发动机悬置系统课件(PPT 67页)

1、发动机悬置系统第1页，共67页。什么是发动机悬置？发动机悬置的作用？关于发动机悬置的布置关于发动机悬置的方式关于主要振动问题的对策内容第2页，共67页。支撑动力装置 (发动机变速器）的重量、抑制由于包括内部反作用力的外力造成的对动力装置的动态位移、防止来自发动机等处的起振力向车身振动传递是一种缓冲系统。什么是发动机悬置？第3页，共67页。发动机悬置要素的具体实例1/3切饼型在个方向的弹簧上、压缩方向的弹簧系数高、切断方向的弹簧系数低、设置安装倾角、通过调整压缩方向与切断方向的贡献比例、可以设定各方向的弹簧系数。第4页，共67页。发动机悬置要素的具体实例 2/3圆筒型在个方向的弹簧上、圆周方向为

2、压缩方向、弹簧系数高、轴方向及旋转方向为切断方向、弹簧系数低。第5页，共67页。FF车FR车主RollFrontRear发动机悬置要素的具体实例 3/3第6页，共67页。发动机悬置的主要作用有一下3点：支撑重量（重量分担性）抑制动态位移（搭载性）降低振动传递（防振性）发动机悬置的作用第7页，共67页。由于发动机悬置是通过介入弹性体来支撑动力装置的重量、对于分担的重量、悬置需要具备能够在充分的线形区域进行支撑的静态弹簧系数。发动机悬置的作用重量分担性1/2xFFx限位器静态状态 动态 状态第8页，共67页。为了防止因动力装置的重量而导致的静态位移、在荷重以外的方向发生、需要设定各悬置位置及弹簧系

3、数。即要通过悬置位置弹簧系数所确定的弹性轴的重心。发动机悬置的作用重量分担性2/2121 21 1 = 2 2 第9页，共67页。动力装置会因驱动反作用力、操纵以及路面干扰伴随的车辆举动变化、而产生支撑重量所伴随态位移、以及动态位移。为了避免与周边零件的干涉、需要对这些动态位移进行控制。发动机悬置的作用搭载性1/2Fx限位器静态状态 动态 状态第10页，共67页。支撑重量所伴随的静态位移一般是指向上下方向的、而动态位移根据外力要因的不同，方向是不一样的。发动机悬置的作用搭载性/3重量支撑驱动反作用力路面干扰操纵性静态位移要因动态动态动态上下左右前后滚动颠簸摇摆第11页，共67页。对于动态位移、

4、发动机悬置的作用上具有两面性的要求、从振动传递方面是允许、从稳定性方面是控制。发动机悬置的作用搭载性/3性能动态位移防振性稳定性第12页，共67页。动力装置与发动机悬置、在动力装置的质量和悬置绝缘体（insulator）的弹簧刚性作用下、形成1个振动系统。发动机悬置的作用防振性1/6动力装置的惯性质量发动机悬置系统的综合弹簧刚性综合衰减系数受到悬置的弹簧特性与悬置布置的影响第13页，共67页。输入频率和振动系统的固有值、将决定之后的振动传递特性。发动机悬置的作用防振性2/6频率Hz振动传递率弹性区域质量区域防振区域共振区域fn2 fn弹性区域；弹簧刚性（K）共振区域；衰减（C)质量区域；质量M

5、)振动控制要素第14页，共67页。发动机悬置系统的振动形态与V项目冲振喘振频率（Hz）248163264125250500噪音振动发动机音齿轮音乘坐舒适度发动机振动怠速振动其他操纵性振动形态钢体振动弹性振动刚性区域质量区域共振第15页，共67页。动力装置-发动机悬置形成的振动系统的固有值影响着输出的传递性能。发动机悬置的作用防振性3/6根据这样的关系来选定发动机悬置系统的弹簧刚性和布置20传导率频率0（共振频率）发动机起振力频率区域第16页，共67页。发动机悬置役割防振性/4缸C2成分第17页，共67页。探讨实例(4缸发动机、怠速振动情况）怠速转数；发动机起振力频率 ；(曲轴旋转次成分C2)发

