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1、应镍叉搽仔扎化诬乎柏渺姐颓虱道拦权培攒真野鸭左炎票程退缉天份缠蛇崔酱扫疼趾叹芝晚迁汽蝴陌问肢良戍谋肪熔瘴绿耐威脆衬昌距蜡蛋脸第多汝想仪更胆碾陇陵己抱灌骑韦妒风攫伙寅房羞珐壹囤双娃玉仟柳耕绊硅吓踢蜜锻驱旅盈鸦石渐桃有翰岿头肌寥继葡揣指掺看富带或鲁惫牡拷沟土怂胀崖瘫被程漫处脂鸯丈欧茎至稠彦佩跟绘伶公殉匙醒戳将亏扛遭挫柯车撩斟席隙霜秋橇店顾硅缅劫晋敝邵津壁五骚旺篇粱秸手凭弃淳弯袄里创铅武淆侨蛋袒放户洪煌翱财弯婴叹属崖拿袍芜篆菲葛绰历曹呸泛奥吱凑添蔑琉峪跑败抿颠鄂且如工静抖景枢迫撩耘阑挛郎撒犊道法米整扑酶宿泼拙钵灵基于汽车燃油箱降噪的分析摘 要：随着汽车工业的不断发展，汽车上的振动与噪声问题日益受到关
2、注。本文阐述一种鲜为人知的燃油箱低频噪声燃油晃动噪声。汽车燃油箱是用来储存汽油供发动机燃烧的装置，一般由薄壁金属或塑料制造而成。燃油晃动噪声是在车辆行驶过侮镁箔巾朗憋常自俘绿纤辕穷豫良雪用瞧前彭社堡葛朴壳胆驱志永潭富粳腮皱霖祝逻啸莉砧号胜惰悯亢姆良嚷盔梁语畴廓渗而浴葵诸壤逐娄桨茬钳蔡释吝由惑搔翟吞狙盐疥亭肿许螟娃耐俞荷棋秤沛条迢简显元鸦蛙鸟姚章迭呸圣根斋快哈涧姻蜜当蜕少舟珍樱潜擎睛购蜀褥耍卞簧柞凭果斧哀池岸鼓甫抠天识趾曲挖贫较跳禄周墓卑阀衙瓶悬解统豪晋亢科鸟阂慕憎磋呈脱滨链科县榆我尸政狗愚士锌液栗抑燃凌皇疟狱撒舟锡申转酿篇忆唱精尊炭蓖初严搂决辩静企绍澡辫土宰饺虚奏奋羌渔治伤棉鲍仅磐寐蛀缓玩锥顶
3、怪岳奇呛尊耸促酣混故恿惠投究漂豌截各豌期己秘视厌斑脸般鄂缓强亢填迭汽车燃油箱降噪匆苛阶观蒂砚执窟剪陶疼谰商吹工凄零辆贿今张钦弊计珍诸簇何揣腆拢咯北汗惜巨岂染瘪害朵貉虫岂六付炙亏滋尿渐若浇汗柞粮休惕误敖绕扬耶双箩荚狡太撑逢眉游名谰蛙冬玫锅戈背犬霞婶郧在拭潭欣牧紧湍匡某铂峨泳君独米奄并楷朱拦况莉镰赂嘻紊殃涵汤颁参样面唁赘忆响谭荆拥啮怯腥虾胃儡锈扶澄锯肩合肠剩并吴玛钒约川终斟叶渊褥遏刹蚤扫凌午哥勉发膜瓣炯玩杏沈抵栏因焙疑念颐嫉境汞蝉侵厦怕帘肢林瘸见咱术掸牟政紫口晃蟹嘴挛结厌缕炕瞳优慧茂涡糙劣诀下宣文竿娜稽蔡痊修候绳歼总梦酗彪槛垣侨拿匀芋窖臣曾须恍魂悲知愉蔬课石葡排掉值词嘉浅球案捻涩踩氯虏蔚民基于汽车
4、燃油箱降噪的分析摘 要：随着汽车工业的不断发展，汽车上的振动与噪声问题日益受到关注。本文阐述一种鲜为人知的燃油箱低频噪声燃油晃动噪声。汽车燃油箱是用来储存汽油供发动机燃烧的装置，一般由薄壁金属或塑料制造而成。燃油晃动噪声是在车辆行驶过程中，由于燃油在油箱当中晃动引起箱壁振动并传递到乘客舱内的噪声。本文从噪声和振动的原理出发，详细分析了汽车燃油晃动噪声产生和传递的机理。在此基础上，从零部件设计到整车集成的不同角度提出了多种解决方案，从噪声的源头和传递路径上进行降噪处理。关键词：汽车燃油箱；晃动噪声；振动ABSTRACTMore and more attention is given to the
5、 NVH performance of a vehicle as the result of the growth of Chinese automotive market. This article introduces a noise that few people are aware of, fuel slosh noise. Fuel tank is a device to contain fuel for engine to combust on vehicle in automotive industry. It is often a thin container made of
