某汽油机油轨总成噪声的试验研究

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摘要：针对某汽油机怠速油轨总成噪声突出的问题，详细分析了油轨总成噪声的激励和传递机理，提出减轻针阀质量和改变油轨截面形状与壁厚的降噪方案。同时对改进前后的油轨总成开展了单件和搭载整车的噪声测试。噪声测试结果表明，改进措施是合理的，解决了怠速油轨总成噪声突出的问题。

关键词：汽油机；问题；噪声；改进措施

中图分类号：U464.171；文献标识码：A ；文章编号：

前言

发动机的噪声可分为机械噪声、燃烧噪声和空气动力噪声[1]。机械噪声主要包括活塞的敲击噪声、配气机构噪声、油轨总成噪声等。发动机怠速时其他噪声源引起的噪声水平一般较低，油轨总成的“嗒嗒嗒”噪声成为重要噪声源，严重影响发动机的声压级和声品质。因此控制油轨总成噪声水平，对于提升发动机及整车NVH品质具有重要意义。文中基于油轨总成噪声的激发和传播机理，详细阐述了油轨总成噪声的控制策略，并针对某汽油机怠速油轨总成噪声突出的问题，提出改进问题油轨总成的针阀质量和油轨截面形状与壁厚的措施，并对改进后的方案进行了试验验证。

1.油轨总成噪声的激励和传递机理

1.1油轨总成的结构

油轨总成包括喷油器和油轨，两者通过卡夹紧密连接。图1为发动机常用喷油器结构，其主要由复位弹簧、衔铁、铁心、阀球和阀座等组成。

图1 喷油器结构图

1.2 油轨总成噪声的激励和传递机理

喷油器噪声的激励主要来自于开启过程中衔铁-铁心之间的撞击，以及关闭过程中阀球和阀座之间的撞击。油轨辐射噪声的主要激励来自于燃油压力的波动。

整车环境下，油轨总成噪声经过燃油分配管、进气歧管、发动机舱等相关体的传递和作用，形成对整车噪声的贡献。

2.油轨总成降噪控制策略

2.1 喷油器降噪控制策略

为了改善喷油器组件之间的撞击噪声，可对喷油器进行以下优化设计[2]：

（1）优化针阀质量，降低冲击力

（2）优化针阀弹簧刚度，减小冲击力

（3）优化针阀行程，降低针阀撞击速度

（4）喷油器与燃油分配管之间弹性接触

(5) 喷油器壳体采用减振隔声材料

2.2 油轨降噪控制策略

为了改善因油轨振动辐射的噪声，可对油轨进行以下优化设计[2]：

（1）优化油轨截面形状，减小截面面积，从而有效减小传声面积

（2）优化油轨壁厚，保证刚度，避免采用大截面金属薄壁管

（3）优化油轨管内容积设计

（4）油轨和喷油器之间避免硬性接触

(5) 油轨壳体采用减振隔声材料

3.油轨总成噪声试验

针对某发动机怠速油轨喷油器总成噪声突出的问题，结合油轨总成噪声的激励和传递机理，提出减小问题喷油器的针阀质量和改变问题油轨截面形状的降噪方案，并对改进前后的油轨总成进行了单件和搭载整车的噪声测试，并对比了改进前后噪声测试结果。

3.1 油轨总成改进方案

1.喷油器改进方案

为了减小针阀衔铁-铁心之间的冲击力，对问题喷油器针阀结构进行了优化，减小了针阀衔铁长度和针阀管直径，改进后喷油器针阀质量降低了27.8%。

2.油轨改进方案

喷油器振动和油压波动都会激起油轨的振动，通过壳体向外辐射噪声，为了有效降低油轨传声面积，油轨设计时应避免使用“大截面金属薄壁管”。为此，对问题油轨结构进行了优化，将问题油轨的方形管截面改为圆形管截面，在相同横截面积时增加了壁厚，可有效降低辐射噪声。改进后油轨质量降低25%，横截面积减小40%。

3.2油轨总成单件噪声试验

3.2.1 测试方案及测试结果

为比较改进前后油轨总成本体噪声水平的差异，验证改进效果，针对油轨总成进行了单件噪声测试。表1给出了详细的测试方案。

表1 油轨总成单件噪声对比测试方案

3.2.2 噪声测试结果及分析

噪声测试结果表明，只改进油轨，噪声降低3dB(A)；只改进喷油器，噪声声压级上无明显降低，但主观评价声品质要优于改进前；改进油轨喷油器总成，噪声共降低5dB(A),有效降低了油轨喷油器总成本体噪声水平，且主观评价声品质明显优于改进前油轨喷油器总成。改进后油轨喷油器总成噪声相比发动机其他噪声源不再突出，但须在整车上更换评价其噪声特性。图2仅给出了油轨和喷油器同时改进时的噪声对比曲线。

图2 改进前后油轨总成噪声曲线对比

3.3油轨总成搭载整车噪声试验

3.3.1 测试方案及测试结果

为评价装车状态下改进后油轨总成噪声特性，开展了油轨总成搭载整车的噪声试验，对比测试了整车怠速工况下改进前后油轨总成噪声。表2给出了测试方案。

表2油轨总成搭载整车噪声对比测试方案

3.3.2 噪声测试结果及分析

表3给出了整车怠速工况下，改进前后油轨喷油器总成噪声测试结果。从表中数据可以看出，改进后相同测点处噪声降低2dB(A)，见图3所示。主观评价怠速工况下，改进后油轨喷油器总成“嗒嗒嗒”噪声相比其他噪声不在突出，可以接受。

表3 油轨总成搭载整车噪声对比测试结果

图3 整车上改进前后油轨总成噪声曲线对比

4.结论

针对某汽油机怠速油轨总成“嗒嗒嗒”噪声突出的问题，结合油轨总成噪声的激励和传递机理，提出减轻针阀质量和改变油轨截面形状与壁厚的降噪方案，并对改进后的油轨喷油器总成进行了单件和搭载整车噪声测试，测试数据和主观评价结果表明改进措施是合理的，解决了怠速油轨总成噪声突出的问题。

参考文献：

1.庞剑，谌刚，何华.汽车噪声与振动-理论与应用[M].北京：北京理工大学出版社，2006.

2.杨金才，杨金榜，丁艳平等.发动机喷油噪声控制方法的研究.汽车工程，2011（33）：899.