塑料燃油箱防浪板設(shè)計分析

宋慶華

摘要：隨著發(fā)動機(jī)和排氣系統(tǒng)噪聲的減少，燃油箱晃動噪聲變得越來越顯著，設(shè)計燃油箱內(nèi)置防浪板減少燃油箱晃動噪聲，已成為燃油箱開發(fā)中的必要環(huán)節(jié)。文章識別燃油箱防浪板設(shè)計5種控制因子，對每種防浪板設(shè)計方案進(jìn)行燃油箱晃動噪聲仿真，對比每種防浪板設(shè)計方案的噪聲仿真結(jié)果，總結(jié)出燃油箱防浪板設(shè)計的通用性規(guī)律。

關(guān)鍵詞：防浪板；晃動噪聲；塑料燃油箱；噪聲仿真

中圖分類號：TQ320 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）14-0025-02

1 概述

車輛在顛簸路面行駛、啟停、拐彎時，其燃油箱內(nèi)部的燃油發(fā)生晃動，從而產(chǎn)生可被車輛乘員感知的燃油晃動噪聲。長期以來，燃油箱晃動噪聲并不為人們所重視，然后近年來，隨著車輛在能源結(jié)構(gòu)及動力傳遞方面的革新，如混合動力汽車的普及、Star/Stop技術(shù)的采用以及發(fā)動機(jī)、燃油泵等傳統(tǒng)噪聲源的噪聲強(qiáng)度的不斷降低，燃油箱晃動噪聲則愈發(fā)明顯，成為衡量車輛舒適度的重要指標(biāo)之一。

燃油箱晃動噪聲是由其內(nèi)部的燃油晃動產(chǎn)生，因此在燃油箱內(nèi)部設(shè)置防浪板抑制燃油晃動，成為解決燃油箱晃動噪聲的必然選擇。如奧迪Q5、奧迪A4以及通用科魯茲等車型中的燃油箱中均采用內(nèi)置防浪板降低燃油箱晃動噪聲，見圖1、圖2和圖3。

影響燃油箱晃動噪聲的因素主要是：（1）燃油箱本體結(jié)構(gòu)；（2）防浪板等其他內(nèi)置部件；（3）燃油液位高度；（4）燃油箱（車輛）運動。其中，（1）、（2）是設(shè)計控制因子；（3）是設(shè)計擾動因子；（4）是設(shè)計輸入因子，評價燃油箱晃動噪聲性能的輸出因子是燃油箱外部聲壓級（SPL），上述各因子之間關(guān)系如圖4所示。本文的目標(biāo)是對設(shè)計控制因子中防浪板的各項設(shè)計參數(shù)進(jìn)行分析比較，給出防浪板設(shè)計參數(shù)與燃油箱晃動噪聲之間的關(guān)系。

2 防浪板方案設(shè)計

防浪板設(shè)計控制因子主要包括：位置、高度、形狀、加強(qiáng)筋布置以及開孔大小，本文中對每個控制設(shè)置兩個控制水平，具體如圖5所示。

3 防浪板方案分析

利用CAE仿真技術(shù)分別對上述八種防浪板設(shè)計方案進(jìn)行燃油箱晃動噪聲分析，仿真工況采用最不利于噪聲組合工況（N1：高油位+重剎）和最有利于噪聲組合工況（N2：低油位+輕剎），得到每種防浪板設(shè)計方案對應(yīng)的燃油箱晃動噪聲結(jié)果，仿真模型見圖8。

根據(jù)上述仿真結(jié)果，可以推導(dǎo)出如下關(guān)于防浪板設(shè)計指導(dǎo)：（1）防浪板位于燃油箱中部優(yōu)于位于燃油箱前端；（2）防浪板高度越高越有利于減少燃油箱晃動噪聲；（3）平面結(jié)構(gòu)防浪板優(yōu)于波紋結(jié)構(gòu)防浪板；（4）橫向布置加強(qiáng)筋優(yōu)于縱向布置加強(qiáng)筋；（5）防浪板設(shè)置小孔優(yōu)于設(shè)置大孔。

4 結(jié)語

在燃油箱內(nèi)部設(shè)置防浪板是目前解決燃油箱晃動噪聲問題的主要手段之一，因此如何設(shè)計燃油箱內(nèi)置防浪板成為在燃油箱開發(fā)中一個不可回避的現(xiàn)實問題。本文首先識別防浪板設(shè)計的五個控制因子：位置、高度、形狀、加強(qiáng)筋布置及開孔大小，并基于上述控制因子，進(jìn)行組合，形成八個防浪板設(shè)計方案，最后利用燃油箱晃動噪聲仿真技術(shù)，分別得到每種防浪板設(shè)置方案的噪聲仿真結(jié)果，通過對比仿真結(jié)果，推導(dǎo)關(guān)于防浪板設(shè)計控制因子的一般性設(shè)計指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

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[3] AUS DER WIESCHE， S. Noise due to sloshing within automotive fuel tanks. Springer-Verlag， Heidelberg，2005.

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