處密封的基礎上，增加內部與機殼徑向密封圈;取消電機下方工藝孔，防止密封堵頭掉落影響電機密封性;使用硫化工藝將電機線束引出端密封牢固，防止水從線束引出端進入。

3.2 優化膜片泵側板組件的密封結構

膜片泵側板組件與泵體是通過自攻螺釘連接，由于側板組件內有氣道，有水進入氣道則會損壞真空泵，故需要在內外側板中間氣道外圍設計密封圈，為了保證密封圈的有效性，在外側板上設計凹槽使得密封圈受壓變形受凹槽限制，保證其預壓量;同時通過改進膜片的結構，使膜片外圈同時起到密封圈的作用，通過8顆自攻螺釘將外側板、內側板與泵體鎖緊，壓緊內部密封結構，保證連接時各部件的密封性。

3.3 在排氣口處新增密封結構的單向閥

膜片泵的排氣口是與大氣相通的，如果周圍有雨水水滴或整體浸水則會直接通過排氣口進入，最終造成泵內進水。故將排氣口做成單向閥結構，在膜片泵不工作時，單向閥始終處于關閉狀態，密封性可以得到保障;在膜片泵工作時，泵腔內的壓力達到一定值就會打開單向閥，排出氣體;泵停止工作后也會立即關閉[2]。

3.4 優化電機連接器的選用

電機作為電子膜片泵的唯一驅動源，電機線束連接器的密封性同樣關鍵，如密封不好會導致水進入端子。所以在選擇連接器時需要選擇具有防水膠套的連接器如圖5所示，阻止水接觸導線端子線芯，保證其防水性。

3.5 優化膜片泵進氣口與真空管匹配

膜片泵的進氣口與真空管一般有兩種匹配方式，第一種使用橡膠軟管與金屬卡扣與進氣口連接;另一種使用標準的防水快插接頭與進氣口連接;兩種方式正確使用均可以保證其防水性。

4 結語

本文從以下兩方面深入研究如何通過設計優化提升電子真空泵的防水性能：從布置上優化電子旋片泵的位置以保證電子旋片泵良好的周邊環境，以避免其淋雨或被水浸泡而失效;從結構上優化膜片泵電機殼體及密封結構、側板組件的密封結構、在排氣口處新增單向閥結構、優化電機連接器的選用以使提高電子真空泵的防水性能。

通過詳細分析，對整車電子真空泵的正確布置有一定的借鑒意義，同時也能大大縮小電子真空泵的失效比例，從而確保制動的有效性，保障駕駛員及乘客的人身安全。

參考文獻

[1] 楊海斌.關于膜片式電子真空泵抽氣性能計算的研究[J].汽車與駕駛維修，2019（07）：66-68.

[2] 周旭.雨刮系統防水性能提升研究[J].上海汽車，2015（10）：55-58.