『壹』 汽車電控懸架介紹
與大多數轎車目前抄採用的傳統的不可變高度的螺旋彈簧懸掛系統相比,空氣懸掛系統可以根據道路的起伏不同調高或調低底盤高度,使得車輛能夠適應多種路況條件下的駕駛需求。出於這種設計目的,空氣懸掛系統多用於經常在惡劣的路況條件下行駛的越野車上,以保證車輛能夠順利地通過泥濘、涉水、砂石等路面。空氣懸掛系統是一種很先進實用的配置,但是卻很「脆弱」。
『貳』 電控發動機的歷史背景
1 電控發動機的發展背景
在40年代,德國戴姆勒-賓士公司、拜耳發動機製造廠首次將燃油噴射系統裝備汽車發動機上,但由於各種原因,只是在德軍飛機上採用機械式燃油噴射系統。
50年代,德國戴姆勒-賓士公司在其生產的賓士300l型汽車裝備機械式燃油缸內噴射系統。1953年美國bendix(朋迪克斯)公司開始開發電子控制燃油噴射系統,1957年朋迪克斯公司電子控制燃油噴射系統問世,並裝備在克菜斯勒轎車上。
60年代,由於電子技術發展非常活躍,加之一國家對汽車廢氣排放濃度限制,一度出現世界能源危機,各國汽車製造廠家對化油器做了各種改進,仍無法滿足日益嚴格的限制。1967年,德國bosch(波許)公司首次開發一jetronic電控燃油噴射系統,並應用伏克斯瓦根vw-1600轎車上,對美國大量出口,率先達到一些國家廢氣排放濃度的限制。
1973年,德國bosch(波許)公司推出l—jetronic型電子控制燃油噴射系統。質量流量控制lh—jetronic型電控燃油噴射系統。1979年,德國bosch(波許)公司生產了集電子點火和電控燃油噴射於一體的motronic數字式發動機綜合控制系統。1980年美國gm(通用)公司ford(福特)公司首先推出spi單點噴射式電控燃油噴射系統。新技術的進展,大有取代傳統式化油器的趨勢。
80年代,電子控制燃油噴射系統在汽車上應用已廣泛。據統計,1993年採用電控燃油噴射系統比重:美國100%,日本80%,德國98%。不僅在轎車上,而且在個種類型車上採用了電控燃油噴射系統技術,充分顯示了它強大的生命力。
電子燃油噴射代替傳統化油器,大大改善了發電機的動力性能,提高了發電機的最大輸出功率;高空燃控制精度是電子燃油噴射的最大優點,無論是環境中氣溫=大氣壓等條件變化或是加速、減速、過度等非穩定工況以及起動、暖機、高溫行使、再起動等冷熱工況時,發電機都能獲得精確符合要求的空燃比,從而全面地改善了使用性能。在穩定工況下,電子控制噴射利用氧氣感測器反饋控制空燃比,集合三觸媒反映器的作用,可以獲得最佳的排氣凈化效果。而在其他工況,由於空燃比的精確控制,能實現按需供油,因而降低了燃油消耗量。
電噴技術的出現是微型計算機控制技術發展的結果。今後隨著微型計算機功能和控制技術的進步,發電機控制將會向全面集中控制的方向發展,電子控制汽油噴射裝置將作為集中控制系統中的一個主要部分與之配合發展。同時,隨著控制理論和技術的進步,在電控技術中新控制原理的應用和實用化也必將成為一個重要的發展方向和研究課題。
電噴發動機是21世紀我國車用發動機發展的方向。按照汽車電子裝備產品「十五」規劃,我國將在「十五」期間加快發展汽車電噴系統、abs和安全氣囊三大電子裝備。efi系統是我國集中發展、扶植的汽車產品關鍵總成和系統零部件。目前國內efi系統產品有單點噴射式和多點噴射式,控制方式即有單獨控制,也有集中控制,具有很大的發展潛力。但關鍵部件國產化進程緩慢,部件關鍵工藝有待國產化,中央處理器正在過產化過程中。我國的目標是經過「十五」技改後,產品水平和工藝水平達到國外20實際90年代水平。
2 電控發動機的發展概況
早期的汽油噴射系統採用機械式控制方式,在飛機發動機上得到應用。二戰結束後,汽油噴射技術在汽車發動機上得到應用,但由於成本高,技術難度大,只應用於一些高級轎車及賽車。
60年代,由於電子技術的迅猛發展和受汽車排放法規的影響,汽油噴射技術向一般汽車推廣使用。
