第九章 汽車行駛與安全控制(課件)

第一節(jié)懸架系統(tǒng)控制主要內(nèi)容：

電子控制懸架系統(tǒng)概述

電子控制懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理

第九章汽車行駛與安全控制系統(tǒng)一、電控懸架系統(tǒng)概述1、采用電控懸架的目的：傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)使用的是定剛度彈簧和定阻尼系數(shù)減震器，只能適應(yīng)特定的道路和行駛條件，無(wú)法滿足變化莫測(cè)的路面情況和汽車行駛狀況，只能被動(dòng)地接受地面對(duì)車身的各種作用力，不能主動(dòng)去進(jìn)行調(diào)節(jié)。故又稱為被動(dòng)懸架系統(tǒng)（從動(dòng)懸架）。電控懸架系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是懸架隨不同的路況和行駛狀態(tài)作出不同的反應(yīng)，既可使汽車的乘坐舒適性令人滿意，又能使操縱穩(wěn)定性達(dá)到最佳狀態(tài)。2、電控懸架的功能電控懸架系統(tǒng)的基本目的是控制調(diào)節(jié)懸架的剛度和阻尼力。基本功能有：車高調(diào)整：不論負(fù)載多少，汽車高度均可調(diào)；在壞路面上行駛時(shí)，使車高升高，高速行駛時(shí)，車高降低。減震器阻尼力控制：調(diào)整減震器阻尼系數(shù)，防止汽車起步或急加速時(shí)車尾后坐；防止緊急制動(dòng)時(shí)車頭下沉；防止急轉(zhuǎn)彎時(shí)車身橫向搖動(dòng)；防止汽車換檔時(shí)車身縱向搖動(dòng)等。彈簧剛度控制：調(diào)整彈簧彈性系數(shù)，改善乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。有些車型有其中一至二個(gè)功能，少數(shù)同時(shí)有三個(gè)功能。減震器懸架控制執(zhí)行器選擇開關(guān)傳感器制動(dòng)時(shí)防前傾高速行駛時(shí)操縱穩(wěn)定轉(zhuǎn)彎時(shí)防側(cè)翻正常行駛時(shí)乘坐舒適起步和加速時(shí)防后坐縱向搖動(dòng)橫向搖動(dòng)3、電控懸架的種類按傳遞介質(zhì)不同，分氣壓式和油壓式。按驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和介質(zhì)不同，分電磁閥驅(qū)動(dòng)的油氣主動(dòng)式懸架和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣主動(dòng)懸架。按控制理論不同，分半主動(dòng)式和主動(dòng)式。主動(dòng)懸架是一種能供給和控制動(dòng)力源的裝置，它根據(jù)各傳感器檢測(cè)的信號(hào)，自動(dòng)調(diào)整懸架的剛度、阻尼力以及車身高度，從而顯著提高汽車的操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性。半主動(dòng)懸架不需要外加動(dòng)力源，因而消耗的能量小，成本低。1）半從動(dòng)懸架其剛度不可改變，但可改變減振器阻尼，將阻尼分為可變的二~三級(jí)，這種懸架系統(tǒng)稱為半從動(dòng)懸架。2）半主動(dòng)懸架系統(tǒng)

半主動(dòng)懸架系統(tǒng)是在半從動(dòng)懸架的基礎(chǔ)上，通過(guò)ECU進(jìn)行控制，使減振器阻尼按照行駛狀態(tài)的動(dòng)力學(xué)要求作無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，使其在幾毫秒內(nèi)由最小變到最大，對(duì)阻尼變化響應(yīng)快。（其剛度不可調(diào)）從動(dòng)懸架、半從動(dòng)懸架及半主動(dòng)懸架可以利用的阻尼力的變化范圍圖。

3）主動(dòng)懸架系統(tǒng)