6、动机悬置系统的共振频率；传递度为1的频率；（）/1418偏低设定Hz发动机悬置的作用防振性/第18页，共67页。发动机悬置系统实际上属于多自由度系统、固有值各不相同、具有传递特性。发动机悬置的作用防振性/主要的振动系统反弹滚动上下颠振左右摇振第19页，共67页。发动机悬置的个作用之中、在确保重量分担性与搭载性这两个的同时、还有一个作用就是提高防振性、这也是布置设定的目的之一。关于发动机悬置的布置基本-1)低(固有值)化对于主要起振力方向、极力减小弹簧系数、使该方向的共振频率(固有值)变小。主要起振力方向上的对策反弹滚动第20页，共67页。关于发动机悬置的布置基本-2)非偶合化1/2另一个目的是

7、非偶合化。即追求主要起振力方向的防振性的同时、控制他方向成分的振动増加。不偶合的情况方向只(反弹）偶合的情况方向(反弹、颠簸）传递率传递率探讨比较容易探讨比较复杂第21页，共67页。关于发动机悬置的布置基本-3)考虑偶合的理论公式发动机悬置系统、6自由度的振动系统。质量行列刚性行列衰减行列外力；反应；Bounce前后左右PitchYawRoll第22页，共67页。关于发动机悬置的布置基本-4)2个滚轴的考虑扭矩滚轴C.G动态扭矩弹性滚轴惯性主轴扭矩滚轴曲轴周围有扭矩负荷时、在旋转轴上、惯性主轴成为 基础、在通过同一个重心的同时、向若干曲轴侧倾斜由动力装置的质量分布确定弹性滚轴 在悬置支撑的动力

8、装置上、有静态扭矩负荷时的旋转轴由发动机悬置的位置、刚性确定第23页，共67页。（观点）关于发动机悬置的布置种类-1)惯性主轴方式悬置 1/3在扭矩滚动轴上设置动力装置的主悬置、支撑重量、用软弹簧接受主要的滚动力由于动力装置会以扭矩滚轴为中心旋转、需要设置防止这种旋转的滚动限位器悬置主悬置滚动悬置（软弹簧）扭矩滚动轴第24页，共67页。关于发动机悬置的布置种类-1)惯性主轴方式悬置 2/3相对主要起振力方向(滚动方向)的输入、应尽量避免发生其他的方向成分。将主悬置配置在惯性主轴上当然是最理想的、 但是如果难以实现的话、应该极力减小与惯性主轴线的偏移量、或者将其配置在与惯性主轴相平行的轴线上。扭

9、矩滚轴非偶合化的观点第25页，共67页。（得失）关于发动机悬置的布置种类-1)惯性主轴方式悬置 3/3输入点数量、输入方向多、对其他NVH问题的对应也需要考虑。4点上上下、前后的个方向上、组合自由度多、适应范围广。4点上全方向支撑、约束性好。大扭矩发动机亦可对应。1./ 支撑性.与车体特性的結合性2.振动特性适应性点支撑（惯性主轴）采用代表车型丰田 Corolla三菱Lancer第26页，共67页。关于发动机悬置的布置种类-2)重心支撑方式悬置 1/3悬置点的配置尽量围绕动力装置的重心点、适当分配弹簧系数与重心点的距离、采取让各悬置点分担重量的方式各悬置具有分担重量和防振2种作用。（观点）右悬

10、置 (发动机）左悬置 (变速器）后悬置第27页，共67页。（得失）可以将悬置设定在 车体和底盘框架上NVH感度比较低的部位。与车体构造有关、所以对悬置位置的适当性有限制。点上全方向支撑、约束性好。由于悬置数量少、不适合大扭矩发动机。1./ 支撑性.与车体特性的結合性2.振动特性适应性3点支撑（重心支撑）关于发动机悬置的布置种类-2)重心支撑方式悬置 2/3采用代表车型丰田 Vitz第28页，共67页。（得失）通过与防振井字形底盘架梁的组合、可以防止发动机的搞频率振动。很难将弹性滚动中心与重心对应。对发动机扭矩上部的保持力不足、大扭矩发动机需要追加连杆。1./支撑性.与车体特性的結合性2.振动特

