基于磁流變技術的汽車發動機隔振系統的參數優化

杜鵬飛

【摘 要】針對傳統的汽車發動機隔振系統隔振參數不可調的問題，利用磁流變隔振器件參數可調的特點，對汽車發動機隔振系統進行優化建模。為減少振動對車內人員的影響確立了降低力傳遞率為優化目標，同時為減少振動對環境的影響確立了降低加速度傳遞率為優化目標，根據系統的動態響應對多目標問題進行全局尋優。通過對復雜激勵下的磁流變隔振器進行隔振參數優化仿真，結果表明傳遞到車身上的力的有效值減少了45.27%，加速度的有效值減少了28.13%，驗證了磁流變技術應用在汽車發動機隔振系統中的有效性。

【關鍵詞】汽車發動機；磁流變隔振器；參數優化

0 引言

汽車發動機是一種動力裝置，根據發動機工作原理，因發動機曲柄連桿轉動時的慣性力和氣體爆炸沖擊力作用，發動機會產生多頻多振幅的復雜振動，具有寬頻、多主頻、多振幅的特點。如何減少汽車發動機的振動，近年來成為廣大學者研究的熱點。目前被動隔振系統（彈簧隔振系統、橡膠隔振系統）在動力裝置隔振領域已經有較為廣泛的應用。然而，由于被動隔振系統器的隔振參數難以根據多變的激勵進行調節[1]，磁流變材料的出現，為汽車發動機隔振自適應調節其隔振參數提供了方法。

磁流變液（MRF）是一種智能材料，通過控制驅動電流的大小改變外加磁場強度，從而改變了磁流變液（MRE）中顆粒的順序及緊密層度，進而改變了其阻尼特性。利用這一特性，廣大學者開始了對磁流變隔振器的研究，磁流變隔振器具有響應速度快、能耗低、出力大、魯棒性強的特點[2]。目前該類研究的重點是磁流變隔振器設計和性能測試分析，針對汽車發動機的復雜激勵、小位移的難題，如何利用磁流變隔振器隔振參數可調的特點，使汽車發動機隔振系統適應復雜激勵下的振動，并使隔振效果達到最優的研究是非常有意義的。

1 汽車發動機隔振系統模型

由于實際的汽車發動機隔振系統較為復雜，僅以四缸四沖程的發動機為例，進行隔振系統參數優化和模型化研究。由于四缸發動機有偶數個缸組成，其不平衡力通過相互平衡過后，對于隔振系統來說主要存在一個垂向的不平衡力。因此，可將此隔振系統簡化為單自由度隔振系統進行研究，如圖1所示。

由于隔振系統的復雜性，本文做以下幾點假設：

（1）將汽車發動機看作是復合的振源；

（2）僅對垂向激勵進行研究；

（3）發動機本身可視為剛體。

1.1 隔振系統的動態模型

由圖3知，優化隔振的隔振效果明顯優于被動隔振，提高了整個隔振系統的隔振性能。

5 結論

根據磁流變隔振器隔振參數可調的特點，建立多優化目標，結合磁流變隔振器和系統動力學特性，通過仿真驗證了將磁流變隔振器應用到復雜激勵條件下的汽車發動機隔振系統是可行的和有效的。

【參考文獻】

[1]范讓林，呂振華.三代液阻懸置非線性動特性的試驗研究及其參數識別方法[J].機械工程學報，2006，42（5）：174-181.

[2]Xiaocong Zhu，Xingjian Jing，Li Cheng.Magnetorheologi-cal fluid dampers：A review on structure design and analysis[J].Journal of Intelligent Material Systems and Structures，2012，23（8）：839–873.

[3]陳世嵬，蹇開林，李銳.車用發動機磁流變懸置的剛度優化[J].重慶大學學報：自然科學版，2011（12）：29-35.

[責任編輯：許麗]