汽车燃油系统NVH那点事

供油系统由燃油箱，燃油泵、燃油管路、油轨、喷油器等组成（见图1）。它的功能是根据发动机运转工况的需要，向发动机供给一定数量的、清洁的、雾化良好的燃油，以便与一定数量的空气形成可燃混合气。燃油泵泵油，燃油在油管里面流动带来的压力脉动，以及喷油压力的变化等的都会带来一些NVH问题。供油系统的主要噪声源有三种：油泵噪声、油轨噪声、喷油嘴噪声。

图1 燃油系统

燃油泵噪声

燃油泵机械式和电动式两种，主要任务是供给燃油系统规定压力的燃油，电动燃油泵的结构见图2。它在工作过程中会产生的噪声来源主要有三种：

图2 电动燃油泵结构

1、燃油流量与压力的波动变化导致的噪声：

对于滚道为圆形的传统滚柱泵, 由于滚柱叶轮呈偏心布置, 泵室的容积随转角成正弦变化。容积增大时吸油, 容积减小则排油,燃油的流动速度随之变化, 因而在吸油端和泵油端产生压力波动, 波动频率是叶轮旋转频率的5 倍, 倍数相当于泵室的数目。

另外,在泵室的进油口被切断、出油口被接通以前,燃油被压缩。但是, 由于燃油是液体, 几乎不能压缩, 因此, 燃油压力迅速升高, 在泵室中产生压力峰值。正是由于燃油流动的流量压力特性是波动变化的, 这种波动以音速传到进出油管, 产生周期变化的振荡力, 象固体传声一样传到汽车构件中去叶片产生的噪声、电机产生的噪声以及电压器产生的噪声（见图3）。

2、油泵吸油腔内的气泡破裂

由于汽油极易挥发, 加上油泵工作时温度升高和吸油时产生的局部真空, 加速了燃油的汽化过程特别是当燃油温度升高时, 在吸油端极易形成蒸汽泡。当压力升高时, 这些气泡破裂, 产生带有高频能量的冲击波, 引起相应构件的振动, 产生噪声

 3 、燃油泵零件引起的振动

燃油泵的零件往往由于各种不同的原因引起振动, 并被传到燃油管和油泵安装支架产生噪声如油泵零件几何形状不正确装配误差过大内齿轮泵中由于刚性零件干涉以及有关旋转零件的偏心而产生振动等特别是齿轮的径向跳动或牙形的变化, 是产生波动的主要因素。

图3 叶轮动不平衡噪声的特点

燃油轨产生的噪声机理

燃油轨的作用负责分配燃油到每个喷油嘴。油轨里始终有恒定的压力，高压喷油泵将燃油送入油轨，然后由油轨送入喷油器。油轨结构见图4。

噪声原因：燃油压力波动形成共振、燃油波动激发歧管振动、供油不稳对油轨产生冲击。

噪声特征：油轨产生的噪声主要是管内的流体模态频率与油轨本身的结构模态频率发生共振引起的。

图4 油轨结构示意图

油轨噪声的控制措施：

1、进行避频设计，结构模态和流体模态解耦，避免发生共振。

2、避免使用大截面的金属薄壳管壁，提高油轨刚度，减轻油轨质量。

3、合理设计油轨内的腔室容积削弱燃油波动

4、通过流道设计，使燃油流动顺畅。

5、确保油泵提供压力和流量稳定的燃油，减小燃油对油轨的冲击。

6、进行进气歧管和油轨的避频设计，对歧管进行隔振处理，减弱歧管因油轨而引发的振动。

不同结构的燃油轨对油轨噪声的影响案例见图5.

图5 不同油轨设计方案及声音频谱特征

喷油器的噪声：

喷油器的作用是按照发动机ECU计算出的喷射正时和脉宽（喷油量），向进气歧管或气缸内喷射燃油，喷油器实际上是一个电磁阀，ECU通过控制其电磁阀线圈的电流通断（接地线的通断）来控制喷油器的工作。喷油嘴的结构见图6。

在电磁阀工作和压力销回位时，针阀碰撞会产生频率成分较高的“嘀嗒声”。

图6 喷油嘴的结构示意图

燃油系统所带来的NVH问题就介绍到这里。