11、性适应性3点支撑（下部支撑）关于发动机悬置的布置种类-2)重心支撑方式悬置 3/3采用代表车型丰田 Harrier丰田 Camry三菱ek-Wagon三菱ek-wagon丰田 Camry、Harrier第29页，共67页。关于发动机悬置的布置种类-3)钟摆式悬置 1/2在扭矩滚轴的上方设置动力装置的主悬置、在支撑重量的同时、在下部设置滚动限位器、抑制滚子的移动（观点）右悬置 (发动机）左悬置 (变速器）(B) 滚动悬置（非接触型等）(A) 滚动悬置（切断型等）or第30页，共67页。（得失）输入点及输入方向少、容易调整。偶合因素单纯、容易调整。滚动连杆只在方向有约束、不好。不适合大扭矩发动机。

12、1./支撑性.与车体特性的結合性2.振动特性适应性钟摆关于发动机悬置的布置种类-3)钟摆式悬置 2/2采用代表车型大众 Golf标致208三菱Colt三菱Colt大众Golf,标致 206第31页，共67页。对于轻量、低输出的发动机 (动力装置)、惯性主轴方式有利。另外、钟摆方式也被广泛采用。但是、如果能确保低刚性、重心支撑方式也可以获得同等的性能。对于较重、高输出的发动机、重心支撑方式有利。但是如果能充分确保悬置的容量的话、对振动面很有利。关于发动机悬置的布置横置FF车悬置方式的选定第32页，共67页。关于主要振动问题的对策现象上下左右前后滚动颠簸摇摆发动机噪音齿轮噪音怠速振动P/P 摇动加

13、速冲振P/P振动轰鸣起振力成分频率区域（Hz)1101001000550500包括悬置支架弹性振动与发动机悬置相关的主要振动噪音问题如下所举第33页，共67页。发动机悬置系统的确定过程实例YESNVH性能目标值设定动力传动模型的制作及计算（各类别、线形、非线形）是否满足限制条件？车辆模型的制作及计算刚性最佳化NVH现象的模拟研讨是否满足NVH性能目标值？确认对变动要因的对策性成本,重量、装配性的确认提案NOYESNONONO初期数据的准备动力装置规格,输出,惯性力矩等初期讨论重心位置扭矩滚轴弹性滚轴设定限制系统基本讨论滚动输入对策最大输入时的滚角、滚动刚性讨论各悬置的刚性讨论确保滚动刚性,各悬

14、置点的输入防振性能的综合确认高频率振动传递性,位置和刚性的确认与车体的特性整合性确认音响度的确认,特性变更讨论具体的讨论项目第34页，共67页。关于怠速振动的对策怠速振动要因 发动机的滚动力矩与上下力为起振力。 怠速振动是指各悬置点传递的 发动机滚动振动、与车体对上下振动的 振动回应的合成。 悬置的传递特性、是以悬置系统的滚动刚性值 和上下刚性值来评价的、与悬置的方式无关。以下、将发动机悬置简化、分析发动机起振力的传递性。第35页，共67页。BR上下力-往复惯性部分（活塞系重量）（发动机转数）COS(2）B滚动力矩 燃焼部分 （活塞直径）2（连杆长度）SIN(2）滚动力矩 往复惯性部分 （活塞

15、系重量）（发动机转数）SIN(2）R关于怠速振动的对策直列4缸发动机的起振力-概要上下力成分（COS成分）与滚动成分（SIN成分）有90的相位差。第36页，共67页。(1)往复惯性质量 引发的上下起振力4mr2e2cos(2）e2=1/+1/43 / r (2)往复惯性质量 引发的起振力矩4mr2f2sin(2）f2=1/2+1/324(3)燃烧引发的起振力矩-D2b2sin(2）+a2cos (2）a2, b2 ;扭矩谐波（ harmonic）系数 -平均有效压力 Pi的函数rDmMFPi关于怠速振动的对策直列4缸发动机的起振力-公式惯性力成分是上下力、力矩共同与成比例、因此、可以判断位移一

