汽车配备的普通悬架系统只能在汽车受到路面的冲击与振动或车辆受到外力作用而改变行驶状态时才会起作用,而不会主动的调整车身姿态以适应路面状况和行驶状态,这种悬架也被称为被动悬架(如图6-30)。在这样的悬架系统中,弹簧和减振器共同作用,确定了汽车的行驶性能和操纵性能。但是传统的机械弹簧其刚度是不能变化的,传统的减振器其减振力同样不能变化。因此,由这些传统元件组成的悬架不可能同时满足良好的乘坐舒适性和良好的操纵稳定性。
例如,为提高汽车乘坐的舒适性,要求悬架做得比较软。以满足汽车在不平路面上行驶时车轮有较大的运动空间。但这将导致汽车在行驶过程中,由于路面的颠簸而使车身位移增大,这种位移的增大会对汽车行驶的稳定性带来十分不利影响。反之,为提高汽车操纵的稳定性,要求悬架要有较大的弹簧刚度和较大的减振器减振阻尼,以限制车身过大的运动。但这又会导致车身产生较大颠簸,从而影响汽车的乘坐舒适性和车辆行驶的平顺性。因此,传统的悬架在设计过程中不可避免地要不断在乘坐舒适性和操纵稳定性中寻求妥协。最终设计的悬架参数(弹簧刚度和减振器减振阻尼等)是不可调节的,使得传统悬架只能保证汽车在一种特定的道路和速度条件下达到性能最优的匹配,并且只能被动地承受地面对车身的作用力,而不能根据道路、车速的不同而改变悬架参数,更不能主动地控制地面对车身的作用力。
相对于传统悬架,通过采用电子技术实现汽车悬架的控制的电控悬架,依据道路、车速的不同而改变悬架参数(弹簧的强度和减震器的阻尼),既能使汽车乘坐的舒适性达到令人满意的程度,又能使汽车的操纵稳定性达到最佳状态。这种可根据汽车的运动状态、路面状况以及载荷等参数的变化,对悬架的刚度和阻尼进行动态地自适应调节,使悬架系统始终处于最佳减振状态的称为主动悬架系统(如图6-31)。
1.主动悬架的基本功能
(1)车高调整:不论负载多少,汽车高度均一定;在坏路面上行驶时,使车高升高,高速行驶时,车高降低。
(2)减震器阻尼力控制:调整减震器阻尼系数,防止汽车起步或急加速时车尾后坐;防止紧急制动时车头下沉;防止急转弯时车身横向摇动;防止汽车换挡时车身纵向摇动等。阻尼是指振动体或振荡电路的振幅随振动能量的减小而相应减小的现象。
(3)弹簧刚度控制:调整弹簧弹性系数,改善乘坐舒适性和操纵稳定性。
有些车型有其中一至二个功能,少数同时有三个功能。
图6-30 被动悬架系统
图6-31 电子控制悬架的基本功能
2.主动悬架的组成
主动悬架主要由传感器、执行器、信号开关和ECU组成。
(1)传感器(www.daowen.com)
传感器包括车高传感器、车速传感器、加速度传感器、转向盘转角传感器、节气门位置传感器等(如图6-32)。
图6-32 传感器位置图
(2)执行器
执行器包括可调阻尼力减震器、可调节弹簧高度和弹性大小的弹性元件等(如图6-33)。
(3)信号开关
信号开关包括模式选择开关、制动灯开关、停车开关、车门开关等(如图6-34)。
图6-33 执行器位置图
图6-34 信号开关位置图
3.主动悬架的工作过程
主动悬架系统工作时,车身高度传感器采集前、后车身高度信号、转向盘转向与转角传感器采集汽车行驶方向信号、节气门位置传感器采集驾驶员加速或减速信号、车速传感器采集汽车行驶速度信号。传感器和控制开关向电控悬架ECU输入车身以及汽车行驶的状态信息,电控悬架ECU接受上述各种信息后,经过比较、计算和判定,然后向执行元件发出控制指令,使执行元件产生一定的机械动作,从而改变车身高度、空气弹簧的刚度或减震器的阻尼(如图6-35)。
图6-35 主动悬架的工作过程
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