進入70年代,能源危機和電子技術的發展使電控汽油噴射成為汽車工業的重要發展方向,隨著電子技術的發展,電控汽油噴射系統經歷了從晶體管,集成電路到微機控制,從模擬式到數字式的發展過程。1967年,德國bosch公司bendix公司專利基礎上,率先開發出一套d-jetronic汽油噴射系統,並於70年代首次批量生產,率先達到當時美國加州汽車排放法規的要求,開創了汽油噴射電子控制系統的應用歷史。為了改善d-jetronic系統工況變化時的不良控制效果,bosch公司又開發出質量流量控制的l-jetronic電控噴油系統。之後,l-jetronic系統進一步發展成lh-jetronic系統。lh-jetronic系統即可精確測量空氣流量,又能補償大氣壓力和溫度變化的影響,又進一步減小了進氣阻力,響應速度更快,性能更加優越。大規模集成電路和微型計算機的發展為汽車發動機達到綜合性能指標最佳的綜合控制系統的誕生創造了有利條件。1979年,bosch公司開始生產集電子點火和電子噴油於一體的motronic數字發動機綜合控制系統,這種控制系統能對空燃比、點火時刻、怠速轉速和廢氣再循環等方面進行綜合控制。隨後,世界各大汽車生產廠家相繼推出自己的產品,包括gm公司的efi系統和tbi系統、ford公司的eec系統、chrysler公司的cfi系統、日產eccs系統、豐田tccs系統、三菱ect-jet系統和lucas的ems系統,與此同時,感測器和汽車專用控制晶元得到了迅速發展。
80年代以前,汽油機噴射多採用多點汽油噴射系統,1980年,gm公司首先研製成功一種結構簡單、價格低廉的tbi系統,該系統採用低壓噴射,使用更低的噴油壓力和較少的噴油器就能夠滿足當時的法規要求,得到迅速普及和發展。1983年,bosch也推出了mono-jetronic單點汽油噴射系統。
80年代末90年代初,由於對發動機性能結構要求的進一步提高,法規要求的進一步嚴格,多點汽油噴射系統重新顯現出優勢並再次占據主導地位。隨著微處理器在汽車上的應用,汽車發動機電控系統的首要任務是根據各種性能指標確定發動機系統的最佳特徵,可以相應於各種工況、環境和狀態自動作相應調整和補償,使發動機始終保持在最優狀況運行。
目前電控的內容主要包括:燃油噴射控制、點火及爆震控制,此外還有怠速控制、超速保護、減速斷油、廢氣再循環控制、增壓控制、可變氣閥定時控制、發動機故障自診斷和故障安全系統等。
3 電控發動機的發展趨勢
隨著排放法規的不斷嚴格和電子技術的迅速發展,汽油機電控技術取得了顯著的進步,作為一種新技術已在汽車工業中建立了堅實的基礎。目前,汽油機電子控制的發展趨勢還十分強勁。汽油機電控系統的研究和發展主要表現在幾個方面:
3.1 控制器 隨著電子技術的飛速發展,發動機的控制器在小型化的同時功能越來越強。目前,電控單元的硬體不斷豐富,集成化程度越來越高,數據採集、計算和通訊速度不斷提高,對燃燒壓力的瞬態變化也能進行實時處理。發動機控制向綜合控制方向發展,不僅是實現對發動機本身的控制還同時兼有車輛自動變速、主動懸架及車速控制等的汽車綜合管理系統。當前,16位機取代8位機成為車用微機的主流機型,而且向32位機邁進,這將有力地支持控制系統發展更多、更高級的功能。
3.2 感測器 感測器的發展趨勢是走向小型化、集成化及智能化,能夠對溫度、電壓進行自動補償,並自動恢復由於長期使用造成的性能衰退;具備自診斷及自修復功能,並直接輸出數字信號,簡化控制單元;感測器本身有較強抗干擾能力,增強了系統的可靠性。目前新型感測器的開發主要集中在燃燒數據感測器研製和發動機輸出參數檢測兩個領域。
3.3 控制軟體的發展 突出表現在新型控制理論在發動機控制中的實際應用,汽油機的控制理論從開環控制走向閉環控制,從最優控制走向自適應、自學習控制,最終走向神經網路智能控制。未來一段時間內,控制軟體發展主要表現在幾個方面:
①為新的變數開發控制演算法;
②為開發控制演算法進行模擬研究;
③為車外診斷的專家系統和在車內使用的控制系統進行模擬應用研究。
新一代電控發動機的研製包括:
a)汽油機稀薄燃燒技術的研究;
b)汽油機缸內直噴技術的研究。