主動(dòng)懸架是一種具有作功能力的懸架，不同于單純地吸收能量、緩和沖擊的傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)。當(dāng)汽車載荷、行駛速度、路面狀況等行駛條件發(fā)生變化時(shí)，主動(dòng)懸架系統(tǒng)能自動(dòng)調(diào)整懸架的剛度、阻尼及車體高度，從而同時(shí)滿足汽車的行駛平順性、操縱穩(wěn)定性等各方面的要求。主要優(yōu)點(diǎn)：（1）由于其剛度可調(diào)，使汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)出現(xiàn)的車身側(cè)傾，制動(dòng)、加速時(shí)引起的車身縱向擺動(dòng)等問(wèn)題得到解決，提高了汽車的縱向穩(wěn)定性和行駛安全性。（2）當(dāng)汽車載荷變化時(shí)，能自動(dòng)維持車身高度不變，使汽車即使在凸凹不平道路上行駛也能保持車身平穩(wěn)。（3）制動(dòng)時(shí)可使車尾下沉，使車輪與地面始終保持良好接觸，提高了車輪與地面的附著力，縮短了制動(dòng)距離，并提高了汽車的抗側(cè)滑能力。二、電控懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理1、組成傳感器：車高傳感器、車速傳感器、加速度傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、節(jié)氣門位置傳感器等。開關(guān)：模式選擇開關(guān)、高度調(diào)節(jié)開關(guān)、制動(dòng)燈開關(guān)、停車開關(guān)、車門開關(guān)等。執(zhí)行器：可調(diào)阻尼力減震器、可調(diào)節(jié)彈簧剛度和彈性大小的彈性元件等。ECU一般原理：利用傳感器（包括開關(guān)）檢測(cè)汽車行駛時(shí)路面的狀況和車身的狀態(tài)，輸入ECU后進(jìn)行處理，然后通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制懸架系統(tǒng)的執(zhí)行器動(dòng)作，完成懸架特性參數(shù)的調(diào)整。懸架ECU前減震器和執(zhí)行器后減震器和執(zhí)行器轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器停車燈開關(guān)前右加速度傳感器前左加速度傳感器DLC3模式選擇開關(guān)TRCECU節(jié)氣門位置傳感器車速傳感器后加速度傳感器ECMEMS＝ElectricModulatedSuspension03款豐田L(fēng)EXUSGX470電控懸架EMS系統(tǒng)圖2、傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器加速度傳感器車身高度傳感器車身高度傳感器加速度傳感器傳感器位置1）轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器【作用】檢測(cè)轉(zhuǎn)向盤的中間位置、轉(zhuǎn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)向角度和轉(zhuǎn)動(dòng)角度。以判斷轉(zhuǎn)向時(shí)側(cè)向力的大小和方向，以控制車身的側(cè)傾。【類型】多采用光電式轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器。【安裝位置】轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向軸上。【結(jié)構(gòu)】在轉(zhuǎn)向軸的帶窄縫的圓盤上裝有兩組光電耦合器，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可輸出兩組脈沖信號(hào)。根據(jù)此信號(hào)可判斷轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速；通過(guò)兩組信號(hào)的相位來(lái)判斷轉(zhuǎn)向的方向。光電式轉(zhuǎn)角傳感器

