摘 要：汽車車內(nèi)噪聲作為評(píng)價(jià)汽車舒適性的重要指標(biāo)之一，目前已受到越來(lái)越多的關(guān)注，也是各整車廠主要的研究方向。供油系統(tǒng)作為整車的重要組成部分，其對(duì)車內(nèi)噪聲的貢獻(xiàn)不容忽視。文章從車內(nèi)噪聲產(chǎn)生機(jī)理、供油系統(tǒng)工作原理出發(fā)，分析供油系統(tǒng)噪聲來(lái)源，并結(jié)合吉利某電噴汽油車供油系統(tǒng)的降噪過程，提出了實(shí)際應(yīng)用的供油系統(tǒng)噪聲控制方法。

關(guān)鍵詞：汽車；汽油車；供油系統(tǒng)；振動(dòng)；噪聲；控制

1 概述

隨著國(guó)內(nèi)汽車技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對(duì)汽車性能要求的提高，在滿足汽車功能需求的基礎(chǔ)上，舒適性已成為評(píng)價(jià)整車性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。汽車車內(nèi)噪聲作為評(píng)價(jià)汽車舒適性的重要指標(biāo)之一，國(guó)內(nèi)各整車廠都對(duì)其制定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，并花費(fèi)大量人力物力進(jìn)行競(jìng)品分析及研究工作。

供油系統(tǒng)噪聲作為整車車內(nèi)噪聲的重要組成部分，要降低供油系統(tǒng)噪聲，就必須了解該系統(tǒng)的組成、工作原理，識(shí)別出系統(tǒng)噪聲來(lái)源，根據(jù)具體要求采用不同降噪措施，控制噪聲源或者切斷傳播途徑，從而達(dá)到噪聲目標(biāo)值。在吉利某電噴汽油車開發(fā)過程中，為確保供油系統(tǒng)噪聲達(dá)標(biāo)，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)驗(yàn)證工作。

2 供油系統(tǒng)的組成、原理

供油系統(tǒng)降噪主要考慮兩個(gè)方面：零部件本體噪聲、系統(tǒng)噪聲。其中零部件噪聲主要從工作原理出發(fā)，系統(tǒng)噪聲主要考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)噪聲。因此，了解供油系統(tǒng)的組成、原理是必須的。

2.1 供油系統(tǒng)組成

文章所指的整車供油系統(tǒng)包括加油管到發(fā)動(dòng)機(jī)油軌間的組成，其功能是儲(chǔ)存滿足整車?yán)m(xù)航里程的燃油；在不同工況下，為發(fā)動(dòng)機(jī)提供合適壓力、流量的清潔燃油，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作；對(duì)供油系統(tǒng)的蒸發(fā)污染物（主要是燃油蒸汽）進(jìn)行控制，以符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)電噴系統(tǒng)差異，供油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為有回油、無(wú)回油、短回油三種，但無(wú)論何種結(jié)構(gòu)，其主要組成零部件均為加油管、燃油箱總成、燃油泵總成、燃油濾清器、燃油管路、碳罐等，主要差異點(diǎn)為燃油泵結(jié)構(gòu)和管路結(jié)構(gòu)，目前國(guó)內(nèi)整車廠主要使用短回油結(jié)構(gòu)。其系統(tǒng)組成、原理如圖1所示。

2.2 供油系統(tǒng)工作原理

加油過程中，燃油由加油管進(jìn)入燃油箱進(jìn)行貯存；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，燃油泵將燃油從燃油箱中泵出，經(jīng)過燃油濾清器過濾后，燃油經(jīng)地板燃油管路被輸送到油軌，由發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)缸中參與燃燒；在燃油泵自帶的壓力調(diào)節(jié)閥作用下，多余的燃油在燃油濾清器末端返回燃油箱。

燃油箱中的燃油蒸汽通過重力閥輸送到碳罐，并被碳罐里的活性炭吸附；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，碳罐電磁閥通過ECU控制其開啟，碳罐活性炭上的汽油顆粒通過進(jìn)氣氣流沖洗（脫附）帶入燃燒室參與燃燒。

