汽車電子控制技術(shù)：電子控制懸架系統(tǒng)

知識(shí)目標(biāo)：

1、了解懸架的發(fā)展概況及發(fā)展過程；

2、熟練掌握電子控制主動(dòng)懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理；

3、掌握電子控制半主動(dòng)懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理。技能目標(biāo)：

1、能正確使用各種檢測(cè)儀器及設(shè)備；

2、熟練掌握電子控制懸架系統(tǒng)的檢修方法與步驟；

3、掌握電控懸架系統(tǒng)的應(yīng)用狀況。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)電子控制懸架系統(tǒng)項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)一概述活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理活動(dòng)三電控懸架系統(tǒng)的作用

目前在汽車的懸架系統(tǒng)方面，已出現(xiàn)了以微型計(jì)算機(jī)控制的車輛高度自動(dòng)調(diào)節(jié)和減振器阻尼力自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，即電子控制的主動(dòng)懸架系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用各種傳感器將車速、車輛振動(dòng)的加速度和方向、車身距路面的高度、轉(zhuǎn)向輪角速度等參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，輸送給車載計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)這些參數(shù)綜合處理后輸出控制信號(hào)，調(diào)節(jié)懸架的剛度和阻尼系數(shù)，使得汽車車身的高度以及懸架的剛度和阻尼系數(shù)隨車速和路面的狀況而改變，從而提高車輛的操縱性、穩(wěn)定性、舒適性和安全性，使汽車在任何路面上行駛都能保持最小的車身姿態(tài)變化。本項(xiàng)目重點(diǎn)介紹電子控制懸架系統(tǒng)的工作原理、基本結(jié)構(gòu)組成及典型電子控制懸架系統(tǒng)故障診斷方法與步驟。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)電子控制懸架系統(tǒng)

電子控制懸架系統(tǒng)，是相對(duì)于傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)而言的。它是以電子控制模塊為控制核心，對(duì)汽車懸架參數(shù)，如彈簧剛度、減振器阻尼系數(shù)、傾斜剛度和車身高度等進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的懸架系統(tǒng)。汽車的懸架系統(tǒng)通常分為傳統(tǒng)被動(dòng)式、半主動(dòng)式、主動(dòng)式三類。電控半主動(dòng)式、電控主動(dòng)式懸架由于舒適性好，應(yīng)用日漸廣泛。電控主動(dòng)式懸架能夠?qū)p振器的阻尼力、彈性元件剛度、車身高度和姿勢(shì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，極大地改善了車輛的乘坐舒適性。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)一概述

一、汽車懸架的作用汽車懸架是指連接車架(或承載式車身)與車橋(或車輪)的一系列傳力裝置，因此汽車懸架具有以下作用：

1、承載即承受汽車各方向的載荷，這些載荷包括垂直方向、縱向和側(cè)向的各種力。

2、傳遞動(dòng)力即將車輪與路面間產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力傳遞給車身，使汽車向前行駛、減速或停車。

3、緩沖即緩和汽車和路面狀況等引起的各種振動(dòng)和沖擊，以提高乘員乘坐的舒適性。除此之外，汽車的懸架對(duì)汽車車輪的定位有較大的影響，進(jìn)而影響汽車行駛性能、操縱性能及乘坐的舒適性。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)一概述

二、汽車懸架的發(fā)展過程

(一)20世紀(jì)40、50年代

20世紀(jì)40年代末，汽車懸架由工字形系統(tǒng)改變?yōu)殚L(zhǎng)短臂系統(tǒng)，從而掀起了懸架系統(tǒng)發(fā)展的開端。

(二)20世紀(jì)70、80年代

20世紀(jì)70、80年代，在前輪驅(qū)動(dòng)的轎車上，麥弗遜撐桿式懸架取代了長(zhǎng)短臂懸架系統(tǒng)。傳統(tǒng)的汽車懸架主要由彈性元件、減振器及穩(wěn)定桿組成。其中彈性元件、減振器和輪胎的綜合特性，決定了汽車的行駛操縱穩(wěn)定性和乘坐的舒適性。由于彈性元件、減振器均是決定剛度的元件，它們對(duì)路面狀況和汽車的行駛狀況(如汽車直線行駛時(shí)的加速和制動(dòng)，汽車轉(zhuǎn)彎)的適應(yīng)性均受到了很大的局限項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)一概述

因此，在汽車設(shè)計(jì)時(shí)，為了對(duì)它們進(jìn)行兼顧，只能采用折中措施，根據(jù)汽車的行駛狀況、道路狀況、懸架結(jié)構(gòu)等進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)，如改進(jìn)懸架的結(jié)構(gòu)和有關(guān)參數(shù)。近年來的轎車越來越多地采用橫臂式獨(dú)立懸架(單橫臂式和雙橫臂式)、縱臂式獨(dú)立懸架(單縱臂式和雙縱臂式)，車輪沿主銷移動(dòng)的懸架(燭式和麥弗遜式)，使汽車的有關(guān)性能得到較大的最優(yōu)化折中處理。

1981年汽車上開始應(yīng)用車身高度控制技術(shù)，同年又成功開發(fā)出可變換減振器阻尼力控制的新技術(shù)，以后又開發(fā)出自動(dòng)變換減振器阻尼力、彈性元件剛度的電控懸架。1987年，日本本田公司率先推出裝有空氣彈簧的主動(dòng)懸架，它是一種通過改變空氣彈簧的空氣壓力來改變彈性元件剛度的主動(dòng)懸架。1989年，世界上又推出了裝有油氣彈簧的主動(dòng)懸架。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)一概述(三)20世紀(jì)90年代后

20世紀(jì)90年代是電子技術(shù)在汽車懸架系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越多的時(shí)期。現(xiàn)在，某些計(jì)算機(jī)控制的懸架系統(tǒng)已具有在10ms～12ms內(nèi)即能對(duì)路面和行駛條件做出反應(yīng)的能力，以改善行駛時(shí)的平穩(wěn)性和操縱的穩(wěn)定性。近年來，高速路網(wǎng)得到了迅猛的發(fā)展，對(duì)汽車的性能也提出了更高的要求，為了更進(jìn)一步地提高汽車的性能，提高汽車的質(zhì)量和檔次，突出汽車工業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，各國(guó)汽車行業(yè)競(jìng)相開發(fā)更能適應(yīng)現(xiàn)代交通的高性能汽車，除了對(duì)汽車的其他總成進(jìn)行更有效的改進(jìn)之外，對(duì)汽車的懸架系統(tǒng)也進(jìn)行了切實(shí)有效的改良。隨著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和各種柔性適時(shí)控制技術(shù)的發(fā)展，用這些技術(shù)裝備起來的汽車懸架系統(tǒng)，既使汽車的乘坐舒適性達(dá)到了令人滿意的程度，又促使汽車的操縱穩(wěn)定性得到了可靠的保證。

