某SUV整車燃油噴射系統(tǒng)噪聲的試驗(yàn)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(yàn)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(píng)價(jià)反饋，駕駛艙內(nèi)有較為明顯的“噠噠”異響，通過(guò)試驗(yàn)確定該噪聲源為噴油器工作撞擊；針對(duì)該問(wèn)題，分別從前圍板穿孔密封、進(jìn)油管路、油軌總成和油軌聲學(xué)罩等方面進(jìn)行了試驗(yàn)研究，最終確定了可實(shí)施的工程方案，有效的解決了該問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：燃油噴射系統(tǒng)；前圍板穿孔密封；進(jìn)油管路；油軌總成；油軌聲學(xué)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(gòu)買汽車時(shí)，非常注重經(jīng)濟(jì)性和舒適性（噪聲與振動(dòng)），噪聲與振動(dòng)的好壞已經(jīng)成為汽車品牌的一個(gè)重要標(biāo)志[1]。異響是顧客不希望聽(tīng)到的聲音，他們會(huì)對(duì)異響產(chǎn)生極大的反感和抱怨，甚至懷疑汽車的質(zhì)量[2]。發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)整車噪聲貢獻(xiàn)較大，燃油噴射系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)核心部件，其工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生典型的振動(dòng)噪聲。

本文通過(guò)對(duì)某SUV整車反饋的“噠噠”異響進(jìn)行了試驗(yàn)調(diào)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(chǎn)生。分析了燃油噴射系統(tǒng)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理和傳遞路徑，針對(duì)性的提出了改進(jìn)方案并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。

1、燃油噴射系統(tǒng)噪聲機(jī)理分析

1.1燃油噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)上，并通過(guò)快插進(jìn)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(duì)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(jié)構(gòu)

噴油器主要結(jié)構(gòu)包括銜鐵、接桿、彈簧、針閥管、球閥和閥座等，見(jiàn)圖1。由于該噴油器帶電加熱功能，因此針閥長(zhǎng)度較常規(guī)噴油器長(zhǎng)，相應(yīng)的針閥質(zhì)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(jī)理

噴油器開(kāi)啟時(shí)，銜鐵與接桿發(fā)生撞擊；關(guān)閉時(shí)，球閥與閥座產(chǎn)生撞擊，兩次撞擊產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)會(huì)通過(guò)噴油器殼體、燃油傳遞到油軌和進(jìn)油管等。噴油器噪聲機(jī)制如下：

1) 撞擊瞬間，球閥-閥座之間的燃油被壓縮產(chǎn)生高速噴射。

2) 撞擊瞬間，銜鐵-接桿、球閥-閥座由于碰撞產(chǎn)生突然變形，在該面附近激發(fā)較強(qiáng)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(cè)向產(chǎn)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(jié)構(gòu)共振所激發(fā)的結(jié)構(gòu)噪聲。

燃油壓力脈沖會(huì)傳遞到油軌、快插進(jìn)油管等，并激勵(lì)該部件產(chǎn)生結(jié)構(gòu)噪聲，最終通過(guò)車身傳遞、透射到駕駛艙內(nèi)，被駕乘人員感知到。圖2對(duì)燃油噴射系統(tǒng)噪聲的傳遞進(jìn)行了識(shí)別，虛線表示空氣輻射，主要是發(fā)動(dòng)機(jī)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(yàn)結(jié)果及分析

2.1噪聲源調(diào)查

測(cè)試了車內(nèi)噪聲、油軌振動(dòng)，對(duì)車內(nèi)噪聲進(jìn)行數(shù)字濾波回放，“噠噠”音頻段為1100-2600Hz，油軌振動(dòng)在該頻段的振動(dòng)也較大，見(jiàn)圖3。

圖3　油軌Z向振動(dòng)、車內(nèi)噪聲時(shí)頻圖

該發(fā)動(dòng)機(jī)為直列四缸，各缸噴油單獨(dú)控制。噴油器將燃油噴入氣道后，對(duì)應(yīng)氣缸點(diǎn)燃做功，即噴油器噴油頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火頻率大小相等。怠速轉(zhuǎn)速為756.37rpm，噴油頻率為25.21Hz，前15階噴油振動(dòng)輻射均在車內(nèi)噪聲頻譜內(nèi)有體現(xiàn)，見(jiàn)圖4。試驗(yàn)表明，駕駛艙“噠噠”音是噴油器工作產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲。