3 供油系統(tǒng)的噪聲來(lái)源

3.1 車內(nèi)噪聲產(chǎn)生機(jī)理

車內(nèi)噪聲的傳播途徑有兩類：固體傳播、空氣傳播。從此兩類傳播途徑分析，車內(nèi)噪聲來(lái)源主要有：車外噪聲由空氣通過車身壁板及孔、縫隙等傳至車內(nèi)；車外噪聲作用于車身壁板引起壁板振動(dòng)輻射形成的車內(nèi)噪聲；車身連接固體部件振動(dòng)引起的車身振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生車內(nèi)噪聲；以及車內(nèi)部件振動(dòng)噪聲，電子電器系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲等。如果外部激勵(lì)與車身結(jié)構(gòu)的固有頻率一致，則會(huì)產(chǎn)生共振，加大車內(nèi)噪聲。實(shí)踐表明，中低頻（30～400Hz）車內(nèi)噪聲主要由固體傳播這一途徑造成，而高頻車內(nèi)噪聲則以空氣傳播為主。如果能夠削弱或消除固體傳播，則可使車內(nèi)噪聲大大降低[1]。

3.2 供油系統(tǒng)噪聲來(lái)源及傳播途徑

供油系統(tǒng)對(duì)車內(nèi)噪聲貢獻(xiàn)較大的部件有燃油泵、燃油箱、燃油管路，因此供油系統(tǒng)的噪聲來(lái)源主要是這些零部件。從車內(nèi)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理出發(fā)，供油系統(tǒng)噪聲來(lái)源主要有：電動(dòng)燃油泵壓力波動(dòng)和本身振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲、燃油箱振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲、燃油管路中油壓脈動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)通過車身輻射到車內(nèi)；發(fā)動(dòng)機(jī)、燃油泵等運(yùn)轉(zhuǎn)部件的振動(dòng)經(jīng)燃油管路傳播，輻射到車內(nèi)。具體分析如下：

3.2.1 燃油泵噪聲。燃油泵工作過程中，進(jìn)出油口處周期性的壓力波動(dòng)被傳遞到燃油管路，引起管路振動(dòng)。同時(shí)，燃油泵殼體振動(dòng)也以彎曲和扭轉(zhuǎn)波在燃油管路上傳播，將噪聲輻射至車內(nèi)。

同時(shí)，燃油泵工作時(shí)自身的振動(dòng)通過燃油泵法蘭、燃油泵支架等固件傳遞至汽車管路、燃油箱及其他連接構(gòu)件上，此類共振再經(jīng)過燃油箱等構(gòu)件傳到車身上，可能產(chǎn)生共振，加強(qiáng)車內(nèi)噪聲。

裝在燃油箱內(nèi)燃油泵的油泵殼體的高頻振動(dòng)，傳入燃油中，并經(jīng)過燃油傳至油箱壁，后者受激振動(dòng)而產(chǎn)生輻射噪聲。此類高頻噪聲很容易被隔音材料吸收，難以傳入車內(nèi)。

3.2.2 燃油箱噪聲。目前應(yīng)用較為廣泛的是塑料燃油箱，壁厚約5mm，作為貯存燃油之用。在車輛行駛過程中進(jìn)行制動(dòng)、轉(zhuǎn)彎或起步時(shí)，燃油箱內(nèi)的燃油會(huì)因慣性作用在箱內(nèi)晃動(dòng)，沖擊燃油箱內(nèi)壁，引起燃油箱振動(dòng)，形成噪聲傳至車內(nèi)，即液體晃動(dòng)噪聲。

此類噪聲分為兩類：一是車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)，燃油因慣性撞擊燃油箱內(nèi)表面產(chǎn)生振動(dòng)，此振動(dòng)經(jīng)車身傳遞至車內(nèi)。聲音較為沉悶，在透明塑料燃油箱的臺(tái)架噪聲試驗(yàn)中，觀察較為清晰，能明顯感覺到燃油箱的振動(dòng)，其噪聲強(qiáng)弱與車輛的減速度成正比；二是燃油箱設(shè)計(jì)時(shí)自帶的局部?jī)?nèi)壁凸起或凹陷結(jié)構(gòu)，燃油晃動(dòng)過程中會(huì)進(jìn)入這些區(qū)域，壓縮空氣，產(chǎn)生噪聲，并通過空氣傳播，該類噪聲主要發(fā)生在油箱內(nèi)的燃油接近滿油位時(shí)，燃油箱無(wú)明顯振動(dòng)感覺。在實(shí)際應(yīng)用過程中，以上兩種噪聲較難區(qū)分，并相互影響。

3.2.3 燃油管路噪聲。產(chǎn)生振動(dòng)噪聲的汽車燃油管路主要指燃油泵至發(fā)動(dòng)機(jī)油軌段，地板燃油管路多用金屬管或尼龍塑料管，燃油泵與燃油濾清器之間、發(fā)動(dòng)機(jī)艙燃油管路多為尼龍塑料管，燃油管路通常用塑料或金屬管卡固定在車身上。