三、汽車懸架的分類汽車懸架按導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形式分類，可分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架兩大類。按控制力的角度分，又可分為被動(dòng)懸架、半主動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架三種。而主動(dòng)懸架和半主動(dòng)懸架按其控制方式又可分為機(jī)械控制懸架和電子控制懸架系統(tǒng)。

項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)一概述項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)一概述圖9-1被動(dòng)懸架

(一)被動(dòng)懸架由鋼板彈簧或螺旋彈簧、減振器組成的機(jī)械式懸架系統(tǒng)，由于沒有能源供給裝置，懸架的彈性和阻尼參數(shù)不會(huì)隨外部狀態(tài)而變化，所以稱這種懸架為被動(dòng)懸架。這種懸架在設(shè)計(jì)中盡管采用參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以滿足使用要求，但由于懸架參數(shù)不可調(diào)節(jié)，在使用中很難滿足使用要求。如圖9-1所示。(二)半主動(dòng)懸架主動(dòng)懸架可看作為由可變特性彈簧和減振器組成的懸架系統(tǒng)，它不能隨外界的輸入進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，但它可按電腦內(nèi)存儲(chǔ)的彈簧和減振器的優(yōu)化參數(shù)指令調(diào)節(jié)剛度和阻尼狀態(tài)。半主動(dòng)懸架是無源主動(dòng)懸架，因?yàn)樗鼪]有動(dòng)力源為懸架輸入能量，所以在這種懸架中改變彈簧剛度比改變阻尼狀態(tài)困難，所以這種懸架以改變其阻尼系統(tǒng)最常見，它的優(yōu)點(diǎn)是不消耗動(dòng)力。

(三)主動(dòng)懸架主動(dòng)懸架由產(chǎn)生力和扭矩的主動(dòng)件，如油缸、汽缸、伺服電機(jī)、電磁鐵等；測(cè)量元件，如加速度、位移和力傳感器等，以及反饋控制裝置組成。主動(dòng)懸架的特點(diǎn)是它具有做功能力，它有動(dòng)力源，如液壓泵或空氣壓縮機(jī)，為系統(tǒng)提供連續(xù)的動(dòng)力輸入。當(dāng)汽車的載荷、速度、道路狀況等行駛條件變化時(shí)，主動(dòng)懸架系統(tǒng)能自動(dòng)調(diào)整懸架剛度，剛度的調(diào)整包括整體調(diào)整和各輪單獨(dú)調(diào)整，以滿足汽車行駛平順性、操縱穩(wěn)定性等方面的要求。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)一概述

如圖9-2所示，為主動(dòng)懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。主動(dòng)懸架系統(tǒng)主要缺陷是成本高，液壓或氣動(dòng)裝置噪聲大，功率消耗較大。

項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)一概述圖9-2主動(dòng)懸架(四)電子控制懸架主動(dòng)懸架和半主動(dòng)懸架可分為機(jī)械控制系統(tǒng)和電子控制懸架系統(tǒng)兩類。電子控制懸架在汽車行駛過程中，它的剛度和阻尼隨時(shí)調(diào)節(jié)，使其達(dá)到最佳的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。電子控系統(tǒng)的控制裝置主要由ECU、信號(hào)輸入裝置和輸出裝置組成。信號(hào)輸入裝置主要由；車速傳感器、高度傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器、節(jié)氣門位置傳感器等，信號(hào)輸出裝置即執(zhí)行器主要是進(jìn)氣閥、排氣閥、高度控制排氣閥等組成。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)一概述

汽車上裝用的普通懸架系統(tǒng)的減振器是伸張型減振器，由于這種減振器的阻尼孔的通流截面積在汽車行駛過程中不可調(diào)節(jié)，它只能滿足特定車速和路況條件下的有效減振。而對(duì)于在復(fù)雜的路況條件下行駛的汽車，就不可能滿足汽車在所有行駛車速和行駛條件下的有效減振，也就很難滿足現(xiàn)代汽車的舒適性和操縱穩(wěn)定性、安全性的要求。在現(xiàn)代中、高檔汽車上很少采用普通的減振器，轉(zhuǎn)而采用電控半主動(dòng)懸架或電控主動(dòng)懸架，以提高汽車的綜合性能。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理

一、電控懸架系統(tǒng)的基本組成及原理電控懸架主要由傳感器(轉(zhuǎn)向傳感器、車身高度傳感器、車速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、重力加速度傳感器)、電控懸架ECU和執(zhí)行器(壓縮機(jī)控制繼電器、空氣壓縮機(jī)排氣閥、空氣彈簧進(jìn)/排氣電磁控制閥、模式控制繼電器)等組成，如圖8-3所示。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理圖9-3電控懸架的基本組成

