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      空氣懸架系統汽車電子論文

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      空氣懸架系統汽車電子論文

      一電子控制空氣式主動懸架的結構與原理電子控制

      空氣式主動懸架主要由信號輸入裝置、懸架剛度及減振器阻尼力調節裝置、車身高度調節裝置及懸架電控單元ECU組。

      1信號輸入裝置

      該裝置主要出前、后車身高度傳感器、轉向盤轉角傳感器、車速傳感器、節氣門開度傳感器、懸架控制開關和制動開關門等組成。

      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高度變化轉換為電信號,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,傳感器內部有一個靠連接桿帶動旋轉的軸,軸上裝有—個帶有許多槽的遮光盤,遮光盤兩側對稱安裝著4組發光二極管和光敏三極管,組成四對光電耦合器。當車身高度變化時,使車身高度傳感器的連接桿轉動,通過傳感器軸帶動遮光盤轉動。當遮光盤上的槽對準光電耦合器時,發光二極管發出的光線通過該槽使光敏三極管受光,輸出導通信號;反之當遮光盤的槽不對準耦合器時,輸出截止信號。遮光盤上的槽適當分布,利用這四對光電耦合器導通與截止的組合,把車身高度的變化分為16個區域進行檢測。

      1.2轉向盤轉角傳感器

      該傳感器安裝在轉向軸上,用來檢測轉向盤的轉角信號,間接地得到汽車轉向程度(快慢、大小)信號,傳給懸架電控單元。在壓入轉向器軸的圓盤中,壓入帶有缺口的遮光盤,遮光盤兩面分別有兩個發光二極管和兩個光敏三極管,組成兩對光電耦合器,當遮光盤隨轉向軸轉動時,兩個光電耦合器的輸出端即可進行ON/OFF變換.

      1.3車速傳感器

      它安裝在車輪上,輸出與車輪轉速成正比的脈沖信號,景架電控單元利用該信號與轉向盤轉角信號計算出車身的側傾程度。

      1.4節氣門位置傳感器

      它安裝在節氣門體上,把節氣門開度信號傳給懸架電控單元、間接測得汽車加速信號。

      2空氣懸架剛度及阻尼力調節系統

      2.1空氣懸架剛度的調節

      懸架上端與車身相連,下端與車輪相連。主、副氣室設計為一體,主、副氣室之間有一通路供氣體相互流動。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,開關氣閥的控制桿由懸架控制執行器驅動,當氣閥處于不同的位置時,即大開、小開、關閉時,可實現空氣彈簧低、中、高三種狀態的剛度調節。

      2.2懸架控制執行器

      它除了控制減振器的轉閥進行阻尼調節外,還同時驅動主輔氣室的氣閥進行剛度調節。

      3車身高度的調節

      其作用是使車身高度根據汽車內乘座人員或車輛載重情況自動做出調整,以保證汽車行駛所需要的高度及汽車行駛姿態的穩定。當需要增高車身高度時,直流電動機帶動空氣壓縮機工作,壓縮空氣通過空氣干燥器后,由高度控制電磁閥進入主氣懸梁,使車身高度增加,達到規定高度時,高度控制電磁閥斷電關閉,車身便維持在一定的高度。當車高需要降低時,高度控制電磁閥和排氣閥同時通電打開,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行控制

      1.1高速感應控制

      當車速大予110km/h時,不管駕駛員選擇何種工作模式,懸架電控單元都會通過執行器自動使懸架系統進入常規的自動控制工作模式,即將懸架的剛度和阻尼調到“中間”狀態,以提高汽車高速行駛時的穩定性。

      1.2壞路面感應控制

      當汽車以40—100km/h的速度駛入壞路面時,若前輪車速傳感器檢測出路面有凸起,則在后輪越過該凸起之前,懸架電控單元自動使懸架系統進入自動控制工作模式,使懸架剛度和阻尼力在“中間”狀態,以抑制車體的前后顛額與跳動,提高汽車的乘坐舒適性和通過性;當汽車以100km/h駛入壞路面時,懸架E-CU將彈簧剛度和減振器阻尼力調到“高”狀態,以保證汽車的操縱穩定性和通過性。

      1.3前后輪相關控制

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

      1.4抗“仰俯”

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

      1.5抗“側傾”

      在急轉彎時,裝于轉向軸上的光電式轉角傳感器監測方向盤的操作信號傳給懸架電控單元,電控單元根據方向盤的轉角和轉速信號將剛度與阻尼力調到“高”狀態。

      1.6抗“點頭”

      當車速高于60km/h緊急制動時,車速傳感器以及制動燈開關將信號輸入懸架電控單元,電控單元自動將懸架的高度與阻尼調至“高”狀態,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,彈簧剛度和減振器阻尼內駕駛員選擇“:常規值自動控制”狀態,懸架剛度與阻尼處于“低”狀態。“高速行駛自動控制”狀態,懸架剛度與阻尼處于“中”狀態。

      2車身高度控制

      懸架電控單元根據汽車行駛速度和路面的變化,自動調整車身高度,確保汽車行駛穩定性和通過性,車身高度控制有“常規值自動控制”模式和“高值自動控制“模式,每種模式又分為“低”“、中”“、高”三種狀態。

      作者:薛培道單位:建三江管理局創業農場交通科

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