全主动悬架技术-现代汽车新技术

全主动悬架通常是由执行机构、测量系统、反馈控制系统和能源系统4部分组成。全主动悬架根据汽车在行驶过程中的实际需要，对悬架弹簧的刚度和阻尼进行动态的自适应调节，从而使汽车达到最佳的行驶平顺性和乘坐舒适性。

(1)执行机构用来执行控制系统的指令，一般为力的发生器或者转矩发生器(液压缸、气缸、伺服电动机、电磁阀等)。

(2)测量系统用来测量系统发出的各种状态，为控制系统提供依据，包括各种传感器。

(3)控制系统用来处理数据和发出控制指令，核心部件是电子计算机。

(4)能源系统用来为以上部分提供能量。

目前主动悬架系统主要有3种类型:主动油气悬架、主动空气悬架及主动液力悬架。

1.主动油气悬架系统

电子控制主动式油气悬架系统主要由油气弹簧、各相关传感器以及电控单元等组成，如图5－13所示。油气弹簧一般是惰性气体氮气作为弹性介质，而用油液作为传力介质，因此油气弹簧通常是由气体弹簧和相当于液力减震器的液压缸组成。通过油液压缩气室中的空气实现刚度特性，通过电磁阀控制油液管路中的小孔节流实现变阻尼特性。

图5－13　电子控制主动式油气悬架系统构造

1—电控单元；2—转向盘转角传感器；3—加速度传感器；4—制动压力传感器；5—车速传感器；6—车身高度传感器；7—电磁阀；8—辅助油气阀；9—刚度调节器；10—前主油气室；11—后主油气室。

1)转向盘转角传感器

转向盘转角传感器固定在转向柱上，通过转向盘转角信号间接地把汽车转向程度(快慢、大小)的信息输送给电控单元。

2)加速度传感器

加速度传感器实际上是与节气口踏板连接的节气门位置传感器，间接地将加速动作信号输送给电控单元。

3)制动压力传感器

制动压力传感器安装于制动管路中，当制动时，它向电控单元发送信号，使电控单元输出抑制“点头”的信号。

4)车速传感器

车速传感器布置于车轮上，负责输送与转速成正比的脉冲，电控单元利用它和转向盘转角信号，可以计算出车身的侧倾程度。

5)车身高度传感器

车身高度传感器设置在车身与车桥之间，用来测量车身与车桥的相对高度，其变化频率和幅度可反映车身的平顺性信息，同时还可以用来自动调节车高。(www.xing528.com)

电子控制主动式油气弹簧悬架系统的工作原理如图5－14所示。当汽车在良好路面上低速正常行驶时，电控单元根据转向盘转角传感器、加速度传感器、车身高度传感器、制动压力传感器、车速传感器输入的信号，指示电磁阀7向右移动，从而接通压力油道，使辅助液压阀8的阀芯向左移动。中间油气室9与主油气室连通，使总的气室容积增加，气压减小，从而使悬架刚度变小，因此中间油气室9又称为刚度调节器。a、b节流孔是阻尼器，系统处于“软”状态。电磁阀7中无电流通过时，在弹簧作用下，阀芯左移，关闭压力油道，原来用于推动辅助液压阀8的压力油通过电磁阀7的左边油道泄放，电磁阀7的芯阀右移，关闭刚度调节器9，气室总容积减小，刚度增大，使系统处于“硬”状态。

图5－14　电子控制主动式油气弹簧悬架系统的工作原理

1—电控单元；2—转向盘转角传感器；3—加速度传感器；4—制动压力传感器；5—车速传感器；6—车身高度传感器；7—电磁阀；8—辅助液压阀；9—刚度调节器；10—前主油气室；11—后主油气室；a，b—节流孔。

2.主动空气悬架系统

图5－15所示为电子控制主动式空气悬架系统的结构布置图。该主动式空气悬架系统主要由空气压缩机、干燥器、车身高度传感器、带有减震器的空气弹簧、悬架控制执行器、悬架控制选择开关及电子控制单元组成。

空气压缩机由直流电机驱动，形成压缩空气，压缩空气经干燥器干燥后由空气管道经空气电磁阀送至空气弹簧的主气室。当车身需要升高时，电子控制单元控制空气电磁阀使压缩空气进入空气弹簧的主气室，如图5－16(a)所示，使空气弹簧伸长，车身升高；当车身需要降低时，电子控制单元控制电磁阀将空气弹簧主气室中的压缩空气排到大气中，如图5－16(b)所示，使空气弹簧压缩，车身降低。

图5－15　主动式空气悬架的结构布置图

1—空气压缩机；2—空气电磁阀；3—干燥器；4—节气门位置传感器；5—车身高度传感器；6—带有减震器的空气弹簧；7—悬架控制执行器；8—转向传感器；9—停车灯开关；10—TEMS指示灯；11—电子多点视；12—悬架控制开关；13—1号高度控制阀；14—2号高度控制阀；15—显示器用ECU；16—诊断用接线柱；17—车身高度传感器(后)；18—悬架用ECU；19—空气管道；20—车速传感器；21—车身高度传感器(前左)。

在空气弹簧的主、辅气室之间有一连通阀，悬架控制执行器安装在空气弹簧的上部。电子控制单元根据各传感器输出信号，控制悬架执行器，一方面改变空气弹簧主、辅气室之间的连通阀，使主、辅气室之间的气体流量发生变化，从而改变悬架的弹簧刚度；另一方面，执行器驱动减震器的阻尼力调节杆来改变减震器的阻尼力。

图5－16　车身高度调整过程

(a)车身升高；(b)车身降低

在电子控制主动式空气悬架系统中，可以同时控制车身高度、弹簧刚度及减震器阻尼力，且各自可以取三种数值，其所取数值由电子控制单元根据当时的运行条件和驾驶员选定的控制方式决定。自动控制模式有四种，分别是控制车身高度的“常规值自动控制”和“高值自动控制”以及控制弹簧刚度和减震器阻尼力的“常规值自动控制”和“高速行驶时自动控制”，驾驶员可以任意选择以上四种自动控制模式。

3.主动液力悬架系统

主动电子液力式悬架的结构如图5－17所示。系统主要由液压缸、液压泵、直流电机、控制器、蓄电池和弹簧组成。其连接方式为平行安装的液压缸和弹簧与车身和车桥相连，液压缸通过液压管路与液压泵连接，然后液压缸通过联轴器连接直流电机，直流电机再连接蓄电池，蓄电池和直流电机之间连接控制器。该主动电子液力悬架系统没有采用液压阀件，结构简单，成本低，工作范围广。

其工作原理为:根据悬架系统的状态反馈，通过控制直流电机的转速和方向来调节液压泵的流量，从而控制液压缸的阻尼力，实现整个悬架系统的主动控制。

图5－17　主动电子液力悬架的结构

1—液压缸；2—液压泵；3—直流电机；4—控制器；5—蓄电池；6—弹簧。