CN103711835B - 一种发动机半主动悬置装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机半主动悬置装置，属于汽车零配件领域，其特征在于：仪表信息采集系统（1）连接汽车仪表电路，采集汽车转速表电路电流信号（8），模数转换器将电流信号（8）转换成数字信号（9），单片机（3）处理数字信号（9）输出控制信号（10），经数模转换器（5）转换成电流后由电流放大器（6）对电流进行放大，放大后的电流（11）经过粘滞阻尼器（7）内的电阻丝引起阻尼器内温度的变化进而改变粘滞阻尼器（7）内填充的环烷烃油（16）的粘度，表现在悬置上即阻尼力（13）发生变化。本发明的发动机半主动悬置装置根据采集的发动机转速信息判断发动机工况，从而输出控制电流改变悬置阻尼力以达到满足宽频带工况下的减振要求。

Description

一种发动机半主动悬置装置
技术领域
本发明涉及一种发动机振动半主动控制系统，属于汽车零配件领域。
背景技术
发动机作为车辆振动和噪声的最大来源之一，也是影响车辆工作效率和使用寿命的重要因素。有效的削弱发动机传递到车身的振动，对提高车辆行驶平顺性、操纵稳定性、驾乘舒适性和使用寿命具有重要意义。
现有发动机悬置装置包括橡胶悬置、液压悬置、半主动悬置和主动悬置。
橡胶悬置：以其结构简单和成本低廉占据当前市场主流配置，但其高频减振效果很差，并且耐热、耐油性能不佳。
液压悬置：结构相对简单、成本低并且能在一定范围频段内隔振效果明显，但其容易在高频时动态硬化，无法满足现代中高级轿车的减振要求。
主动悬置：未来发动机悬置系统的发展方向，但由于当代技术水平和加工工艺的限制，其成本较高，可靠性也有待提高。
发明内容
本发明的目的在于解决以上问题的困扰，提供一种新型的根据发动机工况实时调整阻尼力的发动机悬置装置。本发明的技术方案如下：
本发动机半主动悬置装置，包括仪表信息采集系统1、模数转换器2、单片机3、汽车蓄电池4、数模转换器5、电流放大器6和粘滞阻尼器7。
其特征在于：仪表信息采集系统1连接汽车仪表电路，采集汽车转速表电路电流信号8，模数转换器将电流信号8转换成数字信号9，单片机3处理数字信号9输出控制信号10，经数模转换器5转换成电流后由电流放大器6对电流进行放大，放大后的电流11经过粘滞阻尼器7内的电阻丝引起阻尼器内温度的变化进而改变粘滞阻尼器7内填充的环烷烃油16的粘度，表现在悬置上即阻尼力13发生变化。
粘滞阻尼器7包括螺栓14、橡胶主簧15、环烷烃油16、隔板17、电阻丝18、弹性膜19、壳体20。其特征在于：粘滞阻尼器7由螺栓14和销栓21分别与发动机和车架相连，橡胶主簧15封闭壳体20提供弹性刚度并在受力时挤压由橡胶做成的弹性膜19上腔室内的环烷烃油16，环烷烃油16通过隔板17上的孔洞22时由摩擦产生阻尼，隔板17上密布孔洞22，孔洞22四周围绕着电阻丝18，环烷烃油16为低粘度指数液压油，粘度变化受温度影响很大，当本装置根据发动机转速信息计算得到发动机振动基频，判定发动机处于低频大振幅，悬置需要表现为大阻尼时，只需减小加到电阻丝18上的电流，降低粘滞阻尼器7内的温度使环烷烃油16粘度变大，增大环烷烃油16通过孔洞22时的摩擦力从而增大悬置阻尼13；同理，当本装置需要悬置表现为小阻尼时，只需加大电阻丝18上的电流，提高粘滞阻尼器7内的温度使环烷烃油16粘度变小即可。
本发动机半主动悬置装置的测试方法：
引起发动机垂直方向振动的切向力矩是随发动机缸数的多少而变化的，各个频率都是与发动机的缸数相对应的，且都与曲轴转速有一定的比例关系，曲轴转速与发动机振动基频之间的对应关系为：                                                ，式中n为曲轴转速即发动机转速，f 0 为发动机振动基频信号频率，τ为发动机冲程数，i为发动机缸数。根据上述公式，本装置可由发动机转速信息得到发动机振动基频信息，从而根据拉格朗日方程计算得出悬置最佳阻尼力。
本发明较现有技术所具有的优点：
1、可以随工况变化而改变悬置阻尼力，满足汽车在不同工况下的隔振要求。
2、环烷烃油的滞回现象不明显，对杂质不敏感，并且不受重力、离心力的影响，随时间变化也不大，保证了工作的可靠性。
3、控制电流小，直接使用汽车蓄电池供电。
4、结构简单，使用寿命长。
总之，本发动机半主动悬置装置根据采集的发动机转速信息判断发动机工况，从而输出控制电流改变悬置阻尼力以达到满足宽频带工况下的隔振要求。
附图说明
图1为本发明所述发动机半主动悬置装置的布置示意图。
图2为图1的功能示意图。
图3为粘滞阻尼器7的结构剖面图。
具体实施方式
如图1所示：本发明所述装置主要包括：1、仪表信息采集系统；2、模数转换器；3、单片机；4、汽车蓄电池；5、数模转换器；6、电流放大器；7、粘滞阻尼器。
本发明装置通过平滑、连续的改变悬置内部阻尼力，达到满足发动机高频小振幅、低频大振幅等不同特性下的减振要求。
本发明所述装置由汽车自带蓄电池4为能量来源，仪表信息采集系统1连接到汽车仪表电路，采集汽车转速表电路电流信号8，电流信号8经模数转换器2转换成数字信号9后，单片机3处理数字信号9从而判断发动机振动频率进而计算出悬置最佳阻尼力输出控制信号10，控制信号10经数模转换器5转换成电流，此时，经数模转换器5转换后的电流分成两路，一路由模数转换器2转换成数字信号12反馈回单片机，另一路由电流放大器6对电流进行放大，放大后的电流11经过粘滞阻尼器7内的电阻丝引起阻尼器内部温度的变化进而改变粘滞阻尼器7的阻尼力13。例如：当汽车转速表电路电流8很大时，经过本装置的采集、分析，单片机3得到此时的发动机转速，由前述公式计算出发动机此时振动频率，再由拉格朗日方程计算得到悬置此时的最佳阻尼力，从而输出控制信号10，控制信号10经数模转换器5转换成电流后被分成两路，一路反馈到单片机用来判断控制量是否准确从而决定是否微调，另一路经电流放大器6放大后作用在粘滞阻尼器7上达到调整悬置阻尼力从而达到减振的目的；式中n为曲轴转速即发动机转速，f 0 为发动机振动基频信号频率，τ为发动机冲程数，i为发动机缸数。

