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汽车电控悬挂系统

汽车电控悬挂系统

点击数:7971 次   录入时间:03-04 11:46:23   整理:http://www.55dianzi.com   汽车电工

  汽车电控悬挂架系统简称EMS,是英  语EleCTRonIC Modulated Suspension大  写字母的缩写。

  一、电控悬挂系统的作用

  汽车电控悬挂系统的作用是根据悬挂的位移、车速、转向及制动等传感器信号,由电控单元处理后,控制电磁式或步进电动机式执行元件,实施悬挂刚度与车身高度的自动调节,从而提高汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性。

  汽车电子控制悬挂系统的作用主要有以下几个方面:

  1.抗侧倾当汽车转向行驶时。由于离心力作用,会使车身向外侧倾斜。此时,转向传感器输出转弯方向和转向角度信号,车速传感器输出车速信号,这些信号经电控单元解析处理后,通过执行元件使弹簧刚度和减震器阻尼力转换到高值,以此来抵抗车身倾斜。

  2.抗后坐前仰当汽车加速时,由于惯性力的作用,车身将后坐前仰。此时,悬挂电控单元通过与发动机和自动变速器电控单元之间的联系,可检测到节气门的开启角度和开启速度。悬挂电控单元经解析处理后,输出的控制信号通过执行元件将弹簧刚度和减震器的阻尼力调整到高值,以次来抵抗车身后坐前仰。

  3.抗前俯后仰当汽车制动时,由于惯性力的作用,车身将会前俯后仰。此时,悬挂电控单元就会根据制动开关的信号,输出控制信号通过执行元件使前悬挂的刚度和减震器的阻尼力增加,以此来达到抵抗车身前俯后仰的目的。

  4.抗高速效应当汽车高速行驶时,一旦车速超过设定值(例如110km/h)时,悬挂电控单元根据有关传感器送来的信号经处理后,输出的控制信号通过执行元件会使悬挂的刚度变大,减震器的阻尼力变小,从而提高了行驶时的操作稳定性。

  5.抗坏路、震动效应当汽车在坏路面上行驶时,悬挂电控单元根据车身高度传感器信号变化的速率,输出控制信号通过执行元件对悬挂刚度和减震器的阻尼力进行控制,以使刚度和阻尼力随路面的变化进行或大、或小的变化,以抑制车身的前后颠簸、跳动等大动作,从而可有效地提高乘坐舒适性。

  6.自动控制车身高度(1 )车身质量增加。电子控制悬挂系统会根据车身质量的增加,其高度会自动地下降。当高度下降至一定值时、低于原设计的设定值时,悬挂电控单元系统就会根据车身高度传感器输送来的、经处理后得到的反映车身高度的电压信号解析处理以后,就会输出控制指令,向前后空气悬挂系统充气,以使车身升高到设定的高度。

  (2)车身质量减少。当车身质量减少时,其高度便上升,当高度高于设定值时,悬挂电控单元根据车身高度传感器送来的信号,经处理后通过执行元件向前后空气悬挂进行排气,以保持该高度为正常值。

  7.停车车高控制当停车断开点火开关以后,如果车身高度高于正常值,则悬挂电控单元就会根据点火开关信号和车身高度传感器送来的信号,通过执行元件将车身降至正常高度,或者比正常高度高出30—50mm,以改善汽车停车时的姿态,保持停车时的平稳性。

  前后空气悬架的充气与排气由空气压缩机提供气源。

  二、汽车悬挂的类型

  汽车悬挂的形式主要分为非独立悬挂和独立悬挂两大类。

  1.非独立悬挂非独立悬挂的车轮装在一根整体车轴的两端,当一边车轮跳动时,影响另一侧车轮也做相应的跳动,使整个车身震动或倾斜,汽车的平稳性和舒适性较差,但由于其构造较简单,承载力大,目前仍有部分轿车的后悬挂架采用这种形式。

  2.独立悬挂独立悬挂的车轴分为两毂,每只车轮用螺旋弹簧独立地安装在车架(或车身)下面,当一边车轮发生跳动时,另一边车轮不受波及,汽车的平稳性和舒适性较好。但这种悬挂构造复杂、承载力小。现在的轿车前后悬挂大都采用了独立悬挂,并已成为一种发展趋势。

  独立悬挂的结构又分为烛式、麦弗逊式及连杆式等多种。其中烛式和麦弗逊式形状类似,两者都是将螺旋弹簧与减震器组合在一起,但因结构不同又有重大区别。

  (1)烛式独立悬挂。这类悬挂采用车轮沿主销轴方向移动的悬架形式,形状类似烛形而得名。其主要特点是主销位置和前轮定位角不随车轮的上下跳动而变化,有利于汽车的操作性和稳定性。