【作用】檢測(cè)車身橫向加速度和縱向加速度。橫向加速度傳感器主要用于檢測(cè)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，汽車因離心力的作用而產(chǎn)生的橫向加速度，以判斷懸架系統(tǒng)阻尼力改變的大小及空氣彈簧中空氣壓力的調(diào)節(jié)情況，以維持車身的最佳姿勢(shì)。【類型】差動(dòng)變壓器式和鋼球位移式?！緞e名】G傳感器【差動(dòng)變壓器式加速度傳感器原理】汽車轉(zhuǎn)彎、加減速時(shí)，心桿在橫向力或縱向力作用下移動(dòng)，使檢測(cè)線圈的輸出電壓發(fā)生變化。【鋼球位移式加速度傳感器原理】汽車轉(zhuǎn)彎、加減速時(shí)，鋼球在橫向力或縱向力作用下移動(dòng)，使檢測(cè)線圈的輸出電壓發(fā)生變化。2）加速度傳感器豐田加速度傳感器主要由壓電陶瓷盤和膜片組成。兩個(gè)壓電陶瓷盤固定在膜片兩側(cè)，并支承在傳感器中心。當(dāng)加速度作用在整個(gè)傳感器時(shí)，壓電陶瓷盤在其自身重量作用下彎曲變形。根據(jù)壓電陶瓷的特性，它們將產(chǎn)生與其彎曲率成正比例變化的電荷。這些電荷由傳感器內(nèi)的電子電路轉(zhuǎn)換成與加速率成正比例變化的電壓，輸送到懸架ECU膜片壓電陶瓷盤壓電陶瓷盤膜片電路加速度低電壓高3）車身高度傳感器【作用】檢測(cè)汽車行駛時(shí)車身高度的變化情況（汽車懸架的位移量）。【類型】片簧開關(guān)式、霍爾式、光電式。其中光電式應(yīng)用較多?！竟怆娛絺鞲衅髟怼坑幸桓窟B桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上固定一個(gè)開有許多窄槽的圓盤，圓盤兩邊裝有四組光電耦合器。當(dāng)車身高度變化時(shí)，通過(guò)連桿可使轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，因而四組光電耦合器可感應(yīng)出四組脈沖信號(hào)，通過(guò)這四組脈沖信號(hào)的不同組合，可反映車高的高度范圍。車高傳感器車高傳感器的作用是把車身高度的變化（懸架變形量的變化）轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并輸入ECU。車高傳感器的工作原理：當(dāng)車身高度發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)桿隨懸架擺臂上下擺動(dòng)，從而通過(guò)軸驅(qū)動(dòng)遮光板轉(zhuǎn)動(dòng)，信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)隨之進(jìn)行通（ON）、斷(OFF)變換。3、信號(hào)開關(guān)車門開關(guān)停車燈開關(guān)阻尼模式指示燈和車身高度指示燈高度控制開關(guān)阻尼模式選擇開關(guān)【位置】變速器旁。【作用】根據(jù)汽車的行駛狀況和路面情況選擇懸架的運(yùn)行模式，從而決定減震器的阻尼力大小。【運(yùn)行模式】標(biāo)準(zhǔn)（Norm）、運(yùn)動(dòng)（Sport）兩種。豐田凌志車稱此開關(guān)為L(zhǎng)RC開關(guān)LRC＝LexusRidingControl凌志乘坐控制阻尼模式選擇開關(guān)開關(guān)位置阻尼力軟硬乘坐舒適操縱穩(wěn)定1）模式選擇開關(guān)【作用】改變車身高度設(shè)置。【運(yùn)行模式】低（Low）、高（Hight）兩種。2）高度控制開關(guān)開關(guān)位置車身高度高車身高度控制開關(guān)低阻尼模式指示燈車身高度指示燈4、執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理EMSECU懸架控制執(zhí)行器高度控制閥壓縮機(jī)和干燥器組成帶減震器的氣動(dòng)缸1)懸架剛度與阻尼的自動(dòng)調(diào)節(jié)

空氣懸架由空氣彈簧、減振器、執(zhí)行器、空氣管等組成。

通過(guò)改變主、副氣室之間通路的大小，使懸架的剛度可以在低、中、高三種狀態(tài)下變化，從而改變懸架的剛度。

當(dāng)空氣閥芯的開口轉(zhuǎn)到對(duì)準(zhǔn)“低”位置時(shí)，主、副氣室通路的大孔被打開。主氣室的氣體經(jīng)過(guò)閥芯的中間孔、閥體側(cè)面通道與副氣室的氣體相通，工作氣體容積增加，懸架剛度減弱?！爸小蔽粫r(shí)小孔打開，“高”位時(shí)主副氣室隔斷。2）車身高度調(diào)節(jié)

由壓縮機(jī)提供壓縮空氣，經(jīng)干燥器干燥后送電磁閥，有電磁閥控制懸架主氣室的充氣量。