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某轿车输油泵噪声分析与优化

文档作者：穆海宁金艳芳文档来源：安徽江淮汽车股份有限公司技术中心		点击数：	更新时间： 2021年09月27日
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第53 卷 第5 期
Vol. 53 No. 5
2015 年5 月
May 2015
农业装备与车辆工程
AGRICULTURAL EQUIPMENT &amp;amp; VEHICLE ENGINEERING
doi:10.3969/j.issn.1673-3142.2015.05.016
某轿车输油泵噪声分析与优化
穆海宁，金艳芳
（230601 安徽省 合肥市 安徽江淮汽车股份有限公司 技术中心）
[ 摘要] 针对某轿车怠速工况噪声峰值问题，基于输油泵零部件噪声台架测试，确认输油泵噪声偏高。通
过改变回油管路中引射阀结构、增大节流阀内径，改进了输油泵回油结构，并在储油桶底部增加了弹性底
座以优化振动传递路径，最终使输油泵噪声降至设计要求以内。
[ 关键词] 输油泵；噪声；改进；优化
[ 中图分类号] U464.136 [ 文献标识码] B [ 文章编号] 1673-3142(2015)05-0068-04
Analysis and Optimization of Fuel Pump Noise
Mu Haining, Jin Yanfang
(Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., R&amp;amp;D Center, Hefei City, Anhui Province 230601, China)
[Abstract] To the problem of idle speed noise peak value in a car, based on the noise bench test of fuel pump, it’s confirmed that
fuel pump noise is too high . By changing ejector valve structure and increasing the throttle valve diameter in pipe line, the pump
backflow structure is improved; and elastic base is added at the bottom of the oil bucket to optimize the vibration transfer path,
eventually fuel pump noise dropped below the design requirements.
[Key words] fuel pump；noise；improve；optimize
0 引言
轿车室内噪声已成为确定车辆品质的重要
因素，几十年来，车内噪声和振动大大降低。
随着主要噪声振动源的性能改善，原来诸多次
要噪声振动源突出出来，因此，降低系统和零
部件的噪声振动变得越来越重要[1-3]。
为安全防护起见，燃油箱往往安装在汽车底
盘中后端，非常靠近客舱。装在燃油箱内的输油
泵工作时产生的振动和噪声传递到油箱壁，后者
受激振动而辐射出噪声，对整车的测评及舒适性
产生重要的影响。
1 输油泵结构概述
见图1，输油泵主要由泵芯（永磁电动机、涡
轮泵、止回阀以及安全阀等组成[4-5]）、储油桶、
调压阀、出油管、回油管、引射阀等组成。输油泵
通电后，泵芯将储油桶内燃油以一定的压力和流
量通过输油支路提供给发动机燃烧，未进入发动
机燃烧的多余燃油通过回油支路冲击调压阀，调
压阀打开后，燃油通过回油管流经引射阀，最终进
入储油桶，并通过引射阀将更多的燃油带入储油桶。
2 输油泵零部件噪声测试及评价方法
2.1 输油泵零部件噪声测试方法（见图2）
2.1.1 试验仪器
数据采集系统、麦克风、加速度传感器、支架、
直流稳压电源等。
2.1.2 试验条件
（1） 试验在半消声室内进行， 背景噪声
≤ 30 dB(A)，直流稳压电源及其他对油泵噪声测
试产生干扰的设备应放置在消声室外。
收稿日期： 2015-01-20 修回日期：2015-02-03
图1 输油泵原理图
Fig.1 The principle diagram of fuel pump
止回阀
储油桶
输油支路回油支路
调压阀
泄压阀
油箱
引射阀
泵芯
第 53 卷第 5 期 69
（2）试验用测试液替代汽油（也可用其它品
质相近的油液替代）。
（3）试验输入电压为整车工作电压13.5 V。
（4）保证测试时工作油压与整车工作油压相同。
2.1.3 试验布置
测试台架布置应符合图2 规定，燃油箱通过
橡胶垫固定在支架上，支架放置于地面，输油泵上
表面离地距离为500mm，加速度传感器布置在输
油泵上表面，麦克风位于输油泵正上方300mm 处。
2.1.4 试验步骤
（1）根据测试需求，在数据采集软件中设置
采集参数，一般按表1 进行。
（2）在燃油箱中加入测试液至1/2 燃油箱额
定容积；
（3）打开直流稳压电源开关，调节输出电压，
使得输油泵输入端电压为整车工作电压13.5 V；