總之,電子控制在當前發動機控制發展中起了核心作用。今後的發動機電控將隨著社會的各種要求和各種新技術、新材料的發展向高精度、緊湊化方向發展。
摘自網路網友,謝謝。
『叄』 汽車懸架系統的歷史
汽車懸架控制系統發展概述
1.前言
懸架依據其可控性可以分為不可控的被動懸架和可控的智能懸架兩大類。在多變環境或性能要求高且影響因素復雜的情況下,被動懸架難以滿足期望的性能要求;而智能懸架能夠對行駛路面、汽車的工況和載荷等狀況進行監測,進而控制懸架本身特性及工作狀態,使汽車的整體行駛性能達到最佳。智能懸架中主動、半主動懸架在近年來得到了迅速發展,較好地解決了安全性和舒適性這一對卜矛盾,將其緩和至相對較低。
2.主動懸架與半主動懸架
主動懸架是一個動力驅動系統,包括測量系統、反饋控制中心、能量源和執行器四個部分。其原理是測量系統通過感測器獲得車輛振動信息,傳遞給控制中心進行處理,進而由控制中心發出指令給能量源產生控制力,再由執行器進行控制,衰減懸架的振動。由於主動懸架結構復雜,成本高,需要很大的能量消耗,它的發展受到了一定的制約,只在少數高級轎車中有所應用。與之相比,半主動懸架具有結構簡單、成本較低、基本不需要消耗能量等優點,而對振動的控制效果在一定程度上卻可以接近主動懸架,遠遠優於被動懸架,因而越來越受到業界的重視,得到了飛速發展。圖1為主動懸架的原理圖,其中F代表力發生器。圖2為一種典型半主動懸架的結構示意圖。
半主動懸架與主動懸架結構相似,只是半主動懸架用可調剛度的彈性元件或是可調阻尼的減振器代替主動懸架的力發生器。圖2的半主動懸架系統中,一個連續可調的阻尼器與一個傳統的普通彈簧並聯,需要假定系統中的阻尼器能夠完全獨立於懸架的相對運動,且能根據力控制信號做出反應。
懸架控制系統的發展概況可以從控制策略、執行機構以及實際應用幾個方面來分析。
3.控制策略研究
目前應用於懸架控制系統的控制理論比較多,主要有天棚控制、最優控制、預測控制、模糊控制、自適應控制、神經網路控制以及復合控制等等。
3.1 天棚阻尼與開關陰尼控制思想
1974年,美國學者karnopp等提出了天棚阻尼控制思想。原理是在車身上安裝一個與車身振動速度成正比的阻尼器,可以完全防止車身與懸架系統產生共振,達到衰減振動的目的。在天棚控制方式中,控制力取決於車體的絕對速度的反饋,不需要很多感測器也不需要復雜的數學模型,可靠性較好。控制力可以表示為:
式中Csky為比例系數;x為車體垂直振動速度。
但是天棚阻尼是理論上的理想狀態。karnopp為實現「天棚」控制思想又提出了開關阻尼的概念。原理是根據控制信號調節阻尼器阻尼的「軟」、「硬」設置,進而調整阻尼力的大小。其優點是作動器消耗振動能量。最早應用於實車的是美國lord公司的產品,反映效果良好。開關阻尼控制思想的阻尼力演算法可用以下公式表示:
式中:Fd為阻尼力;c為比例系數;x為簧載質量的垂直運動速度,y為非簧載質量的垂直運動速度。目前開關阻尼的控制已經有所應用。
3.2 最優控制
在車輛上運用的最優控制方法常用的有線性最優控制、H∞最優控制等。線性最優控制理論是早期經典控制理論的代表,已經過了理論到實踐的考驗,是目前比較成熟和完整的半主動懸架控制理論。其中使用LQR演算法的理論及實踐應用比較成熟,演算法概要如下:
設懸架自由度彈簧陰尼系統動力方程為:
f (t)表示外部激勵的(r)階向量u (t)是(m)維控制力向量;D是(nXm)控制力位置矩陣;E是(n×r)外部激勵位置矩陣。
狀態空間表達式的形式為:
式中:x(t)為狀態向量(2n);A為系統矩陣(2nX 2n);B為控制力位置矩陣(2nXm);H為外部激勵位置矩陣(2n×r)。
採用LQR模態控制演算法設計主動最優控制力:
國內在相關領域研究比較深人的是裝甲兵工程學院關於履帶車輛懸掛系統的半主動控制策略研究。
3.3 預測控制