燃油管路噪聲主要是結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲，結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲是指燃油管路在激振力的作用下振動(dòng)而輻射的噪聲。這些激振源包括發(fā)動(dòng)機(jī)、燃油箱、燃油泵的振動(dòng)，以及與燃油管路連接的底盤零部件的振動(dòng)；同時(shí)因發(fā)動(dòng)機(jī)工況不同產(chǎn)生的油軌內(nèi)周期性壓力波動(dòng)被傳遞到燃油管路，然后通過燃油管路的傳播，引起燃油管路載波振動(dòng)。這些振源在汽車啟動(dòng)或行駛時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，傳遞到燃油管路，激發(fā)與之通過管卡連接的車身壁板振動(dòng)并向車內(nèi)輻射形成噪聲。實(shí)際上，這些振動(dòng)是與車外聲波激發(fā)的車身壁板振動(dòng)疊加在一起的，很難區(qū)分開來(lái)。

4 供油系統(tǒng)的噪聲控制

為了控制供油系統(tǒng)噪聲，從其產(chǎn)生機(jī)理出發(fā)，在識(shí)別出供油系統(tǒng)噪聲來(lái)源之后，就可結(jié)合實(shí)車NVH目標(biāo)及現(xiàn)狀，提出切實(shí)可行的供油系統(tǒng)降噪方案。供油系統(tǒng)噪聲控制從零部件單體噪聲和系統(tǒng)噪聲考慮。以下以吉利某電噴汽油車供油系統(tǒng)降噪為例，討論供油系統(tǒng)的噪聲控制措施。（注：該車前期開發(fā)時(shí)已進(jìn)行燃油箱、燃油泵噪聲優(yōu)化達(dá)標(biāo)）

4.1 問題分析

吉利某電噴汽油車在NVH開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)：發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下，駕駛員主觀評(píng)價(jià)車內(nèi)噪聲較競(jìng)品車高，并伴有“噠噠”聲，會(huì)影響汽車的舒適性，要求各系統(tǒng)進(jìn)行NVH優(yōu)化，故進(jìn)行供油系統(tǒng)噪聲測(cè)試，并據(jù)此制定優(yōu)化措施。

為更客觀分析供油系統(tǒng)對(duì)車內(nèi)噪聲的影響，根據(jù)供油系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)特性、工作原理進(jìn)行噪聲源識(shí)別測(cè)試。試驗(yàn)在整車半消音室進(jìn)行，試驗(yàn)過程如下：車內(nèi)主駕頭枕右耳布置麥克風(fēng)，燃油箱表面、燃油管路表面布置振動(dòng)傳感器。所有準(zhǔn)備工作完成后，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，待發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、水溫超過35℃后開始測(cè)量。試驗(yàn)測(cè)得該車P檔、D檔、R檔車內(nèi)主駕右耳500Hz頻率內(nèi)的噪聲幅值，未達(dá)到整車目標(biāo)噪聲水平，噪聲測(cè)試結(jié)果如表1所示；拆除燃油管路固定管卡，斷開與車身連接后管路振動(dòng)情況如表2所示。其中噪聲a指原車車內(nèi)噪聲，噪聲b指拆除燃油管路固定管卡后車內(nèi)噪聲，振動(dòng)a指原車燃油管路的振動(dòng)加速度。從表1可以看出，燃油管路振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲對(duì)車內(nèi)噪聲有貢獻(xiàn)，且發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下車內(nèi)噪聲較大，燃油管路振動(dòng)亦不滿足目標(biāo)要求。

4.2 降噪方案實(shí)施

為了減小供油系統(tǒng)對(duì)車內(nèi)噪聲的貢獻(xiàn)，降低燃油管路振動(dòng)，要同時(shí)進(jìn)行零部件單體和系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要優(yōu)化方案有：

4.2.1 燃油泵噪聲優(yōu)化。現(xiàn)有渦輪燃油泵技術(shù)已改變過去滾柱泵燃油壓力波動(dòng)大帶來(lái)的噪聲偏大問題，其自帶壓力調(diào)節(jié)器。由于壓力調(diào)節(jié)器的膜片波動(dòng)，把壓力波動(dòng)降低到原來(lái)的20%～10%，噪聲相應(yīng)可降低14～20dB（A）[2]。基于現(xiàn)有內(nèi)置式燃油泵技術(shù)，為降低燃油泵的單體噪聲，主要優(yōu)化燃油泵的振動(dòng)源-油泵泵芯，在保證燃油泵壓力流量基礎(chǔ)上，如采用非等距葉輪，改變均勻分布的葉片與泵殼間的相互作用力，避開周期性的激振。同時(shí)可采用可變流量燃油泵，其流量與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷成正比，可以改變大流量下工作噪聲大的問題。

