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一電子控制空氣式主動(dòng)懸架的結(jié)構(gòu)與原理電子控制

空氣式主動(dòng)懸架主要由信號(hào)輸入裝置、懸架剛度及減振器阻尼力調(diào)節(jié)裝置、車身高度調(diào)節(jié)裝置及懸架電控單元ECU組。

1信號(hào)輸入裝置

該裝置主要出前、后車身高度傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器、節(jié)氣門開(kāi)度傳感器、懸架控制開(kāi)關(guān)和制動(dòng)開(kāi)關(guān)門等組成。

1.1車身高度傳感器

它安裝在車身與車橋之間，把車身與車橋之間的相對(duì)高度變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并輸送給電控單元。目前廣泛使用的是光電式車身高度傳感器，傳感器內(nèi)部有一個(gè)靠連接桿帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的軸，軸上裝有—個(gè)帶有許多槽的遮光盤，遮光盤兩側(cè)對(duì)稱安裝著4組發(fā)光二極管和光敏三極管，組成四對(duì)光電耦合器。當(dāng)車身高度變化時(shí)，使車身高度傳感器的連接桿轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)傳感器軸帶動(dòng)遮光盤轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)遮光盤上的槽對(duì)準(zhǔn)光電耦合器時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)出的光線通過(guò)該槽使光敏三極管受光，輸出導(dǎo)通信號(hào)；反之當(dāng)遮光盤的槽不對(duì)準(zhǔn)耦合器時(shí)，輸出截止信號(hào)。遮光盤上的槽適當(dāng)分布，利用這四對(duì)光電耦合器導(dǎo)通與截止的組合，把車身高度的變化分為16個(gè)區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)。

1.2轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器

該傳感器安裝在轉(zhuǎn)向軸上，用來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角信號(hào)，間接地得到汽車轉(zhuǎn)向程度(快慢、大小)信號(hào)，傳給懸架電控單元。在壓入轉(zhuǎn)向器軸的圓盤中，壓入帶有缺口的遮光盤，遮光盤兩面分別有兩個(gè)發(fā)光二極管和兩個(gè)光敏三極管，組成兩對(duì)光電耦合器，當(dāng)遮光盤隨轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)光電耦合器的輸出端即可進(jìn)行ON／OFF變換.

1.3車速傳感器

它安裝在車輪上，輸出與車輪轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號(hào)，景架電控單元利用該信號(hào)與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)計(jì)算出車身的側(cè)傾程度。

1.4節(jié)氣門位置傳感器

它安裝在節(jié)氣門體上，把節(jié)氣門開(kāi)度信號(hào)傳給懸架電控單元、間接測(cè)得汽車加速信號(hào)。

2空氣懸架剛度及阻尼力調(diào)節(jié)系統(tǒng)

2.1空氣懸架剛度的調(diào)節(jié)

懸架上端與車身相連，下端與車輪相連。主、副氣室設(shè)計(jì)為一體，主、副氣室之間有一通路供氣體相互流動(dòng)。改變主、副氣室之間氣體通路的大小，使主氣室被壓縮的空氣層發(fā)生變化，就可改變空氣懸架的剛度。主、副氣室之間的通路靠氣閥控制，開(kāi)關(guān)氣閥的控制桿由懸架控制執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)，當(dāng)氣閥處于不同的位置時(shí)，即大開(kāi)、小開(kāi)、關(guān)閉時(shí)，可實(shí)現(xiàn)空氣彈簧低、中、高三種狀態(tài)的剛度調(diào)節(jié)。

2.2懸架控制執(zhí)行器

它除了控制減振器的轉(zhuǎn)閥進(jìn)行阻尼調(diào)節(jié)外，還同時(shí)驅(qū)動(dòng)主輔氣室的氣閥進(jìn)行剛度調(diào)節(jié)。

3車身高度的調(diào)節(jié)

其作用是使車身高度根據(jù)汽車內(nèi)乘座人員或車輛載重情況自動(dòng)做出調(diào)整，以保證汽車行駛所需要的高度及汽車行駛姿態(tài)的穩(wěn)定。當(dāng)需要增高車身高度時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)工作，壓縮空氣通過(guò)空氣干燥器后，由高度控制電磁閥進(jìn)入主氣懸梁，使車身高度增加，達(dá)到規(guī)定高度時(shí)，高度控制電磁閥斷電關(guān)閉，車身便維持在一定的高度。當(dāng)車高需要降低時(shí)，高度控制電磁閥和排氣閥同時(shí)通電打開(kāi)，空氣懸架主空氣室氣體排出，車身高度下降。

