汽車燃油泵噪音優化方案研究

馬國冰 穆國寶 郭杰亮 王創海 董松梅

摘 要：汽車怠速工況下，乘員艙內一般可以感知燃油泵工作產生的“嗡嗡音”。文章針對這項問題，從噪音源和傳遞路徑分析燃油泵工作噪音的產生、傳遞、感知的整體過程，同時在源和路徑上尋找降低噪音的措施。在滿足整車供油需求的前提下，降低怠速時乘員艙燃油泵工作噪音，提升汽車舒適性。

關鍵詞：汽車;燃油泵;噪音;改善

中圖分類號：U270.1+6 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）04-56-03

Study on Noise Optimization Scheme of Automobile Fuel Pump

Ma Guobing， Mu Guobao， Guo Jieliang， Wang Chuanghai， Dong Songmei

（Technology Center of Guangzhou Automobile Group Motor CO. LTD， Guangdong Guangzhou 511434）

Abstract：During automobile idling?condition， passengers can generally sense “wengweng” in passenger compartment，?which?generated by the work of the fuel pump. Aiming at this problem， this paper analyzes the whole process of generating， transmitting and perceiving the operating noise of fuel pump from the noise source and transmission path， at the same time looks for measures to reduce the noise on the source and the path. On the premise of meeting the fuel supply demand of the vehicle， reduce the noise of fuel pump in crew cabin during idle， and improve the comfort of the vehicle.

Keywords： Automobile; Fuel pump; Noise; Improve

CLC NO.：?U270.1+6 ?Document Code： AArticle ID： 1671-7988（2020）04-56-03

前言

隨著汽車工業的快速發展，消費者對于汽車的舒適性要求越來越高。汽車怠速工況下乘員艙的噪音大小成為衡量汽車NVH水平的一項重要指標。汽車怠速工況下，油泵工作噪音是乘員艙噪音的重要因素。

調查發現，車內油泵工作噪音的現象是普遍存在的，市場上主流品牌車輛在怠速工況下都能聽到明顯的油泵工作噪音，其中包括外資、合資、自主品牌車輛。油泵工作噪音聲壓級相比發動機噪音偏小，但頻率相比發動機噪音高，聲音辨識度高，車內主要呈現為“嗡嗡音”。 在相對安靜的乘員艙內，“嗡嗡音”可能成為用戶抱怨的對象，嚴重者甚至可能引起用戶聽覺不適。因此，各汽車生產廠家針對這項噪音問題，制定各種油泵噪音主觀和客觀評價要求，其中包括油泵單品噪音要求、油箱總成噪音要求、整車噪音要求等。

本文針對這項噪音問題，從噪音源和傳遞路徑分析燃油泵工作噪音的產生、傳遞、感知的整體過程，同時在源和路徑上尋找降低噪音的措施，驗證優化措施的效果。

1 燃油泵工作噪音的介紹

1.1 汽車供油系統構成

供油系統作為傳統燃油汽車的燃料供應系統，在車輛啟動后，需要不斷的向發動機提供燃油保證發動機持續運轉，如圖1所示。燃油泵是整個供油系統的動力源，在12-14V電壓條件下持續運轉，抽取油箱內燃油，并對燃油進行加壓，通過油管供應發動機，傳統燃油車油泵一般采用渦輪泵。

1.2 油泵噪音源及傳遞路徑

渦輪泵利用電磁感應原理，轉子線圈通電后在磁場內旋轉，帶動葉輪壓縮液體進入泵室，液體加壓后離開泵室。一般油泵轉子旋轉轉速范圍為4000r/min-6000r/min。油泵轉子高轉速下，油泵噪音源主要包括構成件動不平衡的撞擊音和液體流動時的沖擊音。