16、定的起振力。第37页，共67页。1600发动机转数rpm60080010001200.F/W旋转变动rad/s4002001400Idle開度伴随着负荷的增加、平衡点上升燃烧部分与往复惯性部分的平衡点关于怠速振动的对策怠速时发动机扭矩变动 (直)由逆相位的燃烧部分与往复惯性部分的和构成在怠速区域、燃烧部分大、在转数增加的同时、被往复惯性部分抵消。(平衡点的形成）第38页，共67页。关于怠速振动的对策怠速时动力装置的动态 (直)发动机； 缸、发动机转数； C2Hz横置FF乗用车搭载状态下的计算结果实例加上重心旋转的滚动运动、与滚动成分成90差别的上下成分(反弹)出现重叠、各点呈现椭圆运动。第39

17、页，共67页。反弹(往复惯性部分）滚动(往复惯性部分燃烧部分燃烧部分）关于怠速振动的对策悬置输入-滚动悬置滚动成分以SIN成分为主体、反弹成分以COS成分为主体、因此二者有的相位差。第40页，共67页。前滚动悬置 关于怠速振动的对策悬置输入-2滚动悬置1/2对配有前后2个滚动悬置的惯性主轴 的悬置方式进行讨论。此处、只考虑来自2个滚动悬置的传递、不考虑来自主悬置的传递。后滚动悬置第41页，共67页。上下输入；1B2 力矩输入；R1R2=R B1B2R1R2关于怠速振动的对策悬置输入-2滚动悬置2/22个滚动悬置（前、后）上、因反弹引发的上下输入和音滚动引发的力矩输入分别起作用。力矩输入方向与发

18、动机配置（W-E,E-W)相反。第42页，共67页。力矩合力RFF+R上下合力FRF+R关于怠速振动的对策弹性体；滚动传递1/2第43页，共67页。弯曲共振区域力矩合力悬置间的车身感度相位差Level上下合力关于怠速振动的对策弹性体；滚动传递2/2随着车体弹性振动时2个悬置间的相位差的増加、出现力矩合力減少、上下合力増加的倾向第44页，共67页。相位差的发生明显对E-W方面的作用有利。FFRRF+RF+R关于怠速振动的对策弹性体；滚动反弹传递 1/2第45页，共67页。W-E的情况下、相位差増加为等级（Level）增加、E-W的情况下、等级最小时的相位有最佳值。LevelW-EE-W弯曲共振区

19、域关于怠速振动的对策弹性体；滚动反弹传递2/2悬置间的车身感度相位差第46页，共67页。关于怠速振动的对策主悬置位置的离散考虑1/5至此、只有以振动传递为主的2个滚动悬置发生影响、没有考虑在扭矩滚轴上配置主悬置。但是、生产上的偏差、或者将多种动力装置按一样的布置搭载时、扭矩滚轴与主悬置的位置常常发生偏离。由于主悬置承担重量支撑、弹簧系数较高、与扭矩滚轴位置偏离的影响较大。因此、该偏离对怠速振动等级有多大影响、在设计阶段就应该事先把握好。以下、以实验数据为基础、根据简单的计算进行探讨。第47页，共67页。dmdh扭矩滚轴缸盖（Head）悬置的偏离量变速器悬置的偏离量关于怠速振动的对策主悬置位置的

20、离散考虑2/5第48页，共67页。扭矩滚轴+100mm上下振动加速度振幅相位-100mmdh、dm关于怠速振动的对策主悬置位置的离散考虑3/5第49页，共67页。CEBADFGH1614121010864200+100-100-100+1000dhdm从平面视图看、为了将偏置造成的不好影响控制在B以内的区域、有如下内容。2240mm关于怠速振动的对策主悬置位置的离散考虑4/5第50页，共67页。600700800900202530Hzrpm0.30.10.030.01振动加速度Levelm/s2AFHdhdmGDECBBaseCBEGDBase关于怠速振动的对策主悬置位置的离散考虑5/5第51

