上一篇文章《都知道懸架重要，那有人在乎懸置嗎？首先，它是啥？（上）》給大家講了一下隔振的原理和懸置的設計，再結(jié)合今天這篇文章的內(nèi)容，以后各位可以好好秀一波知識量儲備了。好，話不多少，直奔主題。

之前主要講了橡膠懸置，有一點補充的就是，懸置設計時，解耦設計和頻率分布是從隔振角度提出的要求（概念不清晰的朋友請自行補習上一篇講堂內(nèi)容~），我們知道，除了隔振以外，懸置還要進行發(fā)動機極限工況的限位，也就是說你發(fā)動機不能在機艙內(nèi)大幅度竄動，因此在具體的剛度設計時需要在不同的壓縮或拉伸階段（線性段、過渡段、限位段），設計出不同的剛度，這個在結(jié)構(gòu)上進行巧妙的設計即可。一般其靜載剛度設計成下圖所示。

我們希望常用工況下，如怠速等工況，懸置工作在線性段，一些極限的工況可以工作在過渡段和限位段，這些工況的要求有專門的標準，也就是所謂的通用28工況，懸置設計時需要參考標準，基本可以保證設計出來的懸置問題不大。

好，事物的發(fā)展都有兩面性，我們看到了橡膠懸置的結(jié)構(gòu)簡單成本低，但是它存在一個非常顯著的缺點——動態(tài)硬化。

橡膠動剛度曲線

這里的動態(tài)硬化，是指橡膠的動剛度隨著頻率的增加而增加，就是上圖描述的這種現(xiàn)象。所謂動剛度就是橡膠上施加動態(tài)載荷時的剛度，這個跟橡膠配方有關，一般動剛度為靜剛度的1.4~1.6倍。我們知道，在追求以舒適性為主的轎車上，我們希望在路面沖擊、發(fā)動機啟動、轉(zhuǎn)向、加速等低頻大振幅激勵工況下，懸置具有大剛度、大阻尼的特性，以更好的抵抗發(fā)動機的大幅度位移，同時可以衰減其振動的能量；當發(fā)動機轉(zhuǎn)速拉高，產(chǎn)生高頻小振幅的振動，我們希望此時懸置具有小剛度、小阻尼的特性，這樣可以使懸置系統(tǒng)的固有頻率遠離激勵頻率，以實現(xiàn)更好的隔振，這個在上一篇文章隔振原理分析時已經(jīng)跟大家講過隔振原理了，沒弄懂的朋友可以再回頭看一下~

既然如此，我們從上面的圖中可以看到，橡膠懸置顯然是不能很好的滿足要求的，因為隨著頻率的增加，其動剛度顯著增加，出現(xiàn)動態(tài)硬化，這與我們想要的隔振是相違背的，而且純橡膠懸置依靠內(nèi)部分子的摩擦產(chǎn)生阻尼，效果有限，因此對于低頻大振幅激勵下，對發(fā)動機的保護效果一般。怎么辦呢？液壓懸置出現(xiàn)了！

液壓懸置內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視圖

上圖就是目前應用最多的解耦膜—慣性通道式液壓懸置，它主要包含了橡膠主簧、解耦膜以及慣性通道結(jié)構(gòu)，上圖結(jié)構(gòu)看起來比較復雜，我將結(jié)合其工作原理圖[1]給大家分析一下它是如何工作的。

解耦膜—慣性通道式液壓懸置原理圖

當作用有低頻大振幅振動時，除了橡膠主簧起作用外，液壓懸置里面還裝了液體，一般采用乙二醇，它會在慣性通道之間來回流動，形成一定的阻尼作用，實現(xiàn)低頻的大阻尼效果，削弱振動的幅值。此時，由于腔室中液壓油運動的頻率低，解耦膜會靠向上下限位擋板的一側(cè)，不起作用。

隨著激勵頻率的升高，慣性通道內(nèi)的乙二醇流動出現(xiàn)阻礙，此時解耦膜開始發(fā)揮作用，在上下限位之間來回晃動，實際上可以理解為將液體攪動起來，這樣就可以從一定程度上降低懸置的動剛度，起到在高頻小振幅激勵下，降低液壓懸置動剛度的作用，因此，懸置的隔振性能得到改善。

