1从动悬架与主动悬架的优缺点
从动式悬架系统只能够有取舍的进行汽车的平稳性和操作性的平衡,对于较高的性能要求,仅能够以主要性能为根本而舍去掉次要性能。其优点在于成本低的同时有不错的可靠性[1],其缺点就是不能同时使平稳性和操作性都达到理想的状态。
汽车行驶时可能会出现侧倾、俯仰、横摆跳动等情况,主动悬架比从动悬架能够更快速、准确的反应,使得汽车即使是在高速行驶状态下,依然可以控制车身稳定,降低侧倾的可能[2]。但主动悬架的缺点是构造复杂,工艺、技术要求高,造价较为昂贵。
2电控空气悬架系统和电控液压悬架系统的比较电子控制悬架系统是主动悬架中最典型的一种,按照结构组成的方式不同可以分为电控空气式悬架系统与电控液压式悬架系统。电控空气式悬架可以对汽车的行驶状态以及车身负载、路面状况等进行反应,对以下汽车参数:车身高度、侧倾程度、弹性部件的刚度以及悬架系统的受力进行很好的调节,通过电子控制悬架系统中特有的气压结构来控制汽车的性能,其中,空气弹簧与减震器可以很大程度上的削弱路面传递的短波、长波振动[3]。该系统由空气压缩机、空气干燥器、储气筒、流量控制电磁阀、前后悬架控制用电磁阀、空气弹簧和它们之间的连接管路等组成。
电控主动式液压悬架系统的控制形式是较先进的形式,其结构通过液压控制传递能量来控制车身的平衡,
抵抗路面传递过来的冲击力。可以使汽车具有弹簧一般的性质,同时可以能保证车辆具有良好的操纵稳定性。对于传统的悬架系统而言,一旦参数固定,在车辆行驶过程中就无法进行调节,因此使悬架性能的进一步提高受到很大限制。当前市场上主流车辆使用的电控主动式液压悬架系统大都具备如下三个特点:
第一,能够对车身高度进行控制。无论汽车的负载如何变化,只要在汽车的使用范围内,该系统都能够控制车身高度在最优点,使得汽车高速行驶转向发生侧倾的可能性极大的降低[4]。2015上海车展时间
第二,当汽车行驶于道路状况较差的路面上时,通过悬架系统控制车身高度增加,提高车身的平稳性。而当汽车行驶速度较高时,又通过悬架系统控制车身高度降低,将产生的风阻减小的同时保证汽车的稳定。
新交通法规2013扣分第三,能够对汽车的紧急状态进行控制,包括汽车行驶的急转弯、急加速以及紧急制动等情况,通过控制车身俯仰角、后仰角以及侧倾角等参数来削减冲击、振动,保证汽车的平稳性。
第四,悬架系统中的零部件的弹性系数与刚度系数能够被调节,通过这些参数的变化,平衡车辆启动时车身姿态的变化。该系统由液压源、压力控制阀、液压悬架缸、传感器、ECU 等组成。
3电控液压式主动悬架工作原理
电控空气悬架系统和电控液压悬架系统两者的共同性是能为高速行驶的车辆提供足够的稳定性。当相比与电控液压悬架系统,空气悬架系统的成本较为昂贵,同时维护也更加困难。
本文选择典型的电控液压悬架系统进行分析。电子控制液压式主动悬架系统由动力源、压力控制阀、液压缸、传感器、控制器(悬架控制ECU )等组成。
作为动力源的液压泵产生压力油,供给各轮的液压缸,使其独立工作。当汽车转向发生侧倾时,汽车外侧车轮液压缸的油压升高,内侧车轮液压缸的油压降低,油压信号被送至ECU ,ECU 根据此信号来控制车身侧倾。由于在车身上分别装有上下、左右、前后、车高等高精度的加速传感器,这些传感器信号送入ECU 并经分析后,对油压进行调节,可使转向时的侧倾最小。同理,在汽车紧急制动、急加速或在恶劣路面上行驶时,液压控制系统对相应液压缸的油压进行控制,使车身姿势变化最小。
4悬架阻尼调节机构分析4.1悬架阻尼调节机构的组成
汽车液压式主动悬架的阻尼调节机构是非常重要的一部分,对阻尼的控制是跟据汽车负荷、行车状态和路面条件控制调节节流阀阻尼孔过流截面,然后使得油液作动器的阻尼力变化进行控制的。一般状况下,高速行驶的汽车最好具有比较高的阻尼力,这样对车身姿态变化的控制会更容易。然而对于汽车在城市道路上行驶的情况,通常希望汽车具有较低的阻尼力,这样使得汽车具有更好的稳定性以及乘坐的舒适性。通过悬架油液作动器阻尼力的作用,能够完成以下4点功能:
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①防止汽车急加速时的车身“后坐”。②抵抗汽车换挡时的冲击力。
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—作者简介:周亚倬(1963-),男,浙江宁波人,大学,工程硕士,主
要研究方向为机械工程。
汽车电控液压式主动悬架系统分析
周亚倬
(江西江铃专用车辆厂有限公司,南昌330052)
摘要:汽车行驶的平稳性与操作性很大程度上取决于汽车悬架系统的好坏,传统形式的被动悬架系统只能够有取舍的进行汽车
