【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 子控制懸架系統(tǒng)。電子控制懸架系統(tǒng)可以根據(jù)不同的路面條件，不同的載重質(zhì)量，不同的行駛速度等，來(lái)控制懸架系統(tǒng)的剛度、調(diào)節(jié)減振器的阻尼力大小，甚至可以調(diào)整車(chē)身高度，從而使車(chē)輛的平順性和操縱穩(wěn)定性在各種行駛條件下達(dá)到最佳的組合。 汽車(chē)懸架的分類目前汽車(chē)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。其中半主動(dòng)式又分為有級(jí)半主動(dòng)式和無(wú)級(jí)半主動(dòng)式兩種；主動(dòng)式懸架根據(jù)頻率和能量消耗的不同，分為全主動(dòng)式和慢全主動(dòng)式；而根據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和介質(zhì)的不同，可分為電磁閥驅(qū)動(dòng)的油氣主動(dòng)式懸架和由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣主動(dòng)式懸架。無(wú)級(jí)半主動(dòng)懸架可以根據(jù)路面的行駛狀態(tài)和車(chē)身的響應(yīng)對(duì)懸架阻尼力進(jìn)行控制，并5在幾毫秒內(nèi)由最小到最大，使車(chē)身的振動(dòng)響應(yīng)始終被控制在某個(gè)范圍內(nèi)。但在轉(zhuǎn)向、起步、制動(dòng)等工況時(shí)不能對(duì)阻尼力實(shí)施有效的控制。它比全主動(dòng)式懸架優(yōu)越的地方是不需要外加動(dòng)力源，消耗的能量很小，成本較低。主動(dòng)式懸架是一種能供給和控制動(dòng)力源的裝置。根據(jù)各種傳感器檢測(cè)到的汽車(chē)載荷、路面狀況、行駛速度、起動(dòng)、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向等狀況的變化，自動(dòng)調(diào)整懸架的剛度、阻尼力以及車(chē)身高度等。它能顯著提高汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性。6第 2 章 電控懸架系統(tǒng)的組成 電控懸架系統(tǒng)的功能裝備電子控制主動(dòng)懸架系統(tǒng)的汽車(chē)能夠根據(jù)本身的負(fù)載情況、行駛狀態(tài)和路面情況等，主動(dòng)地調(diào)節(jié)包括懸架系統(tǒng)的阻尼力、汽車(chē)車(chē)身高度﹑行駛姿勢(shì)、彈性元件的剛度在內(nèi)的多項(xiàng)參數(shù)。這類懸架系統(tǒng)大多采用空氣彈簧或油氣彈簧作為彈性元件，通過(guò)改變彈簧的空氣壓力或油液壓力的方式來(lái)調(diào)節(jié)彈簧的剛度，使汽車(chē)的相關(guān)性能始終處于最佳狀態(tài)。由于減振器的阻尼力對(duì)汽車(chē)乘坐的舒適性和安全性有較大的影響，所以目前可調(diào)節(jié)阻尼力的減振器應(yīng)用十分普遍。這種減振器可以實(shí)現(xiàn)以下控制目標(biāo)：（1）防止車(chē)尾下蹲控制 汽車(chē)在急速起步或加速時(shí)，在慣性力和驅(qū)動(dòng)力的作用下，汽車(chē)尾部的下蹲控制到最小程度，以保持車(chē)身的穩(wěn)定。（2）防止汽車(chē)點(diǎn)頭控制汽車(chē)在高速行駛采取緊急制動(dòng)時(shí)，由于慣性力和車(chē)輪與地面之間的附著力的作用，促使車(chē)頭下沉。防止汽車(chē)點(diǎn)頭控制就是要使這種點(diǎn)頭現(xiàn)象減小到最小程度。（3）防止汽車(chē)側(cè)傾控制汽車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于離心力的作用，使汽車(chē)與車(chē)身的外側(cè)下沉，轉(zhuǎn)彎結(jié)束時(shí)，會(huì)產(chǎn)生車(chē)身外側(cè)的恢復(fù)，造成汽車(chē)橫向擺動(dòng)。防止汽車(chē)側(cè)傾控制就是使這種現(xiàn)象控制到最佳狀態(tài)。（4）防止汽車(chē)縱向搖動(dòng)控制 汽車(chē)的縱向搖動(dòng)一方面是由于汽車(chē)在換擋過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上的驅(qū)動(dòng)力在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生較大變化使汽車(chē)縱向搖動(dòng)；另一方面是由于汽車(chē)在不平整的道路上行駛時(shí)，汽車(chē)的車(chē)速與路面的波動(dòng)產(chǎn)生共振，或受路面的影響，造成車(chē)身縱向搖動(dòng)。防止汽車(chē)縱向搖動(dòng)控制就是使車(chē)身的這種狀態(tài)得到最佳的控制。 影響汽車(chē)乘坐的舒適性和行駛的安全性的另一個(gè)主要因素就是汽車(chē)懸架彈性元件的剛度，懸架彈性元件的剛度將直接影響車(chē)身的振動(dòng)強(qiáng)度和對(duì)路況及車(chē)速的感應(yīng)程度。目7前，中、高檔汽車(chē)傾向于利用可調(diào)剛度的空氣彈簧或油氣彈簧，通過(guò)調(diào)節(jié)這些元件的空氣壓力的辦法來(lái)調(diào)整彈性元件的剛度。