（4） 待输油泵工作平稳（ 电压稳定在
13.5±0.1 V）后激活测试软件，采集10 s 的振动
噪声信号。确保得到3 组有效数据，关闭直流稳
压电源；
（5）进行数据处理，得到振动、噪声频谱图
以及噪声总声压级（OA）。
2.2 输油泵零部件噪声水平评价方法
（1）噪声总声压级（OA）≤ 50 dB(A)。
（2）噪声频谱线分布位于图3 折线以下。
3 输油泵噪声优化与分析
3.1 案例来源
某轿车开发过程中，整车怠速工况下车内噪
声测试结果（驾驶员右耳）不满足要求，数据如
图4 所示，某一噪声在83 Hz/166 Hz 处存在峰值。
但此频率段峰值与发动机转速无关，因此推测为
输油泵噪声贡献量。
3.2 案例数据测试
通过输油泵零部件噪声台架试验测试，输油
泵单体噪声总声压级（OA）在55dB(A) 左右，不
满足输油泵噪声评价标准；且噪声峰值和振动峰
值与图4 所标记的车内噪声峰值所在频率基本一
致（输油泵噪声频谱和振动频谱如图5 和图6）。
因此，确认噪声源为输油泵。
4 输油泵噪声优化方案
4.1 输油泵噪声分析
输油泵噪声的来源主要分为两种，泵芯运转
噪声和高压燃油冲击噪声[6]。其中泵芯运转噪声
表1 测试参数设置
Tab.1 Test parameter settings
项目参数备注
跟踪模式Time
采样时间/s 10
可根据测试需
求调整
时间间隔/s 0.1
分析频率/Hz
振动1 024
噪声10 240
分辨率/Hz 1 Hz
窗函数Hanning
平均模式None
计算自功率谱格式RMS
穆海宁 等：某轿车输油泵噪声分析与优化
图2 输油泵零部件噪声测试台架布置
Fig.2 Noise test bench arrangement of fuel pump
麦克风
加速度传感器
油箱
橡胶垫
支架
50 cm 30 cm
图3 输油泵噪声频谱要求曲线
Fig.3 The fuel pump noise spectrum curve
频率/Hz
100 1 000 10 000 100 000
100 Hz 4 000 Hz
16 000 Hz
声辐射/dB(A)
40
35
30
25
20
15
10
50
图4 整车怠速工况车内噪声测试结果
Fig.4 The test results of vehicle idle condition interior noise
Pa
dB(A)
40
35
33
30
28
25
23
20
18
15
13
10
7520
-3
20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 1 000
Hz
20.00
70 农业装备与车辆工程 2015 年
产生的机理主要有3 种：燃油流量与压力的波动
变化；油泵吸油腔内的气泡破裂；油泵零件引起
的振动[7]。根据图5 和图6 可看出，噪声频谱超
出目标曲线的频率约为80 Hz、160 Hz、320 Hz、
400 Hz、480 Hz、560 Hz 和640 Hz，而在以上几
个频率段处，振动频谱也相应出现峰值。因此，
可确认输油泵噪声超出设计目标的主要原因是零
部件引起的振动。
4.2 优化方案
声源控制、传播途径控制和保护接收者是噪
声控制的主要措施。而声源控制是噪声控制中最
根本和最有效的手段，也是近年来最受重视的问
题，研究各种声源的发生机理、控制和降低噪声
的发生是根本措施。目前在声源控制上主要采用
两种办法：一是改进设备结构，提高加工和装配
质量，以降低声源的辐射声功率；二是采用隔振、
阻尼处理等减小振动能量的传递或减小振动[8-9]。
由于输油泵振动主要是回油冲击引起的振动
和泵芯运转的机械振动，因此制定以下优化方案：
（1）改变回油管中的引射阀结构，且节流阀
口径由Φ2 mm 增加到Φ3 mm，以降低回油冲击
引起的振动及冲击噪声。
优化前的引射阀结构如图7，回油管及节流阀
布置在储油桶外部，伞形阀布置在储油桶内部（图
示通道另一端），燃油流向如箭头所示。由于燃油
需要冲击伞形阀才能进入储油桶，需要较高的燃油
压力及流速，因此节流阀口径较小（Φ2 mm），
才能满足要求。节流阀及伞形阀的阻碍，使得在
回油过程产生振动及冲击噪声。此外，由于此输
油泵所配发动机为涡轮增压发动机，输油压力为
550 kPa，较一般输油泵油压高；且整车怠速工况
下，发动机燃油需求量较小，输油泵回油量很大,
回油冲击引起的振动和噪声更明显。因此，针对
伞形阀和节流阀进行引射阀结构优化。
优化后的引射阀结构如图8 所示，更改储油
桶和引射阀结构，将引射阀结构布置在储油桶内
部，其中伞形阀布置在储油桶底部，且位于节流
阀下方的空腔内。回油经节流阀使燃油流速及压
力上升，然后直接回到储油桶，并通过引流作用
带走腔体里的燃油，此时腔体内压力变小，储油
桶外部燃油顶开伞形阀进入储油桶内，达到补充
燃油的目的（燃油流向如箭头所示）。由于回油
不用冲击伞形阀，所需燃油压力及流速较小，所
以将节流阀口径增加到Φ3mm。相比原来的回油
结构，此结构回油及引流作用更加顺畅，可以有
效降低回油冲击引起的振动及冲击噪声。
（2）由于目前泵芯已采用碳刷等一些较优的
设计结构，根据现有技术已很难优化自身的机械
振动。因此，在储油桶底部增加一个弹性底座，
图8 优化后输油泵引射阀结构
