保时捷Panamera轿车的摆动支撑

如何使小型化、紧凑化设计的发动机重新平稳运行？小型化、紧凑化设计的发动机虽然能够降低油耗，但是却失去了运行的平稳性。为解决发动机的振动问题，就需要采取一系列的减振措施。从精心设计的轴承开始，直至采取强力的减振措施。

发动机的支撑系统有两项基本任务：缓解发动机的振动、避免发动机相对于车架的移动。另外，它还能补偿平衡由于路面不平而引起的振动：使发动机和车架保持相对的平稳。

发动机的安装支撑一般有3~4个支撑点，其中的一个不能是简单的橡胶减振器，相反应该是复杂的液压减振器。至少是在中档以上的轿车中就要采用这种发动机支撑方式。据康迪泰克振动监控技术有限责任公司的领导人Kai Uwe Frühauf先生介绍，这种发动机减振支撑方式不久将会发生改变。因为小型发动机以及配用这种小型发动机的小型轿车比那些高档豪华轿车对振动更加敏感。他说：“因为小型发动机的质量比较轻，所以它的自振比较小。”

图1 欧宝公司Vectra轿车的ε型液压支撑件

他认为，由于发动机设计采用了小型化、紧凑化的结构设计，这也会给高档轿车的设计带来新的要求，一台8缸发动机运行时明显的更加平稳。而且，排量越大，在部分负荷区间工作时关闭发动机缸的可能性和潜力也就越大。在工作情况允许时，气缸关闭之后，一台8缸发动机就可以变成4缸发动机。Frühauf先生认为，将来也许我们至少需要两条发动机的支撑特性曲线，或者是一个支撑特性曲面。

在康迪泰克公司的前期技术研发时，在Contidrom测试场中，减振技术专家对两套大批量生产使用的减振技术方案进行了对比试验：可控制的液压减振器和减振性能主动匹配的变型减振器。这里所谓的“减振性能主动匹配”指的是：自动的抵抗振动，补偿平衡振动的干扰。

两种发动机支撑方式的工作原理如同Sachs公司著名的“Continuous-Damping系统”一样，可以在车辆的行驶机构中对减振器的工况进行控制。其减振效应与主动式发动机减振系统相似：电子控制的传动机构能够根据激震的情况在极短的时间内控制减振装置开启或者关闭。只是这里的减振补偿移动距离很小、频率不同。而且，这种发动机减振装置在减振时无需使用行驶机构减振系统中的液体介质。

这种可控减振性能的发动机支撑与被动式液压支撑相似，由两大主要部件构成：支撑弹簧和它下面的液压系统。这一系统范围分为上下两部分，它们之间利用1个通道连接起来。在通道的上方有1个入口、在下方有1个出口，这使得液体介质能够从一侧流动到另一侧。该系统能够补偿平衡的最大振动频率为10Hz。这也是发动机气缸工作时能够产生的、需要衰减的自振频率。若不衰减这一自振频率，则车内乘员会感到非常不舒服。据Frühauf先生介绍，这种可控发动机减振支撑大批量投放市场尚需3、5年的时间，而主动匹配的发动机支撑则还要晚2~3年的时间。

图2 宝马5系列轿车的GT 550i中使用的减振装置

Frühauf先生说：“我们具有自己的试验设备，也能够在汉诺威东北的Contidrom测试场中在时速50km的车辆中进行实际测试。迄今为止，我还没有遇到掌握这一技术的竞争对手。”另外，康迪泰克公司的振动监控技术专家们正在公司的研发中心里集中精力致力于电子元器件的研发。

Frühauf先生解释说：“我们争取在这种发动机减振支撑中使用市场上常见的电子控制元器件。”最好的实例就是减振调节用的控制阀：这种控制阀在汽车的ABS防抱死系统中也在使用。这一想法也适用于公司已有的减振调节的控制器和传感器。他们的研发重点将会是：在企业内部寻找合适的替代元器件，以便让可以使用的元器件数量更多一些。今天，根据复杂性的不同、结构设计的不同以及支撑件数量的多少，发动机的支撑零件的价格大约在7~30欧元之间。而且，金属材料也会增加支撑件的重量和价格。因此，康迪泰克公司选用了不少的塑料材料来制造这种发动机减振装置。

与巴斯夫公司、宝马公司一起，他们研发成功了宝马740i和750i轿车使用的变速器塑料支撑件。在新一代的宝马550i Gran Turismo轿车中，还首次使用了塑料材料的变速器横梁：这种聚碳酸酯横梁的重量比铝合金材料的还要轻，只有1kg。

就发动机振动问题采访康迪泰克振动技术有限责任公司领导人Kai Uwe Frühauf先生

AI：具有可控减振功能的发动机支撑方案将只在高档豪华轿车中使用吗？

Kai Uwe Fruahauf先生：不是必需的。肯定地说：这种发动机支撑部件比传统的橡胶支撑件的价格要高。但它对小型轿车最为有利。例如：这种具有可控减振特性的发动机支撑件不只有一条减振特性曲线，相反的，可以是一个减振特性曲面。而小型轿车的减振状况明显比大型轿车要差。还不仅是因为它们的重量更轻，还因为它们使用的小型化发动机有着更差的减振性能。在小型轿车中，驾驶员比在大型轿车中更加靠近振动源和噪声源。因此，在小型轿车中使用这种减振性能可控的减振装置比在大型轿车中更有意义。我们现在的工作就是使得这种减振装置能够让顾客承受得起。而我们的长处就是：我们集团公司自己就具有大量可供选用的电子元器件。

AI：轻结构设计呢？像在宝马550iGT轿车中使用的轻结构技术零部件在小型轿车中也有混合的机遇吗？

Kai Uwe Fruahauf先生：在小型轿车中贯彻落实轻结构设计的理念要困难得多；因为小型轿车本身的重量就已经轻到一定的水平了。我们的任务就是：在可能的条件下把我们产品的重量减轻到最低的程度。而这里所指的可能的条件是由OEM汽车生产厂所给出的条件。

例如：数量——我们为通用公司Delta轿车和Epsilon轿车提供的发动机支撑件数量超过了100万，因此使用的是铝合金压铸结构件。我们的这些铸件100%的都是从中国订购的，因为那里的价格比其他地方更具有竞争力。而OEM汽车生产厂家们也认为不错。

AI：对于各种不同的车架平台您都有专门设计的发动机支撑件吗？

Kai Uwe Fruahauf先生：是的。原因有两个：第一是车轮的发动机振动特性不同，而且在公路上行驶时车辆驱动系统与车架之间的振动时的相对运动特性也不同。第二是因为不同车辆的安装空间不同。仅通用Delta轿车就有38种不同的变型配置。

为此，我们就设计了77种不同的发动机支撑件。我们研发的是发动机支撑件模块体系。我们的产品报价与用户汽车动力配置方式的多少有关。就算是全电力驱动的轿车，它也需要有电动机的支撑系统。即使是电动机产生的振动量很小。难点是较重的电动机、蓄电池与车架之间的相对运动问题。