上期讲堂给大家详细剖析了一颠簸员机悬置的知识，相信大家对个中的门道有了基本的理解，还没说完，本期讲堂，带大家研究一下，“隔壁老王”家的车用的是什么悬置件？到底是什么奥妙的构造让人坐起来这么舒畅？来，《讲堂》连续跟你聊技能。
上一篇文章给大家讲了一下隔振的事理和悬置的设计，再结合本日这篇文章的内容，往后各位可以好好秀一波知识量储备了。好，话不多少，直奔主题。
之前紧张讲了橡胶悬置，有一点补充的便是，悬置设计时，解耦设计和频率分布是从隔振角度提出的哀求（观点不清晰的朋友请自行补习上一篇讲堂内容~），我们知道，除了隔振以外，悬置还要进行为员机极限工况的限位，也便是说你发动机不能在机舱内大幅度窜动，因此在详细的刚度设计时须要在不同的压缩或拉伸阶段（线性段、过渡段、限位段），设计出不同的刚度，这个在构造上进行奥妙的设计即可。一样平常其静载刚度设计成下图所示。
我们希望常用工况下，如怠速等工况，悬置事情在线性段，一些极限的工况可以事情在过渡段和限位段，这些工况的哀求有专门的标准，也便是所谓的通用28工况，悬置设计时须要参考标准，基本可以担保设计出来的悬置问题不大。
好，事物的发展都有两面性，我们看到了橡胶悬置的构造大略本钱低，但是它存在一个非常显著的缺陷——动态硬化。
橡胶动刚度曲线
这里的动态硬化，是指橡胶的动刚度随着频率的增加而增加，便是上图描述的这种征象。所谓动刚度便是橡胶上施加动态载荷时的刚度，这个跟橡胶配方有关，一样平常动刚度为静刚度的1.4~1.6倍。我们知道，在追求以舒适性为主的轿车上，我们希望在路面冲击、发动机启动、转向、加速等低比年夜振幅勉励工况下，悬置具有大刚度、大阻尼的特性，以更好的抵抗发动机的大幅度位移，同时可以衰减其振动的能量；当发动机转速拉高，产生高频小振幅的振动，我们希望此时悬置具有小刚度、小阻尼的特性，这样可以使悬置系统的固有频率阔别勉励频率，以实现更好的隔振，这个在上一篇文章隔振事理剖析时已经跟大家讲过隔振事理了，没弄懂的朋友可以再转头看一下~
既然如此，我们从上面的图中可以看到，橡胶悬置显然是不能很好的知足哀求的，由于随着频率的增加，其动刚度显著增加，涌现动态硬化，这与我们想要的隔振是相违背的，而且纯橡胶悬置依赖内部分子的摩擦产生阻尼，效果有限，因此对付低比年夜振幅勉励下，对发动机的保护效果一样平常。怎么办呢？液压悬置涌现了！
液压悬置内部构造剖视图
上图便是目前运用最多的解耦膜—惯性通道式液压悬置，它紧张包含了橡胶主簧、解耦膜以及惯性通道构造，上图构造看起来比较繁芜，我将结合其事情事理图[1]给大家剖析一下它是如何事情的。
解耦膜—惯性通道式液压悬置事理图
当作用有低比年夜振幅振动时，除了橡胶主簧起浸染外，液压悬置里面还装了液体，一样平常采取乙二醇，它会在惯性通道之间来回流动，形成一定的阻尼浸染，实现低频的大阻尼效果，削弱振动的幅值。此时，由于腔室中液压油运动的频率低，解耦膜会靠向高下限位挡板的一侧，不起浸染。随着勉励频率的升高，惯性通道内的乙二醇流动涌现阻碍，此时解耦膜开始发挥浸染，在高下限位之间来回晃动，实际上可以理解为将液体搅动起来，这样就可以从一定程度上降落悬置的动刚度，起到在高频小振幅勉励下，降落液压悬置动刚度的浸染，因此，悬置的隔振性能得到改进。然而，随着频率的进一步升高，解耦膜的振动幅值减小，起不到降落动刚度的浸染了，此时悬置依旧会涌现高频硬化的征象，但是这种构造可以拓宽减振的频率范围，相较于橡胶悬置，它具有更好的隔振和限位特性。因此，目前液压悬置在乘用车上用的较多，本钱低，只要不追求极致的效果，是可以知足消费者对付NVH的需求的。各位如果感兴趣，可以掀开引擎盖，看看自己的爱车是不是采取了液压悬置，不雅观察一下构造，可以更好的理解本期讲堂的内容~
