可变排量发动机的主动液压悬置的解耦器的安设计与应用.docVIP

可变排量的液压发动机主动解耦器的安装设计与应用 作者：H. Mansour，S. Arzanpour和MF Golnaraghi 译者：李之行 摘要 在汽车行业，发动机的振动隔离是一项具有挑战性的任务，并且新的车辆更严格的要求其性能特性，这使其成为一个更苛刻的发动机振动隔离问题。大多数发动机悬置是被动的，也就是说它们的参数值和特性是固定的。他们可能没有恰当的减弱从发动机传递的复杂的振动。本文将描述一个新的主动式悬置装置的发展。本文介绍专为满足可变排量发动机（VDE）的隔离问题的主动式发动机悬置的建模，开发和实验分析全过程。介绍了一个机电制动器内的液压发动机悬置惯性通道板的制造和改装。机电致动器从控制器接收到该信号后移动柱塞。这些移动改变了基于相应的激活信号的频率，振幅和相位的悬置动态性能。实验的结果是通过不同的控制信号研究得到的。仿真和实验结果进行比较进而验证了数学模型。实验结果表明，所设计的主动式发动机悬置的性能在处理复杂的振动时表现良好，特别是专为VDE所设计的。 关键词 主动发动机悬置，振动主动控制，液压发动机悬置，可变排量发动机，隔离震动 收稿日期：2009年4月13日；确认日期2010年1月18日 一、介绍 发动机是车辆噪声和震动的主要来源之一。发动机室的主要激励源是基础激励。它是由道路模式，和一个由发动机引起的激振力激发（Makhult，1977）。激励是由往复运动和旋转部件等除了触发脉冲外的惯性产生（Oueini等人，1999）并且在1–200赫兹频率的范围内。发动机的振动的振幅的通常是低频率（1-50赫兹）时大于0.3mm，高频率（50-200赫兹）时小于0.3mm（Nakhaie Jazar和Golnaraghi，2001）。发动机悬置装置是用来隔离在发动机和底盘的。一个恰当的发动机悬置装置是能减少发动机和底盘之间的绝对加速度而不是他们之间相对位移的装置（Yu 等人，2001）。它通常应该是较软的从而可以隔离来自发动机对主体的干扰。这种装置应具有足够的刚度来承受发动机的动静载荷并且还能限制它相对框架的位移。这使得发动机悬置设计成为这两个相互矛盾的标准之间的妥协。此外，发动机架一般在低频率高振幅激励应该具有较高的阻尼和刚度，在高频率低振幅激励中具有较低的阻尼和刚度。结果表明，发动机悬置的特性是由频率和振幅两者共同确定的（Brach和Haddow，1993）。 液压发动机悬置是被动隔离器它可以处理由刚度和阻尼影响的频率和振幅（Marjoram，1985）。它们作为一种有效且低成本的解决方案被广泛应用于汽车行业（Flower，1985）。它们的性能提高了，可以降低5dB的噪音（Bemuchon，1984；Corcoran和Ticks，1984），降低1/3的冲击水平，而怠速震动保持不变（Kadomatsu，1989）。如图1所示，液压悬置装置由两个腔室组成。上部或压油腔以顶端的橡胶为界，这可以承受发动机的静态负载。下部腔室是一个位于悬置装置底部的可以很容易地响应腔室流体压力扩张/收缩变化的橡胶隔膜。 这个腔室就是通常所说的低压腔或合规腔。液压悬置里面用防冻液填充，填充液通常是水和乙二醇的混合物。这两个腔室通过惯性通道（较长）和解耦器（较短）连通。解耦合器可以被认为是一个限幅的浮动活塞。在低频率高振幅的作用下，退耦板达到它的阀点并且关闭流体通路。其结果是，大多数的液体从惯性通道流过。然而，在高频率低振幅作用下由于解耦器处于低位而开放，液体没有足够的动力有效地通过惯性通道。在这种情况下，解耦合器被认为是两个腔室之间的唯一通道。 液压发动机悬置的缺点之一是被参数的精细调节（Foumani等。2003）。事实上，这些隔离器针对力和基础激励等不同工况的处理是不够灵活。在可变排量发动机（VDE）的震动隔离中这个问题将变得更加严重。 VDE发动机由于在轻负载时关闭一半气缸并且在需要时再打开它们的特性使得其具有可观的燃油效率。不同的气缸激活模式之间变化的依据是整体产生的扭矩应保持不变（Matsuoka等，2004）。这将导致在所述停缸模式中，一半的气缸关闭燃烧的压力将上升以维持车辆的速度。这实际增加了发动机所产生的力，但这意味着一个精心设计的VDE悬置在非激活状态下的负载只有普通模式下的一半。当然，悬置装置在正常运行模式时应该能够切换回至其原始状态。当震动超过发动机被动悬置隔震的能力时发动机将在两个性能之间切换。为了解决这个要求，半主动（Williams 等人，1993；Hong 等人，2001；Mansour 等人，2008；Arzanpour 和Golnaraghi，2008a）和主动（Little和Kashani，1995；Nakaji等人，1999；Arzanpour 和Golnaraghi,，2008b）发动机的衬套和悬