通過(guò)調(diào)節(jié)彈性元件的剛度和減振器的阻尼力，可使汽車(chē)四個(gè)車(chē)輪上的懸架參數(shù)具有不同組合，就可進(jìn)行車(chē)身高度和姿勢(shì)的調(diào)節(jié)。如使用空氣彈簧的懸架，當(dāng)乘員人數(shù)和載物較重使車(chē)身下沉?xí)r，通過(guò)加大空氣彈簧氣壓的辦法，使車(chē)身恢復(fù)到正常高度；當(dāng)汽車(chē)高速行駛時(shí)為了提高汽車(chē)行駛的安全性，減少空氣阻力，可適當(dāng)減少空氣彈簧的氣壓，同時(shí)減少因減振器的阻尼力使車(chē)身降低的高度等。 電控懸架系統(tǒng)的主要組成部分目前，電控空氣懸架在高級(jí)轎車(chē)、客車(chē)上應(yīng)用較為廣泛，主要由傳感器(轉(zhuǎn)向傳感器、車(chē)身高度傳感器、車(chē)速傳感器、節(jié)氣門(mén)位置傳感、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 所示。系統(tǒng)根據(jù)懸架車(chē)身高度、車(chē)速、轉(zhuǎn)向和制動(dòng)等傳感信號(hào)，由 ECU 控制電磁式或步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行器，改變懸架的特性，以適應(yīng)各種復(fù)雜的行駛工況對(duì)懸架特性的不同要求。圖 電控主動(dòng)懸架的系統(tǒng)原理圖 傳感器 轉(zhuǎn)向傳感器裝在轉(zhuǎn)向柱上，用來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)向時(shí)的轉(zhuǎn)向角度和汽車(chē)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(chē)操縱穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)側(cè)傾. 轉(zhuǎn)向傳感然由一個(gè)帶孔圓盤(pán)和兩個(gè)光電傳感器組成，其外形和工作原理如圖 所示。8圖 光電式轉(zhuǎn)角傳感器的安裝位置和結(jié)構(gòu) 開(kāi)有 20 個(gè)孔的遮光盤(pán)隨轉(zhuǎn)向軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，遮光盤(pán)的兩側(cè)為由發(fā)光二極管和光敏晶體管組成的信號(hào)發(fā)生器，它們兩者之間的光線變化隨著遮光盤(pán)遮擋或通過(guò)轉(zhuǎn)換成“通”或“斷”信號(hào)。當(dāng)操縱方向盤(pán)時(shí)，遮光盤(pán)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(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)成正比的數(shù)字信號(hào)。傳感器信號(hào)發(fā)生器以兩個(gè)為一組，相位錯(cuò)開(kāi)半齒套裝在遮光盤(pán)上。ECU 通過(guò)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，如圖 所示。汽車(chē)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。當(dāng)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。根據(jù)兩信號(hào)發(fā)生都輸出端通、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(guò)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。圖 光電式轉(zhuǎn)角傳感器電路及輸出信號(hào)車(chē)身高度傳感器通過(guò)監(jiān)測(cè)車(chē)身與懸架擺臂之間的距離變化，可以檢測(cè)汽車(chē)高度和因道路不平坦而引起的懸架位移量，如圖 所示。車(chē)身高度傳感器有磁性滑閥式、霍爾式和光電式三種形式，其中光電式車(chē)身高度傳感器應(yīng)用較多，通常安裝于車(chē)身上，并通過(guò)轉(zhuǎn)軸、連桿與懸架臂相連接，而連桿隨著汽車(chē)高度的變化而上下擺動(dòng)。不同車(chē)高時(shí)，由于開(kāi)口圓盤(pán)位置的變化而使光電傳感器發(fā)出的光線通或斷。9 軸式車(chē)高傳感器結(jié)構(gòu) 與光電式轉(zhuǎn)角傳感器類似，光電式車(chē)身高度傳感器在隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)的開(kāi)口圓盤(pán)上刻有一定數(shù)量的窄縫，信號(hào)發(fā)生器由發(fā)光二極管和光敏三極管組成，以 4 個(gè)為一組，覆蓋了開(kāi)口圓盤(pán)，如圖 所示。開(kāi)口圓盤(pán)位于發(fā)光二極管與光敏管之間，轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)口圓盤(pán)，發(fā)光二極管發(fā)出的光不斷被開(kāi)口圓盤(pán)擋住，信號(hào)發(fā)生器的光敏管輸出端出現(xiàn)電平高低的變化。圖 車(chē)高傳感器的工作原理 ECU 接受到電平信號(hào)的變化，可檢測(cè)出開(kāi)口圓盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。