某SUV整車燃油噴射系統(tǒng)噪聲的試驗研究

王金立，李凱，張立慶，鄭超，袁飛（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

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某SUV整車燃油噴射系統(tǒng)噪聲的試驗研究

王金立，李凱，張立慶，鄭超，袁飛
（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

摘要：某SUV整車商品評價反饋，駕駛艙內有較為明顯的“噠噠”異響，通過試驗確定該噪聲源為噴油器工作撞擊；針對該問題，分別從前圍板穿孔密封、進油管路、油軌總成和油軌聲學罩等方面進行了試驗研究，最終確定了可實施的工程方案，有效的解決了該問題。

關鍵詞：燃油噴射系統(tǒng)；前圍板穿孔密封；進油管路；油軌總成；油軌聲學罩

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.05.033

CLC NO.: U467.4Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)05-156-04

引言

顧客購買汽車時，非常注重經濟性和舒適性（噪聲與振動），噪聲與振動的好壞已經成為汽車品牌的一個重要標志[1]。異響是顧客不希望聽到的聲音，他們會對異響產生極大的反感和抱怨，甚至懷疑汽車的質量[2]。發(fā)動機對整車噪聲貢獻較大，燃油噴射系統(tǒng)是發(fā)動機核心部件，其工作時會產生典型的振動噪聲。

本文通過對某SUV整車反饋的“噠噠”異響進行了試驗調查，確定該異響源為燃油噴射系統(tǒng)，主要是噴油器工作撞擊產生。分析了燃油噴射系統(tǒng)噪聲產生的機理和傳遞路徑，針對性的提出了改進方案并進行了試驗驗證。

1、燃油噴射系統(tǒng)噪聲機理分析

1.1燃油噴射系統(tǒng)結構

點燃式發(fā)動機燃料供給系統(tǒng)主要由燃油箱、燃油泵、燃油濾清器、油軌、噴油器及連接管路等零部件組成[3]。油軌、噴油器直接固定在發(fā)動機上，并通過快插進油管連接到燃油濾清器。本文討論的燃油噴射系統(tǒng)僅針對燃油濾清器后的部件，包括快插油管、油軌和噴油器等。

圖1　噴油器結構

噴油器主要結構包括銜鐵、接桿、彈簧、針閥管、球閥和閥座等，見圖1。由于該噴油器帶電加熱功能，因此針閥長度較常規(guī)噴油器長，相應的針閥質量也較大，造成噴油工作噪聲惡化[4]。

1.2燃油噴射系統(tǒng)噪聲機理

噴油器開啟時，銜鐵與接桿發(fā)生撞擊；關閉時，球閥與閥座產生撞擊，兩次撞擊產生的噪聲和振動會通過噴油器殼體、燃油傳遞到油軌和進油管等。噴油器噪聲機制如下：

1) 撞擊瞬間，球閥-閥座之間的燃油被壓縮產生高速噴射。

2) 撞擊瞬間，銜鐵-接桿、球閥-閥座由于碰撞產生突然變形，在該面附近激發(fā)較強的壓力脈沖噪聲。

3) 撞擊瞬間，由于部件表面的變形，在這些部件表面的側向產生突然的膨脹，形成壓力脈沖噪聲。

4) 撞擊后引起的受撞部件結構共振所激發(fā)的結構噪聲。

燃油壓力脈沖會傳遞到油軌、快插進油管等，并激勵該部件產生結構噪聲，最終通過車身傳遞、透射到駕駛艙內，被駕乘人員感知到。圖2對燃油噴射系統(tǒng)噪聲的傳遞進行了識別，虛線表示空氣輻射，主要是發(fā)動機艙前圍板處的各種穿孔、縫隙的直接傳遞輻射。

圖2　燃油噴射系統(tǒng)噪聲路徑圖

2、試驗結果及分析

2.1噪聲源調查

測試了車內噪聲、油軌振動，對車內噪聲進行數(shù)字濾波回放，“噠噠”音頻段為1100-2600Hz，油軌振動在該頻段的振動也較大，見圖3。

圖3　油軌Z向振動、車內噪聲時頻圖

該發(fā)動機為直列四缸，各缸噴油單獨控制。噴油器將燃油噴入氣道后，對應氣缸點燃做功，即噴油器噴油頻率與發(fā)動機發(fā)火頻率大小相等。怠速轉速為756.37rpm，噴油頻率為25.21Hz，前15階噴油振動輻射均在車內噪聲頻譜內有體現(xiàn)，見圖4。試驗表明，駕駛艙“噠噠”音是噴油器工作產生的振動噪聲。

圖4　油軌振動、車內噪聲頻譜

2.2前圍板穿孔密封試驗分析

汽車前圍板有較多的管路穿孔，包括換擋拉絲孔、轉向孔、線束孔、空調管路孔和暖風管孔等。分別對試驗車輛的穿孔進行臨時密封，試驗矩陣見圖5。

原車狀態(tài)車內怠速噪聲為39.6dBA，穿孔全部密封后車內怠速噪聲為37.9dBA，降低了1.7dBA；異響頻段噪聲由24.2dBA降低到22.4dBA，降低了1.8dBA，主管評價怠速的“噠噠”音消失，車內怠速噪聲水平有較大的提高，其中轉向孔和換檔拉絲孔對車內噪聲影響較大，見圖6。

