发动机液压悬置异响的正向设计方法研究

宁闽

摘 要：发动机和底盘的链接和液压悬置是一个强非线性隔振元件，它可以在不同的振动频率和振动幅值在不同的刚度和阻尼，因此，这种发动机液压悬置隔振效果远优于传统的悬挂装置。文中通过分析典型液压悬置的结构特征，获得了装置受冲击力时解耦膜的拍击特性，进而详细分析了液压装置异响的原因和特性，基于此确立了液压悬置异响的正向设计方法，并针对此方法做了详细研究和分析。

关键词：液压悬置 异响 正向设计方法

Research on Forward Design Method of Abnormal Sound of Engine Hydraulic Mount

Ning min

Abstract：The link and hydraulic mount of the engine and the chassis is a strong nonlinear vibration isolation element， which can be at different vibration frequencies and vibration amplitudes at different stiffness and damping. Therefore， this engine hydraulic mount has a far greater vibration isolation effect better than traditional suspension devices. By analyzing the structural characteristics of typical hydraulic mounts， the flapping characteristics of the decoupling membrane when the device is subjected to impact force are obtained， and the causes and characteristics of the abnormal noise of the hydraulic device are analyzed in detail. Based on this， the correction of the abnormal noise of the hydraulic mount is established， and detailed research and analysis for this method is conducted.

Key words：hydraulic mount， abnormal noise， forward design method

1 引言

隨着社会发展、科技兴起，汽车逐步进入大众生活，给大众生活带来便利的同时也逐步发现一些问题。一方面，在汽车的发动、点火过程中，发动机引起不断的振动，导致噪音不断产生。另外，由于一些道路岖崎，致使汽车在行进过程中，零件、道路条件等一些问题造成噪音高频率发生。因此，在汽车的设计制造过程中需不断的发现液压悬置异响问题并加以改进和完善，为此经过不断的探究为解决液压悬置异响问题研制了正向设计方法。

2 发动机液压悬置的结构及作用

2.1 发动机液压悬置的结构

液压悬置按控制方式可分为三种，分别是：被动悬置、半主动悬置以及主动悬置。其中，半主动悬置和主动悬置在隔振降噪方面的性能要优于被动装置，但是二者因其具有结构复杂、成本高、稳定性差的劣势而不被广泛使用。

2.2 发动机液压悬置的作用

液压悬置有效克服了传统动力总成橡胶悬置阻尼偏小的局限性，能够更好地满足汽车动力总成隔振的要求。此外，液压悬置具有低频阻尼大，高频动刚度小，减振降噪更为理想等特点，可有效地衰减汽车动力总成振动，液压装置能够隔离因路面不平和车轮稳态不平衡造成的振动性动力，因而，可消减发动机的低频振动。

3 分析液压装置异响原因

3.1 设计导致异响

为了使装置的精密，在设计过程中解耦膜与导流板、底膜与车身、撞块与金属之间的空隙间隔较小。在汽车的行进过程中，凡遇到道路不平整、柏油补修、卵石铺装、方坑交错、横条共振等道路情况，乘客都会感到规律性“哒、哒、哒”异常声响，声音明显，人耳会感觉到沉闷。这一现象，便是由于零件与其他部件干涉、碰撞所引起。经过声学回放以及声品质分析，判定异响声为低频噪声，频带范围主要在400～1000Hz。经过剖析液压装置可知，该噪声产生原因有三。其一，解耦膜撞击导流板产生异响。当汽车过冲击路面时，解耦膜撞击流道盖板，即耦膜与其二流到盖板之间有轻微的拍打声音。其二，撞块撞击金属骨架产生异响。其三，底膜撞击车身或者底座产生异响。这三种异响皆由于在装置的设计过程中考虑不周到、不全面、没有提前实施导致。

3.2 工艺以及机械振动导致异常

在工艺制作中，悬置安装面不平以及骨架铆接处存在间隙都会导致异响。另外，管道细长，弯头多，不固定，流速高时容易引起管道晃动。电机和液压泵转动部分的平衡，在安装时联轴器不良或松脱，会产生振动和噪声。

3.3 空气侵入导致异响

当空气侵入液压系统时，其在低压区体积较大，因此当汽车进入高压区时，被压缩，体积突然减小。当它流入低压区时，体积突然增大，气泡的体积突然发生变化，即出现“爆炸”现象，从而产生噪声。