当然，由于液压悬置不须要外界的掌握，也不须要任何能量的输入，因此称为被动式液压悬置。当然，工程师们对付技能的追求是无止境的，为了达到更好的隔振效果，后期又开拓了半主动液压悬置，到底怎么个事理，咱们连续今后看~
☆为什么要开拓半主动悬置？前文已经剖析过，纵使液压悬置效果不错，但是还是存在高频硬化，而且，对付咱们常用的工况，减振效果是不是还能进一步提升呢？好，咱们取长补短，首先充分发挥你液压悬置的上风，其次，工程师们在这个的根本上，加入掌握的方法，实现在常用工况下的隔振降噪，比如怠速工况等，毕竟谁也不愿意在等红绿灯或者堵车的时候，方向盘一贯抖个一直！
好，先给大家先容一款构造参数可调式的半主动悬置[2]。
构造参数可调式的半主动悬置构造事理图
这款半主动悬置的事情事理是什么呢？仔细不雅观察我们创造，除了具备惯性通道和解耦膜以外，在解耦膜的下方设计了一个空气腔，空气腔通过一根苗条的通道，接到电磁阀上，这个电磁阀是可控的，通过开关这个电磁阀，可以实现悬置解耦膜底部空气腔的开关，这两种不同的状态，对应的悬置的刚度是完备不同的。我们可以想象，当电磁阀事情时，也便是空气腔被封闭，此时液压悬置事情的时候，底部被封闭的空气具有一定的刚度，因此，悬置整体刚度上升，达到大刚度的目的。同理，电磁阀不事情时，解耦膜空气腔与大气连通，此时悬置刚度降落，实现小刚度的目的。
通过上面的操作，可以针对低比年夜振幅振动，电磁阀通电，限定发动机的大幅度位移；针对高频小振幅振动，电磁阀断电，实现小刚度小阻尼，进行良好的隔振。详细的哀求可以根据汽车对付舒适性或操纵的哀求进行掌握策略的编写，这都是工程师们的任务了~
当然，半主动悬置可不仅仅只有这一种，还有比较故意思的电流变和磁流变半主动悬置，这种一样平常称为性能参数可调式半主动悬置。
电流变半主动悬置事理图[3]
所谓电流变半主动悬置，顾名思义，便是通过施加电场，掌握电流变液的流动，而这种电流变液是一种智能材料，一样平常这种液体在半主动悬架减振器等隔振元件中运用的较多。这种液体的力学特性会随着电场的改变而改变，因此，当电流变液在悬置中的电极板的来回流动时，通过施加电场，就可以实现悬置刚度和阻尼特性的掌握，进而实现减振降噪和限定发动机位移的功能。事理上实在不难，但是真正实现起来，要建立相应的数学关系，考虑材料特性等等，因此，技能难度上要比传统的液压悬置难的多。利用电流变半主动悬置效果究竟如何？请看下图。
电流变半主动减振器掌握效果[3]
横坐标是频率，纵坐标是振动位移的通报率。当对半主动悬置进行掌握时，在低频率勉励下的位移通报率大幅度减小，掌握效果明显。但是随频率上升，效果将不再明显。因此，半主动悬置针对某些特定工况的掌握，还是能取得很好的效果的。
磁流变液半主动悬置构造剖视图[4]
当然，其余一种便是磁流变液半主动悬置，它将电流变液换成了磁流变液，将电场换成了磁场，通过改变掌握电压，调度磁场强度，进而改变流体粘度，调度悬置刚度特性。上图是某型号磁流变液半主动悬置的剖视图，上面的线圈产生磁场，掌握磁流变液的粘度，进而根据实际情形调度刚度和阻尼，改进悬置系统的隔振效果。当然，繁芜的掌握意味着更高的本钱。
Porsche 911 GT3上运用的磁流变悬置，紧张是考虑其操纵特性，在赛道上把悬置调硬，使其具有更好的动力相应。因此，有了这种掌握，不仅仅是隔振降噪，还可以根据不同的工况进行调节。下面两幅动图便是911GT3入弯前后，磁流变减振器的掌握过程。
入弯前掌握过程
入弯时掌握过程
☆主动悬置又是怎么一回事？除了这种针对特定工况进行刚度和阻尼调度的半主动悬置，有没有能够根据实际工况进行实时调度的悬置呢？掌握频率更宽，改进效果更好的主动悬置理解一下！
大陆汽车电子研发的主动悬置及掌握芯片，掌握过程比较繁芜[5]