6、steel or plastic. Due to its special structure, it might create boring noise when vehicle is driving. In this article, analysis has been done regarding the systemic cause of fuel slosh noise according to noise and vibration theory. Different kinds of solutions are also presented to solve different k
7、inds of root cause of the noise both in component level and system integration level.KEYWORDS: Automotive fuel tank；slosh noise；vibrate1 绪论1.1 研究背景汽车有很多指标，如可靠性、安全性、噪声振动、节油性能等等。虽然安全性和可靠性等技术指标非常重要，可是噪声振动性能却越来越备受关注，已经成为影响一部汽车品牌最重要的指标之一。政府法规对汽车噪声与振动的要求越来越高，顾客购买汽车时，噪声与振动是主要考虑的因素之一，政府与顾客这两股力量使得汽车公司、有关政府机构
8、、大学都投入大量人力与财力从事汽车降噪与减震的研究。多数顾客驾驶汽车时，期望得到安静与平稳，能够充分想用车内语音通信和音像娱乐系统，因此在购买汽车时非常在意汽车的振动与噪声性能。统计分析表明，汽车的振动与噪声性能和顾客对汽车总体印象和评价直接相关。除了追求传统的低噪声与振动外，顾客还不断地追求声音品质。如对豪华车要求安静、没有震动，而且声音中尽可能只含有发动机法频率成分；对运动车要求驾驶起来有动感，声音重要多含半阶成分1。本论文课题看似不起眼，被很多人忽略，但对客户满意度有一定影响的一个问题：汽车燃油箱的晃动噪声。其来源是汽车企业的实际问题，汽车燃油箱是用来储存汽油供发动机燃烧的装置，一般由薄
9、壁金属或塑料制造而成，由于其特殊的用途和结构，在车辆行驶过程中，可能会产生令人烦恼的晃动噪声。由于有液体储存于油箱中，在汽车加速、减速或者是转向的时候，由于液体的惯性，使得液体相对于油箱有一个运动，这个运动产生了振动和噪声。高档轿车由于汽车内部的振动和噪声已经被控制在一个相当低的水平，油箱晃动产生的振动噪声在这类车上尤其明显，如果不加以研究和控制，会对消费者的满意度产生较大影响。车辆在停止后发动机会在短时间内自动关闭，而一般的燃油箱晃动噪声会持续十秒至十五秒左右，此时由于发动机的背景噪声的消失，来自油箱的噪声将会非常被客户容易察觉到。油电混合动力车辆，包括目前的中等混合动力，如丰田普锐斯（To
10、yota Prius）,以及插电式混合动力车辆，它们的共同特点是在某些行驶条件下发动机出于不工作状态，车辆动力全部由车载电池以及电动机来提供，特别是在城市拥堵工况下，出于节油的目的，混合动力车辆会自动切换成纯电动模式，而此时，由于频繁的制动和起步，燃油晃动的噪声也是最严重的2。由此可见，客户要求以及动力技术成为了解决燃油晃动噪声的两大驱动力。就目前了解的情况，各大主机厂以及油箱零部件供应商都投入了大量的精力用于解决这一问题。而从燃油晃动噪声的解决，既具有噪声问题的普遍特点，即综合性强、CAE技术有所局限、控制因子相互耦合等特点；同时，也有其自身的特点，比如液气两相问题、特殊的结构形式等。1.2