油泵裝在油箱內，油箱通過綁帶固定在車底。所以，油泵噪音的傳遞路徑為：油泵→油箱→油箱綁帶→車身鈑金→車內感知。

2 燃油泵工作噪音改善

2.1 噪音源改善

2.1.1 控制油泵運動構件零件精度

油泵工作時，泵芯內轉子轉速一般可達到4000-6000r/ min的轉速。高轉速下，對運動件的配合精度要求高。控制油泵運動構件的配合精度是降低油泵工作噪音的關鍵措施。目前行業內，不同油泵廠商對關鍵零件控制尺寸精度有不同的管控標準，但泵芯運動件配合精度一般按下表1控制。

2.1.2 合理設計泵芯功率

油泵通過泵芯轉子的旋轉帶動葉輪旋轉，壓縮油液，使油液具備一定的壓力和流速，滿足汽車供油需求。泵芯轉子的轉速越高，產生的機械噪音越大。在相同的壓力需求條件下，泵芯轉子的轉速越高，油泵供油流量越大。在相同的電壓環境下，泵芯的功率與油泵泵芯轉速成正比。換句話說，泵芯的功率決定油泵的流量大小。因此，考慮油泵的工作噪音，在滿足汽車最大耗油流量的提前下，應盡量降低油泵泵芯功率。

2.1.3 降低油泵引射噪音

泵芯泵出的燃油壓力可達350-550KPa（1個大氣壓約100 KPa），調壓閥為保證輸送到發動機的燃油壓力穩定，超過調壓閥設定值的高壓油通過引射裝置回射到燃油泵儲油桶內。高壓油液回射時與油液和儲油桶存在沖擊噪音（簡稱引射噪音），引射裝置結構的優劣影響燃油泵的噪音，如圖2、圖3所示。

目前降低油泵引射噪音的方法主要是節流降速。在引射口增加濾網或者增加出油口等方法，降低流體速度，如圖4所示。

2.2 傳遞路徑改善

2.2.1 油泵噪音傳遞路徑概述

油泵裝配在油箱內，油箱通過綁帶固定在車身底部。油泵噪音的傳遞路徑為：油泵→油箱→油箱綁帶→車身鈑金→車內感知，如圖5所示。

2.2.2 油泵與油箱接觸點減振

油泵通過自身彈簧的作用力，使儲油桶底部壓緊油箱殼體。油泵泵芯位于儲油桶內，試驗結果表明泵芯噪音振動通過儲油桶殼體傳遞給油箱。因此，在油泵儲油桶下部與油箱接觸位置增加減振墊，能有效的降低噪音振動傳遞，如圖6所示。

2.2.3 油箱上表面與車身接觸點減振

油箱裝配在車身時，油箱上表面與車身下底板鈑金接觸，是油泵噪音振動傳遞的一個路徑。油箱上面與車身鈑金接觸位置一般會采用橡膠墊進行隔振，橡膠材質一般為EPDM或EVA。在相同硬度條件下，橡膠墊的結構形狀對于隔振效果有較大影響。試驗結果表明，鋸齒形橡膠墊優于平面形橡膠墊，如下圖7所示。

2.2.4 油箱綁帶軟連接

油箱通過油箱綁帶固定在車身下底部，油箱綁帶與車身的緊固點是油泵噪音振動的主要傳遞點。油箱綁帶一般為碳鋼材質，通過螺栓緊固在車身鈑金上，連接方式為硬連接。隨著市場對汽車NVH要求的不斷提升，越來越多的車型開始

采用油箱綁帶與車身鈑金軟連接的形式。軟連接結構形式為油箱綁帶與車身鈑金接觸點中間增加橡膠減振，如圖8所示。

3 結論

綜上所述，汽車燃油泵噪音可以通過噪音源改善和傳遞路徑減振兩個方向進行優化。噪音源改善主要從控制油泵運動構件零件精度、合理設計泵芯功率、降低油泵引射噪音等方向進行研究改善。傳遞路徑減振主要從油泵隔振、油箱隔振等方向進行研究改善。本文所述各項優化改善措施均經過實際試驗驗證，改善效果明顯，希望對行業內油泵噪音控制有些許幫助。

參考文獻

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