電控懸架系統(tǒng)有轉(zhuǎn)向傳感器、車身高度傳感器、車速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、重力加速度傳感器以及車門開關(guān)、制動(dòng)開關(guān)、模式選擇開關(guān)、停車燈開關(guān)等接收信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)過電控單元ECU的運(yùn)算處理，進(jìn)行車身高度、彈簧剛度和阻尼系數(shù)的控制，保持車輛平順性和操縱穩(wěn)定性。空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣送入空氣彈簧的空氣室中，ECU根據(jù)汽車高度信號(hào)，控制壓縮機(jī)和排氣閥充氣或排氣，使空氣彈簧伸長(zhǎng)或壓縮而控制車輛高度。同時(shí)，ECU根據(jù)車速、轉(zhuǎn)向、加速、制動(dòng)、車高等信號(hào)，通過控制閥改變空氣彈簧主、副氣室間的流通面積，進(jìn)行彈簧剛度的調(diào)節(jié)；并通過控制減振器中的旋轉(zhuǎn)閥，通、斷油孔改變節(jié)流孔的數(shù)量，使閥體中減振液的流通快慢發(fā)生變化，從而改變減振器的阻尼系數(shù)。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理二、傳感器(一)轉(zhuǎn)向傳感器轉(zhuǎn)向傳感器裝在轉(zhuǎn)向柱上，用來檢測(cè)轉(zhuǎn)向時(shí)的轉(zhuǎn)向角度和汽車轉(zhuǎn)彎的方向，并將這些信息提供給ECU，以在轉(zhuǎn)彎時(shí)提高汽車操縱穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)側(cè)傾。轉(zhuǎn)向傳感器由一個(gè)帶孔圓盤和兩個(gè)光電傳感器組成，其外形結(jié)構(gòu)和內(nèi)部電路工作原理如圖9-4所示。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理圖9-4轉(zhuǎn)向傳感器開有20個(gè)孔的圓盤隨方向盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤的兩側(cè)為由發(fā)光二極管和光敏晶體管組成的光電傳感器，它們兩者之間的光線變化隨著圓盤遮擋或通過轉(zhuǎn)換成“通”或“斷”信號(hào)。當(dāng)操縱方向盤時(shí)，有槽圓盤隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)而引起發(fā)光二極管發(fā)出的光線“通”或“斷”信號(hào)，這種信號(hào)是與方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)成正比的數(shù)字信號(hào)。通過判斷兩個(gè)光電傳感器信號(hào)的相位差可以判斷轉(zhuǎn)彎方向。此時(shí)，當(dāng)ECU判斷方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和車速大于設(shè)定值時(shí)，ECU會(huì)使彈簧剛度和減振力增加。ECU根據(jù)兩信號(hào)發(fā)生器輸出端通、斷變換的速率，即可檢測(cè)出轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速率；通過計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)通、斷變換的次數(shù)，即可檢測(cè)出轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)角。此外，設(shè)計(jì)時(shí)將兩個(gè)信號(hào)發(fā)生器通、斷變換的相位錯(cuò)開9°(見圖9-4)汽車直線行駛時(shí)，信號(hào)S1處于通斷的中間位置(高電平，斷狀態(tài))。轉(zhuǎn)向時(shí)，根據(jù)信號(hào)S1和下降沿處信號(hào)S2的狀態(tài)，即可判斷出轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。在圖9-4中，信號(hào)S1由斷狀態(tài)變?yōu)橥顟B(tài)(低電平)時(shí)，如果信號(hào)S2為通狀態(tài)，則為左轉(zhuǎn)向；如果信號(hào)S2為斷狀態(tài)，則為右轉(zhuǎn)向。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理

(二)車身高度傳感器在每個(gè)懸架上都裝有一只車身高度傳感器。前輪車身高度傳感器安裝在下擺臂與車架橫梁之間，如圖9-5所示。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理圖9-5前輪車身高度傳感器圖9-6后輪車身高度傳感器

項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理

后輪車身高度傳感器安裝在懸架擺臂和車架之間，如圖9-6所示。通過它們監(jiān)測(cè)車身與懸架下臂之間的距離變化，檢測(cè)汽車高度和因道路不平坦而引起的懸架位移量。車身高度傳感器有：磁性滑閥式、霍爾式和光電式三種形式。1、磁性滑閥式車身高度傳感器如圖9-7所示，其上端有一個(gè)磁性滑閥，當(dāng)汽車高度發(fā)生變化時(shí)，滑閥在傳感器下殼內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)。傳感器下殼內(nèi)有兩個(gè)電控開關(guān)(超高開關(guān)、欠高開關(guān))，通過線束與控制模塊連接。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理

圖9-7磁性滑閥式車身高度傳感器2、霍爾式車身高度傳感器如圖9-8所示，主要包括一個(gè)永磁轉(zhuǎn)子和一個(gè)霍爾元件，為電控可旋轉(zhuǎn)式高度傳感器，主要利用永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)和霍爾元件的霍爾效應(yīng)產(chǎn)生車高電壓信號(hào)。懸架的運(yùn)動(dòng)使永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，使霍爾元件上的電壓信號(hào)變化，電壓信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)車高、超高和欠高成比例。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理圖9-8霍爾式車身高度傳感器

3、光電式車身高度傳感器如圖9-9所示，主要由軸(靠連桿帶動(dòng)旋轉(zhuǎn))、遮光盤(裝在軸上，上面刻有窄縫，可將轉(zhuǎn)角數(shù)碼化)和四組光電耦合元件組成。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理

圖9-9光電式車身高度傳感器結(jié)構(gòu)

車身高度傳感器內(nèi)部電路和信號(hào)，如圖9-10所示。車身高度傳感器裝于車身上，并通過傳動(dòng)軸、連桿與懸架臂相連接，而連桿隨著汽車高度的變化而上、下擺動(dòng)。不同車高時(shí)，由于開口圓盤位置的變化，而使光電傳感器發(fā)出的光線通或斷，檢測(cè)車高信息。光電傳感器是由發(fā)光二極管與遮光器的光敏晶體管組成。開口圓盤與連桿組合成一個(gè)組件一起上、下旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)光電傳感器在開口圓盤的兩側(cè)，車高變化時(shí)由于開口圓盤位置的變化，使發(fā)光二極管發(fā)出的光線被開口圓盤遮擋或通過，從而檢測(cè)出不同的車高信號(hào)，并將它們轉(zhuǎn)換送至ECU。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理圖9-10車身高度傳感器內(nèi)部電路和信號(hào)

(三)車速傳感器車速傳感器與發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)共享，一般安裝在變速器輸出軸上，或車速表軟軸的輸出端內(nèi)，檢測(cè)出轉(zhuǎn)速信號(hào)，ECU接收該信號(hào)與方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度信號(hào)，計(jì)算出車身的側(cè)傾程度，如圖9-11所示。

項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理圖9-11車速傳感器

(四)節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門位置傳感器可以間接檢測(cè)汽車加速度信號(hào)。ECU利用此信號(hào)作為防下坐控制的一個(gè)工作狀態(tài)參數(shù)。

(五)重力加速度傳感器重力加速度傳感器安裝在汽車的四角。后重力加速度傳感器安裝在車架后部，靠近后懸架支架處；前重力加速度傳感器安裝在減振器支架上，它將車身垂直方向的加速度信息變成相應(yīng)的電壓信號(hào)傳給控制單元。

(六)停車燈開關(guān)停車燈開關(guān)是當(dāng)踩下制動(dòng)踏板時(shí)，停車燈開關(guān)便接通，ECU接收這個(gè)信號(hào)作為防點(diǎn)頭控制用的一個(gè)起始狀態(tài)。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理

