电流变液力发动机悬置动态特性研究分析

前言

　　

　　汽车动力总成悬置系统是指动力总成（包括发动机、离合器及变速器等）与车架/底盘之间的弹性悬置元件构成的系统，发动机动力总成的振动通过该系统传递给车身/车架，路面不平造成的振动也通过该系统传递给发动机，因此该系统性能设计的好坏直接影响着整车的NVH性能。

　　

　　为了改善汽车内的振动情况，在汽车动力总成中采用了大量的悬置系统。一个理想的动力悬置系统应具备以下特性：（1）在5～20Hz的低频范围内，为了有效衰减因路面不平和发动机怠速燃气压力不均匀引起的低频大振幅的振动，需具有高刚度、大阻尼的特性；（2）在20Hz以上的频带范围内，为了降低车内噪声，提高汽车的操纵稳定性，需具有低刚度、小阻尼的特性。传统的被动悬置已难以满足汽车隔振性能的要求。为了达到良好的隔振效果，研究已不仅局限于橡胶悬置、被动液压悬置，而且出现了如电流变液力悬置等新型悬置系统。

　　

　　1电流变液特性

　　

　　电流变液是一种由介电微粒与绝缘液体混合而成的复杂流体。对大多数电流变液来说，在没有外加电场的作用时，其黏度较低，表现为牛顿流体的力学特性；当施加外加电场后，流体的力学性能发生明显的变化，电流变液体变成黏塑体，只有当剪切应力大于屈服应力时，液体才会流动，液体呈现出屈服应力τy，此时的液体是一种宾汉姆（Bingham）流体，其性能如图1所示。

图1 电流变液的力学特性

方程符合B ngham模型

式中τ为剪切应力；τy E）为电场导致的剪切屈服应力；η为电流变液体的动力黏度；γ为剪切速率。

　　

　　在电场作用下，电流变液体可以在液体和黏塑体之间进行转换，其转换过程是连续的，而且响应十分灵敏，一般其响应时间为ms级，并且这种液态和固态之间的转换是可逆的，控制相变所需要的能量也很小。电流变技术是指电流变效应应用于工程实践的一项技术，现在广泛应用于汽车工程、航空航天、机械工程等领域。在汽车工程上主要用在离合器、悬架系统、发动机悬置等方面。

　　

　　2 电流变液力悬置模型的建立

　　

　　2.1 电流变液力悬置的结构组成

　　

　　电流变液力悬置是一种动特性较好的发动机悬置，其实体结构如图2所示。

图2 电流变液力悬置的结构示意图

（1）弹性元件（橡胶外壳）构成的带电流变液体的上腔，是悬置系统的弹性元件，当承受外部激励力的作用时，它可以发生变形，并改变上腔的容积，使电流变液体通过阻尼孔排出。如果上腔的阻尼孔通畅，则隔振装置的刚度主要由橡胶弹性元件的刚度决定；如果阻尼孔被完全堵死，则由于在上腔中的电流变液体是不可压缩的，弹性元件与液体一起形成一个新的刚度较大的复合弹性元件。显然通过改变电场的强度，可以改变悬置中液体的黏度，进而影响阻尼和动刚度。电场增强，阻尼和动刚度就增大。