4.2.2 燃油箱噪聲優(yōu)化。燃油箱噪聲優(yōu)化主要包括燃油箱本體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和燃油箱減振[3]。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化：油箱殼體底部局部設(shè)計(jì)凹槽、凸起等特征；油箱內(nèi)部設(shè)計(jì)形狀各異的防浪板，防浪板上通常開孔，以便于燃油在油箱中能均勻遷移。在增加殼體剛度的同時(shí)，阻礙液體運(yùn)動(dòng)，可有效減少汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)燃油對(duì)油箱內(nèi)部表面的沖擊以及燃油自身撞擊聲。

減振：燃油箱上殼體與車身接觸部位、油箱吊帶與油箱連接處、油箱吊帶與車身連接處布置減振膠墊或膠帶，可以有效降低燃油箱到車身的振動(dòng)傳遞。

4.2.3 燃油管路噪聲優(yōu)化。燃油管路的噪聲優(yōu)化包括兩個(gè)方向：降低管路內(nèi)油壓脈動(dòng)、隔振。當(dāng)噴油器噴射燃油時(shí)，在燃油管路內(nèi)會(huì)產(chǎn)生燃油壓力脈動(dòng)，安裝油壓脈動(dòng)阻尼器或壓力緩沖器可使燃油壓力脈動(dòng)衰減，以減弱燃油管路中的壓力脈動(dòng)傳遞、降低噪聲。燃油管路與車身一般通過硬質(zhì)塑料或金屬管卡連接，管路的振動(dòng)很容易通過管卡傳遞到車身。管卡用彈性材料或元件制成，即采用減振管卡，隔絕或衰減振動(dòng)的傳播，就可以實(shí)現(xiàn)減振降噪的目的。

4.3 試驗(yàn)驗(yàn)證

在供油系統(tǒng)降噪方案實(shí)施后，進(jìn)行車內(nèi)噪聲驗(yàn)證試驗(yàn)，車內(nèi)“噠噠”聲消失。減振管卡及油壓脈動(dòng)阻尼器后的車內(nèi)主駕右耳500Hz頻率內(nèi)的噪聲幅值、燃油管路振動(dòng)分別如表3、表4所示。其中噪聲c指更換減振管卡后車內(nèi)噪聲，噪聲d指安裝油壓脈動(dòng)阻尼器后車內(nèi)噪聲。振動(dòng)b指更換減振管卡后的燃油管路振動(dòng)加速度。

從表3、表4可以看出，更換減振管卡和油壓脈動(dòng)阻尼器后，燃油管路振動(dòng)比之前大幅降低，車內(nèi)噪聲降低約1dB（A），效果較好，達(dá)到了目標(biāo)要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

（1）車內(nèi)噪聲水平現(xiàn)已成為各整車廠的主要競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)，供油系統(tǒng)作為汽車的重要組成部分，其噪聲水平更需控制。（2）供油系統(tǒng)的主要噪聲源是燃油箱和燃油泵，在汽車行駛過程中，燃油箱和燃油泵的振動(dòng)會(huì)傳遞至燃油管路和車身，噪聲輻射至車內(nèi)。因此，要從設(shè)計(jì)源頭規(guī)避，避免在開發(fā)后期更改所花費(fèi)的巨大人力物力。（3）文章較完整地介紹了吉利某電噴汽油車供油系統(tǒng)降噪的過程，從問題的測(cè)試分析和降噪方案實(shí)施驗(yàn)證，通過具體的改進(jìn)措施成功優(yōu)化了供油系統(tǒng)NVH性能。（4）文章提出的供油系統(tǒng)噪聲控制措施，對(duì)后續(xù)車型的開發(fā)和噪聲優(yōu)化提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1]易明，靳曉雄.用于車內(nèi)減振降噪的智能材料和結(jié)構(gòu)的研究[J].汽車技術(shù)，2001，7：10-11.

[2]孫志誠(chéng)，陸克久.電動(dòng)燃油泵運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲的產(chǎn)生機(jī)理及控制措施[J].北京汽車，2000，4：26-27.

[3]董 .汽車燃油箱降噪的穩(wěn)健設(shè)計(jì)優(yōu)化[D].上海：上海交通大學(xué)，2011.