(七)車門開關(guān)車門開關(guān)是為了防止行駛過程中車門未關(guān)閉而設(shè)置的。(八)制動(dòng)開關(guān)制動(dòng)開關(guān)為安裝在制動(dòng)閥總成上的常開式開關(guān)。當(dāng)制動(dòng)壓力達(dá)到2758kPa時(shí)，制動(dòng)傳感器開關(guān)閉合。制動(dòng)傳感器如圖9-12所示。(九)模式選擇開關(guān)模式選擇開關(guān)用來選擇懸架的“軟”、“中”或“硬”狀態(tài)，ECU檢測(cè)到該開關(guān)的狀態(tài)后，操縱懸架控制執(zhí)行器，從而改變減振器的彈簧剛度和阻尼系數(shù)

項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理圖9-12制動(dòng)傳感器

三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括空氣彈簧組件(空氣彈簧、空氣彈簧閥、空氣壓縮機(jī)、壓縮機(jī)繼電器)和可調(diào)阻尼減振器執(zhí)行裝置。ECU對(duì)汽車行駛的狀態(tài)進(jìn)行車高、彈簧剛度和阻尼系數(shù)的調(diào)節(jié)，使車輛的性能得到提高。

(一)空氣彈簧電控懸架用空氣彈簧代替?zhèn)鹘y(tǒng)懸架的螺旋彈簧或鋼板彈簧，在其氣室內(nèi)充入空氣而具有彈性功能?？諝鈴椈砂惭b在前后懸架的減振器上，在下擺臂和車架橫梁之間。其不同之處為：前懸架彈簧下端用卡子連在下擺臂上；后懸架彈簧下端用螺栓固定在下擺臂上。每個(gè)空氣彈簧都有一個(gè)進(jìn)、排氣電磁閥。由于轎車前懸架空氣彈簧比后懸架空氣彈簧承受更多的質(zhì)量，所以前懸架空氣彈簧較大。空氣彈簧約比傳統(tǒng)螺旋彈簧軟1/3，汽車乘坐舒適性好。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理空氣彈簧由主氣室、副氣室、彈簧剛度執(zhí)行機(jī)構(gòu)、阻尼轉(zhuǎn)換執(zhí)行機(jī)構(gòu)和液壓減振器等組成，如圖9-13所示。彈簧剛度執(zhí)行機(jī)構(gòu)在主氣室與副氣室之間，在減振器的上部安有阻尼轉(zhuǎn)換執(zhí)行機(jī)構(gòu)，減振器的內(nèi)部有阻尼旋轉(zhuǎn)閥。因此，彈簧剛度是通過主氣室與副氣室進(jìn)行調(diào)節(jié)，阻尼系數(shù)是通過減振器進(jìn)行調(diào)節(jié)。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理圖9-13空氣彈簧的結(jié)構(gòu)圖9-14空氣彈簧的特性

空氣彈簧具有一個(gè)保持正常氣壓的加強(qiáng)橡膠袋。氣袋底部連接到一個(gè)反向的活塞狀的座上，顛簸期間用來減少氣袋內(nèi)部容積。當(dāng)被壓縮時(shí)，能夠增加彈簧內(nèi)的空氣壓力，使其剛性逐漸變大，如圖9-14所示。這種非線性彈簧變化率有助于吸收沖擊，對(duì)車身在懸架上下垂直顛簸起保護(hù)作用。彈簧剛度越小，即彈簧越柔軟，振動(dòng)就越小，乘坐舒適性、平順性就越好；彈簧剛度越大，即彈簧越堅(jiān)硬，操縱穩(wěn)定性就越好。空氣彈簧剛度系數(shù)的調(diào)整，如圖9-15所示。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理

圖9-15空氣彈簧剛度系數(shù)的調(diào)整

彈簧剛度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)如圖9-16所示。彈簧剛度的調(diào)節(jié)，通過彈簧剛度執(zhí)行機(jī)構(gòu)開閉主氣室與副氣室之間的隔板進(jìn)行，改變氣室的容積而改變彈簧的剛度，增大容積使剛度變小，減小容積可增加剛度。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理圖9-16空氣彈簧剛度控制閥ECU根據(jù)車輛狀態(tài)信號(hào)及時(shí)調(diào)節(jié)彈簧剛度：高速行駛時(shí)轉(zhuǎn)換為大剛度；低速行駛時(shí)轉(zhuǎn)換為小剛度；在制動(dòng)時(shí)，使前彈簧剛度增加；在加速時(shí)，使后彈簧剛度增加；而在轉(zhuǎn)彎時(shí)，調(diào)節(jié)左、右彈簧剛度以減少側(cè)傾。有的空氣彈簧通過控制閥改變主、副氣室之間的流通面積來調(diào)節(jié)空氣彈簧剛度，可實(shí)現(xiàn)彈簧剛度的“軟/中/硬”三級(jí)轉(zhuǎn)換控制。在城鎮(zhèn)公路或高速公路行駛，彈簧剛度調(diào)節(jié)為“軟”；在高速行駛(速度大于110km/h時(shí))或在彎曲道路上行駛時(shí)，彈簧剛度調(diào)節(jié)為“中”；而在加速、轉(zhuǎn)彎等情況時(shí)，彈簧剛度調(diào)節(jié)為“硬”，以減小汽車高度的變化提高操縱穩(wěn)定性。一般減小空氣彈簧剛度會(huì)使汽車增大側(cè)傾、下坐或點(diǎn)頭。因此，彈簧剛度的控制多數(shù)情況下是和汽車高度和阻尼系數(shù)的調(diào)節(jié)相結(jié)合使用，以便于從總體上改善平順性。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理

空氣彈簧剛度控制閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)如圖9-17所示，安裝在減振器的頂部，與減振器阻尼控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在一起。電機(jī)接收ECU的控制信號(hào)，通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)剛度控制桿轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)剛度控制閥處于不同的位置，從而改變主、副氣室之間的流通面積。該閥開度最大時(shí)，彈簧剛度為軟，全關(guān)閉時(shí)彈簧剛度為硬，開口較小時(shí)彈簧剛度為中。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理圖9-17空氣彈簧剛度控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)

由于空氣黏性阻力的作用，空氣彈簧的剛度頻率特性如圖9-18所示。中等剛度條件下，懸架振動(dòng)處于低頻率區(qū)時(shí)，剛度接近于軟的設(shè)置；而懸架振動(dòng)在高頻率區(qū)時(shí)，剛度接近于硬的設(shè)置。為了在較低的頻率時(shí)獲得中等的彈簧剛度，較小的流通面積的直徑一般為2mm。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理

