发动机液压悬置隔振技术

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1、 吉林大学植物科学院吉林大学植物科学院 梁天也梁天也v概述概述 v发动机悬置的基本要求发动机悬置的基本要求 v发动机悬置发展的简要回顾发动机悬置发展的简要回顾 v液压悬置的发展研究方向液压悬置的发展研究方向 v液压悬置结构、工作原理及静动液压悬置结构、工作原理及静动特性分析特性分析 汽车发展之初，动力总成是直接用螺栓刚性连接到车架上的，振动是直接传递的。这既严重影响了汽车的乘坐舒适性，又会引起动力总成部件如曲轴箱和发动机支架的破坏3。到上世纪初，制造商们开始采用柔性件如皮革、布垫等连接动力总成和车架。以后又采用了橡胶减振件。 一、概述发动机悬置：即连接发动机与车架间的支撑体。 汽车的舒适性（即

2、NVH性）是汽车、特别是轿车的主要性能指标。如何有效地隔离发动机的振动向车架（身）的传递，是汽车设计的一个关键问题。几种典型的橡胶悬置橡胶悬置动刚度2二、二、发动机悬置的基本要求发动机悬置的基本要求 基本要求基本要求 v固定并支承发动机动力总成静重，即有足够的刚度v双向隔振作用 v耐油性好，耐臭氧，耐腐蚀性氛气 v具有耐温度的工作稳定性 v具有安全保护功能，能保护动力总成 理想的动特性要求理想的动特性要求 要求悬置具有较大刚性以支承发动机静重和输出大的扭矩。悬置在低频下具有大阻尼、高动刚度特性，以衰减汽车启动 、制动、换档，以及急加速、 减速等过程中因发动机输出扭矩波动引起的动力总成低频振动；

3、悬置应在712Hz范围内具有较大阻尼，以迅速衰减因路面、轮胎激励引起的动力总成的低频振动，悬置应在25Hz附近具有较低的动刚度，以衰减怠速振动，悬置在高频范围内（50Hz），具有小阻尼、低动刚度特性，以降低振动传递率，提高降噪效果。 从上述看到，对发动机悬置的要求很复杂，有些要求之间互相矛盾。仅传统橡胶悬置是无法满足这一要求的，液压悬置较好的满足了这一要求。 Back 最早的汽车是由蒸汽机驱动，于1787年美国伊文思发明的，后来18011803年英国人特里维西克建造了蒸汽汽车，当时汽车没有弹性悬架，车轴直接连于车架，蒸汽发动机直接与车架连接，也没有变速箱。 自1846年内燃机由德国和法国制成后

4、，装用内燃机仍是直接连于车架，用螺栓连接。到后来，开始使用布垫、皮革作衬垫。 19251935年间，四缸直列发动机广泛应用，而四缸发动机平衡性较差，存在着严重的二阶惯性力和二阶扭矩波动。制造厂才意识到把汽车舒适性同发动机悬置隔振性能优劣联系起来。设计制造了各种各样的橡胶悬置元件。 橡胶悬置元件直到现在仍是汽车发动机悬置的首选元件。因为它结构简单，成本低廉，工艺制造容易，被轻卡、中卡、重卡的普遍采用。由于其性能的局限，在轿车中使用受到了影响，近几年出现的液压悬置有取代传统橡胶悬置趋势。 从汽车的发展历史中可以清晰地看出发动机振动的隔离技术的发展过程，传统的橡胶悬置已无法满足汽车多工况、宽频带的减

5、振降噪要求；液压悬置的出现弥补了橡胶悬置的不足。 国外有关液压悬置的研究始于上世纪70年代，它一经面世便受到各国汽车生产厂家及用户的欢迎和认可，各大汽车公司纷纷开发出了适合自己车型的具有100%知识产权的液压悬置产品。并已形成商品化供应，有专业配套厂系列化生产，根据主机厂提供的发动机参数和液压悬置的刚度、阻尼参数，专业配套厂组织设计开发生产，或从标准化系列产品中选择合适的液压悬置。到80年代末期，国外 有关这一技术已基本成熟。并已形成设计、开发、生产以及CAD/CAM一体化技术。 国内有关液压悬置研究起步较晚，于上世纪90年代初，可以说是从一汽Audi 100轿车技术引进及国产化技术开发工作而

6、展开的。1962年，美国通用汽车公司的Richard Rasmussen率先申请了液压悬置的专利。从70年代末开始，世界各大汽车企业相继开展了液压悬置的研究和应用。1979年德国Audi的公司率先在Audi五缸发动机上应用了液压悬置。之后仅几年时间，美国、日本、法国、韩国等国家都设计开发了液压悬置。国外液压悬置经过多年的发展，结构由简易到复杂，由被动式液压悬置发展到半主动式和主动式液压悬置阶段。现已形成了多种类的液压悬置产品(见下图)。Back国内外这一领域的研究内容包括：v 液压悬置元件的研究v 动力总成-液压悬置系统对整车振动和噪声水平 影响的研究 被动式液压悬置元件的研究主要集中在三个方

7、面：v合理地设计橡胶主簧的结构和形状，以改善橡胶主簧内部的应力分布，提高其疲劳寿命，或者获得合理的刚度特性组合（垂向刚度、体积刚度）。v研究有不同结构的液压悬置的动刚度和阻尼的频率特性，并研究结构参数对其动特性的影响规律。 v针对不同车型和具有不同转速特性的发动机，以力传递率或位移传递率在某一频段内最小为目标，优化液压悬置的内部结构参数。 虽然被动式液压悬置的性能相对于传统的橡胶悬置有了很大的提高，但还存在一些缺点，这正是人们研究开发半主动式、主动式液压悬置的原因。从1983年世界上首次应用半主动式液压悬置以来，德国、美国、法国、英国等国家对半主动控制式液压悬置隔振技术开展了深入的研究，并开发

8、出了多种采用不同控制方式的液压悬置。 半主动式液压悬置又可称为“可调式”液压悬置。利用传感器采集车体和（或）发动机的加速度和（或）位移信号，当它们超出设定的阈值后，激发作动器，改变内部结构的参数，优化动特性，实现最佳减振降噪的目的 。 其控制方式通常有以下几种： 控制节流孔的开度 控制液柱共振通道的关闭 控制节流通道的长度 用电流变液体作为工作介质 为了进一步提高液压悬置的隔振水平，从80年代末，人们开展了主动控制式液压悬置的研究。 主动式液压悬置利用动力消振技术，理论上可使车架振动响应为零。 下图为一种用压电作动器实现主动控制的液压悬置，可以完全消除怠速时四缸机二阶不平衡惯性力产生的位移。它