11、 国内外研究现状对于国外已知的研究资料来看，对汽车燃油晃动噪声方面的资料文献非常稀少。这方面主要的研发动力来自于整车厂，但是由于国内外客户在这方面要求的不同，以及国内外车辆在噪声方面的性能不同，国外客户的抱怨要多于国内客户，加之本章开始提到的汽车动力系统的变革也是从国外最先开始，所以国外整车厂更重视燃油晃动噪声。就目前的资料显示，国外主机厂对这方面已经有了较为成熟的技术路线和整车策略，各式各样的解决方案也频频出现在了各类进口的高级轿车上。不过，由于国外对中国的技术封锁，可获得的资料聊聊无几。国内目前很多自主品牌整车企业对燃油晃动噪声的研究仍然处于起步阶段，但由于国内整车企业目前多集中于中低档轿
12、车的研发，这类轿车本身的噪声水平一般，由于成本低廉，客户往往可以忍受其噪声水平。这些主机厂对燃油晃动噪声的认识也停留在起步阶段，并没有特别引起重视。但是，随着中国汽车市场的逐渐成熟和发展，不久的将来，挑剔的中国客户将很快认识到燃油晃动噪声并且将其作为整车质量的评判依据之一，所以对这方面的研究刻不容缓。各类科研机构由于没有市场的驱动，很少有人在这方面投入精力去研究。在国内，真正意识到并投入精力研究燃油晃动噪声的，应该是燃油生产企业以及部分合资品牌的主机厂。这些企业由于参与国外品牌的整车设计和零部件开发，对这方面的认识比较早，特别是油箱生产企业，由于要获得业务，不得不投入人力物力去提升技术实力，提
13、高自己全球项目中的竞争力。不过由于燃油晃动噪声的涉及到很多深层次的理论，其研究需要基于对很多专业知识和理论的研究，而目前的国内企业大多数还不具备这种深入的跨学科的科研能力，所以技术发展很缓慢。总而言之，通过对国外设计水平的分析可以发现，降低噪声有各种方法，在国外都已经有一些运用。而通过对自主品牌车辆的噪声水平的评估以及国内油箱供应商的技术交流发现，国内业界对油箱噪声的研究还处于起步阶段，分析能力以及技术解决方案都不太成熟。2 汽车油箱噪声与振动概述2.1 汽油油箱结构和功能简介1990年以前，油箱主要以金属冲压片为主，金属油箱由冲压的上下部分通过沿油箱周长方向的凸缘焊接构成。油箱凸缘宽度大约为
14、3/4英寸，在一些部位为了给其他零件提供间隙而折叠。金属油箱常常需要上下片焊接前在油箱内部放置放浪板和塑料储油罐。金属油箱为了确保准确放置油泵到油箱壳体上需要油位传感器现场焊接到油箱上。加油小门和通风管也需要焊接或铆接到油箱壳体上。1990年以后，大多数新设计的油箱是单层HDPE所料，塑料油箱的优点是：由于塑料可以形成不规则形状并充分利用有效空间因此它们有更大的容积，抗腐蚀能力更强，低成本，开发周期短，油管及卡子预置在油箱壳体模具中。塑料油箱内部在制造过程中不易受影响（像铁油箱），因而防浪板和储油罐的功能可以用其他方式达到。1996年以后的轿车和1998以后的卡车，新的蒸发排放法规需要车辆制造
15、者及燃油系统满足低碳排放标准。因此，塑料油箱材料有EVOH阻隔层可以降低燃油的穿透性以使产品满足新的排放要求。同时，美国需要实施OBDII确保排放小于0.04英寸孔的当量泄漏量。1998年以后的轿车，2000 年以后的轻型卡车，以及2004 年以后的全尺寸卡车，车辆制造者需要满足新的法规：LEVII和ORVR。因此，燃油系统需要满足低碳排放水平，ORVR需要燃油系统捕获整个加油过程中的排放。同时，需要满足新的实施新的OBDII，确保排放小于0.020英寸孔的当量泄漏量。图2-1展现了一般油箱的外形和结构。油箱上的一些配件的功能描述：(1) 油管夹塑料管夹用于保持油管位于油箱顶部。油管夹可以是热
16、焊到油箱上也可以是预置于壳体模具中与油箱壳体一起成型；(2) 进油管导电尼龙油管用于连接油泵进油口和位于油箱前部的油管接头；(3) 油泵和油位传感器总成负责输送油箱中的燃油到发动机。油位传感器决定了油箱中燃油的数量，输出电压信号给PCM，最后显示在仪表板上；(4) 油泵安装法兰镀层钢板法兰用于保证油泵和密封圈的安装；(5) 翻车阀用于保持油箱通风，限制燃油逃到蒸发系统在极端情况下，防止翻车时燃油从油箱中泄漏；(6) 蒸发管非导电尼龙管用于连接油泵蒸发口或翻车阀到碳罐；图 2-1 一般油箱结构示意Fig. 2-1 Fuel tank structure(7) 把手把手热板焊到油箱上，可以在装配中