圖9-18空氣彈簧剛度頻率特性

對(duì)于裝有空氣彈簧的汽車，其高度可以根據(jù)乘員人數(shù)、載質(zhì)量變化和汽車的狀態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)乘員人數(shù)和載質(zhì)量增加或減少時(shí)，汽車高度自動(dòng)保持一定，使汽車行駛平穩(wěn)；當(dāng)在高低不平的路面上行駛時(shí)，為防止發(fā)生車架與車身之間的撞擊，ECU控制懸架彈簧的行程在一定的范圍內(nèi)；當(dāng)高速行駛時(shí)，為減少空氣阻力而降低車高；而當(dāng)汽車停車后，乘員下車或貨物卸完后車高會(huì)增加，ECU會(huì)控制空氣彈簧在幾秒鐘后將空氣少量排出，為保持汽車外形的美觀而降低車高保持標(biāo)準(zhǔn)車高。因此，車高控制包括自動(dòng)高度控制、高速行駛時(shí)的車高控制和駐車時(shí)的車高控制三種功能。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理車高控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)有空氣彈簧閥、空氣壓縮機(jī)和主氣室。車高控制主要是利用空氣彈簧中主氣室空氣量的多少來進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)ECU接收到車高傳感器、車速傳感器、車門開關(guān)等傳來的信號(hào)，經(jīng)過處理判斷，若是增加車高，則控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)向空氣彈簧主氣室充氣增加空氣量，使汽車高度增加；若是降低車高，則控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)打開排氣裝置向外排氣，使空氣彈簧主氣室的空氣量減少而降低汽車高度，如圖9-19所示。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理圖9-19車身高度控制

空氣彈簧閥(圖9-20)安裝在空氣彈簧頂部，是兩位兩通電磁滑閥，通常關(guān)閉。線圈通電時(shí)，閥芯移動(dòng)將空氣彈簧的通道打開，空氣彈簧進(jìn)氣或排氣。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理圖9-20空氣彈簧閥

空氣壓縮機(jī)如圖9-21所示，為單活塞的曲軸和連桿機(jī)構(gòu)，采用直流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)工作，通過活塞在汽缸內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)高壓空氣源的形成。汽缸頂端裝有進(jìn)、排氣閥。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理圖9-21空氣壓縮機(jī)

項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理

排氣閥(如圖9-22)通常關(guān)閉，用來給系統(tǒng)排氣。當(dāng)需要給空氣彈簧排氣時(shí)，空氣彈簧閥和排氣閥必須同時(shí)通電，且壓縮機(jī)關(guān)閉。壓縮機(jī)繼電器如圖9-23所示，控制壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)工作電源的通斷，它采用12V電源。圖9-22排氣閥圖9-23壓縮機(jī)繼電器

(二)減振器電控懸架中的減振器阻尼控制有主動(dòng)阻尼控制和半主動(dòng)阻尼控制兩種形式。主動(dòng)阻尼控制為連續(xù)變化的阻尼控制。要實(shí)現(xiàn)連續(xù)阻尼控制，減振器中需要有一個(gè)可以在最大和最小節(jié)流孔流通面積之間連續(xù)變化的阻尼控制閥。半主動(dòng)阻尼控制為“開/關(guān)”型阻尼控制，在減振器結(jié)構(gòu)中采用較為簡(jiǎn)單的控制閥，僅需在“最大、中等、或最小”的流通面積之間進(jìn)行有級(jí)調(diào)節(jié)，控制閥的結(jié)構(gòu)和控制方法大為簡(jiǎn)化，同時(shí)也降低了控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。通常，根據(jù)不同的路面條件和不同的行駛要求，有“軟、硬”兩種阻尼工況或“軟、中、硬”三種，是主動(dòng)減振器和普通減振器之間的折中。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理

目前，電控懸架多用的是后者。這種減振器的結(jié)構(gòu)原理如圖9-24所示。圖的左邊是減振器的結(jié)構(gòu)，在空氣懸架的下邊，與控制桿連接的回轉(zhuǎn)閥上有3個(gè)阻尼孔，回轉(zhuǎn)閥外面的活塞桿上有兩個(gè)阻尼孔，控制機(jī)構(gòu)可以帶動(dòng)控制桿使回轉(zhuǎn)閥旋轉(zhuǎn)，從而改變阻尼孔的開閉組合，實(shí)現(xiàn)阻尼系數(shù)“軟中硬”的有級(jí)轉(zhuǎn)換。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理圖9-24可變阻尼減振器結(jié)構(gòu)

通過驅(qū)動(dòng)設(shè)置在減振器頂部的電機(jī)，來控制旋轉(zhuǎn)閥1或2到不同位置，以得到不同的阻尼。當(dāng)需要將阻尼系數(shù)調(diào)節(jié)為“軟”狀態(tài)時(shí)，控制桿帶動(dòng)回轉(zhuǎn)閥旋轉(zhuǎn)一角度處于圖中位置所示，此時(shí)A—A、B—B、C—C3個(gè)截面的阻尼孔全部開通，懸架的阻尼系數(shù)最?。蝗粜枰獙⒆枘嵯禂?shù)調(diào)節(jié)為“中”狀態(tài)時(shí)，同樣控制桿帶動(dòng)回轉(zhuǎn)閥又旋轉(zhuǎn)一角度處于圖中位置所示，此時(shí)只有B—B截面中的小阻尼孔開通，而A—A、C—C兩個(gè)截面中阻尼孔被關(guān)閉，懸架阻尼系數(shù)處于中間；若需要將阻尼系數(shù)調(diào)節(jié)為“硬”狀態(tài)時(shí)，同樣控制桿帶動(dòng)回轉(zhuǎn)閥又旋轉(zhuǎn)一角度處于圖中位置所示，此時(shí)A—A、B—B、C—C3個(gè)截面的阻尼孔全部關(guān)閉，僅靠減振器中的單向閥產(chǎn)生阻尼，懸架阻尼系數(shù)為最大。因此，電控懸架ECU根據(jù)轉(zhuǎn)向操作、節(jié)氣門位置、速度、加速度等信號(hào)調(diào)節(jié)懸架阻尼系數(shù)的“軟中硬”，控制汽車制動(dòng)、加速、急轉(zhuǎn)彎時(shí)產(chǎn)生的汽車姿態(tài)變化，從而提高汽車的平順性和操縱穩(wěn)定性。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理

