CN110131150B - 一种机油泵瞬时摩擦力矩的试验***及方法 - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明公开了一种机油泵瞬时摩擦力矩的试验***，包括变频器、电机、动态扭矩传感器、机油泵、瞬态压力传感器、质量流量计、输油管、储油箱、油温加热器，所述变频器与电机相连接；所述电机与扭矩传感器的一端通过联轴器相连接；扭矩传感器的另一端通过联轴器与机油泵相连接；所述机油泵的进油口与储油箱相连接，所述机油泵出油口与质量流量计相连接；瞬态压力传感器与机油泵连接；所述质量流量计与输油管相连接；输油管与储油箱相连接；泵油时从储油箱泵出机油，然后泵出的机油再通过质量流量计和输油管流回到储油箱中。本发明可以较为精确地得到机油泵的瞬时摩擦力矩，且结构简单，环保节能，造价低廉。

Description

一种机油泵瞬时摩擦力矩的试验***及方法
技术领域
本发明涉及车用机油泵检测技术领域，具体涉及一种机油泵瞬时摩擦力矩的试验***及方法。
背景技术
发动机机油泵驱动功率约占发动机有效功率3％-5％。为了满足日益严格的车辆燃油消耗的限制要求，减少机油泵驱动功率损失愈发成为汽车发动机设计的重要目标之一。机油泵驱动功率主要包括两部分：液压输出功率和机械摩擦功率。
机油泵的液压输出功率Phd＝Pout*Qout，即出口压力与出口流量的乘积，主要受到润滑油出口压力和润滑油流量(包括机油泵的理论流量与泄漏流量)影响。
机油泵机械摩擦功率损失Pf＝Tf*n，即摩擦力矩与转速的乘积，摩擦力矩主要受到转子类型(内齿轮、叶片等)以及端面配合间隙的影响。
目前，JB/T 8413.1-2010内燃机机油泵第1部分：总成技术条件，仅规定了液压输出功率，对机械摩擦功率损失没有明确定义和相应的试验方法。
有鉴于此，本发明旨在提供一种试验***能够测得机油泵的瞬时摩擦力矩的方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种试验方法能够测得机油泵的瞬时摩擦力矩，从而可以较为精确地得到机油泵的瞬时摩擦力矩，且结构简单，环保节能，造价低廉。
为此，本发明提供的技术方案如下：
一种机油泵瞬时摩擦力矩的试验***，包括变频器、电机、动态扭矩传感器、机油泵、瞬态压力传感器、质量流量计、储油箱、油温加热器、输油管。所述变频器与电机相连接，用于控制电机的转动频率；所述电机与扭矩传感器一端通过联轴器相连接；所述动态扭矩传感器的另一端通过联轴器与机油泵相连接，机油泵旋转一周过程中，动态扭矩传感器会输出360个扭矩和转速信号，实现瞬态扭矩测量；电机可以通过间接地拖动机油泵转动从而控制机油泵的转速；所述机油泵的进油口与储油箱连接；所述的瞬态压力传感器装在机油泵的出油口处；所述质量流量计的一端与机油泵的出油口相连接，质量流量计可以测得机油泵的出油口的瞬态流量；所述输油管的一端与质量流量计的另一端相连接；所述储油箱与输油管的另一端连接；所述油温加热器置于机油泵从储油箱吸油的油路上。从而使得整个***里的机油可以循环往复利用。
附图说明
图1为本发明的试验***的结构示意图。
图2为本发明的试验***的电气原理图。
图3为本发明的试验***的流程图。
图4为容积-压力变化曲线图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做出详细的说明。
如图1-3所示，本发明的机油泵瞬时摩擦力矩的试验***，包括变频器1、电机2、动态扭矩传感器3、机油泵4、瞬态压力传感器5、质量流量计6、输油管7、储油箱8、油温加热器9，变频器1与电机2相连接，变频器1可以用来控制电机2的转动频率；电机2与扭矩传感器3的一端通过联轴器相连接；扭矩传感器3的另一端通过联轴器与机油泵4相连接，扭矩传感器3可以测得电机2的转速和扭矩的大小；电机2受变频器1的控制，并且可以通过动态扭矩传感器3间接地拖动机油泵4转动从而控制机油泵4的转速大小；机油泵4的进油口与储油箱8相连接，机油泵4出油口与质量流量计6相连接；瞬态压力传感器5与机油泵4连接，瞬态压力传感器5可以实时测得机油泵4出油口的压力大小；质量流量计6与输油管7相连接，质量流量计6可以测得机油泵4出油口的瞬态流量；输油管7与储油箱8相连接；泵油时从储油箱8泵出机油，然后泵出的机油再通过质量流量计6和输油管7流回到储油箱8中，实现了机油的循环再利用。油温加热器9置于机油泵的吸油的油路上。
本发明的机油泵瞬时摩擦力矩的试验***具体运作如下：
变频器1控制电机2的转动频率，使得电机2的转速可控。电机2连接动态扭矩传感器3并且间接地拖动机油泵4进行泵油。动态扭矩传感器3可以测得机油泵在进行泵油时泵轴的瞬时扭矩大小。机油泵4从储油箱8中吸油，经过油温加热器9的加热，使润滑油从出油口流经质量流量计6在通过输油管7流回到储油箱8中。瞬态压力传感器5置于机油泵4的出油口，用以监测机油泵4出油口的瞬态压力波动。质量流量计6用以监测出油口的瞬时流量。
转子式机油泵的工作的特征方程可近似为以下表达式(1)：
Tq＝Tp+Tf (1)
Tq：表示输入力矩；
Tp：表示内转子相邻工作腔压力差的力矩；
Tf：表示内外转子啮合接触时的瞬时摩擦力矩。
在表达式(1)中，Tq和Tp都是已知的，可以由上述相关仪器测得或者结合机油泵的相关参数求得，我们最终要求的是Tf。
Tp可由以下公式(2)算得：
Figure BDA0002054710530000031
L1：表示内转子的齿高；
B：表示内转子的齿厚；
Δp：表示内转子相邻工作腔的压力差；
R：表示内转子齿根圆的半径。
在容积式机油泵正常工作条件下，润滑油的容积随压力的变化如图4所示。
可以算出相邻两个工作腔P1和P2的压力差，即Δp。Pout出口压力以及其相对应的容积Vout可以通过瞬态压力传感器和质量流量计测得。Pin进口压力为大气压，其对应的Vin是已知的。容积V1和V2可以通过计算内转子的相关参数得到。P1可由以下方程式(3)算得：
Figure BDA0002054710530000032
同理可求得P2，然后可得Δp＝P1-P2。最终通过表达式(1)可以求得瞬时摩擦力矩Tf的大小。