3.4 液压泵或液压马达质量不好

由于液压泵精度不达要求，质量较差。因此，压力和流量波动较大，导致困油现象无法得以更好的消除，另外轴承质量差都是造成噪声的主要原因。在使用过程中，由于液压泵零件磨损，间隙过大，流量不足，压力易波动，同样也会引起噪声。

4 解决液压悬置异响的方案

4.1 解决设计中产生的异响

对于耦解膜撞击导流板而言，只需在原解耦膜上增加凸点群，凸点群和解耦膜为一体结构，材质为橡胶，具有粘弹特性。在解耦膜全面拍击解耦盘之前，凸点群将先行接触解耦盘，起到缓冲和吸收拍击能量的作用，从而降低拍击声响。另外，对底膜撞击车身而言，可增加底膜硬度，也可增大底膜与车身之间的间隙，这样汽车在道路状况较差的路段行进，不会导致撞击产生噪音。最后，在设计制作的过程中，将原有的撞块结构改为波浪形，这一改变不但不会导致原有的装置性能发生改变，还能避免撞击，减少噪音的产生源。

4.2 解决工艺中产生的异响

为降低流道板上穿孔的所带来的影响，可在工艺制作中增大流道板上泄漏孔的直径，会增加膨胀室（分液室）到工作室（主液室）的流体流量。如此，整体阻尼和空化噪声水平会降低。另外，在安装过程中，应该仔细检查悬置与安装面的平整度;在骨架铆接处多增加铆接，这样，无论对于汽车的点火发动，还是汽车在道路去的行驶都能够极大的减少异响，可增大乘客的舒适度。

4.3 解决空气以及流动阀导致的异响

解决空气侵入造成的异常，通常是在液压缸上设置排气装置，以便排气。另外，对于流动阀不稳定的现象，需要定期规律清洗、并且多疏通阴尼孔;除此之外，还需要对溢流阀进行检查，倘若发现有损坏应该及时修理甚至更换。

5 液压装置异响的正向设计方法分析

5.1 分析液压装置异响的原因

在确定异响声存在后，再通过不断观察和聆听来确定异响的大致位置。然后通过数据分析，分别采集声音数据和振动数据。再通过声学回放、声学设计、振动频率数据分析以及锁定异响频率，再次进行详细的数据分析，最后通过零件整改、台架验证以及整车验证，最后确定导致声音异响的原因和来源。

5.2 采集正向设计方法信息

为了找到液压装置异响的原因，可对异响进行频率分析，再从异响的频谱中找出特征，从而为解决液压装置异响找到解决方法。运用频谱测试的方法，通过凹轮轴位置传感器和曲轮轴位置传感器，再分别采集凹轮轴转角和曲轮轴转角的信号;

5.3 分析正向设计中存在的问题

根据采集到的声音、振动、转角信号等信息可对液压悬置进行测试，再观察频谱图，分析声音频率和振动频率。若声音频率和振动频率在某一时刻的波动达到最大，则可以表明此时为凹轮轴相位和曲轮轴相位对应的时刻为排气门打开时刻，那么可以逐步判定，此时异响的原因是由于凹轮轴的线型设计存在问题。也可以通过声学回放和声学设计以及频率测试，来确定声音频率，再通过零件验证找到导致异响的零件问题或者分析是否因为环境而导致异响。

5.4 根据问题找到解决方法

通过数据采集、数据对比找到异常声响，再通过频率分析找到异常声响的原因，最后通过零件验证找到导致零件异响所存在根源，最后结合零件存在的问题找到最合适的方法来解决异常声响的问题。例如，在工艺制作中，因耦解膜撞击导流板产生噪音，那么可在原解耦膜上添加凹点。零件出现问题，可通过不断改善和研究找到最好、最有效的方法来改善噪音。若是环境问题，則可通过改善装置、改进零件等方式来降低噪音。

6 结语

在本文中，通过先分析了发动机液压悬置的结构和作用，再具体分析了造成发动机液压悬置异响的各种原因，最后从工艺制作中、零件问题、环境造成问题提出了解决造成异响的方案。文章最后通过信息采集、数据分析、再结合声音测试、声音回放、频率测试等方法研究了发动机液压悬置异响的正向设计。

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