奥迪A8轿车自适应空气悬架系统

奥迪A8轿车自适应空气悬架系统

奥迪A8轿车作为奥迪品牌的顶级车型，配备了新开发的自适应空气悬架(图1)。

它利用电子减振调控装置可以实时跟踪汽车当前的行驶状态测得车轮的运动状态(非簧载质量)和车身的运动状态(簧载质量)。在四个可选模式范围内实现了不同的减振特性曲线。每个减振器都可单独进行调控。因此，在设定好的每种模式(舒适型或运动型)下均能够保证汽车具有最佳的舒适性和行车安全性。在设定的模式的框架下，车身高度自动调控程序和减振特性曲线被整合成一个系统。

系统的组成及原理

系统的组成如图2所示。

主要部件及功能

1．空气弹簧

空气弹簧采用外部引导式。它被封装在一个铝制的圆筒内。为了防止灰尘进入圆筒和(空气弹簧)伸缩囊之间，用一个密封圈密封线圈活塞和气缸之间的区域。密封圈可在维修时更换，空气弹簧伸缩囊不能单独更换。出现故障时，必须更换整个弹簧／减振支柱。

为了保证行李箱具有尽可能大的可利用空间和最大储物宽度，最大限度地减小了空气弹簧的直径。为了满足舒适性的要求，空气弹簧体积应最小。此冲突的解决方案是使用一个与减振器相连的容器存储额外的空气。

空气弹簧不仅替代了钢制弹簧，而且相对于钢制弹簧还有独特的优点。空气弹簧使用了铝制气缸的新式外部引导性装置减小了空气弹簧伸缩囊的壁厚。这样，在路面不平情况下响应更加灵敏。

2．减振器(图3和图4)

构造：

使用了一个无级电子双管气压减振器(无级减振控制系统=CDC减振器)。活塞上的主减振阀门通过弹簧机械预紧。在阀门上方安装有电磁线圈，连接导线经由活塞杆的空腔与外部连接。

功能：

减振力主要取决于阀门的通流阻力。流过的油的通流阻力越大，减振力也就越大。

以弹簧挠度(弹性)跳动(等于压力分段减振)为例从原则上说明工作原理(图5)：

当电磁线圈上没有电流作用时，减振力达到最大。减振力最小时电磁线圈上的电流大约为1800mA。在紧急运行时不对电磁线圈通电。这样就设定了最大减振力，并通过其来保证车辆行驶时动态稳定。

3．空气供应机组(图6)

空气供应机组安装在发动机舱的左前方。由此可以避免工作噪声传入汽车内部。除此之外还能实现有效的冷却。这样能提高压缩机的可能开启持续时间并且由此提高调控质量。

为保护压缩机不至过热，在需要时(如气缸盖温度过高时)会将其关闭。最大系统静态压力为16bar。

4．电磁阀组(图7)

电磁阀组包括了压力传感器以及用于控制空气弹簧和储气罐的阀门。它安装在汽车左侧车轮外壳和A 柱之间的车轮罩内。

5．储气罐(图8)

储气罐位于汽车左侧行李箱底板和后部消声器之间。储气罐由铝材制成。其容积为5.8L，最大工作压力为16bar。

系统布局的目的是在保证功能要求的前提下，尽可能地降低能耗(压缩机打开的阀值设置为最小)。要使调控动作仅通过压力存储器进行，在储气罐和空气弹簧之间必须有一个最小为3bar的压差。

6．传感器

(1)压缩机温度传感器(G290)用于探测压缩机汽缸盖的温度。它的电阻随温度的升高急剧降低(NTC：负温度系数)。此电阻的变化由控制单元进行处理。空气压缩机最大运行时间取决于当前温度。维修时不得单独更换零件。见图6空气供应机组图中标示6。

(2)压力传感器(G291)根据电磁阀的控制情况，用于测量前桥和后桥弹簧支柱或储气罐间的压力变化情况。

(3)车身加速度传感器(G341、G342、G343)(图9)为对每种行驶状态实行最理想的减振调控，必须知道车身运动(簧载质量)和车轴运动(非簧载质量)的时间曲线。使用三个传感器测量车身的加速度。其中有两个位于前桥的弹簧支柱拱顶上，第三个位于右后轮罩内。通过处理车身高度传感器信号来获取车轴部件(非簧载质量)的加速度。

(4)车身高度传感器(G76、G77、G78、G289)(图10)四个传感器在结构上相同，支架和连接杆位于车轴的侧面和特定的位置上，传感器测得悬臂和车身之间的距离并由此测得车辆的高度状态。以800Hz 频率进行感应探测(全时四轮驱动车为200Hz)。采样频率可以确定非簧载质量的加速度。

7．控制单元(J197)(图11)

电子控制悬架系统的核心元件为控制单元。它安装于车内贮物箱前。

它用于处理其他总线部件的相关信息和独立的输入信号。处理生成控制信号，这些信号用于控制压缩机、电磁阀和减振器。

调控方案

由于标准型底盘和运动型底盘之间存在着本质上的区别，所以需要两种不同的控制单元(软件应用程序)。

1．普通调控方案

车身高度调整主要是调节同一车桥上左右两侧的高度差(例如由于单侧负载引起的)。

在车速小于35km／h时，储气罐优先作为能量来源。前提是储气罐和空气弹簧之间有至少3bar的压差。

车身高度调节过程(图12)：

提升：首先后桥被提升，然后是前桥；衔氏：首先前桥被衔氐，炽后桥。

设置这个顺序的目的是：在前照灯照明距离调节装置失灵的情况下，避免前照灯在悬架调控时导致其他路人炫目。

除了带有氙气前照灯的车辆之外，车辆均安装了前照灯照明距离调节装置。

对于A8轿车来说，可以选择标准型底盘(自适应空气悬架)和运动型底盘(运动型自适应空气悬架)两种调整方式。

(1)标准型底盘调控方案：

可以手动或自动选择以下模式：

a“自动”模式：(标准车身高度)(图13)

目标车身高度，以舒适性为目标，沿着相应的减振曲线自适应调控。以超过120km／h行驶30秒种后下降25mm(“高速公路车身降位”)。通过降低车身高度能够有效改善汽车的空气动力性，并且能够降低燃油消耗。当车速低于70km／h的时间超过120秒种，或车速低于35km／h时，又自动提升至标准车身高度。

b“舒适”模式：(标准车身高度)（图13)

车身高度与“自动”模式一样，在低速范围内减振功能比“自动”模式弱，比“自动”模式更舒适为依据进行调控，相对于“自动”模式来说，乘坐舒适性有进一步提升。不能自动进行“高速公路车身降位”。

c“动态”模式：(-20mm)(图14)

车身高度比“自动”模式降低了20mm。控制曲线自动调整为运动型减振特性曲线。以超过120km／h 行驶，30秒后车身继续下降5mm(“高速公路降位”)。在整个车速范围内设定了一条严格的减振特性曲