车身高度调节系统分析

车高传感器
• 高度控制传感器安装在前后左右四个悬架 附近。它的作用是检测车身高度( 汽车悬架 装置的位移量) , 并将它转化成电子信号, 输 入控制装置。
车高控制系统组成的电控空气悬架系统
• 根据传感器采集的汽车行驶状态和驾驶员选择 的控制模式状态信息， 由电子控制装置控制执 行装置，通过调节空气弹簧主、副气室之间的 通道面积，实现悬架刚度在低、中、高之间进 行自动调节；通过调节减振器阻尼孔大小，实 现悬架阻尼力在软、中、硬之间进行自动调节， 从而使悬架刚度和阻尼最优配合，抑制车身姿 态变化，使汽车获得良好的操作稳定性和乘坐 舒适性。另外，通过控制空气压缩机、高度控 制电磁阀和排气阀，使弹簧压缩或伸长，以此 来改变车辆的高度，从而达到减振的效果。
优点
• (1)电控空气悬架的刚度低，刚度特性为非线性 且可调节。刚度随车辆的载荷变化而变化，不 论空载或满载，悬架的固有频率基本保持不变。 当车身姿态急剧变化时，可以使弹簧变硬，以 抑制车身姿态的变化。而且，电控空气悬架可 降低车辆的固有频率，行驶平顺性好，乘坐舒 适性较好。 • (2)电控空气悬架的高度可调。不论负载多少、 装载质量是否分布均匀，车身均可保持在一恒 定高度；也可根据需要，直接操纵高度控制阀， 抬高或降低车身高度，适应不同的车身要求， 提高车辆的通过性。
气弹簧
• 油气弹簧一般以惰性气体氮为弹性介质， 用油液作为传力介质，由气体弹簧和相当 于减振器的液压缸组成。 •
缓冲限位块
• 空气悬架系统中缓冲限位块的安装形式有两 种，一种为安装在空气弹簧的盖板或底座上， 另一种为安装在空气弹簧以外的车架或车桥 上。缓冲块的作用是避免车架和车桥或导向 杆件之间的刚性冲击。在车辆行驶过程中， 缓冲块经常受到间断性的冲击压缩，因此， 缓冲块应具有足够的强度且内部应力分布要 均匀。当空气弹簧漏气或气囊损坏时，缓冲 块起到橡胶弹簧的作用，驾驶员可低速将汽 车开到维修站进行修理。
优点
• (3)电控空气悬架的缓冲减振性能较好。不平 路面对车架引起的冲击载荷与应力减小，对 轮胎的冲击载荷减小，对路面本身的冲击压 载也减小，所以其能延长车架和轮胎的使用 寿命，在一定程度上也保养了路面，降低公 路的维修费用。 • (4)电控空气悬架的质量相对较小。空气弹簧 单位质量储能量较高，与钢板弹簧、螺旋弹 簧、扭杆弹簧、橡胶弹簧等相比，可用相对 较小的质量来获得较大的能量，从而减小车 辆自身的质量。
车身高度调节系统
车辆工程 来翔
车身高度调节系统 (通过控制气体弹簧的 充气或放气来调节车身 高度）
悬架单元
控制单元
传感器
悬架单元
• 目前车身高度调节系统有可调空气悬架系 统和可调油气悬架系统两种。他们都是气体弹 簧。气体弹簧是在一个密封的容器中充入压缩 气体，利用气体可压缩性实现弹簧的作用。气 体弹簧的特点是，作用在弹簧上的载荷增加时， 容器中气压升高，弹簧刚度增大；反之，当载 荷减小时，气压下降，刚度减小。气体弹簧具 有理想的变刚度特性。前者以空气弹簧作为弹 性元件，后者以油气弹簧作为压缩元件。
LS400
• 可以根据车身加速度传感器信号、车身水平位置信号、系 统压力等信号量，通过CAN总线传送给主控制单元，经过 运算处理后，发送指令给水平控制单元，经分配阀分配后， 控制各减振器的空气弹簧，实现自动调节车身高度。 • 1)高速感应控制。车速超过90km／h时，降低车身高度， 以减少空气阻力，提高汽车行驶的稳定性。 • 2)连续差路面行驶控制。车速在40～90km／h时，提高 车身高度，以提高汽车的通过性。 • 3)点火开关0FF控制。驻车时，当点火开关关闭后，降低 车身高度，便于乘客的乘坐。 • 4)自动高度控制。当乘客和载质量变化时，保持车身高度 恒定。
空气弹簧非独立悬架
油气弹簧非独立悬架
雷克萨斯LS400
• LS400车高控制原理图
• LS400高度控制阀控制电路
• 当车身高度传感器检测到车身高度需要上升时, 迅速将信号送给悬架ECU, 悬架ECU 立即做出 反应。一方面从ECU 的送出一个信号, 使1 号高 度控制继电器接通, 1 号高度控制继电器触点闭 合, 压缩机控制电路接通产生压缩空气，另一方 面给高度控制阀的电磁阀线圈通电, 使高度控制 阀打开, 将压缩空气引向空气弹簧, 从而使车身 高度升高( 电路图如图10 所示) 。当车身高度传 感器检测到车身高度需要下降时, 迅速将信号送 给悬架ECU , 悬架ECU 立即做出反应。不仅给 高度控制阀的电磁阀线圈通电, 使高度控制阀打 开, 而且还给排气阀的电磁阀线圈通电, 使排气 阀打开, 将空气弹簧中的压缩空气排到大气中, 从而使车身高度降低。
参考文献
1.侯谭刚.雷克萨斯LS400 EAS 车身高度控制.高校理科研究，82-84 2.喻凡，林逸.车辆系统动力学，190-191 3.张明，顾江，王秀梅，许石伟，赵世颖等.汽车构造课件22章悬架 4.张建文，庄德军，林逸，王望予，刘宏伟.汽车用空气弹簧悬架系统综述.公路 交通科技，2002（6） 5.吴君.奔驰轿车空气悬架系统的结构原理及故障检修.分为囊式和膜式两种。
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囊式空气弹簧由夹有帘线的橡胶气囊和 密闭在其中的压缩空气所组成。气囊有单 节和多节式，节数越多，弹性越好，但密 封性越差。 • 膜式空气弹簧的密闭气囊由橡胶膜片和 金属压制件组成。与囊式相比，其刚度较 小，车身自然振动频率较低；尺寸较小， 在车上便于布置，故多用在轿车上。
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