圖4　油軌振動(dòng)、車內(nèi)噪聲頻譜

2.2前圍板穿孔密封試驗(yàn)分析

汽車前圍板有較多的管路穿孔，包括換擋拉絲孔、轉(zhuǎn)向孔、線束孔、空調(diào)管路孔和暖風(fēng)管孔等。分別對(duì)試驗(yàn)車輛的穿孔進(jìn)行臨時(shí)密封，試驗(yàn)矩陣見(jiàn)圖5。

原車狀態(tài)車內(nèi)怠速噪聲為39.6dBA，穿孔全部密封后車內(nèi)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(píng)價(jià)怠速的“噠噠”音消失，車內(nèi)怠速噪聲水平有較大的提高，其中轉(zhuǎn)向孔和換檔拉絲孔對(duì)車內(nèi)噪聲影響較大，見(jiàn)圖6。

前圍板穿孔密封可以大大提高車內(nèi)噪聲水平，轉(zhuǎn)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(yàn)矩陣表

圖6　怠速時(shí)，車內(nèi)噪聲對(duì)比

2.3進(jìn)油管試驗(yàn)分析

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

車內(nèi)怠速噪聲為40.16dBA，使用橡膠進(jìn)油管車內(nèi)怠速噪聲為39.04dBA，降低了1.12dBA，增加流體消聲器后，車內(nèi)怠速噪聲為38.59dBA，較硬質(zhì)塑料進(jìn)油管降低了1.57dBA，主要消聲頻段為200Hz，見(jiàn)圖8。駐車加速時(shí)，使用橡膠進(jìn)油管后車內(nèi)噪聲有降低趨勢(shì)，降低0.5-1dBA；增加流體消聲器后，車內(nèi)噪聲降低0.5-2dBA左右，見(jiàn)圖9。

進(jìn)油管材料和結(jié)構(gòu)對(duì)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(dòng)機(jī)也有使用彈簧膜片式，見(jiàn)圖10。

圖7　帶流體消聲器的橡膠進(jìn)油管

圖8　車內(nèi)怠速噪聲頻譜-不同進(jìn)油管

圖9　駐車加速車內(nèi)噪聲-不同進(jìn)油管

圖10　某競(jìng)品發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)油管布置

2.4油軌試驗(yàn)分析

油軌被燃油脈沖、噴油器撞擊等激勵(lì)后，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)輻射噪聲。減振塊依靠自身的變形能力補(bǔ)償壓力脈動(dòng)引起的油液體積變化，進(jìn)而抑制壓力脈動(dòng)的作用，降低燃油脈沖峰值，減振塊外形見(jiàn)圖11。

本次試驗(yàn)驗(yàn)證使用橡膠進(jìn)油管。油軌內(nèi)部增加減振塊后，油軌容積降低1934mm3，油軌表面振動(dòng)中噴油頻率對(duì)應(yīng)的振動(dòng)峰值略有增加[7]，油軌的高頻結(jié)構(gòu)響應(yīng)降低較為明顯，幅值降低60％-80％左右，見(jiàn)圖12。

圖11　油軌內(nèi)部減振塊

圖12　油軌表面振動(dòng)頻譜

圖13　車內(nèi)怠速噪聲頻譜

圖14　駐車加速，車內(nèi)噪聲曲線

油軌內(nèi)增加減振塊后，車內(nèi)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(xué)包裹，車內(nèi)噪聲為37.23dBA，降低了2.12dBA，見(jiàn)圖13。

油軌增加減振塊后，駐車加速時(shí)，車內(nèi)噪聲有降低0.5dBA-1.5dBA左右，油軌增加聲學(xué)包覆后，車內(nèi)噪聲降低0.5-2dBA左右，見(jiàn)圖14。

3、結(jié)論

（1）燃油噴射系統(tǒng)噪聲對(duì)車內(nèi)噪聲的影響較大，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，最終采用了橡膠進(jìn)油管和油軌內(nèi)部增加減振塊的的方案進(jìn)行工程實(shí)施，消除了車內(nèi)感知到的燃油噴射系統(tǒng)噪聲。

（2）油軌增加聲學(xué)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(jìn)空間。

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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(hào)：U467.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-7988（2016）05-156-04

作者簡(jiǎn)介：王金立，就職于安徽江淮汽車股份有限公司。