所谓主动悬置，可以大略理解为，在悬置构造中设计作动器，通过掌握作动器输出的力的大小，来抵消发动机产生的颠簸的力，进而担保振动不能通报给驾驶员，提高整车的NVH特性。主动悬置是为追求极致的乘坐舒适性或者操纵性能而开拓的，它能够根据实时路况和驾驶工况进行随时调度。当然，其能耗和本钱也最高。
Lexus 350主动悬置系统[6]，产生反向振动，抵消原有振动
主动悬置类型有很多，可以分为电磁式、压电式等等，这儿就给大家重点先容一下电磁式的主动悬置。
电磁式主动悬置
实质上它是基于传统的液压悬置改进过来的，在解耦膜—惯性通道式液压悬置的下部，加装一个电磁作动器，作动器的作动端与悬置的解耦膜相连，通过掌握悬置作动真个运动，进而引起解耦膜的振动，从而改变悬置的刚度和阻尼特性，产生的力与发动机勉励力抵消，以达到更好的隔振效果。详细如何发挥浸染，效果又如何，咱们直接看动图。
低频振动，纯液压悬置模式
不雅观察上图可知，低频振动时，主动悬置不发挥浸染，可以看作为被动式液压悬置，由于振动频率较低，因此液体在惯性通道内可以来回流动，形成阻尼，并且具备一定的隔振效果。从颠簸曲线可以看出，振动依旧可以通报到副车架，只不过幅值被削弱，达到一定隔振效果。
高频勉励，被动模式，悬置涌现动态硬化
随着勉励频率的增加，在不启动主动掌握的情形下，液压悬置涌现高频硬化，液体不再在惯性通道内流动，此时隔振性能较差，振动由发动机通报到副车架；
高频勉励，主动模式，作动器发挥浸染，实现很好的隔振效果
主动模式打开时，作动器开始振动，根据掌握算法打算须要的作动力，并掌握作动器产生反浸染力与发动机勉励抵消，使得通报到副车架的振动险些为0，达到最大的隔振效果。
主动悬置构造繁芜，本钱高，但是确实具有最好的减振降噪效果。当然，主动悬置还有其他的实现形式，其事理基本上都是相通的。
行文至此，关于动力总成悬置的知识，分高下两篇就给大家讲完了。相信大家看完这些内容，不禁会感叹汽车工程师们为了知足消费者对汽车性能的不同哀求，做了太多的努力，为他们点个赞！
当然，关于NVH的问题及办理方案还有许多，后续的文章会给大家逐一讲解。下期讲堂，咱们不见不散！
注：文中gif所用视频来自网络
参考文献：
[1]Lee Y W , Lee C W . Dynamic analysis and control of an active engine mount system[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 2002, 216(11):921-931.
[2]杨慰, 史文库, 马利红, et al. 汽车动力总成液压悬置参数试验研究[J]. 汽车工程, 2014(7):894-898.
[3]Hong S R , Choi S B , Lee D Y . Comparison of vibration control performance between flow and squeeze mode ER mounts: Experimental work[J]. Journal of Sound & Vibration, 2006, 291(3):740-748.
[4]https://www.hindawi.com/journals/smr/2013/831017/fig19/
[5]https://www.contitech.de/en-gl/Solutions/Suspension-anti-vibration/Passenger-cars/Powertrain/Active-mount-system
[6]http://www.brakeandfrontend.com/tech-feature-active-motor-and-trans-mounts/
本文作者为踢车帮 杨仕祥