现代汽车悬架控制技术PPT课件

• 这种系统通常以车身运动的位移、加速度等参数作为控制依据，由电脑控制电磁阀、 步进电动机等执行机构，实现对弹簧刚度和减振器阻尼的调节。
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• 在汽车行驶过程中，由于车轮受到地面冲击，悬架弹簧以其 吸收和释放能量的方式将这种冲击转变成车轮（车身）的往 复运动，在此过程中，减振器通过吸收振动能量来大幅度衰 减振动。
• 此后，通过检测当发现车高信号处于“过低区”或“低车身区”所占比例达到10% 以上时，终止放气，完成一次车高调节。
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• 与此相反
• 当电脑根据传感器信号判定车身高度低 于规定的标准值时
• 即刻向空气压缩机继电器发出控制信号， 接通该继电器启动
• 空气压缩机产生的压缩空气经空气干燥 器想空气弹簧气室充气，使车身高度增 加。
•（3）确保车轮与地面良好的接触，以 提高汽车的驱动力，改善车辆的通过性 能。
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传统悬架系统的缺陷
• 传统的悬架系统主要由缓和车身振动的弹簧、衰减振动的减振器、增加侧倾刚度的横 向稳定杆和起导向承力作用的连杆等组成。
• 传统悬架系统中所采用的那些具有固定刚度和确定阻尼的弹簧、减振器根本无法满足 现代汽车对舒适性和操纵稳定性的要求。
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悬架控制系统的基本组成
• 现代汽车悬架控制系统：是指利用有源或无源控制元件构成的闭环控制系统对汽车 悬架实行主动控制的装置，它能根据车辆的运行状况和路面情况主动作出反应，抑 制车身的各种振动，使悬架始终处于最佳减振状态。
• 目前，悬架控制系统可实现对车高、悬架弹簧刚度和减振器阻尼、侧倾刚度等方面 的主动调节。
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• 从结构上看 • 汽车减振器是一个密闭的、充满油液的缸筒 • 内置的活塞将缸筒分为两个工作腔体 • 活塞上开有的轴向节流孔成为沟通两工作腔的通道。 • 车身的上下振动带动活塞在缸筒中往复运动，迫使筒内的油液在两工作腔之间往
复流动 • 节流孔对油液的摩擦阻力构成了减振器阻尼，汽车振动的能量在此间转化为油液
车身冲击、制动时防止车身“点头”以及转弯车身侧倾等等目的。
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• 控制系统的传感器包括 • 车速传感器 • 节气门位置传感器 • 转向盘转角传感器 • 车身和悬架加速度传感器 • 制动灯开关等 • 他们分别想电脑提供车速、加速状况、转向盘转角和转速、车身运动状态和汽车制
动等信号，电脑通过步进电动机或电磁阀归可调节阻尼式减振器改变阻尼力，以适 应行驶需要。
• 空气压力开关和高度传感器信号则是电脑控制空气压缩机和车身高度的依据。
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（二）减振器阻尼调节
• 从汽车行驶平顺性和操纵安全性考虑，悬架弹簧刚度和减振器阻尼应能随汽车行驶 状况的改变而变化
• 即可以在车辆行驶过程中，根据路面状态和车身的响应，对悬架参数进行控制，使 车身的振动响应始终被限制在期望的范围内。
• 一旦车身高度达到标准值后，电脑通过 空气压缩机继电器让空气压缩机停止工 作，以维持车身高度。
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• 蓄电池电脑提供12V电压，通过一个20s延时关闭继电器，电脑在点火开关关闭 后执行一个关闭程序。
• 发动机转速通过位于交流发电机上的相位开关测得。当发动机转速低于 500r/min时，电脑不允许空气压缩机工作。
中生成的热能散失在大气中。
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• 现代汽车悬架对减振器阻尼的控制一般均根据汽车负荷、行车状态和路面条件控 制调节减振器中节流孔的过流面积，实现改变减振器阻尼的目的。
• 通常情况下，高速行驶的汽车希望有较强的阻尼力，以利于控制车身姿态的变化。 • 但是，当行驶于城市道路时，减弱阻尼力更有利于改善乘坐舒适性。 • 对悬架减振器阻尼力的控制，可以达到急加速时防止车身后座、换档过程中防止
• 车速信号通过缓冲电路由仪表上获得，当车速超过某一规定值后（如80km/h）， 电脑制动降低车身高度（如20mm），以降低空气阻力，改善行驶稳定性。
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• 制动踏板上的开关信号提供汽车的制动信号，当汽车以高于8km/h的速度行驶 时，电脑景致汽车进行高度调节。
• 通过门控灯开关信号电脑判断车门是否打开，依此选择控制方式。通过模式选 择开关信号，电脑以不同方式调节车身高度。