的平稳性和操作性的平衡。而主动式悬架系统,能够按照实施的路面、车辆情况,主动、自适应的产生力来进行车身的减振,使平稳性与操作性很好的结合。本文对主动悬架从动悬架的优缺点进行对比,对电控空气悬架系统和电控液压悬架系统进行比较,介绍了电控液压式主动悬架系统的工作原理,并对其悬架阻尼调节机构进行分析。
关键词:主动悬架;液压;电控;阻尼调节
Internal Combustion Engine&Parts
③防止汽车紧急制动时出现“点头”。
④防止高速行驶转弯发生的侧倾情况。
阻尼调节机构由电控装置、动力源、电液伺服阀、电磁换向阀、节流阀、油液作动器(液压缸)等组成。控制系统的传感器包括:车速传感器、节气门开度(燃油喷射)传感器、方向盘转角传感器、车身和悬架加速度传感器、制动压力传感器等。它们分别向控制装置(ECU)提供车速、加速状况、方向盘转角和转速、车身运动状态和汽车制动等信号,ECU通过电磁控制节流阀改变阻尼力,以适应行驶需要。
4.2悬架阻尼的自动调节原理
南宁交警网可调阻尼装置由执行机构和节流阀组成。执行机构放在节流阀阀杆顶部,由直流电机、小齿轮、扇形齿轮、挡块以及电磁线圈等组成。ECU根据汽车行驶状况给直流电机和电磁线圈施加不同强度的电流,电机依靠下部的小齿轮带动扇形齿轮转动,受电磁线圈控制的挡块下端伸入扇形齿轮的凹槽中,用于限制扇形齿轮的极限转角,从而确定与扇形齿轮相连的阀杆位置,阀杆控制阀芯可在节流阀上获
得不同的阻尼。阻尼调节控制系统原理图,如图1所示。
1-油箱;2-粗过滤器;3-精过滤器;4-冷却器;5-溢流阀;6-单向
阀;7-压力继电器;8-伺服阀;9-二位三通电磁换向阀;10-蓄能
器;11-液压缸;12-节流阀;13-压力表;14-电动机;15-液压泵.
图1阻尼调节控制系统原理图
4.2.1阻尼“中等”的控制过程
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ECU按照传感器以及控制开关信号得到阻尼表现为“中等”情况时,控制单元发出指令,使得步进电机按照逆时针方向转动,从而小齿轮带动扇形齿轮按照顺时针方向进行旋转。当扇形齿轮凹槽的一边碰撞到挡块上为止,即扇形齿轮顺时针转动60°,如图2(a)所示。
扇形齿轮转动时,将同时带动节流阀阀杆和阀芯转动,阀芯上的阻尼孔也转过60°,此时,打开阻尼孔的1/3截面积,使得压缸油液流过节流阀的流动速度达到“中等”的程度,从而让液压缸可以缓慢的进行伸缩,让阻尼处于“中等”情况。
4.2.2阻尼“坚硬”的控制过程
ECU按照传感器以及控制开关信号得到阻尼表现为“坚硬”情况时,控制单元发出指令,使得步进电机按照逆时针方向转动,从而小齿轮带动扇形齿轮按照逆时针方向进行旋转。直到扇形齿轮凹槽的另一边靠在挡块上为止,如图2(c)所示,与此同时,扇形齿轮带动阀杆和阀芯转动,阀芯上的阻尼孔完全关闭,液压缸油液不能流动,从而液压缸伸缩非常缓慢,让阻尼处于“坚硬”情况。
(a)阻尼“中等”(b)阻尼“柔软”(c)阻尼“坚硬”
图2扇形齿轮旋转方向和位置
4.2.3阻尼“柔软”的控制过程
ECU按照传感器以及控制开关信号得到阻尼表现为“坚硬”情况时,控制单元发出指令,使得步进电机和扇形齿轮从阻尼“中等”或“坚硬”的极限位置旋转到如图2(b)所示位置(从“中等”的极限位置逆时针旋转60°,从“坚硬”的极限位置顺时针旋转90°)接通电磁线圈电流,其电磁吸力将挡块吸出,使挡块进入扇形齿轮凹槽中间部位的一个凹坑内。与此同时,扇形齿轮带动阀杆和阀芯转动,阀芯上的阻尼
豪进摩托车孔全部打开,允许液压缸油液以很快的速度经过二位三通电磁换向阀流回油箱,因此液压缸很快伸缩,使阻尼处于“柔软”状态。阻尼力越大,会让振动削减进行得越快,但同时也会将越大的冲击载荷传向车身,对于乘坐舒适性有影响。而且阻尼力太大也可能使得液压缸连接零件和车身(车架)出现疲劳破坏。为此,针对汽车行驶特点,特对节流阀提出以下要求:
在悬架的压缩行程(车轮与车身相互靠拢)中,节流阀应具有较小的阻尼力,以充分利用蓄能器和弹性元件的缓冲作用,以减小路面对车身的冲击。在悬架的伸张行程(车轮与车身相互远离)中节流阀应产生较大阻尼力,以迅速衰减振动。
还可以选择与位置传感器刚性连接的电液比例阀。ECU根据传感器信号向电液比例阀通电流I,通过电流I 的大小控制节流阀阻尼孔通流截面积的大小,更加准确的实现阻尼控制。
5结论
通过对主动悬架从动悬架的优缺点进行对比以及电控液压式主动悬架工作原理、悬架阻尼调节机构的分析,能够对主动悬架系统的设计具有一定帮助。
参考文献院
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0.
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[4]张辉.车辆油气悬架电液伺服加载系统控制方法研究[D].哈尔滨工业大学,2012.