  (2)麦弗逊独立悬挂。这类悬挂采用绞结式滑柱与下横臂组成的悬架形式,减震器可兼做转向主销,转向节可以绕着它转动。其主要特点是主销位置和前轮定位角随车轮的上下跳动而发生变化,这一点与烛式悬挂系统正好相反。但这种悬挂系统构造简单,布置紧凑,前轮定位变化小,具有较好的行驶稳定性。所以,目前轿车上的独立悬挂系统用得较多的就是麦弗逊式悬挂系统。

  三、电控悬挂系统的组成

  舒适性是轿车最重要的使用性能之一。舒适性与车身固有震动特性有关,而车身的固有震动特性又与悬挂(架)的特性有关。所以,汽车悬挂是保证乘车舒适性的重要部件。同时,汽车悬挂(架)作为支架(或车身)与车轴(或车轮)之间做连接的传力机件,又是保证汽车行驶安全的重要部件。

  汽车电控悬挂系统主要由传感器、微电脑电子控制系统和执行机构三个部分组成,相关电路方框图如下图所示。

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  为了提高新型轿车的舒适性,各种中、高档轿车的悬挂系统的垂直刚度值设  计得都比较低,用通俗的话来讲就是很  “软”。

  但是,这种设计方法虽然使乘员的乘  坐变得舒适了,却会导致汽车转弯时,由  于离心力的作用,会使行驶中的车辆产生  较大的车身倾斜角,由此将直接影响到操  纵的稳定性,这是危险的。

  为了改善上述的这一状态,许多轿车  的前后悬挂系统又增添了横向稳定杆。这  样,当行驶的车辆产生倾斜时,两侧悬架  变形不等,就会使横向稳定杆起到类似于  杠杆的作用,从而使左、右两边的弹簧变  形接近一致,以减小汽车车身的倾斜和震  动,以此来提高轿车操作的稳定性。

  四、电控悬挂系统传感器

  电控悬挂系统使用的传感器主要有  高度控制传感器、转向传感器、车速传感  器、门控开关信号等。

  1.高度控制传感器高度控制传感器  在每个悬挂上均设置一个,用来检测由于  道路不平坦而引起的汽车高度变化,也就  是检测车身与悬挂下臂之间的距离。

  高度控制传感器采用了光电式信号发生器。由带槽的信号板和由发光二极管与光敏晶体管的光电传感器组成。相关结构及工作示意图如下图所示。

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  每个高度控制传感器由一个信号板和4个信号发生器组成。当汽车高度发生变化时,连接杆摆动使信号板随之旋转,由此就会在光电传感器中产生通断信号。4个信号发生器的信号组成16种高度状态。

  2.转向传感器转向传感器安装在转向开关总成上,其作用是检测车辆的转弯方向和转向角度。

  转向传感器也属光电式,由有槽信号盘和光电传感器组成,相关结构如下图所示。

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  正常工作日寸,有槽信号盘随方向盘一起转动,在光电传感器中,产生通、断信号,悬挂控制ECU根据传感器送来的信号确定转弯的方向和角度。当检测的方向盘转角和转弯方向大于设定值时,ECU使减震力和弹簧刚度增加。

  3.车速传感器车速传感器通常与自动变速器系统共用。车速传感器的转子,由变速器输出轴通过齿轮驱动。转子轴每转一转,传感器产生20个脉冲信号,输送至组合仪表,由组合仪表转换为转子轴每转一转输出4个脉冲信号,该信号送至电子控制单元ECU中,用来计算车速。

  4.门控开关门控开关安装在车门处,每个车门上均装有一只,当车门打开时门控开关接通。此时,车门未紧闭警告灯通过接通的门控开关接地而点亮。相关电路如图4所示。    当车门全部关闭后,门控开关均断开,车门未紧闭警告灯熄灭。

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  各车门门控开关采用并联连接方式,一端与地连接,另一端接在悬挂控制ECU的DOOR端(如上图所示)。各车门中只要有一个未关紧,车门未紧闭警告灯就会处于点亮状态;此时,悬挂ECU的DOOR端电压为0V。这一信号进入ECU内后,ECU就关断悬挂控制系统,使其不能工作。

  五、悬挂系统电子控制单元

  悬挂控制系统的控制单元简称悬挂ECU或EMSECU,主要由中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、输入/输出接口I/O、模拟/数字(A/D)转换器等组成。各种传感器与执行元件是通过I/O接口电路来传递或沟通信息的,ROM存储器储存着各种计算悬挂控制的程序和运算所必需的数据,中央微处理器CPU负责按存储器的固有程序进行各种信息处理。

  六、悬挂系统执行机构

  汽车悬挂系统执行机构主要有悬挂控制执行器和高度控制阀以及螺旋弹簧与减震器等。

  1.悬挂控制执行器悬挂控制执行器在EMSECU控制信号的作用下,精确地跟踪汽车运行状况的变化,同时驱动减震器的转换阀和气压缸的空气阀,改变减震器的减震力和悬挂弹簧的刚度。

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