阻尼轉(zhuǎn)換執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在減振器的上部，它由直流電機(jī)、扇形齒輪、控制桿、電磁鐵和限制器等組成，如圖9-25所示。電控懸架ECU根據(jù)接收到的信號(hào)，使直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)扇形的減速齒輪左右轉(zhuǎn)動(dòng)，通過控制桿帶動(dòng)減振器中的回轉(zhuǎn)閥旋轉(zhuǎn)，有級(jí)地改變阻尼孔的開閉，從而改變阻尼系數(shù)即減振阻力。扇形齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向依賴于電流的方向。若同時(shí)給電機(jī)和電磁閥供電，則使扇形齒輪停在中間位置。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理圖9-25減震器的阻尼轉(zhuǎn)換控制機(jī)構(gòu)

四、控制單元

電子控制單元（懸架ECU）接受各種傳感器的輸入信號(hào)并進(jìn)行各種運(yùn)算，然后給執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出控制懸架的剛度、阻尼力和車身高度的信號(hào)。同時(shí)，電子控制單元還監(jiān)測(cè)各傳感器的信號(hào)是否正常，若發(fā)現(xiàn)故障，則存儲(chǔ)故障碼和相關(guān)參數(shù)，并點(diǎn)亮故障指示燈。五、電控懸架的控制方法目前，電控懸架的控制方法很多，主要有多工況綜合控制、最優(yōu)控制、預(yù)測(cè)控制、自適應(yīng)控制、魯棒控制、變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制等幾種方法。(一)多工況綜合控制多工況綜合控制方法，應(yīng)用經(jīng)典反饋控制理論，主要是使汽車的行駛性能在加速工況、制動(dòng)工況、轉(zhuǎn)向工況以及換擋等工況下其行駛性能得到優(yōu)化。多工況綜合控制方法因其易于實(shí)現(xiàn)而具有實(shí)際應(yīng)用的意義。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理(二)最優(yōu)控制最優(yōu)控制方法，應(yīng)用現(xiàn)代反饋控制理論建立系統(tǒng)的狀態(tài)方程，同時(shí)提出控制目標(biāo)以及加權(quán)系數(shù)，進(jìn)而找到最優(yōu)控制方案。包括全狀態(tài)反饋?zhàn)顑?yōu)控制及部分狀態(tài)反饋?zhàn)顑?yōu)控制。其中，全狀態(tài)反饋?zhàn)顑?yōu)控制方法，由于所需要的車身絕對(duì)位移等控制變量難以獲得，因而應(yīng)用起來比較困難。而部分狀態(tài)反饋?zhàn)顑?yōu)控制方法根據(jù)那些易于測(cè)量的部分狀態(tài)信號(hào)估計(jì)出所需的全部狀態(tài)，因此比較實(shí)用。

(三)預(yù)測(cè)控制預(yù)測(cè)控制方法，通過對(duì)車輛前方道路狀況的提前檢測(cè)，使系統(tǒng)可以提前進(jìn)行操作。避免了由于控制元件以及執(zhí)行元件的響應(yīng)滯后而帶來的不良后果，提高了車輛系統(tǒng)的性能。預(yù)測(cè)控制方法不僅可以減少對(duì)能量的需求，而且也能改善行駛性能。但這種理論是基于對(duì)未來信息進(jìn)行預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上的，故所需要相關(guān)元器件較多，造價(jià)較高。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理(四)自適應(yīng)控制懸架的自適應(yīng)性表現(xiàn)在兩個(gè)方面：首先，懸架能夠針對(duì)不同的路面輸入自動(dòng)地在乘坐舒適性與操縱穩(wěn)定性之間進(jìn)行取舍，在好路面下強(qiáng)調(diào)操縱穩(wěn)定性，而在壞路面下則強(qiáng)調(diào)乘坐舒適性；其次，懸架能夠針對(duì)不同的車輛參數(shù)做出反應(yīng)，并自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，使控制器在新的參數(shù)配置下仍然能夠達(dá)到性能的最優(yōu)。

(五)魯棒控制在懸架中，應(yīng)用魯棒控制是為使其在任何工況下都能夠性能穩(wěn)定。懸架系統(tǒng)本質(zhì)上屬于一個(gè)非線性系統(tǒng)，而在控制器的設(shè)計(jì)中，往往將其簡(jiǎn)化為一個(gè)線性系統(tǒng)。汽車實(shí)際運(yùn)行在一個(gè)多變且相對(duì)惡劣的環(huán)境中，由于噪聲干擾、系統(tǒng)建模誤差、車輛參數(shù)多變等原因，原本在理論仿真和正常條件下控制性能良好的控制器就很可能出現(xiàn)失穩(wěn)的情況。魯棒控制很好地解決了這個(gè)問題。但因?yàn)樗饕紤]的是控制器的穩(wěn)定性，是在穩(wěn)定性的前提下尋找滿意解。也就是說，以性能換穩(wěn)定，這種設(shè)計(jì)思想偏重于保守。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理(六)變結(jié)構(gòu)控制變結(jié)構(gòu)控制，是一種控制系統(tǒng)的綜合方法，是通過切換函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)變量所決定的切換函數(shù)值，隨著系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)達(dá)到某一特定值時(shí)，控制系統(tǒng)就由一種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N結(jié)構(gòu)。變結(jié)構(gòu)控制的一大優(yōu)點(diǎn)是：其滑動(dòng)模態(tài)對(duì)加給系統(tǒng)的干擾和攝動(dòng)具有完全的自適應(yīng)性。

(七)模糊控制模糊控制是對(duì)人腦所具有的模糊推理機(jī)能的模擬。它應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)的知識(shí)，模擬人的思維方法，把人用自然語言描述的控制策略改造成模糊控制規(guī)則，按此規(guī)則確定控制量，再對(duì)控制量進(jìn)行解模糊，得到精確的控制值。模糊控制中，關(guān)鍵就是控制規(guī)則的確定，它是許多專家經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的結(jié)合。近幾年，對(duì)模糊控制的研究非常多，但真正實(shí)用的卻非常少。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理

課后練習(xí)

1、通過本活動(dòng)的學(xué)習(xí)，能夠電控懸架系統(tǒng)的基本工作原理和控制方法；2、能夠了解電控懸架系統(tǒng)電控器件的結(jié)構(gòu)和工作原理。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)二電控懸架系統(tǒng)的組成及原理

