汽车燃油泵噪音优化方案研究

马国冰 穆国宝 郭杰亮 王创海 董松梅

摘 要：汽车怠速工况下，乘员舱内一般可以感知燃油泵工作产生的“嗡嗡音”。文章针对这项问题，从噪音源和传递路径分析燃油泵工作噪音的产生、传递、感知的整体过程，同时在源和路径上寻找降低噪音的措施。在满足整车供油需求的前提下，降低怠速时乘员舱燃油泵工作噪音，提升汽车舒适性。

关键词：汽车;燃油泵;噪音;改善

中图分类号：U270.1+6  文献标识码：A  文章编号：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

隨着汽车工业的快速发展，消费者对于汽车的舒适性要求越来越高。汽车怠速工况下乘员舱的噪音大小成为衡量汽车NVH水平的一项重要指标。汽车怠速工况下，油泵工作噪音是乘员舱噪音的重要因素。

调查发现，车内油泵工作噪音的现象是普遍存在的，市场上主流品牌车辆在怠速工况下都能听到明显的油泵工作噪音，其中包括外资、合资、自主品牌车辆。油泵工作噪音声压级相比发动机噪音偏小，但频率相比发动机噪音高，声音辨识度高，车内主要呈现为“嗡嗡音”。 在相对安静的乘员舱内，“嗡嗡音”可能成为用户抱怨的对象，严重者甚至可能引起用户听觉不适。因此，各汽车生产厂家针对这项噪音问题，制定各种油泵噪音主观和客观评价要求，其中包括油泵单品噪音要求、油箱总成噪音要求、整车噪音要求等。

本文针对这项噪音问题，从噪音源和传递路径分析燃油泵工作噪音的产生、传递、感知的整体过程，同时在源和路径上寻找降低噪音的措施，验证优化措施的效果。

1 燃油泵工作噪音的介绍

1.1 汽车供油系统构成

供油系统作为传统燃油汽车的燃料供应系统，在车辆启动后，需要不断的向发动机提供燃油保证发动机持续运转，如图1所示。燃油泵是整个供油系统的动力源，在12-14V电压条件下持续运转，抽取油箱内燃油，并对燃油进行加压，通过油管供应发动机，传统燃油车油泵一般采用涡轮泵。

1.2 油泵噪音源及传递路径

涡轮泵利用电磁感应原理，转子线圈通电后在磁场内旋转，带动叶轮压缩液体进入泵室，液体加压后离开泵室。一般油泵转子旋转转速范围为4000r/min-6000r/min。油泵转子高转速下，油泵噪音源主要包括构成件动不平衡的撞击音和液体流动时的冲击音。

油泵装在油箱内，油箱通过绑带固定在车底。所以，油泵噪音的传递路径为：油泵→油箱→油箱绑带→车身钣金→车内感知。

2 燃油泵工作噪音改善

2.1 噪音源改善

2.1.1 控制油泵运动构件零件精度

油泵工作时，泵芯内转子转速一般可达到4000-6000r/ min的转速。高转速下，对运动件的配合精度要求高。控制油泵运动构件的配合精度是降低油泵工作噪音的关键措施。目前行业内，不同油泵厂商对关键零件控制尺寸精度有不同的管控标准，但泵芯运动件配合精度一般按下表1控制。

2.1.2 合理设计泵芯功率

油泵通过泵芯转子的旋转带动叶轮旋转，压缩油液，使油液具备一定的压力和流速，满足汽车供油需求。泵芯转子的转速越高，产生的机械噪音越大。在相同的压力需求条件下，泵芯转子的转速越高，油泵供油流量越大。在相同的电压环境下，泵芯的功率与油泵泵芯转速成正比。换句话说，泵芯的功率决定油泵的流量大小。因此，考虑油泵的工作噪音，在满足汽车最大耗油流量的提前下，应尽量降低油泵泵芯功率。

2.1.3 降低油泵引射噪音

泵芯泵出的燃油压力可达350-550KPa（1个大气压约100 KPa），调压阀为保证输送到发动机的燃油压力稳定，超过调压阀设定值的高压油通过引射装置回射到燃油泵储油桶内。高压油液回射时与油液和储油桶存在冲击噪音（简称引射噪音），引射装置结构的优劣影响燃油泵的噪音，如图2、图3所示。

目前降低油泵引射噪音的方法主要是节流降速。在引射口增加滤网或者增加出油口等方法，降低流体速度，如图4所示。

2.2 传递路径改善

2.2.1 油泵噪音传递路径概述

油泵装配在油箱内，油箱通过绑带固定在车身底部。油泵噪音的传递路径为：油泵→油箱→油箱绑带→车身钣金→车内感知，如图5所示。

2.2.2 油泵与油箱接触点减振

油泵通过自身弹簧的作用力，使储油桶底部压紧油箱壳体。油泵泵芯位于储油桶内，试验结果表明泵芯噪音振动通过储油桶壳体传递给油箱。因此，在油泵储油桶下部与油箱接触位置增加减振垫，能有效的降低噪音振动传递，如图6所示。

2.2.3 油箱上表面与车身接触点减振

油箱装配在车身时，油箱上表面與车身下底板钣金接触，是油泵噪音振动传递的一个路径。油箱上面与车身钣金接触位置一般会采用橡胶垫进行隔振，橡胶材质一般为EPDM或EVA。在相同硬度条件下，橡胶垫的结构形状对于隔振效果有较大影响。试验结果表明，锯齿形橡胶垫优于平面形橡胶垫，如下图7所示。

2.2.4 油箱绑带软连接

油箱通过油箱绑带固定在车身下底部，油箱绑带与车身的紧固点是油泵噪音振动的主要传递点。油箱绑带一般为碳钢材质，通过螺栓紧固在车身钣金上，连接方式为硬连接。随着市场对汽车NVH要求的不断提升，越来越多的车型开始

采用油箱绑带与车身钣金软连接的形式。软连接结构形式为油箱绑带与车身钣金接触点中间增加橡胶减振，如图8所示。

3 结论

综上所述，汽车燃油泵噪音可以通过噪音源改善和传递路径减振两个方向进行优化。噪音源改善主要从控制油泵运动构件零件精度、合理设计泵芯功率、降低油泵引射噪音等方向进行研究改善。传递路径减振主要从油泵隔振、油箱隔振等方向进行研究改善。本文所述各项优化改善措施均经过实际试验验证，改善效果明显，希望对行业内油泵噪音控制有些许帮助。

参考文献

[1] 余志生.汽车理论（第5版）[M].北京：机械工业出版社，2010.3.

[2] 庞剑，谌刚，何华.汽车振动与噪声-理论与应用[M].北京：北京理工大学出版社，2006.

[3] 陈家瑞.汽车构造（第2版）[M].机械工业出版社，2004.