车速大于90kmh且车高持续05s以上大副变化型钢截面只需少量加工即可用作构件省工省时成本低但型钢截面受型钢种类及型钢号限制难于完全与受力所需的面积相对应用料较多另一种是有电磁阀驱动的油气弹簧悬架系统型钢截面只需少量加工即可用作构件省工省时成本低但型钢截面受型钢种类及型钢号限制难于完全与受力所需的面积相对应用料较多电控空气悬架系统在车上的布臵1空气干燥器和排气电磁阀2空气压缩机316前后高度控制阀415前后高度传感器5前悬架执行器6节气门位置传感器7门控灯开关8转角传感器9高度控制开关10后悬架执行器11电脑1218后前高度控制继电器13高度控制连接器14高度控制开关17制动灯开关19ic调节器高度民主控制开关位于行李箱中若将其臵于关闭off位臵则汽车被举升或停在不平路面上时不能对车身高度进行调节
综合控制系统等型式 • 根据控制系统有源和无源，悬架控制系统分为半主动悬架和和主动悬架等。
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悬架控制系统的控制内容
• 当前，对汽车悬架的控制主要有以下几种： • （1）以改善坏路行驶能力和高速操纵稳定性为目的的车高控制； • （2）以改善舒适性和操纵稳定性为目的的减振器阻尼控制； • （3）以改善舒适性和操纵稳定性为目的的弹簧刚度控制。 • （4）以改善操纵稳定性为目的的侧倾刚度控制。 • （5）综合以上各种考虑的综合性悬架。
现代汽车车高控制系统有油压式 和气压式之分
前者用于油气弹簧悬架，后者用于 空气弹簧悬架。
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常见的控制方式 ：方式1
在该控制 空气干燥器
空气压缩机
系统中，
同时该信号也被
高度传感
器排的气信电号磁阀
用于控制
用来控制空气弹
干燥器簧 阀内上 ，的的 释干电排 放燥动气 空剂电 气机磁 弹
空气压缩
阻尼，这显然与改善车辆的舒适性的要求相矛盾。
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• 综合考虑上述因素，可以对悬架提出如下要求。 • （1）具有足够的强度 • （2）具有适当的弹簧刚度，且能对载荷的变化而变化。 • （3）具有足够的侧倾刚度。 • （4）具有良好的吸振能力。 • （5）能够保证车轮正确的定位参数。
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转 转•向 向转盘 盘向转 转盘角 角转传传角感感传器器感器用于检 测汽车转向轮偏转角度和 方向，电脑根据其发出的 信号，判断出汽车转向时 产生侧向力的大小，控制 车身的侧倾。
• • 光电式转向盘遮转光角圆传盘感器
是最常见的一种结构型式。
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光电 藕合 器
窄缝
转向轴
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• 例如： • 从提高汽车舒适性的角度出发，一般希望悬架具有较软的弹簧，以充分发挥其缓冲作
用； • 但是这样势必导致车身在形式过程中的位移变大，需要响应地提高车身高度，从而导
致叉车辆中心高度的增加，不利于改善车辆的行驶稳定性。 • 另一方面，为了提高汽车的操纵稳定性，一般要求悬架具有较大的弹簧刚度和减振器
• 与其他控制系统一样，悬架控制系统一般也包含传感器、电脑和执行机构三个组成 部分。
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• 悬架控制系统的传感器有多种型式，他们在系统总承担着将汽车行驶路况（汽车的 振动）和车速及启动、加速、转向、制动等工况转变为电信号，并输送到电脑。
• • 车身加速度传感器：检测车身振动，见解地也可反映行驶的路面状况和车身横向运
遮光板
盘
量转换
光电藕合器
光电藕合器 传 感 器 轴
摆臂
遮光板
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• 可调空气弹簧减振器总成是系统的执行机构，它是一个带有充气室的液压减振器
若想抬高车身，空气 压缩机会通过空气干 燥器想空气弹簧内充 气，使得空气弹簧伸 张，车身高度变大；
反之，则可将 空气弹簧上的 排气阀打开， 空气弹簧内的 压缩空气经过 排气阀和空气 干燥器被排向 大气，空气弹 簧缩短，车身 高度随之降低。
吸收进簧气中过已程有中的压气体，
机向空气
缩空气从的而水达分到，维这持弹
弹簧输送 压缩空气，
空气弹簧 些水分簧空可内气以的通压压过缩力竟机和降继电器
干燥器低排车出身的高气度体的目
抬高车身。
带走，以使的干。燥剂
能得以重复使用。
高度传感器
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常见的控制方式 ：方式2
空气干燥器
空在气空气压压缩缩机与机空
现代汽车对悬架系统的要求
• 悬架是车架（或车身）与车桥（或车轮）之间一切 连接装置的总称。
• 在汽车行驶过程中，由于路面的不平整或者汽车自 身运动状态的改变，会使汽车表现出各种运动形态， 包括车身的垂直振动、俯仰运动和侧倾运动等。
• 垂直振动
+ 前后俯仰 + 左右侧倾
• （路面不平） （加速、制动）
2、特殊行驶工况高度控制