當(dāng)車(chē)身高度發(fā)生變化時(shí)(汽車(chē)載荷發(fā)生變化)，導(dǎo)桿隨擺管上下擺動(dòng)，從而通過(guò)軸驅(qū)動(dòng)遮光盤(pán)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。電控懸架系統(tǒng)的 ECU 是根據(jù)各個(gè)信號(hào)發(fā)生器通斷狀態(tài)的不同組合來(lái)判斷車(chē)高狀態(tài)的。車(chē)速傳感器安裝在變速器上，由變速器齒輪通過(guò)轉(zhuǎn)出軸驅(qū)動(dòng)，車(chē)速傳感器信號(hào)經(jīng)儀表轉(zhuǎn)換后送至懸架 ECU，該信號(hào)與轉(zhuǎn)向傳感器信號(hào)一起用來(lái)計(jì)算車(chē)身側(cè)傾程度。節(jié)氣門(mén)位置傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門(mén)體上，檢測(cè)節(jié)氣門(mén)的開(kāi)啟角度和開(kāi)啟速度，間接獲取汽車(chē)加速度信號(hào)，ECU 利用此信號(hào)作為汽車(chē)車(chē)身后仰控制的一個(gè)工作狀態(tài)參數(shù)。在車(chē)輪打滑時(shí)，不能以轉(zhuǎn)向角和汽車(chē)車(chē)速正確判斷車(chē)身側(cè)向力的大小。為直接測(cè)出10車(chē)身橫向加速度和縱向加速度，有時(shí)在汽車(chē)的四角安裝加速度傳感器。常用的加速度傳感器主要有差動(dòng)變壓器式和滾球式兩種。差動(dòng)變壓器式加速度傳感器工作原理如圖 所示。激磁氣圈(1 次線圈)通以交流電，當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎(或加、減速)行駛時(shí)，芯桿在汽車(chē)橫向力(或縱向力)的作用下產(chǎn)生位移，隨著芯桿位置的變化，檢測(cè)線圈(2 次線圈)的輸出電壓發(fā)生變化。所以，檢測(cè)線圈(2 次線圈)的輸出電壓與汽車(chē)橫向力(或縱向力)一一對(duì)應(yīng)，反應(yīng)了汽車(chē)橫向力(或縱向力)的大小，懸架系統(tǒng)電子控制裝置根據(jù)此輸入信號(hào)即可正確判斷汽車(chē)橫向力(或縱向力)的大小，對(duì)汽車(chē)車(chē)身姿勢(shì)進(jìn)行控制。 輸出電壓位移2345圖 差動(dòng)變壓器式加速度傳感器工作原理 次線圈 次線圈 鋼球位移式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)如圖 所示。根據(jù)所檢測(cè)的力(橫向力、縱向力或垂直力)不同，加速度傳感器的安裝方向也不一樣。如汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，鋼球在汽車(chē)橫向力的作用下產(chǎn)生位移，隨著鋼球位置的變化，磁場(chǎng)發(fā)生變化，造成線圈的輸出電壓發(fā)生變化，所以，懸架系統(tǒng)電子控制裝置根據(jù)線圈的輸出信號(hào)即可正確判斷汽車(chē)橫向力的大小，對(duì)汽車(chē)車(chē)身姿勢(shì)進(jìn)行控制。圖 鋼球位移式加速度傳感器 用于向懸架電子控制器提供制動(dòng)信息，控制器根據(jù)制動(dòng)開(kāi)關(guān)所提供的階躍信號(hào)，并11參考車(chē)速信號(hào)對(duì)相關(guān)懸架的剛度進(jìn)行調(diào)整，以抑制車(chē)身“點(diǎn)頭” 。制動(dòng)開(kāi)關(guān)有制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)和制動(dòng)液壓開(kāi)關(guān)兩種形式。車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)是為了防止行駛過(guò)程中車(chē)門(mén)未關(guān)而設(shè)置的。模式選擇開(kāi)關(guān)用于選擇懸架的“軟” 、 “中” 、 “硬”狀態(tài)。ECU 檢測(cè)到該開(kāi)關(guān)的狀態(tài)后，操縱懸架執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而改變懸架的彈簧剛度和阻尼系數(shù)。 執(zhí)行器不同類型的電控懸架系統(tǒng)具有不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，空氣懸架的執(zhí)行器為空氣彈簧控制閥；油氣懸架的執(zhí)行器為油氣彈簧壓力控制閥；變阻尼半主動(dòng)懸架可采用電動(dòng)式、電磁式或磁流變式可調(diào)阻尼減振器作為執(zhí)行器。如圖 為一種空氣彈簧用控制車(chē)身高度的控制閥，它由芯桿、電磁線圈和柱塞等組成。當(dāng)對(duì)電磁線圈通電，在電磁力的作用下芯桿推動(dòng)柱塞移動(dòng)。關(guān)閉空氣通路，形成ON/OFF 動(dòng)作。圖 空氣彈簧控制閥 如圖 為一種油氣彈簧用壓力控制閥。當(dāng)對(duì)電磁線圈通以電流時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生正比于此電流的電磁力，電磁力推動(dòng)閥桿移動(dòng)。當(dāng)閥桿的推力輸出壓力相等時(shí)，閥桿停止移動(dòng)，這樣，可以產(chǎn)生與電流大小成正比的油壓力。12圖 直動(dòng)型比