基于磁流变技术的汽车发动机隔振系统的参数优化

杜鹏飞

【摘 要】针对传统的汽车发动机隔振系统隔振参数不可调的问题，利用磁流变隔振器件参数可调的特点，对汽车发动机隔振系统进行优化建模。为减少振动对车内人员的影响确立了降低力传递率为优化目标，同时为减少振动对环境的影响确立了降低加速度传递率为优化目标，根据系统的动态响应对多目标问题进行全局寻优。通过对复杂激励下的磁流变隔振器进行隔振参数优化仿真，结果表明传递到车身上的力的有效值减少了45.27%，加速度的有效值减少了28.13%，验证了磁流变技术应用在汽车发动机隔振系统中的有效性。

【关键词】汽车发动机；磁流变隔振器；参数优化

0 引言

汽车发动机是一种动力装置，根据发动机工作原理，因发动机曲柄连杆转动时的惯性力和气体爆炸冲击力作用，发动机会产生多频多振幅的复杂振动，具有宽频、多主频、多振幅的特点。如何减少汽车发动机的振动，近年来成为广大学者研究的热点。目前被动隔振系统（弹簧隔振系统、橡胶隔振系统）在动力装置隔振领域已经有较为广泛的应用。然而，由于被动隔振系统器的隔振参数难以根据多变的激励进行调节[1]，磁流变材料的出现，为汽车发动机隔振自适应调节其隔振参数提供了方法。

磁流变液（MRF）是一种智能材料，通过控制驱动电流的大小改变外加磁场强度，从而改变了磁流变液（MRE）中颗粒的顺序及紧密层度，进而改变了其阻尼特性。利用这一特性，广大学者开始了对磁流变隔振器的研究，磁流变隔振器具有响应速度快、能耗低、出力大、鲁棒性强的特点[2]。目前该类研究的重点是磁流变隔振器设计和性能测试分析，针对汽车发动机的复杂激励、小位移的难题，如何利用磁流变隔振器隔振参数可调的特点，使汽车发动机隔振系统适应复杂激励下的振动，并使隔振效果达到最优的研究是非常有意义的。

1 汽车发动机隔振系统模型

由于实际的汽车发动机隔振系统较为复杂，仅以四缸四冲程的发动机为例，进行隔振系统参数优化和模型化研究。由于四缸发动机有偶数个缸组成，其不平衡力通过相互平衡过后，对于隔振系统来说主要存在一个垂向的不平衡力。因此，可将此隔振系统简化为单自由度隔振系统进行研究，如图1所示。

由于隔振系统的复杂性，本文做以下几点假设：

（1）将汽车发动机看作是复合的振源；

（2）仅对垂向激励进行研究；

（3）发动机本身可视为刚体。

1.1 隔振系统的动态模型

由图3知，优化隔振的隔振效果明显优于被动隔振，提高了整个隔振系统的隔振性能。

5 结论

根据磁流变隔振器隔振参数可调的特点，建立多优化目标，结合磁流变隔振器和系统动力学特性，通过仿真验证了将磁流变隔振器应用到复杂激励条件下的汽车发动机隔振系统是可行的和有效的。

【参考文献】

[1]范让林，吕振华.三代液阻悬置非线性动特性的试验研究及其参数识别方法[J].机械工程学报，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]陈世嵬，蹇开林，李锐.车用发动机磁流变悬置的刚度优化[J].重庆大学学报：自然科学版，2011（12）：29-35.

[责任编辑：许丽]