• 汽车高速行驶时，主动降低车身高度，以改善 行车的操纵稳定性和气动特性。当汽车行驶于 起伏不平度较大的路面时，主动升高车身，避 免与地面或悬架的磕碰。
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3、自动水平控制
• 车身高度不受载荷影响，保持基本恒定，姿态水平，使乘坐更加平稳，前大灯光束 方向保持不变，提高行车安全性。
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• •
高 其中度光据传它光光一这 电 用 可如电感其种 脑 数 以式器两 二 敏 道果光最有通不，个将采端 极 三 构为簧在内根带感断器常片断用这车用的 管 极 成传部由动器见式状转来样身，4、感有连的轴发 和 管 遮轴 有个其态霍换识一高器一杆传，结尔光上 许，的别来度构式如和电组固 多电悬的划下光藕合图电量架遮分定 窄。式合成作高光为一 槽等器1多为度器若6个的种，个电 的 ， 干型开圆式则车信 变 传 个。可高号 化 感 区圆可输出以区输 ， 器 域盘在出现根域入 采 就 ，的遮电开。 转光路关动器中电
动状况。 • 车身位移传感器：检测车身与车桥的相对位移，反映车身的平顺性和车身高度。 • 车速传感器：检测车轮转速，反映车速和计算车身的侧倾量。
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• 转向盘转角传感器：检测转向盘转角，
计算车身侧倾。
• 制动压力开关：检测制动管路压力，判
断汽车制动情况。
• 制动灯开关：检测制动灯电路通断，判
气弹簧之间设置了
高压的储气筒，空
排气电磁阀 储液筒
气压缩机输出的高
压气体电储存动在机该储
气筒中，压力开关
压力开关 感受储气筒内的压 力，最终通过电脑
空气弹簧
控制空气压缩机的
空气压缩运转机。 继电器
电脑
高度传感器
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• 在控制系统中，高度传感器是检测部分，装在车身与悬架之间 • 用来检测某一车轮或车轴上方车身高度的变化，向电脑提供车身高度信息
（转弯）
汽车行驶时的运动形式 第1页/共56页
• 上述运动形态的出现既会使乘员感到不 适，也影响到汽车的各种性能。
• 因此要求悬架系统：
•（1）尽可能缓冲和吸收地面对车轮造 成的各种振动，保持行驶中的汽车车身 具有良好的姿态，以改善乘坐舒适性。
•（2）承受和传递汽车行驶过程中产生 的各种作用力，维持车轮正确的空间位 置关系，以保证汽车的操纵稳定性。
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悬架系统的控制方式
车 高 控 制
• 悬架的车高控制系统：可根据车内乘员人数或汽车装载情况自动调节车 身高度，以保持车身具有稳定的行驶姿态。
•典型的车高控制有以下几 种：
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1、停车水平控制
• 停车后，当车上载荷减少而车身上抬时，控制系统能自动地降低车身高度，以减少 悬架系统的负荷，改善汽车外观形象。
• 可调阻尼式减振器有执行机构和减振器两部分组成。执行机构设在减振器支柱的顶部， 由直流电动机、小齿轮、扇形齿轮、控制杆以及电磁线圈等组成
电脑根据汽车行驶状况给直流电动机和电磁线圈施加不 同强度的电流，电动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断伸入扇形齿轮的凹槽 中，用以限制扇形齿轮的极限转角，从而确定与扇形齿 轮相连的控制杆的位置，控制杆驱动的减振器转阀可在
断汽车制动状况。
• 节气门位置传感器：检测节气门开度，
反映汽车加速状况。
• 门控灯开关：检测门控灯电路通断，判
断乘员状况
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• 悬架控制系统的执行机构可以是电磁阀、步进电动机或泵气电动机等 • 他们根据电脑的控制信号，准确、快速和及时地作出动作反应，实现对弹簧
刚度、减振器阻尼或车身高度的调节。
现代汽车悬架控制系统的控制内容和类型
• 随着现代电子控制技术的飞速发展 • 以电脑作为控制核心，对汽车悬架系统参数，包括弹簧放度、悬架阻尼、
侧倾刚度和车身高度等实行适时控制已经成为现实 • 这种悬架被称为半主动和主动控制悬架。 • 这将成为今后汽车悬架的发展方向。第6 Nhomakorabea/共56页
分类
• 现代汽车悬架控制系统有多种型式 • 根据悬架工作介质的不同，可以将悬架分为油气悬架系统和空气悬架系统两类； • 根据控制目的不同，将悬架控制系统分为车高控制系统、刚度控制系统、阻尼控制系统、
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• 在汽车行驶时，为了最大限度地降低车身振动对判断车身高度带来的影响，读数时 间间隔会适当延长。
• 若在该段时间内所测得车高信号处于“过高区”比例达75%~80%以上，则电脑将 根据高度传感器的输入信号，想排气电磁阀发出控制信号，打开排气电磁阀，空气 弹簧气室中的空气通过空气干燥器排向大气，从而达到降低车身高度的目的。