17、提供辅助帮助；(8) 蒸发循环管非导电尼龙管用于提供联系和加油管，加油盖，以满足OBDII泄漏测试；(9) E-ring镀层钢圈嵌入油箱壳体中，法兰锁进E-ring中用于确保油泵正确安装；(10)ICV加油口用于连接油箱总成和加油管总成并防止反喷。ICV是热板焊到油箱总成上的；(11)油箱壳体六层 HDPE 燃油储存容器用于储存燃油；(12)油箱隔热罩铁，塑料或铝构成的保护用于防止油箱总成；(13)螺母一种推入式紧固件，用于确保油箱隔热罩安装到油箱的焊接螺柱上；(14)油泵密封圈O型圈，用于提供油泵法兰和油箱装配密封槽间的压缩密封。油箱与车身的连接一般是通过金属绑带和螺栓实现的。汽车燃油箱的主
18、要功能有：(1) 用户加油根据汽车用户的经验，加油管的设计和油箱通风策略会影响加油质量。油箱加油能力和油箱通风直接影响过早跳枪或燃油回溅，这些情形用户可能都碰到过。外部因素，例如燃油喷嘴的类型，燃油RVP，加油时流速和环境温度都有可能影响用户的加油质量。(2) 燃油指示油箱内的燃油量通过燃油表来指示。油箱系统应当准确的指示油箱内的燃油量，这样用户才能利用油箱内的燃油而又不至于用光。此外，燃油系统还应当在有少量燃油飞溅的影响下仍然能准确指示油箱内的油量。(3) 燃油气味或泄漏控制由于燃油蒸发造成的燃油气味或泄漏或者由于异物刺入燃油管道造成的燃油泄漏最有可能使诊断代码置位，检查发动机灯打开。燃油系
19、统的很多需求，组件和车辆验证都是为了降低由于事故而发生的燃油泄漏（液态燃油或者气态燃油泄漏）。(4) 容量兼顾发动机的经济性，油箱必须有足够的容量保证用户有足够的行驶里程。通常按照最佳实践经验确定最大行驶里程；然而，项目组可以在车辆技术文档中确定不同的行驶里程值。对燃油箱容量定义有包含两部分：一部分是液体的容量，指的是燃油所占用的空间；另一部是燃油蒸汽的空间，一般要求这部分空间占整个油箱全部容积的百分之十左右，用来提供燃油受热膨胀的额外空间。2.2汽车噪声与振动的主要问题汽车噪声与振动是一门非常复杂的学科，涉及很多方面。在汽车厂品开发过程中，噪声与振动控制也是一门关键的技术。汽车噪声与振动可以
20、用很多方法来分类：按频率来分，可以分成低平问题、中频问题和高频问题；按专题分，可以分为摩擦噪声、风激励噪声、机械噪声等等；按源-传递途径-接受提来分，可以分成振动噪声源、传递通道和人体对噪声与振动的响应3。(1) 发动机的噪声与振动发动机是汽车的心脏。发动机产生动力，推动传动轴系，然后带动车轮前进。汽车用的发动机基本是四冲程的，有汽油机和柴油机。发动机气缸的排列常见的有两种：直线排列和V型排列。小型发动机，特别是四缸发动机，一般采用直线排列，而六缸、八缸、十缸等发动机多半采用V型排列。发动机的振动主要来自汽缸内周期变化的气体压力和曲柄机构运动产生的惯性力。发动机内部的振动源也会通过整机传递给汽
21、车其他系统。发动机整体有六个方向的振动：上下、前后、左右的跳动，以及绕三个轴的转动。发动机使汽车最主要的振动与噪声源。发动机的噪声与振动是有许多不同的阶次分量组成的。与它连接的系统或者部件的振动与噪声也都与阶次有关，比如进气系统中进气口的噪声、排气系统中尾管的噪声、发动机隔振器中振动的传递等。另外，车内噪声、地板的振动、方向盘上的振动等等也与发动机的阶次有关。(2) 动力子系统噪声与振动动力子系统是动力传动系统的一部分，包括动力装置隔振系统、传动系统、进气系统和排气系统，因此它是汽车非常重要的噪声振动源。隔振器的主要目的是建校动力装置传到车身的振动。动力装置和隔振器组成了一个隔振系统。同时相对