隨著人們對(duì)車輛乘坐舒適性要求的提高、電控系統(tǒng)應(yīng)用的推廣以及車輛控制技術(shù)的發(fā)展，電子控制逐漸取代傳統(tǒng)的機(jī)械懸架系統(tǒng)，電子控制懸架系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用日益廣泛。電子控制懸架系統(tǒng)不僅提高了操作的舒適性和反應(yīng)的靈敏度，而且可以附加很多輔助功能。一、電控空氣式主動(dòng)懸架系統(tǒng)的應(yīng)用

80年代末期，日本豐田公司在Soarer牌轎車上安裝了電子控制空氣式主動(dòng)懸架系統(tǒng)。這種懸架采用獨(dú)立的空氣彈簧，能使懸架的剛度、阻尼、車身高度隨著行駛工況的改變，不僅使車輛獲得好的平順性，而且在車輛的轉(zhuǎn)向側(cè)傾、起步俯仰、制動(dòng)點(diǎn)頭等車輛的姿態(tài)響應(yīng)方面均獲得極大的改善。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)三電控懸架系統(tǒng)的應(yīng)用

圖9-26為該系統(tǒng)的控制示意圖，該系統(tǒng)由各種傳感器、四個(gè)車輪的空氣懸架調(diào)節(jié)器、空氣壓縮機(jī)、高度控制閥以及控制微機(jī)組成。

項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)三電控懸架系統(tǒng)的應(yīng)用圖9-26豐田Soarer汽車電子控制空氣懸架示意圖

（一）車輛姿態(tài)控制車輛姿態(tài)控制是從駕駛員的駕駛操作中來預(yù)測(cè)車輛姿態(tài)的變化，使懸架的剛度、阻尼暫時(shí)處于硬狀態(tài)，以減少車輛姿態(tài)的變化。（二）車速、路面感應(yīng)控制該控制具有以下功能：

1、高速感應(yīng)當(dāng)汽車速度超過110km/h時(shí)，將懸架剛度和阻尼從軟狀態(tài)調(diào)整封標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，以增加高速時(shí)的操縱穩(wěn)定性。

2、前后輪的相關(guān)性汽車在懸架剛度、阻尼以中間的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)行駛，若前輪越過水泥路面的接縫等單一突起，接著后輪在即將臨近接縫時(shí)將懸架的剛度、阻尼變換到軟狀態(tài)，以減少?zèng)_擊，改善平順性。但在高速行駛時(shí)，此狀態(tài)又影響到車輛的操縱穩(wěn)定性，因而該種狀態(tài)限定在車速低于80km/h。

3、壞路面感應(yīng)這種控制是在汽車通過壞路面時(shí)，為抑制車身的前后顛簸和大的跳動(dòng)，需提高懸架的剛度和阻尼。檢測(cè)信號(hào)用左前輪的高度傳感器的車高信號(hào)來判斷路面狀態(tài)。

項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)三電控懸架系統(tǒng)的應(yīng)用

(三)車身高度控制車身高度調(diào)整分為3個(gè)等級(jí)，通常是手控選擇中間的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)或高級(jí)，無論裝載量為多少都能自動(dòng)調(diào)整，并保持設(shè)定的高度，而且根據(jù)車速和路面狀況，能恰當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換成3級(jí)車高中的某一設(shè)定的高度。車高調(diào)整由左右前輪和左后輪的3個(gè)高度傳感器發(fā)出車高信號(hào)，微機(jī)根據(jù)車高傳感器的信號(hào)和駕駛員給出的控制指令，操縱控制車高的電磁閥動(dòng)作。例如當(dāng)車身需要升高時(shí)，微機(jī)發(fā)出指令，空氣壓縮機(jī)和高度控制閥工作，將壓縮空氣送入空氣懸架的主氣室，從而抬起車身。降低車身時(shí)，打開排氣閥和高度控制閥工作，將懸架主氣室的氣體經(jīng)過電磁閥、管路、排氣閥排出，車身下降。高速感應(yīng)控制是當(dāng)車速達(dá)到90km/h以上時(shí)，使車高降低一級(jí)高度，即當(dāng)車高原處于高狀態(tài)，那么降低到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，當(dāng)車高處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，則降低到低狀態(tài)。使車輛提高高速行駛的穩(wěn)定性，減少空氣阻力，在60km/h時(shí)恢復(fù)原有高度。

項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)三電控懸架系統(tǒng)的應(yīng)用

連續(xù)壞路面感應(yīng)控制，當(dāng)汽車進(jìn)入長(zhǎng)距離的壞路面連續(xù)行駛時(shí)，應(yīng)該提高車身的高度，避免懸架被擊穿(即彈簧被壓死，車身直接承受來自車輪的沖擊)。當(dāng)車高傳感器向控制裝置給出連續(xù)2.5s以上車身高度大幅度變化信號(hào)，而車速在40km/h～90km/h時(shí)，若懸架處于正常模式，則車身高度從標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)提高到高狀態(tài)；如果處于高狀態(tài)，則車身高度維持在高狀態(tài)不變。當(dāng)車高傳感器給出同樣的信號(hào)，而車速在90km/h以上時(shí)，考慮到這時(shí)應(yīng)首先保證汽車的行駛穩(wěn)定性，所以懸架始終維持在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。當(dāng)汽車正常行駛時(shí)，車高傳感器每隔0.008s進(jìn)行一次車高的采樣，微機(jī)經(jīng)過20s采樣后取平均值，車高數(shù)據(jù)被記錄下來，并與控制模式中的車高進(jìn)行比較，判斷此時(shí)的車高位置是否適當(dāng)，若不合要求，微機(jī)將控制電磁閥動(dòng)作，使車身調(diào)整到適當(dāng)?shù)奈恢?。有時(shí)汽車的某個(gè)車輪會(huì)突然碰到石塊或落空，也可能因?yàn)檎駝?dòng)而使車輪跳離地面，這時(shí)微機(jī)會(huì)發(fā)出指令，使車身控制過程暫停，待到正常行駛時(shí)再重新實(shí)施控制。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)三電控懸架系統(tǒng)的應(yīng)用二、電控油氣懸架系統(tǒng)的應(yīng)用雪鐵龍?jiān)赬M轎車中首先使用了電控油氣懸架系統(tǒng)，圖9-27為該車的系統(tǒng)組成和布置圖。該系統(tǒng)主要由電子控制裝置、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器、制動(dòng)壓力傳感器、車速傳感器、車身位移傳感器、油氣彈簧、剛度調(diào)節(jié)器和電磁閥等組成。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)三電控懸架系統(tǒng)的應(yīng)用圖9-27雪鐵龍XM轎車油氣懸架系統(tǒng)

