[发明专利]一种低噪音高压燃油系统设计方法

说明书

本发明提出一种低噪音高压燃油系统设计方法，旨在解决高压燃油系统设计不合理而导致项目开发中、后期噪声风险难以控制的问题，涉及方法通过燃油总管、高压油泵、喷油器的设计参数DOE分析，以系统压力波动、针阀落座速度为设计目标进行筛选，兼顾喷油量等性能要求，设计出满足噪声要求的高压燃油系统，做到“一次设计对”，极大程度减少开发中、后期反复修改、优化的费时费力费钱的工作。

技术领域

本发明属于汽车发动机领域，具体涉及一种低噪音高压燃油系统设计方法。

背景技术

怠速工况下高压燃油系统噪声对发动机总声压贡献最大，且极易被客户感知，是直喷发动机出现频次较高的噪声问题。目前高压燃油系统NVH设计方法为：第一步——设计燃油系统方案，第二步——制作样件，第三步——试验测试燃油系统噪声，若噪声不达标（多数不可能一次达标），第四步——优化燃油系统各单体零部件设计参数，第五步——试验测试燃油系统噪声，重复第四、五步直至达到预设噪声目标。因无法预知优化单个零部件后的噪声水平，故优化工作没有方向性，全靠工程师个人经验和运气，导致高压燃油系统噪声问题解决试验轮次多、时间长、样件费用高，且很多时候优化单个零部件不能达到开发目标，需要优化多个零部件，多个零部件之间会存在相互影响，要考虑系统级优化匹配工作，目前的设计方法基本无法考虑，难以达到理想效果。即便试验测试可以解决，对人力、物力以及时间成本的消耗也是巨大的。

从设计理论的角度讲，燃油总管内压力波动减小和高压油泵、喷油器针阀落座速度减小均有利于燃油系统降噪。目前的设计理念对燃油系统设计参数与对燃油总管压力波动和高压油泵、喷油器落座速度的影响并无足够认识。必须经过大量样件试验，才能设计出满足燃油系统噪声要求的燃油系统，不能在项目开始就快速设计出对降低噪声有利的燃油总管、高压油泵等零部件，更不能从燃油系统角度考虑各零部件的参数最佳匹配。

发明内容

本发明旨在解决高压燃油系统设计不合理而导致项目开发中、后期噪声风险难以控制的问题，提出一种低噪音高压燃油系统设计方法，通过燃油总管、高压油泵、喷油器的设计参数DOE分析，以系统压力波动、针阀落座速度为设计目标进行筛选，兼顾喷油量等性能要求，设计出满足噪声要求的高压燃油系统，做到“一次设计对”，极大程度减少开发中、后期反复修改、优化的费时费力费钱的工作。

依据仿真分析与试验验证进行的“田口法”经验，燃油总管和出油管的结构尺寸会影响管道的容积，改变管道的容性、阻性，进而影响高压燃油系统的NVH性能，而ECU控制信号会控制燃油的流入和流出，直接影响系统的动态特性，在众多高压燃油系统设计参数中，对噪声灵敏度较高的设计参数有：燃油总管长度、内径，出油管长度、内径、弯角，ECU控制信号。仿真分析和试验验证结果显示出这些参数的改动均会导致燃油系统的NVH性能的变化。这些设计参数与噪声之间的相关性属首次提出，另外增加阻尼器和可变容腔也能有效改善高压燃油系统NVH性能。

本发明提出的低噪音燃油系统设计方法通过如下几个步骤来实现：

第一步：初定燃油总管长度、内径，出油管长度、内径、弯角。

其中燃油总管长度一般由缸心距确定，两端长度根据发动机尺寸初步确定，一般尽量不超出发动机长度，燃油总管内径初始值可根据经验值拟定。出油管的长度、弯角由燃油系统总布置空间限制初步确定，内径由系统最大轨压初步确定。

燃油系统的管道在一定程度上表现出较强的频域特性，这些均会影响在高压燃油系统的噪声表现。

第二步：初定ECU信号。

根据发动机性能开发要求，由电喷匹配确定ECU信号，ECU信号主要包含高压油泵和喷油器的执行电流，执行电流的幅值、相位对噪声敏感度较高，且执行电流和发动机工况相对应。而怠速工况下的高压燃油系统的噪声和ECU信号息息相关，主要因为高压油泵和喷油器的执行电流会影响管道内的压力波动，且执行电流的幅值会影响针阀的落座力，这些影响最终表现出高压燃油系统特有的“嗒嗒”声，极易被客户感知。