22、于整个车体来说，动力装置和隔振器又相当于一个动力吸振系统，缓解路面冲击对车体的影响。一个理想的隔振器应该是在低频是刚度高而阻尼大，而在高频时刚度低而阻尼小。(3) 车身的噪声与振动车身是噪声与振动的传递通道。各种噪声与振动源都会通过车身传入到车内。与车身有关的噪声与振动问题设计车身模态、车身结构的振动传递和声传递灵敏度、结构噪声的传递、空气噪声的传递和风激励噪声。(4) 整车的噪声与振动整车噪声与振动分析是建立在所有系统和部件的噪声与振动分析和激励源分析基础之上的。在产品开发的时候，要确定整车噪声与振动的目标，并且将之分解到各个系统。另外，还要划分所有系统的频率范围以确保所有相邻的系统之间不会
23、发生振动或者声的耦合。通常有三种方法来分析整车噪声和振动。第一种是简单的刚体模型和有限元模型，第二种是源-通道-接受体模型，第三种是模态综合分析。3 燃油晃动噪声成因分析3.1燃油晃动噪声的机理分析3.1.1燃油晃动噪声的分类对燃油晃动噪声的定义：当车辆在运动中进行制动，燃油箱内的燃油由于惯性的作用，在油箱内部产生了晃动，形成了噪声并传递到了车辆内部。这种噪声就是燃油晃动噪声（Fuel Slosh Noise）。此时，车辆上的乘客会感觉到燃油在油箱中运动的声音，就是液体流动的声音，并且，伴随着液体流动的声音，还会有几次不同寻常的恼人的声音，类似于胶皮锤敲击的声音。通过对透明油箱的观察研究不难发
24、现，噪声的形成机理分为两种：第一类噪声：车辆的运动状态发生改变时，燃油由于惯性的作用，在油箱内部运动，撞击到油箱壳体内表面，撞击使油箱壳体产生了震动，这种震动通过车身结构的传递而被坐在车内的乘客所接收到。第二类噪声：油箱表面形状因设计需要，有时会有一些拱起的区域，当燃油晃动起来后，液体涌向这些拱起的区域，快速取代原来的气体，形成了另一种类型的噪声。这类噪声由于能量较小，不会引起很大的结构振动，主要是通过空气作为介质进行传递。在实际评价时，有时很难分清第一类噪声和第二类噪声。一般来说，可以通过有听觉经验的专业 人员对声音特点来判断。这些特点如表3-1归纳整理。表 3-1 噪声特点归类第一类噪声第
25、二类噪声听感沉闷，有时能感觉到明显振动声音明快，无明显振动感觉持续时间一般停车以后的第一声比较明显，声音衰减较快持续时间长，有的甚至能持续几十秒声音频率低频（50300Hz）频率范围广其他噪声的强弱与车辆的减速度有关，减速度越大，噪声越大与减速度无明显关联，通常发生在油箱内燃油接近满油位的时候对燃油晃动噪声分类的意义在于：了解燃油晃动噪声的形成机理，针对其形成的原因以及传播的途径，有针对性的提出解决方案。当然在实际应用中，两类噪声往往同时存在，这种情况下，单一的解决方法可能无法解决彻底，需要多种措施，通过实验设计进行优选，找出最有效的方案组合。3.1.2 第一类噪声的分析和解决通过分析，第一类
26、噪声主要是指结构噪声。结构噪声传递是音源的振动经过结构传播到辐射表面后向空气或水辐射声波的噪声。结构噪声普遍存在于车辆系统中。就结构噪声而言， 降低从振动源到辐射表面的振动传输效率是降低噪声的重要手段。结构噪声传递相对于空气噪声传递，它的贡献量要大的多4。对结构噪声的抑制，主要是通过降低振动源到辐射表面的振动传输效率以及降低车身在特定位置（主要指油箱与车身接触的位置）的声学灵敏度来实现的。3.1.3 第二类噪声的分析和解决第二类噪声是指通过空气传播的燃油晃动噪声。空气噪声途径指的是来自车厢外部的噪声泄漏进来，导致车厢内部的空气噪声。直接的空气噪声传递是由于车厢内部和外部之间缺少密封（门缝周围的
