1.主动悬架电子控制系统的基本组成。 主动悬架主要由相关的传感器、电子控制器、悬架控制执行器(悬架刚度、减振器阻尼及车身高度调整机构)等组成。主动悬架类型不同,其组成部件也不尽相同,典型的空气式主动悬架的组成部件及布置如图6-48所示。
(1)主动悬架电子控制系统传感器。
应用于悬架电子控制系统的传感器及其作用见表6-13。
(2)主动悬架电子控制器。
主动悬架ECU内部功能模块及传感器和执行器的连接电路如图6-49所示。
悬架ECU根据各传感器输入的信号,经过运算分析后输出控制信号,控制各执行器动作,及时调整悬架的刚度、减振器的阻尼及车身的高度,以确保汽车行驶过程中的平顺性和操纵稳定性。悬架ECU可根据有关传感器的信号自行选定“软”模式或“硬”模式,有些悬架电子控制系统设置模式选择开关,悬架ECU可按照驾驶人通过模式选择开关选定的“软”模式或“硬”模式进行控制。
(3)空气主动悬架的结构。
空气式主动悬架的结构如图6-50所示。
空气式主动悬架的上部为空气弹簧,下部为减振器,上端与车身相连,下端与车轮相连。空气弹簧的主、辅气室设计为一体,主气室外壳是用可伸缩的软体材料制成,而辅助气室外壳则是不可变形的刚体材料。主、辅气室之间通过气阀的开启程度控制空气的相互流通量。在汽车运行时随着车轮与车身相对运动,充满空气的主气室承受车身的冲击力,其容积随着车身的振动会不断变化,形成空气弹簧。
2.空气式主动悬架刚度控制原理。
有级空气弹簧刚度调节原理如图6-51所示,主、辅气室间的空气阀体上有大、小两个通孔,悬架ECU通过控制步进电动机转动,带动空气阀控制杆转动,使空气阀阀芯转过一个角度,以控制这两个通孔的开与关,从而改变主、辅气室之间的气体流通量(辅气室参与压缩的空气量),使空气弹簧刚度发生变化。空气弹簧的刚度可在低、中、高三种状态下变化。
当悬架ECU输出最软控制信号时,通过驱动电路使步进电动机转动,带动阀芯转动至其开口正对空气阀阀体大通孔的位置,主、辅气室之间的通气大孔开启,主气室的气体经过阀芯的中间孔、阀体的侧面通道与辅助气室的气体相通,两气室之间空气流通量大,相当于辅助气室的空气全部参与工作,气体容积增大,气压降低,空气弹簧的刚度处于低状态。
当悬架ECU输出中刚度控制信号时,步进电动机驱动阀芯的开口转到阀体小孔打开的位置,这时主、辅两气室之间流通量较小,相当于辅助气室的部分空气参与工作,悬架刚度处于中状态。
当悬架ECU输出最硬控制信号时,通过步进电动机带动阀芯的开口转到阀体大、小通气孔均处于关闭的位置。这时,主、辅两气室之间的空气通路全部被封住,两气室之间的气体互相隔离,因而在悬架振动时,只能由主气室单独承受缓冲任务,空气弹簧的刚度处于最硬状态。
3.空气式主动悬架车身高度调节装置。
空气悬架车身高度调节装置由空气压缩机、直流电动机、高度控制阀、排气阀、调压阀、空气干燥器等组成,空气悬架高度调节装置的结构如图6-52所示。
车身高度调节装置通过对空气悬架主气室充气或排气实现对车身高度的调节,其车身高度调节过程如下当需要增高车身高度时,悬架ECU输出控制信号使直流电动机带动压缩机工作,并使高度控制电磁阀通电打开。压缩机送出的压缩空气经空气干燥器、高度控制电磁阀进入空气弹簧的主气室,使车身升高。当车身达到规定的高度时,悬架ECU使高度控制电磁阀断电,空气弹簧主气室与外界封闭,车身的高度维持不变。
当需要降低车身高度时,悬架ECU输出控制信号使高度控制电磁阀和排气阀同时通电打开,空气弹簧主空气室空气被排出,车身的高度随之降低。当车身高度降到设定值时,悬架ECU又使高度控制电磁阀和排气阀同时断电关闭,车身保持在较低的高度。
调压器的作用是控制悬架主气室的气压。
4.减振器阻尼控制原理。
电子控制悬架减振器的阻尼调节是利用执行器(电动机)转动减振器阻尼调节杆,通过改变减振器阻尼孔的截面积实现的。
(1)有级调整式减振器阻尼调节原理。
级式主动悬架减振器的结构示意图如图6-53所示。回转阀在A、B、C三个不同截面上均设有阻尼孔,在A-A上有2个阻尼孔,在B-B上有4个阻尼孔,在C-C上有2个阻尼孔。回转阀与阻尼调节杆相连,执行器可通过转动阻尼调节杆来控制各个截面处阻尼孔的开闭,以实现减振器阻尼的调节。
当悬架ECU输出最大减振器阻尼控制信号时,执行器通过阻尼调节杆将回转阀转至阻尼高(图6-53所示的位置)时,回转阀的位置使A_A、B-B、C-C三个截面上的阻尼孔全部封闭,这时,只有减振器底部(D处)的阻尼孔开通工作,所以此时减振器阻尼最大处于“硬状态”,是汽车载荷大、运行在不良路面或制动等工况下选用的阻尼。
当悬架ECU输出最小减振器阻尼控制信号时,执行器通过阻尼调节杆将回转阀从“硬状态”位置沿逆时针方向转过60°,回转阀A_A、BB、C—C三个截面上的阻尼孔全部打开,减振器阻尼最小,处于“软状态是汽车载荷较小和在好路面运行时所选用的阻尼。
当悬架ECU输出中状态控制信号时,执行器通过阻尼调节杆将回转阀从“硬状态”位置沿顺时针方向转过60°,这时,只有减振器B-B截面上的阻尼孔被打开,而A-A、C—C截面上的阻尼孔仍处于关闭,所以此时减振器的阻尼较“硬状态”时小,较“软状态”时大,称之为“运动状态”。
(2)无级调整式悬架减振器阻尼调节原理。
无级调整式悬架减振器的调节原理如图6-54所示。
减振器中的驱动杆和空心活塞一同上下运动,减振器油液可通过驱动杆和空心活塞的小孔流通,利用小孔节流作用形成阻尼。悬架ECU通过步进电动机转动驱动杆,可改变驱动杆与空心活塞的相对角度,从而使阻尼小孔实际通过的截面大小改变,实现减振器阻尼的无级调节。