前圍板穿孔密封可以大大提高車內噪聲水平，轉向孔和換擋拉絲孔的密封性能有較大的改善空間。

圖5　試驗矩陣表

圖6　怠速時，車內噪聲對比

2.3進油管試驗分析

原車使用的快插進油管為硬質塑料油管，橡膠進油管是在靠近油軌處使用一段耐油橡膠管，本次驗證時增加了流體消聲器，見圖7。橡膠管可利用管壁的彈性衰減燃油脈沖[5]，本次驗證使用的流體消聲器為膨脹式[6]。

車內怠速噪聲為40.16dBA，使用橡膠進油管車內怠速噪聲為39.04dBA，降低了1.12dBA，增加流體消聲器后，車內怠速噪聲為38.59dBA，較硬質塑料進油管降低了1.57dBA，主要消聲頻段為200Hz，見圖8。駐車加速時，使用橡膠進油管后車內噪聲有降低趨勢，降低0.5-1dBA；增加流體消聲器后，車內噪聲降低0.5-2dBA左右，見圖9。

進油管材料和結構對降低燃油脈沖有較大的影響，其中橡膠類材料可大大衰減燃油脈沖，降低油管輻射噪聲。燃油消聲器除本文使用膨脹式之外，其他發(fā)動機也有使用彈簧膜片式，見圖10。

圖7　帶流體消聲器的橡膠進油管

圖8　車內怠速噪聲頻譜-不同進油管

圖9　駐車加速車內噪聲-不同進油管

圖10　某競品發(fā)動機進油管布置

2.4油軌試驗分析

油軌被燃油脈沖、噴油器撞擊等激勵后，會產生振動輻射噪聲。減振塊依靠自身的變形能力補償壓力脈動引起的油液體積變化，進而抑制壓力脈動的作用，降低燃油脈沖峰值，減振塊外形見圖11。

本次試驗驗證使用橡膠進油管。油軌內部增加減振塊后，油軌容積降低1934mm3，油軌表面振動中噴油頻率對應的振動峰值略有增加[7]，油軌的高頻結構響應降低較為明顯，幅值降低60％-80％左右，見圖12。

圖11　油軌內部減振塊

圖12　油軌表面振動頻譜

圖13　車內怠速噪聲頻譜

圖14　駐車加速，車內噪聲曲線

油軌內增加減振塊后，車內怠速噪聲由39.35dBA降低到38.09dBA，降低1.29dBA；在油軌表面增加聲學包裹，車內噪聲為37.23dBA，降低了2.12dBA，見圖13。

油軌增加減振塊后，駐車加速時，車內噪聲有降低0.5dBA-1.5dBA左右，油軌增加聲學包覆后，車內噪聲降低0.5-2dBA左右，見圖14。

3、結論

（1）燃油噴射系統(tǒng)噪聲對車內噪聲的影響較大，通過試驗驗證，最終采用了橡膠進油管和油軌內部增加減振塊的的方案進行工程實施，消除了車內感知到的燃油噴射系統(tǒng)噪聲。

（2）油軌增加聲學罩和燃油管路流體消聲器可有效降低燃油噴射系統(tǒng)噪聲。

（3）該SUV整車前圍板穿孔密封性能有較大的改進空間。

參考文獻

[1]龐劍，諶剛,何華等 汽車噪聲與振動---理論與應用[M]北京理工大學出版社,2006.

[2]龐劍,汽車車身噪聲與振動控制[M]機械工業(yè)出版社,2015.

[3]周龍保.內燃機學[M].北京:機械工業(yè)出版社.2006.

[4]楊金才,楊金榜,丁艷萍,劉剛,辜慶偉，等.發(fā)動機噴油噪聲控制方法的研究[J]汽車工程,2011,33(10):898-901.

[5]陳剛,朱石堅,等.撓性橡膠管管壁對壓力波傳播速度的影響，2005, 24(1):114-117.

[6]馬大猷.噪聲與振動控制手冊[M]北京:機械工業(yè)出版社,2002.

[7]謝輝,尹連浩,凌健,等.直噴汽油機燃油共軌系統(tǒng)軌壓主動抗擾控制[J]天津大學學報,2014,47(10):779-885.

Experimental Study of a SUV Fuel Injection System Noise

Wang Jinli, Li Kai, Zhang Liqing, Zheng Chao, Yuan Fei
（AnHui Jianghuai Automobile Co., Ltd, Anhui Hefei 230601）

Abstract:A SUV vehicle Audit Estimate give feedback that abnormal rattle noise is clearly in the driver cabin when idle. The noise resource is the working injector.

Keywords:Fuel Injection System; Front End Panel Hole Sealing; Fuel input pipeline; Fuel Rail Assembly; Fuel Rail Sound package

中圖分類號：U467.4

文獻標識碼：A

文章編號：1671-7988（2016）05-156-04

作者簡介：王金立，就職于安徽江淮汽車股份有限公司。