二電控空氣式懸架的控制原理

1利用彈簧剛度和減振器阻尼力進(jìn)行控制

1.1高速感應(yīng)控制

當(dāng)車速大予110km／h時(shí)，不管駕駛員選擇何種工作模式，懸架電控單元都會(huì)通過(guò)執(zhí)行器自動(dòng)使懸架系統(tǒng)進(jìn)入常規(guī)的自動(dòng)控制工作模式，即將懸架的剛度和阻尼調(diào)到“中間”狀態(tài)，以提高汽車高速行駛時(shí)的穩(wěn)定性。

1.2壞路面感應(yīng)控制

當(dāng)汽車以40—100km／h的速度駛?cè)雺穆访鏁r(shí)，若前輪車速傳感器檢測(cè)出路面有凸起，則在后輪越過(guò)該凸起之前，懸架電控單元自動(dòng)使懸架系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)控制工作模式，使懸架剛度和阻尼力在“中間”狀態(tài)，以抑制車體的前后顛額與跳動(dòng)，提高汽車的乘坐舒適性和通過(guò)性；當(dāng)汽車以100km／h駛?cè)雺穆访鏁r(shí)，懸架E-CU將彈簧剛度和減振器阻尼力調(diào)到“高”狀態(tài)，以保證汽車的操縱穩(wěn)定性和通過(guò)性。

1.3前后輪相關(guān)控制

即當(dāng)汽車前輪在遇到路面接縫等單個(gè)的凸起時(shí)，電控單元相應(yīng)減小后輪懸架的剛度和阻尼，以減小車身的振動(dòng)和沖擊。當(dāng)汽車以30—80km／h速度行駛遇到障礙時(shí)，前輪車高傳感器的脈沖信號(hào)傳給懸架電控單元，電控單元將后輪懸架的剛度與阻尼調(diào)至“低”狀態(tài)，提高汽車乘坐舒適性；此時(shí)，既使駕駛員選擇高速行駛狀態(tài)(剛度和阻尼力為中間值)，系統(tǒng)仍將剛度和阻尼力調(diào)至低值。為了不影響高速行駛的穩(wěn)定性，這種動(dòng)作在車速為80km／h以下才發(fā)生。

1.4抗“仰俯”

當(dāng)車速低于20km／h且加速度大時(shí)，懸架將彈簧剛度和減振器阻尼力調(diào)到“高”狀態(tài)，以抑制汽車急起步時(shí)的車身“后仰”。當(dāng)車速高于60km／h緊急制動(dòng)時(shí)，電控單元也將高度與阻尼力調(diào)到“高”狀態(tài)，以抵抗汽車緊急制動(dòng)時(shí)車身“前仰”。

1.5抗“側(cè)傾”

在急轉(zhuǎn)彎時(shí)，裝于轉(zhuǎn)向軸上的光電式轉(zhuǎn)角傳感器監(jiān)測(cè)方向盤的操作信號(hào)傳給懸架電控單元，電控單元根據(jù)方向盤的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速信號(hào)將剛度與阻尼力調(diào)到“高”狀態(tài)。

1.6抗“點(diǎn)頭”

當(dāng)車速高于60km／h緊急制動(dòng)時(shí)，車速傳感器以及制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)將信號(hào)輸入懸架電控單元，電控單元自動(dòng)將懸架的高度與阻尼調(diào)至“高”狀態(tài)，以增大懸架剛度和阻尼，抑制“板頭”。在良好的路面正常行駛時(shí)，彈簧剛度和減振器阻尼內(nèi)駕駛員選擇“：常規(guī)值自動(dòng)控制”狀態(tài)，懸架剛度與阻尼處于“低”狀態(tài)?！案咚傩旭傋詣?dòng)控制”狀態(tài)，懸架剛度與阻尼處于“中”狀態(tài)。

2車身高度控制

懸架電控單元根據(jù)汽車行駛速度和路面的變化，自動(dòng)調(diào)整車身高度，確保汽車行駛穩(wěn)定性和通過(guò)性，車身高度控制有“常規(guī)值自動(dòng)控制”模式和“高值自動(dòng)控制“模式，每種模式又分為“低”“、中”“、高”三種狀態(tài)。

作者：薛培道單位：建三江管理局創(chuàng)業(yè)農(nóng)場(chǎng)交通科