然而，隨著頻率的進一步升高，解耦膜的振動幅值減小，起不到降低動剛度的作用了，此時懸置依舊會出現(xiàn)高頻硬化的現(xiàn)象，但是這種結(jié)構(gòu)可以拓寬減振的頻率范圍，相較于橡膠懸置，它具有更好的隔振和限位特性。因此，目前液壓懸置在乘用車上用的較多，成本低，只要不追求極致的效果，是可以滿足消費者對于NVH的需求的。各位如果感興趣，可以掀開引擎蓋，看看自己的愛車是不是采用了液壓懸置，觀察一下結(jié)構(gòu)，可以更好的理解本期講堂的內(nèi)容~

當然，由于液壓懸置不需要外界的控制，也不需要任何能量的輸入，因此稱為被動式液壓懸置。當然，工程師們對于技術的追求是無止境的，為了達到更好的隔振效果，后期又開發(fā)了半主動液壓懸置，到底怎么個原理，咱們繼續(xù)往后看~

前文已經(jīng)分析過，縱使液壓懸置效果不錯，但是還是存在高頻硬化，而且，對于咱們常用的工況，減振效果是不是還能進一步提升呢？好，咱們?nèi)￠L補短，首先充分發(fā)揮你液壓懸置的優(yōu)勢，其次，工程師們在這個的基礎上，加入控制的方法，實現(xiàn)在常用工況下的隔振降噪，比如怠速工況等，畢竟誰也不愿意在等紅綠燈或者堵車的時候，方向盤一直抖個不停！好，先給大家介紹一款結(jié)構(gòu)參數(shù)可調(diào)式的半主動懸置[2]。

結(jié)構(gòu)參數(shù)可調(diào)式的半主動懸置結(jié)構(gòu)原理圖

這款半主動懸置的工作原理是什么呢？仔細觀察我們發(fā)現(xiàn)，除了具備慣性通道和解耦膜以外，在解耦膜的下方設計了一個空氣腔，空氣腔通過一根細長的通道，接到電磁閥上，這個電磁閥是可控的，通過開關這個電磁閥，可以實現(xiàn)懸置解耦膜底部空氣腔的開關，這兩種不同的狀態(tài)，對應的懸置的剛度是完全不同的。

我們可以想象，當電磁閥工作時，也就是空氣腔被封閉，此時液壓懸置工作的時候，底部被封閉的空氣具有一定的剛度，因此，懸置整體剛度上升，達到大剛度的目的。同理，電磁閥不工作時，解耦膜空氣腔與大氣連通，此時懸置剛度降低，實現(xiàn)小剛度的目的。

通過上面的操作，可以針對低頻大振幅振動，電磁閥通電，限制發(fā)動機的大幅度位移；針對高頻小振幅振動，電磁閥斷電，實現(xiàn)小剛度小阻尼，進行良好的隔振。具體的要求可以根據(jù)汽車對于舒適性或操縱的要求進行控制策略的編寫，這都是工程師們的任務了~

當然，半主動懸置可不僅僅只有這一種，還有比較有意思的電流變和磁流變半主動懸置，這種一般稱為性能參數(shù)可調(diào)式半主動懸置。

電流變半主動懸置原理圖[3]

所謂電流變半主動懸置，顧名思義，就是通過施加電場，控制電流變液的流動，而這種電流變液是一種智能材料，一般這種液體在半主動懸架減振器等隔振元件中應用的較多。這種液體的力學特性會隨著電場的改變而改變，因此，當電流變液在懸置中的電極板的來回流動時，通過施加電場，就可以實現(xiàn)懸置剛度和阻尼特性的控制，進而實現(xiàn)減振降噪和限制發(fā)動機位移的功能。原理上其實不難，但是真正實現(xiàn)起來，要建立相應的數(shù)學關系，考慮材料特性等等，因此，技術難度上要比傳統(tǒng)的液壓懸置難的多。使用電流變半主動懸置效果究竟如何？請看下圖。

電流變半主動減振器控制效果[3]

