某车型燃油箱晃动噪音问题分析

某车型燃油箱晃动噪音问题分析

柴超明

比亚迪汽车有限公司油箱工厂 陕西省西安市 710119

摘要：笔者将会在本文的论述中，针对汽车燃油箱晃动的噪音问题进行针对性的分析与研究，并且选择中国市场中某车型作为实际的研究对象，以此为基础进行CAE模型的建设。笔者将会对该车型燃油箱晃动产生噪音的原因以及噪音传播途径进行分析，然后进行解决策略的研究。首先笔者将会对该车型的刚度进行模型分析，车身刚度是噪音传递一个非常重要的方式，如果车型存在刚度问题需要对其进行优化处理，并且从噪音的源头燃油箱出发，对燃油箱的结构进行完善与优化，从两个方面出发共同解决燃油箱产生噪音的问题，并且通过自身的试验对优化方法进行测试完成数据的收集，从而能够使得该车型的晃动噪音得到有效降低。

关键词：燃油箱晃动、制动噪音、CAE模型、问题分析与解决

前言：在进入到二十一世纪之后，我国的社会经济发展逐渐加速，汽车已经成为了家庭必备工具。这种情况的出现必定会伴随着车辆的数量大幅度提升，并且人们物质水平的提升必定会对车辆的品质提出更高的要求，人们在进行汽车选购的时候会对各方面的属性进行综合评定，所以要尽可能消除汽车自身的短板。特别是高档汽车的消费人群对于汽车的NVH的要求也是越来越高，有很多市场中的车型因为自身的降噪效果不好而成为了投诉以及抱怨的对象。举例来说：燃油箱的晃动噪音就是各类车型中较为常见的问题，并且在传统车辆设计的过程中并不会对该问题进行重视，不过在进入到二十一世纪之后，燃油箱产生噪音的投诉量正在不断的上升。除此之外，伴随着现阶段车辆生产工艺整体水平的提升，NVH的水平也出现了更大的改善，人们较为关注的发动机噪音、排气管噪音等问题已经得到解决，以此为背景原本被人们不重视的燃油箱晃动所产生噪音的问题也就格外的明显。Slosh噪音是燃油箱晃动噪音的专业名词，在燃油箱内的燃油不满的状态下就会出现这一问题，或者是汽车处于制动过程中也会出现，会对车辆内乘坐的人员形成一定的影响。针对此种情况，进行优化策略的研究，针对所使用的优化策略进行试验模拟来证实效果，从而进一步减少燃油箱晃动所产生的噪音，能够提升该车型整车的NVH品质水平。

1燃油箱晃动噪音抱怨及问题分析

根据笔者的调查，在车辆出售之后，市场的售后部门经常会接到投诉，某SUV车型在车辆燃油箱油量在一半以上情况时进行制动，在其车内乘坐的人员能够明显地听到车身内有液体晃动的声音。通过对该车型的试验发现，噪音源是车辆的燃油箱，是燃油箱晃动所产生的噪音，也就是笔者在前文中所介绍的slosh噪音。因为产生的噪音较大能够被乘客明显的捕捉到，所以需要从噪音源以及噪音传播途径两方面进行分析与研究。

1.1噪声源

燃油在燃油箱内部产生晃动的时候，因为燃油与燃油箱的外壳或者是附近的其他零件碰撞所产生的噪音，特别是当该车型处于制动状态时，会引发燃油的大幅度晃动，并且因为燃油处于惯性状态，会持续性不断地撞击燃油箱本体，从而产生大量的噪音。

1.2燃油箱晃动噪声的传播途径

从该车型整车的结构安装情况看，燃油箱的位置附近有两个与车身结构接触的部位，能够为噪音的传播制造条件，首先是第一个接触部分为燃油箱外壳下方的固定带，能够通过螺栓直接连接到车身上，为噪声的传递创造条件。第二个接触部分为燃油箱外壳上的防撞垫等结构，在被压缩的状态下燃油箱外壳会接触到车身自身，同样能够为噪音的传递创造条件。燃油在运动状态下与燃油箱外壳碰撞产生噪声，通过燃油箱外壳、固定带、螺栓以及车身自身将噪声传递到车厢内，并且因为车身结构对声音的传递性良好，所以乘客能够轻易地捕捉到所产生的噪音。