Claims (1)

1.一种机油泵瞬时摩擦力矩的试验***的试验方法，所述机油泵瞬时摩擦力矩的试验***，包括变频器(1)、电机(2)、动态扭矩传感器(3)、机油泵(4)、瞬态压力传感器(5)、质量流量计(6)、输油管(7)、储油箱(8)、油温加热器(9)，其特征在于：所述变频器(1)与电机(2)相连接；所述电机(2)与动态扭矩传感器(3)的一端通过联轴器相连接；动态扭矩传感器(3)的另一端通过联轴器与机油泵(4)相连接；所述机油泵(4)的进油口与储油箱(8)相连接，所述机油泵(4)出油口与质量流量计(6)相连接；瞬态压力传感器(5)与机油泵(4)连接；所述质量流量计(6)与输油管(7)相连接；输油管(7)与储油箱(8)相连接；泵油时从储油箱(8)泵出机油，然后泵出的机油再通过质量流量计(6)和输油管(7)流回到储油箱(8)中；所述油温加热器(9)置于机油泵的吸油油路上；
包括如下步骤：
变频器(1)控制电机(2)的转动频率，使得电机(2)的转速可控；
电机(2)连接动态扭矩传感器(3)并且间接地拖动机油泵(4)进行泵油；
动态扭矩传感器(3)测量机油泵在进行泵油时泵轴的瞬时扭矩大小；
机油泵(4)从储油箱(8)中吸油，经过油温加热器(9)的加热，使润滑油从出油口流经质量流量计(6)在通过输油管(7)流回到储油箱(8)中；
瞬态压力传感器(5)置于机油泵(4)的出油口，监测机油泵(4)出油口的瞬态压力波动；
质量流量计(6)监测出油口的瞬时流量；
所述机油泵为转子式机油泵，转子式机油泵的工作的特征方程近似为以下表达式(1)：
Tq＝Tp+Tf (1)
Tq：表示输入力矩；
Tp：表示内转子相邻工作腔压力差的力矩；
Tf：表示内外转子啮合接触时的瞬时摩擦力矩；
在表达式(1)中，Tq和Tp都是已知的；
Tp由以下公式(2)算得：
Figure FDA0002672786970000021
L1：表示内转子的齿高；
B：表示内转子的齿厚；
Δp：表示内转子相邻工作腔的压力差；
R：表示内转子齿根圆的半径；
在机油泵正常工作条件下，相邻两个工作腔P1和P2的压力差为Δp；Pout出口压力以及其相对应的容积Vout通过瞬态压力传感器和质量流量计测得；Pin进口压力为大气压，其对应的Vin是已知的，容积V1和V2通过计算内转子的相关参数得到，P1可由以下方程式(3)算得：
Figure FDA0002672786970000022
同理可求得P2，然后可得Δp＝P1-P2；最终通过表达式(1)求得瞬时摩擦力矩Tf的大小。
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