系統(tǒng)提供了2種彈簧剛度(運(yùn)動(dòng)和舒適)和2種懸架阻尼力(軟和硬)，并且在各軸上引入了第3個(gè)氮?dú)鈴椈桑ㄖ虚g氮?dú)鈴椈桑?，汽車在正常行駛時(shí)，系統(tǒng)控制裝置打開前后軸的電磁閥，使中間的氮?dú)鈴椈砂l(fā)生作用，這樣，懸架可壓縮氣體的體積增加50％，降低了懸架剛度，同時(shí)由于各電磁閥還打開了一個(gè)節(jié)流孔，使油液在各軸上的三個(gè)彈簧之間自由流動(dòng)，降低了懸架的阻尼，改善了汽車行駛的舒適性。而當(dāng)要求較硬懸架特性時(shí)，電控裝置關(guān)閉前后電磁閥，使中間的氮?dú)鈴椈膳c系統(tǒng)隔開，各懸架之間的油液停止流動(dòng)，使懸架剛度增加，阻尼力增大，提高了汽車抗側(cè)傾的能力。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)三電控懸架系統(tǒng)的應(yīng)用(一)傳感器系統(tǒng)的主要傳感器已在上一活動(dòng)中作了介紹，系統(tǒng)主要接收8個(gè)輸入信號(hào)：控制開關(guān)位置信號(hào)(運(yùn)動(dòng)或舒適)、方向盤位置和轉(zhuǎn)速信號(hào)、車速信號(hào)、加速踏板移動(dòng)信號(hào)、制動(dòng)力信號(hào)、車身位移信號(hào)、車門開關(guān)和行李箱開關(guān)信號(hào)。方向盤轉(zhuǎn)角傳感器和車身位移傳感器都是光電式傳感器。而車速傳感器則是安裝于主傳動(dòng)橋殼中的簡(jiǎn)單霍爾傳感器。加速踏板位置根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器(普通旋轉(zhuǎn)式電位計(jì))信號(hào)計(jì)算得到。汽車制動(dòng)力由安裝在制動(dòng)管路中的壓力開關(guān)間接測(cè)得。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)三電控懸架系統(tǒng)的應(yīng)用

(二)執(zhí)行器執(zhí)行器實(shí)質(zhì)上是一電磁閥，它固定在前、后軸的中間氣體彈簧上(如圖9-28)。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)三電控懸架系統(tǒng)的應(yīng)用圖9-28電磁閥工作原理(a)懸架工作在硬模式(b)懸架工作在軟模式

不加電時(shí)，電磁閥在回位彈簧的作用下保持在關(guān)閉位置，此時(shí)，中間氣體彈簧與前、后軸上其他兩個(gè)彈簧隔絕，懸架處于硬模式(硬阻尼)；當(dāng)電控裝置給電磁閥加電時(shí)，回位彈簧被壓縮，電磁閥處于打開位置，此時(shí)，中間氣體彈簧與前、后軸上其他兩個(gè)彈簧相通，懸架處于軟模式(軟阻尼)。電控裝置用一晶體管實(shí)時(shí)檢測(cè)電磁閥線圈電阻(約5Ω)，當(dāng)檢測(cè)到錯(cuò)誤的阻值時(shí)，停止對(duì)電磁閥加電，則系統(tǒng)自動(dòng)使懸架工作在硬模式(硬阻尼)。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)三電控懸架系統(tǒng)的應(yīng)用

(三)電子控制裝置電子控制裝置(ECU)是一封閉裝置，它固定在發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)，用兩個(gè)微處理器接收來自各傳感器的輸入信號(hào)，并計(jì)算出汽車車身的縱向加速度、橫向加速度和垂直方向加速度，以確定汽車當(dāng)前行駛條件下最佳的懸架工作模式。所有傳感器的輸入信號(hào)不斷與預(yù)先編好的門限值(隨車速變化)進(jìn)行比較，正常情況下電子裝置使各電磁閥保持在打開狀態(tài)，懸架工作在軟模式，但是，當(dāng)傳感器輸入信號(hào)超過門限值時(shí)，微處理器將使懸架切換到硬工作模式，電磁閥停止加電，這個(gè)過程很短，只有不到2ms的時(shí)間。一旦傳感器輸入信號(hào)低于門限值，并進(jìn)行預(yù)設(shè)的時(shí)間延遲后，懸架將返回軟工作模式。當(dāng)駕駛員將SPORT控制開關(guān)轉(zhuǎn)到SPORT位置時(shí)，電子控制裝置將降低傳感器輸入信號(hào)門限值33％，這時(shí)懸架工作模式仍可以在軟模式和硬模式之間進(jìn)行切換，但是，系統(tǒng)更容易切換到硬工作模式。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)三電控懸架系統(tǒng)的應(yīng)用

三、電控液壓式主動(dòng)控制懸架系統(tǒng)的應(yīng)用

(一)系統(tǒng)的組成系統(tǒng)根據(jù)加速度傳感器的輸出信號(hào)，控制各車輪執(zhí)行器的油壓、車身姿態(tài)的變，降低來自路面的沖擊。以日產(chǎn)無窮Q45轎車為例，該系統(tǒng)由油壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。油壓主要由貯油箱、油泵、油泵貯壓器、組合閥、主貯壓器、壓力控制閥及執(zhí)行器組成；控制系統(tǒng)主要由4個(gè)車身高度傳感器(四個(gè)車輪上各一個(gè))、3個(gè)垂直加速度傳感器(一個(gè)在汽車前端)、2個(gè)橫向加速度傳感器(在中間車架上)、1個(gè)縱向加速度傳感器(在中間車架上)及電子控制裝置組成。項(xiàng)目九電子控制懸架系統(tǒng)活動(dòng)三電控懸架系統(tǒng)的應(yīng)用

作為系統(tǒng)動(dòng)力源的油泵，其結(jié)構(gòu)如圖9-29所示。油泵總成為一串聯(lián)式結(jié)構(gòu)，前端為一柱塞泵(供懸架系統(tǒng)用