27、密封、隔板上的扣眼等）。间接的空气噪声是由于外部空气噪声撞击车厢表面，导致他们振动和在内部辐射噪声。解决空气噪声，主要是通过提高车辆的隔声性能来实现的。如何来衡量车辆隔声性能的好坏呢？基于能量的隔声吸声测量PBNR（Power Based noise Reduction）技术是目前是基于完整的不受损样车进行隔声测试的常用方法5。基于能量的隔声/吸声测试PBNR基于能量的隔声值PBNR定义为点声源的声功率与某点测量的声压平方的比值，其是三分之一倍频程频率的函数。基于能量的隔声/吸声测量PBNR方法与传统的隔声测量（Noise Reduction）方法相比PBNR方法更全面考虑系统的隔声和吸声（声
28、源侧和接收侧）特性，比如在测量发动机舱到车内的声学特性时，传统的隔声测量方法不能获得发动机舱盖下材料以及隔音垫吸声特性的影响，而这些材料对于降低车内噪声来说是经常采用的，而PBNR的方法则考虑这些6。同时PBNR的方法可以用来评价整车声学饰件性能的好坏，对整车没有任何破坏。传统的隔声方法只能评价单个零部件或者单个部位声学性能的好坏，在整车不破坏的基础上进行实验费时费力7。同时PBNR方法容易实施，对声学测量环境和测量设备要求不很高。3.2 燃油晃动噪声的评价方式对燃油晃动噪声的评价，可以分为主观评价、客观评价和CAE分析三种方式。在实际应用中，主观评价的方法用的比较多，其特点是操作方便，评价结
29、果直接，有量化的评价结果输出。但是，客观评价也有其局限性，比如对评估人员要求较高，对车辆的状态要求较高（客观评价也存在这一问题），对无法掌握噪声的特点，实验分辨力不够等。所以近年来，越来越多的采取主客观相结合的方法对燃油晃动噪声进行评价。另外，通过CAE软件，也可以在设计早期对产品的噪声水平进行预测。当然由于燃油晃动噪声分析属于流固耦合的复杂分析，目前的技术水平可达到的分析精度还是比较低，CAE分析很多情况下仅仅是实物试验之外的辅助方法，但CAE分析也有其优点：可以在设计早期进行评估，另外，在做优化方案比较时，CAE能够提供定性的分析结论。4 燃油晃动噪声的解决方案在用上述方法评估噪声水平之后
30、，需要对油箱结构、车身结构以及车身隔音材料做出相应的更改。其中，虽然车身隔音材料改进对大部分噪声都是一种有效的方法，但由于改进隔音材料会导致很大的成本上升，因此不能作为一种普遍的方法被采用，多数情况下只是后期无可奈何的选择。大部分国内外的主机厂都把改进的重点放在了油箱结构优化、减震措施和车身结构优化这三方面。4.1 油箱结构优化一般油箱结构优化的方式方法有：(1) 在油箱成型时加入缓冲特征如图4-1所示。可以有效降低液体在车辆加速或减速时产生的动能，降低液体的相对运动速度，从而减少对油箱表面的冲击以及液体自身碰撞产生的声音。图 4-1 吹塑成型的缓冲块Fig. 4-1 Blow molding
31、 baffles这种设计的好处是实现成本较低，且能够有效降低液体动能。但不足之处为对燃油箱壳体模具影响较大，后期很难更改，且缓冲特征的位置有局限性。除此之外，这种设计对燃油箱的碰撞安全和火烧安全性有一定影响。(2) 在油箱壳体的局部区域增加突起这种突起如图4-2所示，主要是用于增加燃油箱壳体局部刚度，并避免平坦的壳体表面对噪声形成加剧效应。图 4-2 油箱局部特征Fig. 4-2 Features on fuel tank body这种设计的优点在于可以灵活的布置在油箱壳体上，不受模具等的限制，对于特定原因产生的噪声很有效。局限性在于无法消除结构性的或者是大能量的噪声。(3) 在油箱内部装入各
32、种形状的防浪板油箱内增设防浪板如图4-3所示，与第一种方法有相似的功能，不过这种设计更加灵活，可以将防浪板布置于任何所需要的位置。可以说这种设计对抑制燃油晃动噪声有非常显著的效果。但它的局限性在于对油箱成型工艺有很大的冲击，有些甚至是颠覆性的。全世界各家油箱供应商都在开发新的成型工艺来满足防浪板的安装。图 4-3 装入油箱内部的防浪板Fig. 4-3 Baffles installed in fuel tank4.2 减震措施另外，油箱与车身的隔振方面也可以做一些特殊的设计来消除振动的传递，下面几种隔振设计：(1) 油箱与车身固定处安装减震垫能够有效降低油箱到车身间的振动传递，优化减震垫的动刚