橫坐標是頻率，縱坐標是振動位移的傳遞率。當對半主動懸置進行控制時，在低頻率激勵下的位移傳遞率大幅度減小，控制效果明顯。但是隨頻率上升，效果將不再明顯。因此，半主動懸置針對某些特定工況的控制，還是能取得很好的效果的。

磁流變液半主動懸置結(jié)構(gòu)剖視圖[4]

當然，另外一種就是磁流變液半主動懸置，它將電流變液換成了磁流變液，將電場換成了磁場，通過改變控制電壓，調(diào)整磁場強度，進而改變流體粘度，調(diào)整懸置剛度特性。上圖是某型號磁流變液半主動懸置的剖視圖，上面的線圈產(chǎn)生磁場，控制磁流變液的粘度，進而根據(jù)實際情況調(diào)整剛度和阻尼，改善懸置系統(tǒng)的隔振效果。當然，復雜的控制意味著更高的成本。

Porsche 911 GT3上應用的磁流變懸置，主要是考慮其操縱特性，在賽道上把懸置調(diào)硬，使其具有更好的動力響應。因此，有了這種控制，不僅僅是隔振降噪，還可以根據(jù)不同的工況進行調(diào)節(jié)。下面兩幅動圖就是911GT3入彎前后，磁流變減振器的控制過程。

入彎前控制過程

入彎時控制過程

除了這種針對特定工況進行剛度和阻尼調(diào)整的半主動懸置，有沒有能夠根據(jù)實際工況進行實時調(diào)整的懸置呢？控制頻率更寬，改善效果更好的主動懸置了解一下！

大陸汽車電子研發(fā)的主動懸置及控制芯片，控制過程比較復雜[5]

所謂主動懸置，可以簡單理解為，在懸置結(jié)構(gòu)中設計作動器，通過控制作動器輸出的力的大小，來抵消發(fā)動機產(chǎn)生的波動的力，進而保證振動不能傳遞給駕駛員，提高整車的NVH特性。主動懸置是為追求極致的乘坐舒適性或者操縱性能而開發(fā)的，它能夠根據(jù)實時路況和駕駛工況進行隨時調(diào)整。當然，其能耗和成本也最高。

Lexus 350主動懸置系統(tǒng)[6]，產(chǎn)生反向振動，抵消原有振動

主動懸置類型有很多，可以分為電磁式、壓電式等等，這兒就給大家重點介紹一下電磁式的主動懸置。

電磁式主動懸置

本質(zhì)上它是基于傳統(tǒng)的液壓懸置改進過來的，在解耦膜—慣性通道式液壓懸置的下部，加裝一個電磁作動器，作動器的作動端與懸置的解耦膜相連，通過控制懸置作動端的運動，進而引起解耦膜的振動，從而改變懸置的剛度和阻尼特性，產(chǎn)生的力與發(fā)動機激勵力抵消，以達到更好的隔振效果。具體如何發(fā)揮作用，效果又如何，咱們直接看動圖。

低頻振動，純液壓懸置模式

觀察上圖可知，低頻振動時，主動懸置不發(fā)揮作用，可以看作為被動式液壓懸置，由于振動頻率較低，因此液體在慣性通道內(nèi)可以來回流動，形成阻尼，并且具備一定的隔振效果。從波動曲線可以看出，振動依舊可以傳遞到副車架，只不過幅值被削弱，達到一定隔振效果。

高頻激勵，被動模式，懸置出現(xiàn)動態(tài)硬化

隨著激勵頻率的增加，在不啟動主動控制的情況下，液壓懸置出現(xiàn)高頻硬化，液體不再在慣性通道內(nèi)流動，此時隔振性能較差，振動由發(fā)動機傳遞到副車架；

高頻激勵，主動模式，作動器發(fā)揮作用，實現(xiàn)很好的隔振效果

主動模式打開時，作動器開始振動，根據(jù)控制算法計算需要的作動力，并控制作動器產(chǎn)生反作用力與發(fā)動機激勵抵消，使得傳遞到副車架的振動幾乎為0，達到最大的隔振效果。

主動懸置結(jié)構(gòu)復雜，成本高，但是確實具有最好的減振降噪效果。當然，主動懸置還有其他的實現(xiàn)形式，其原理基本上都是相通的。