Fig.8 The optimized structure of fuel pump ejector valve
图5 输油泵噪声频谱
Fig.5 The noise spectrum of fuel pump
Pa
dB(A)
50
48
45
43
40
30
35
33
30
28
25
23
20
18
15
13
10
750
20 25 32 40 50 63 80 100 160 250 315 400 500 630 800 1 250 2 000 3 150 5 000 1 0 240
Hz
20.00
图6 输油泵振动频谱
Fig.6 The vibration spectrum of fuel pump
m/s2
振幅
800e-3
800e-3
700e-3
700e-3
600e-3
600e-3
500e-3
500e-3
400e-3
400e-3
300e-3
300e-3
200e-3
200e-3
100e-3
50e-3
800e-6
20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 1 024
Hz
20.00 1024.00 图7 优化前输油泵引射阀结构
Fig.7 Fuel pump ejector valve structure before optimization
储油桶
回油管
节流阀
通道
伞形阀
第 53 卷第 5 期 71
以衰减输油泵与燃油箱之间的振动及噪声传递。
见图9、图10。
5 优化方案测试结果
采用上述优化方案的样件，按照输油泵零
部件噪声测试方法进行检测，检测结果如表2 所
示，噪声总声压级（OA）较优化前结构减小了约
7 dB(A)，降至48.5 dB(A)，振动加速度得到明显降
低（如图11），噪声频谱线也位于目标频谱折线
以下（如图12），满足输油泵噪声评价标准。
7 结论
本文针对某轿车怠速工况输油泵对室内噪声
贡献量较大的问题，进行测试数据及结构分析，
并提出改进回油结构和增加弹性底座以优化振动
传递路径的方案，有效降低了输油泵的工作噪声，
为同类输油泵的开发提供了一定借鉴和帮助。
参考文献
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安徽汽车工程学会2010 学术年会论文集,2011：153-157.
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徽汽车工程学会2010 学术年会论文集,2011：283-287.
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科学出版社，2001.
[9] 赵玫，周海亭，陈光冶，等. 机械振动与噪声学[M]. 北京：科
学出版社，2004.
作者简介 穆海宁（1989— ） 男，底盘设计工程师。E-mail:
dp2.cyy.jszx@jac.com.cn
图9 优化前储油桶结构
Fig.9 Oil bucket structure before optimization
表2 输油泵优化方案零部件噪声测试结果
Tab.2 The fuel pump noise test results of optimization solution
测试电压/V 13.5
样件编号1# 2#
噪声总声压级（OA）/dB(A) 48.28 48.57
输油泵顶面
振动/(m/s2)
X 0.52 0.49
Y 0.45 0.49
Z 0.58 0.66
穆海宁 等：某轿车输油泵噪声分析与优化
图10 优化后储油桶及底座结构
Fig.10 The optimized structure of oil bucket and base
图11 输油泵优化方案振动频谱
Fig.11 The fuel pump vibration spectrum of optimization solution
m/s2
振幅
m/s2
振幅
m/s2
振幅
300e-3
200e-3
100e-3
0
200e-3
100e-3
0
300e-3
200e-3
100e-3
0
20 25 32 40 50 63 80 100 12H5 1z60 200 250 315 400 500 630 1 000
20 25 32 40 50 63 80 100 12H5 1z60 200 250 315 400 500 630 1 000
20 25 32 40 50 63 80 100 12H5 1z60 200 250 315 400 500 630 1 000
图12 输油泵优化方案噪声频谱
Fig.12 The fuel pump noise spectrum of optimization solution
20 40 50 60 80 100 200 300 400 600 1 000 2 000 3 000 10 240
Hz
20.00 10240.00
Pa
dB(A)
50.00
45.00
40.00
35.00
30.00
25.00
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00

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