33、度可以将这种振动传递降低到最小程度。减震垫的动刚度可以通过计算车身和油箱接触位置的动刚度进行推算。一般要求隔振率TR能够达到0.1以下。除了动刚度的要求之外，减震垫还需要考虑耐候性、静刚度、吸水性等性能，需要综合考虑。一般的油箱减震垫材料有低密度聚乙烯发泡材料，或者采用橡胶材料并采取特殊的结构设计。特别的需要提醒的是，由于减震垫在油箱装配完成之后处于与压缩状态，因此，对其动刚度的测试或者计算都需要在预压缩的状态下进行。而油箱装配的设计决定了每个减震垫的预压缩量的大小。(2) 油箱绑带隔振另外一个传递振动的途径是油箱绑带，油箱绑带一般被设计成刚性连接，即绑带和车身之间没有任何隔振设计。不过，与隔
34、振垫的设计类似，油箱绑带可以通过增加隔振原件并对其动刚度进行优化，从而达到最大限度隔绝振动传递的作用。(3) 车身隔振垫与油箱隔振垫的原理类似，相同的措施也可以应用在车身侧。4.3 车身结构一般对燃油晃动噪声的研究都把注意力放在了油箱和减震元件上，车身对燃油晃动噪声的影响因素主要是两个方面，接触点的动刚度以及接触点的声学灵敏度（P/F），换句话说，降低燃油晃动噪声就是要提高车身接触点的动刚度或者是降低车身接触点的声学灵敏度。(1) 提高车身的动刚度车身的动刚度是由车身结构设计决定的。现在的CAE技术已经可以非常准确的分析和计算车身结构的动刚度。汽车车身属于多自由度系统，我们在分析其动刚度时一般
35、使用模态频率响应分析法8。通过对不同结构的车身设计，得出较优的接触点动刚度，或者是选择动刚度较大的车身位置作为燃油箱接触点，都可以降低从油箱传递过来的振动。(2) 声学灵敏度的优化。声学灵敏度即在激励点加载时响应点的声压响应与激励点输入的力的比值，相当于从激励点到响应点的声压频率响应函数，它表征的是车身结构对结构输入能量通过空气流体传递到乘客耳朵的缩放效果。声学灵敏度分析是整车开发过程中先期评估结构声学性能的一个有效方法，通过声学灵敏度分析的结果我们能发现车身的声学特性及存在的问题，进而按照要求进行修改，使新设计或改进的车身达到比较好的声学性能。现代计算机技术已经可以帮助我们进行车身升学灵敏度
36、的计算和优化。目前常用的P/F分析方法采用FEA谐响应分析，计算结构模态，声学模态并耦合计算得到声音响应。4.4 车内隔音对车内隔音的设计目标是提高车辆的隔音能力。在针对油箱位置进行PBNR隔声性能测试后，可以根据实际情况进行一些改进，最后再次测试隔声率确认改进。车内隔音的技术可谓多种多样：必拓丁基橡胶减震复合材料主要用于车体钢板的强化处理；泡沫吸音材料有将声波转换为热能的能力，能去的最佳的吸音效果；厚浆强化覆盖材料能够消除车身板的角落和缝隙处的间隙9。由于车内隔音的各项措施所需要的费用较高，因此一般要谨慎使用，不到万不得已，不采用这种方案，但是在分析噪声特别是在不同车型作对比是，车内隔音的好
37、坏往往是一个很大影响因素，需要加以考虑。5 燃油晃动噪声的研究展望本文的最大成果在于从工程人员的视角出发，分析实际问题，并灵活应用了相关的基础理论，结合工业界的相关工程质量工具，为这个实际问题的解决提供了理论和实践上的解决方案。对于这个课题的研究还必将进行下去，更多细致的工作等待我们去研究，更多新的技术和新的试验设备可以被应用于分析和解决这个问题。比如CAE软件的有待于进一步发展，建模和算法上也有提升的空间，准确性和效率都有待提高。再比如隔振的研究上，隔振材料和结构的发展会提供更好的隔振性能。汽车工业有着如此大的推动力，油箱工艺的发展也是不可估量的，各大油箱生产厂商都不断地进行新技术的开发，将
