发动机悬置系统

发动机悬置系统・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・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？发动机悬置要素的具体实例1/3切饼型・在３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。发动机悬置要素的具体实例2/3圆筒型・在３个方向的弹簧上、圆周方向为压缩方向、弹簧系数高、轴方向及旋转方向为切断方向、弹簧系数低。FF车FR车主RollFrontRear发动机悬置要素的具体实例3/3发动机悬置的主要作用有一下3点：①支撑重量（重量分担性）②抑制动态位移（搭载性）③降低振动传递（防振性）发动机悬置的作用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①重量分担性1/2ＫxFFx限位器静态状态动态状态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①重量分担性2/2Ｋ1Ｋ2ℓ1ℓ2Ｋ1×ℓ1=Ｋ2×ℓ2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②搭载性1/2Fx限位器静态状态动态状态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②搭载性２/3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对于动态位移、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②搭载性３/3性能动态位移防振性稳定性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③防振性1/6kcm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③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fn√2fn弹性区域；弹簧刚性（K）共振区域；衰减（C)质量区域；质量M)振动控制要素发动机悬置系统的振动形态与ＮVＨ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③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kcm√2ω0传导率频率ω0（共振频率）发动机起振力频率区域发动机悬置の役割③防振性４/６4缸C2成分探讨实例(4缸发动机、怠速振动情况）怠速转数；６００～７５０ｒｐｍ发动机起振力频率；２０～２５Ｈｚ(曲轴旋转２次成分C2)发动机悬置系统的共振频率；传递度为1的频率；（２０～２５Ｈｚ）/√２＝14～18Ｈｚ偏低设定～１０Hz发动机悬置的作用③防振性５/６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③防振性６/６主要的振动系统①反弹②滚动③上下颠振④左右摇振发动机悬置的３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①基本-1)低ｆｎ(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①反弹②滚动关于发动机悬置的布置①基本-2)非偶合化1/2另一个目的是非偶合化。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。①不偶合的情况１方向只(反弹）②偶合的情况２方向(反弹、颠簸）传递率传递率探讨比较容易探讨比较复杂关于发动机悬置的布置①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。FxKxCxMzyzzxyzyxyzxxyxIIIIIIIIImmmM000000000000000000000000665646261656554535154645443424353433262422161511000000000000ccccccccccccccccccccccccC665646261656554535154645443424353433262422161511000000000000kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkK质量行列刚性行列衰减行列TzyxzyxTTTFFFFTzyxzyxx外力；反应；xyzyxzBounce前后左右PitchYawRoll关于发动机悬置的布置①基本-4)2个滚轴的考虑①扭矩滚轴C.G动态扭矩②弹性滚轴惯性主轴①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②弹性滚轴在悬置支撑的动力装置上、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（观点）关于发动机悬置的布置②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）扭矩滚动轴关于发动机悬置的布置②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。扭矩滚轴非偶合化的观点（得失）关于发动机悬置的布置②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２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.Ｐ/Ｐ支撑性３.与车体特性的結合性2.振动特性适应性○４点支撑（惯性主轴）采用代表车型・丰田Corolla・三菱Lancer关于发动机悬置的布置②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）右悬置(发动机）左悬置(变速器）后悬置（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。・３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.Ｐ/Ｐ支撑性３.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②种类-2)重心支撑方式悬置2/3△○采用代表车型・丰田Vitz（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.Ｐ/Ｐ支撑性３.与车体特性的結合性2.振动特性适应性3点支撑（下部支撑）关于发动机悬置的布置②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关于发动机悬置的布置②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（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１方向有约束、不好。・不适合大扭矩发动机。1.Ｐ/Ｐ支撑性３.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②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・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③横置FF车悬置方式的选定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NOYESNONONO①初期数据的准备・动力装置规格,输出,惯性力矩等②初期讨论・重心位置・扭矩滚轴③弹性滚轴设定④限制系统基本讨论⑤滚动输入对策・最大输入时的滚角、滚动刚性讨论⑥各悬置的刚性讨论・确保滚动刚性,各悬置点的输入⑦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⑧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关于怠速振动的对策①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。BR上下力-往复惯性部分～（活塞系重量）×（发动机转数ω）×COS(2ωｔ）B滚动力矩–燃焼部分～－（活塞直径）2×（连杆长度）×SIN(2ωｔ）滚动力矩–往复惯性部分～（活塞系重量）×（发动机转数ω）×SIN(2ωｔ）R关于怠速振动的对策②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。(1)往复惯性质量引发的上下起振力4mrω2e2cos(2ωｔ）e2=1/λ+1/4λ3λ＝ℓ/r(2)往复惯性质量引发的起振力矩4mrω2f2sin(2ωｔ）f2=1/2+1/32λ4(3)燃烧引发的起振力矩-πD2ｒ[b2sin(2ωｔ）+a2cos(2ωｔ）]a2,b2;扭矩谐波（harmonic）系数-平均有效压力Pi的函数ωｔDmMFPi关于怠速振动的对策②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ω２成比例、因此、可以判断位移一定的起振力。1600发动机转数rpm60080010001200１０１０.１F/W旋转变动Ｃ２rad/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③怠速时发动机扭矩变动(直４)・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）关于怠速振动的对策④怠速时动力装置的动态(直４)・发动机；４缸、１．５Ｌ・发动机转数；６６０ｒｐｍC2＝２２Hz・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