底盘新技术详解.ppt
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§5.1 悬架系统新技术 汽车车架或车身如果直接安装于车桥上,那它们之间就是刚性连接,汽车会由于道路不平而上下颠簸振动,从而使车上的乘员感到不舒服或者使货物损坏。因此,汽车上必须装上具有缓冲、减振和导向作用的悬架装置。汽车悬架是车架(或车身)与车桥之间各种传力连接装置的总称,它弹性地连接车桥与车架(或车身)。 传统的汽车悬架弹簧及阻尼元件刚度不可调,导致汽车悬架不能兼顾汽车平顺性和操稳性(转向时不侧倾,制动时不点头)对汽车对悬架的不同要求。 主动和半主动悬架出现满足或是部分满足了汽车在不同工况下对悬架提出的不同要求。 无级半主动式悬挂系统通常以车身加速度的均方根值作为控制的目标量,而以阻尼为控制量,下图为其基本原理图。控制信号来自于安装在车上的加速度传感器采集的车上振动的加速度信号。 对于某一车速,首先设置一个满足汽车平顺性要求的最优控制目标加速度均方根值σ,控制系统根据此时车身输出的加速度均方根值,控制需要增加或是减小悬挂系统阻尼。 阻尼的改变通过ECU控制步进电动机推动可变截面阻尼器实现的。其原理是驱动杆和空心活塞一同上下运动,在需要对阻尼进行改变时,在步进电动机的带动下驱动杆旋转,改变驱动杆和空心活塞的相对角度,从而改变阻尼孔实际通过油液截面积的大小。阻尼孔截面积大,减振器阻尼减弱,阻尼孔截面积小,减振器阻尼增强。 主动悬架(Continuity Adjustable Tracing System) 主动悬架通常可以按驱动机构和介质的不同分为油气式主动悬架、空气式主动悬架,主动悬架能够根据各种复杂行驶工况对悬架系统的不同要求,及时改变悬架刚度、阻尼和车身高度,以保证汽车运行过程中有较好的操纵稳定性和乘坐舒适性。 (1)主动悬架的控制功能 可以选择“软”、“硬”两种控制模式,同时每种模式都有按刚度和阻尼大小区分的低、中、高三种状态。 主要根据车速及路面感应、车身姿态、车身高度进行控制 1)车速与路面感应控制 车速高时,增加悬架刚度和阻尼,提高操稳性;前轮遇到单个凸起时,减小后轮悬架刚度和阻尼,减小振动和冲击;进入坏路时,增大悬架刚度和阻尼,减小车产生身大振动。 2)车身姿态控制 根据驾驶员的操作预测车身姿态的变化趋势,控制刚度和阻尼,抑制车身过渡摆动。主要包括转向时增大刚度和阻尼,以抑制侧倾;制动时增大刚度和阻尼,抑制点头,起步或是急加速时增加刚度和阻尼,控制车身俯仰。 3)车身高度控制 高速时控制悬架高度,通过放气降低车身高度。 (2)油气主动式悬架 此类悬架以油作为介质压缩气囊中的空气,实现刚度的变化。采用液压管路中的小孔节流实现阻尼变化。 下图为雪铁龙XM轿车的主动式油气悬挂系统示意图。它有5个基本反映汽车行驶过程中车身状况的传感器。 转向盘转角传感器(反映汽车转向快慢、大小)、加速传感器、车速传感器(利用该信号和转向盘转角传感器传来的信息可以计算车身侧倾程度)、车身高度传感器、(测量车身与车桥相对高度,其频率变化可以反映汽车平顺性,还可以用来调节车身高度)、制动压力传感器。 基本控制过程为:当汽车在好路面上低速运行时,计算机分析信号后,控制电磁阀7向右移动,从而接通压力油道,油压推动辅助油气阀8阀芯向左移动。这时中间油气室9与主油室联通,使总的气室容积增加,气压减小,从而悬架刚度减小,系统处于软 状态。 当汽车高速、转向、启动、制动时,电磁阀7无电流通过,阀芯受弹簧压力左移,压力通道关闭,阀8的阀芯右移,关闭刚度调节器9,气室容积减小,刚度增加,悬挂处于硬状态。 (3)主动式空气悬架 在ECU的控制下,高速控制阀按照微机的指令,通过改变阀的开闭来改变空气悬架主室的充气量,从而改变车身高度。当车需要身高度上升时,高度控制阀打开,向主气室供给压缩空气,反之排气阀打开,主气室的空气排出。同时,微机根据传感器采集的信号通过控制步进电动机改变悬架刚度、阻尼,使汽车在行驶过程中保持良好的操稳性。 能量回馈式悬架: 随着能源价格持续上涨以及能源储量下降,对于可再利用的能源回收利用汽车技术发展的一个方向。汽车在行驶过程中,由于车身振动,消耗大量能量,传统悬架将这些振动能量白白浪费,馈能悬架就是针对这一情况研发的,目的是回收振动能量,降低油耗。 该系统不但能降低燃油消耗、减少污染物排放及提高汽车性能, 同时该技术还为汽车悬架系统电动化提供了一种新的设计思路。设计馈能悬架的基本方法是用一个能量回收装置替代传统悬架的阻尼器,再使之与弹性元件并联,构成悬架系统,这样能量回收装置就可以将原本应被阻尼器耗散掉的振动能量吸收,达到节能的目的。 馈能悬架回收能量的方法可以归结为2种:液压储能式,电磁储能式。 液压储能式馈能减振器利用液压泵的原理, 将悬架振动机械能以液压能的形式回收
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