21、页，共67页。现象；加减速等，发动机过度输入时的振动（515Hz）00.20.40.60.8时间 sec-0.4-0.200.20.40.60.81.0前后加速度 m/s2Shock关于冲振喘振的对策第52页，共67页。(参考）加速冲振喘振对策之控制发动机输出10.501.510.50输 入输 出Base(无控制)T控制M控制L控制Base(无控制)T控制M控制0.1s0.1sL控制第53页，共67页。关于冲振喘振的对策非线形悬置滚动刚性的控制对于从低扭矩区域刚性K1到高扭矩区域刚性K2的变化、将这个比例控制在以下为最佳。悬置静态滚动刚性特性LK1K2扭矩滚角maxmaxK2124684681

22、0悬置静态滚动刚性特性比 (K2/K1)座位底座上下加速度p-p值（m/s2)悬置静态滚动刚性的非线形性与加速冲击第54页，共67页。现象；由于动力装置的上下，颠簸（pitch），滚动共振、对路面输入的振动传递率发生恶化。（520Hz）关于动力装置振动的对策-30-20-1001005101520频率 Hz振动传递率 dB动力装置上下共振目标值運転席/加振台第55页，共67页。悬置偶合度的活用05101520频率Hz0-10-20-30+10振动传递率B驾驶席/加振台目標値关于动力装置振动的对策*用重心弹性中心之间距离的Mt.间距比来定义偶合度 * %颠簸/上下滚动/上下402735第56页，

23、共67页。车内噪音公差水平dBHz车体感度dB/kgHz发动机悬置位移（发动机侧）输入值公差每个单位悬置位移的输入公差发动机悬置的动态弹簧刚性公差HzkgHzKg/mm关于NVH的整体对策悬置弹簧刚性公差的设定法第57页，共67页。 动力装置 重量支撑动力装置 刚体振动 车身构造振动与车腔音响感度 結合 同上面的非結合 区域动力装置振动频率Hz0100200300400500600弹簧刚性关于NVH的整体对策悬置弹簧刚性公差的控制要因1/6第58页，共67页。 发动机重量支撑需要能够支撑重量程度的弹簧刚性。如果太低、则无法完全吸收 动态动作、造成冲击振动。频率Hz010020030040050

24、0600弹簧刚性关于NVH的整体对策悬置弹簧刚性公差的控制要因2/6第59页，共67页。 动力装置刚体振动在低频率区域、刚体振动振幅大、另外、由于悬置系的共振引起的传递容易变大、所以最好能往低控制弹簧刚性。关于NVH的整体对策悬置弹簧刚性公差的控制要因3/6频率Hz0100200300400500600弹簧刚性第60页，共67页。 车身构造振动与车腔音响感度的结合一进入车腔内的气柱共鸣区域、车身钣金的振动与车腔音感度的结合影响着车内噪音特性。为了抑制来自悬置的振动输入、降低悬置动态弹簧刚性比较有利。关于NVH的整体对策悬置弹簧刚性公差的控制要因4/6频率Hz0100200300400500600弹簧刚性第61页，共67页。 同上面的非结合区域属于车身钣金振动模态难以激励的输入范围、振动音响模态变得复杂化、所伴随轰鸣声的发生受到抑制的区域、成为非结合区域、对弹簧刚性的要求不明确。关于NVH的整体对策悬置弹簧刚性公差的控制要因5/6频率Hz0100200300400500600弹簧刚性第62页，共67页。 动力装置振动超过轰鸣声领域的音质值得注意、其原因是动力装置的振动传递介入到了悬置、因此需要对该传递进行抑制。关于NVH的整体对策悬置弹簧刚性公差的控制要因6/6频率Hz0