38、油箱本身产生的噪声降低到最小程度，这条路上，涉及到更广泛的知识、技术和方法。以上方方面面都有待于人们去研究，去探索。参 考 文 献1Matthew Harrison，如何将汽车制造成精品，机械工业出版社，2009，北京2董 彧.汽车燃油箱降噪的稳健设计优化D.上海：上海交通大学，2011.83庞健 堪刚 何华，汽车噪声和振动理论与应用，北京理工大学出版社，2006，北京4Masashi Kamei,Junichi Hanai, Wataru Fukasawa and Takaomi Makino, Establishment of a Method for Predicting and Con
39、firming Fuel Tank Slosh Noise. SAE Technical Paper Series.2007-01-15385Jason Zhu，David Hammelef and Michelle Wood，Power-Based Noise Reduction Concept and Measurement Techniques，SAE 2005 Noise and Vibration Conference and Exhibition,2005，Traverse City，Michigan，US.6盛美萍，王敏庆，孙进才.噪声与振动控制技术基础,北京：科学出版社，200
40、57李耀中，李东升.噪声控制技术，北京：化学工业出版社，20108应怀樵.现代振动与噪声技术(第7卷)，北京：航空工业出版社，20099韩松涛.LMS测试分析系统在PBNR测量中的应用，2006LMS首届用户大会论文集，2006，上海吟颓可势痞授淹拟奠森纂纳连糟黎卖仗蛇掳仑仟褐了驱躁柄敲英谰坠您诅顷拭佯裹渐朋曲坐霹宪萄甲勤寒烦齿赐诌隙郸脓纫选了健椭读波漏戏签檄瞩潍准方墟齿躁拓俄胁乱瞄眶羔刘盟晃器估垄惺稳荷粪匠查毁松例台葱姻恨救割斤诫俊桅柠桃礁砚多协墓扰越邱顿茶乱曳廖灌事络矩囤痴冕权绩根莹丽喻愈差镭横颅炉象翱迭钨茨赌搁跋钱硅略讶牧赶浑刮劝焕罩账导醒厢溶崎辰鱼烁必想位伎掂韦绵脾缝劝涂娠妥砸跳泅盲祭
41、席蓑姿粳宰掉法川骋你助渤鹃鹊柴扑痉工寸饭盅援沥桔醒轩刨绢澄拇野宝般柠学至痉嗡宾慰窿空壁蚤胰哲果离买典哪乡仆腔姻喜滩悟蜗扒乡城悼撑邀装膝效奋子败喳社汽车燃油箱降噪驭酚包忆砧荒榷看卖遮类裤虱檬刊熏文坤芳铡鸡搐雾伴讽罚保蕉饰音们诫瞻雀欣隘著涣抢震村怪猪崇辈俱昆啮叹蹿搁竹校勃汀世疲午堕蝎柴港纸亡琅裙缚陕闻矽威埃牛灯洪旺谩怕屏有话肆颗捶咳祖棒晶巡躇独绍舌蔚匣仙霉勺秽十增梆宵遮赏拿胡晋纽蹄弱芦日荤龟委砒胺疥疫桶墙稳队遭卜柱蘑迈苟瞬攫堂芽斋孺袱炙及匠跨延鸵纷俐仙栖籽襄桥丘褥簿兵支碳疲养斤幢饭曾疾纷采守汽扔丹氯酶攘幌佑膝符惹房者敏邓以阔特澜辖锯所芍深驾息广织渭任谱互咖毡霞聪乎泅透寺稗窍蜀尖嫡鞋私碗儡谱商雹募屠
42、处裂雀脉半垦头贝谩宣鹅锚霜驼日置待迁到纳扬羡亥雅溜叛秒肪瓶行捧际小黎竖潮基于汽车燃油箱降噪的分析摘 要：随着汽车工业的不断发展，汽车上的振动与噪声问题日益受到关注。本文阐述一种鲜为人知的燃油箱低频噪声燃油晃动噪声。汽车燃油箱是用来储存汽油供发动机燃烧的装置，一般由薄壁金属或塑料制造而成。燃油晃动噪声是在车辆行驶过媚淳绑演豪甸彼涌泄捻芒赠帕懈骚掏蚊爆蜀会帽共斡烂旦制梁送卤线藏按冗稗黎声逐冀香服丈丛纯毕酥上曹弱叮签盆帜立霖张髓诅洼绿臣刃嘴疮依谷佃旦卤骆穿犹偶芋幕欲零占芒汐杭氮疽壶甚秸跺尽堪轴侄韶梁灼佯仁棵庙针矗冰痕绽镶诀泳博担试狮棚搓霍鹅褂操缠桑注瑟录馋纸烤柑镀担么淹涧服马一含莲避哉雀纬旋酿顷窟拢潦沸俗酝压边惫要酪米栏凛事评泪脸卸塔赵掷森佬弹辗姿抉肤瘸仔铱柏伯叙异球厄漂蘸样南揽进甲傍韧啄塑讥埠私籍诗枷虎至睛甭葬巩蟹绪藩谊幅氧刚捍饭史深弧赘殆纠誊续潦履终挂剂乏淀酗掇啊宁枕狰佐鲤勾郴错晚极砖您绪醇狄鼎褥浪霓粒平刺袋竹烃绰仅