2解决方案的研究

在实际的噪音优化设计的过程中有两种方法可供选择，第一种是对产生噪音的噪音源进行降噪处理，第二种方法为减少噪音传播的路径，在下文的论述中将会对这两种方法进行详细地研究。

2.1降低噪声源

现阶段较为常见的降低燃油箱内部油液晃动的主要方法有：在燃油箱内部进行局部凸起的设计或者是进行防浪板的安装，两种设计的详情如图一所示。

图一：油箱局部凸起与防浪板设计图案

在图一中左部的图案为燃油箱局部的凸起设计，该种方法在实际应用的过程中所需要投入的成本较低，并且能够在原有的燃油箱模具上进行设计，但是会对原本的燃油箱容量产生较大的影响，就一般情况而言如果燃油箱容量较大的情况下可以采用局部凸起的设计。图一的右侧图案是燃油箱内部防浪板的设计示意图，该种方案在实际的应用过程中所产生的成本较高，不仅仅需要采购防浪板作为零件材料，还需要采用焊接的方式来对防浪板进行固定，这将会在一定程度上增加不小的燃油箱制作成本，但是该种方法能够有效地降低噪音，并且能够将降噪结构对燃油箱整体容积的影响降至最低。

2.2优化传递路径

因为乘客在乘客舱乘坐的过程中，所听到的噪音是通过空气进行传播的，所以该种噪音传递路径很难进行优化。针对此种情况，在实际的噪音传递优化的设计过程中，主要是对燃油箱的噪音源传递到车身的路径进行优化，以此来进一步削弱燃油箱所产生噪音传递到乘客舱中的大小。根据上文对本车型燃油箱噪音传递路径的分析，主要是燃油箱到防撞垫以及燃油箱到固定带然后传递到车身中。针对此种情况，笔者所涉及的噪音传递优化路径的方法分为以下几种：首先需要对燃油箱的防撞垫进行优化设计，将燃油箱与固定带进行连接能够有效地降低燃油箱传递到车身的振动；其次是车身的刚度进行优化；第三种是对车身进行隔音材料的应用，能够有效地提升乘客舱的隔音能力；第四种因为燃油箱的下表面与车身的连接是通过固定带固定到车身上，同时燃油箱的上表面也通过压缩的橡胶防撞垫和车身连接，因此借助CAE的手段，对传递路径-连接点动刚度分析，从而来进行解决方法的分析。先对燃油箱上表面与车身连接点动刚度分析，详细情况如下图所示：

图二：燃油箱上表面与车身连接点动刚度分析

接下来对燃油箱固定带与车身连接点动刚度分析,详细情况如下图所示：

图三：燃油箱固定带与车身连接点动刚度分析

因为现阶段笔者并没有明确的标准来判断这些动刚度是否存在问题，在后续的研究中将会通过改进方案的应用进行详细的效果评估。

3改制方案

3.1燃油箱内增加防浪板

防浪板实际安装应用的示意图如下所示：

图四：增加防浪板方案示意图

3.2车身提高动刚度

因为该种车型已经发布，车身不可能再次进行大规模的改动，所以需要将车身动刚度的改动保持在最小范围内。针对此种情况，笔者在车身相关部位进行了加强板的应用，并且再次使用CAE进行动刚度的测试。

图五：车身提升动刚度方案的结构

通过检测结果可以发现，部分车身区域动刚度有较为明显的提升。

4方案评估

4.1客观评测

在完成优化之后，使用麦克风安置在座椅位置进行噪音检测，噪声有明显的下降。

4.2主观评测

通过以上的这些设计可以明显的降低燃油撞击燃油箱内壁的声音，并且燃油在惯性加持下所产生的噪音也明显的下降。

5结论

通过燃油箱增加防浪板，同时车身适当增加刚度的方式，比较快速地解决了市场的售后抱怨问题。

参考文献

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