Claims (4)

1.一种发动机半主动悬置装置，包括仪表信息采集系统（1）、模数转换器（2）、单片机（3）、直接为所述悬置装置供电的汽车蓄电池（4）、数模转换器（5）、电流放大器（6）和粘滞阻尼器（7），其特征在于：粘滞阻尼器（7）包括螺栓（14）、橡胶主簧（15）、环烷烃油（16）、隔板（17）、电阻丝（18）、弹性膜（19）、壳体（20），粘滞阻尼器（7）由螺栓（14）和销栓（21）分别与发动机和车架相连，橡胶主簧（15）封闭壳体（20）提供弹性刚度并在受力时挤压由橡胶做成的弹性膜（19）上腔室内的环烷烃油（16），环烷烃油（16）通过隔板（17）上的孔洞（22）时由摩擦产生阻尼，隔板（17）上密布孔洞（22），孔洞（22）四周围绕着电阻丝（18），环烷烃油（16）为低粘度指数液压油；仪表信息采集系统（1）连接汽车仪表电路，采集汽车转速表电路电流信号（8），模数转换器将电流信号（8）转换成数字信号（9），单片机（3）处理数字信号（9）从而判断发动机振动频率进而计算出悬置最佳阻尼力输出控制信号（10），经数模转换器（5）转换成电流后由电流放大器（6）对电流进行放大，放大后的电流（11）经过粘滞阻尼器（7）内的电阻丝引起阻尼器内温度的变化进而改变粘滞阻尼器（7）内填充的环烷烃油（16）的粘度，表现在悬置上即阻尼力（13）发生变化。
2.如权利要求1所述的发动机半主动悬置装置，其特征在于：所述装置以粘滞阻尼器（7）为被控部件。
3.根据权利要求1-2之一所述的发动机半主动悬置装置的控制方法，其特征在于：仪表信息采集系统（1）连接到汽车仪表电路，采集汽车转速表电路电流信号（8），电流信号（8）经模数转换器（2）转换成数字信号（9）后，单片机（3）处理数字信号（9）从而判断发动机振动频率进而计算出悬置最佳阻尼力输出控制信号（10），控制信号（10）经数模转换器（5）转换成电流，此时，经数模转换器（5）转换后的电流分成两路，一路由模数转换器（2）转换成数字信号（12）反馈回单片机，另一路由电流放大器（6）对电流进行放大，放大后的电流（11）经过粘滞阻尼器（7）内的电阻丝引起阻尼器内部温度的变化进而改变粘滞阻尼器（7）的阻尼力（13）。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：当检测到汽车转速表电路电流信号（8）时，单片机（3）得到此时的发动机转速，由公式                                                计算出发动机此时振动频率，式中n为曲轴转速即发动机转速，f 0 为发动机振动基频信号频率，τ为发动机冲程数，i为发动机缸数，再由拉格朗日方程计算得到悬置此时的最佳阻尼力，从而输出控制信号（10），控制信号（10）经数模转换器（5）转换成电流后被分成两路，一路反馈到单片机用来判断控制量是否准确从而决定是否微调，另一路经电流放大器（6）放大后作用在粘滞阻尼器（7）上达到调整悬置阻尼力从而减振的目的。
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