預測控制方法提出比較早,它可以預先確定前方路面的信息,並利用這一信息和車輛當時信息來決定控制行為。由於預測控制是利用車輛前輪的擾動信息預估路面的干擾輸入,將車輛的前輪懸架的狀態參數值反饋給控制器進行控制,因此,控制系統有一定的時間來採取措施。然而信息的獲得來自前輪,因此要求系統對信息進行處理並由控制器採取動作歷時很短。鑒於此,目前最優預測控制多採用超聲波感測器等測量方法對車輛前方道路的實際情況進行採集,用此信息來控制懸架執行機構的動作。1984年日產公司研製出聲納式半主動懸架,它能通過聲納裝置預測前方路面信息,及時調整懸架減振器的狀態。
預測控制的問題表現在預測距離是一定的,因此預測提前時間取決於車速,這樣必然具有時變性,而預測控制仍以線性時不變系統為研究對象,測量、參數的時變性和非線性對系統的影響還沒有得到解決。另外,用預測信息來控制懸架執行機構的動作的核心技術是信號的獲取精度問題,要求不受干擾地真實反映路面信息,這往往導致成本、可靠性方面的投人相應增大,應用中要重點考慮。
3.4 自適應控制策略
自適應控制方法應用於汽車懸架控制系統的有自校正控制和模型參考自適應控制兩類。自適應控制考慮了車輛系統參數的時變性,通過自動檢測系統的參數變化來調節控制策略,從而使系統實時逼近最優狀態。自校正控制是一種將受控對象參數在線識別與控制器參數整定相結合的控制方法。
自適應控制存在的問題表現在自校正控制過程需要在線辨識大量的結構參數,所以導致計算量大,實時性不好。而模型參考自適應控制方法涉及路面信息獲得的精度問題,這一點與預測控制存在的問題相似。另外,當懸掛系統參數由於突然的沖擊而在較大的范圍變化時,自適應控制的魯棒性將變壞。
3.5 模糊控制與神經網路控制
在過去的20年中,基於專家知識和經驗的模糊控制及神經網路控制逐步成為解決具有非線性、復雜和不確定因素系統的有效方法。
在車輛懸架控制領域較早應用模糊控制的是Yoshimura教授,他將模糊控制方法應用到汽車主動、半主動懸架當中。該車輛系統由非線性微分方程模型描述,通過模糊推理從若干類阻尼力中選擇合適的阻尼力。模擬結果顯示應用模糊控制的半主動懸架系統大大減小了車身振動加速度。隨後進行的實車試驗取得了較為理想的結果。
模糊控制和神經網路控制是建立在專家知識和經驗的基礎上的,因此人為因素在其中占據著很重要的角色。專家的知識在一定程度上是「主觀」的,如果專家知識的集合不能真實或准確地反應車輛的狀態,那麼控制就失去了准確性。
3.6 復合控制
當前應用於汽車懸架振動控制的控制策略很多,而得到的效果只能說是優越於被動懸架。原因是各種控制策略都有自身無法彌補的缺陷,解決辦法就是將兩種甚至多種控制策略相結合,對懸架進行復合控制。縱觀車輛主動、半主動控制領域,只運用一種控制策略的成功案例並不多見,而採用復合控制策略的成功應用卻很多。近期的文獻記載的控制策略設計有應用於越野車輛(坦克等)的自適應控制與LQG控制的聯合控制,最優預見控制與神經網路控制的復合,以及模糊控制與神經網路控制的復合等等。研究表明,利用復屍合控制方法更適用於汽車、懸架這樣復雜非線性系統的建模與控制,可以預見復合控制方法是今後控制策略研究的一個重要方向。
4.執行機構研究
控制策略最終是通過執行機構對懸架的振動特性進行調解的,因此,執行機構往往代表著半主動懸架系統的發展狀態。根據半主動懸架的結構特點,執行機構分為兩種,即懸架剛度調解系統和減振器阻尼力調節系統。對懸架剛度的調節是通過對懸架彈簧的彈性系數進行調節,應用較多的為空氣彈簧。
相比之下,阻尼調節應用較多。其中阻尼連續可調減振器被認為比較有發展前景。如增大摩擦力的辦法改變阻尼力;採用壓電陶瓷材料改變懸架阻尼;改變減振器節流孔開度以及改變減振器工作液(智能材料)粘度來改變陰尼力等。
調解阻尼最常用的一種方式還是使用粘性連續可控的新型智能材料(電流變或磁流變液體等)作為減振器工作液,從而實現阻尼連續調節。磁流變液阻尼器是當今被認為最有發展前景的,雖然其發展晚於電流變液阻尼器,但是已經得到了飛速的發展和廣泛的應用。磁流變液是一種隨著外加磁場強度的改變其流變性能隨著改變的智能材料。由於磁流變液體是非牛頓液體,其剪切應力是由液體的粘性和屈服應力兩部分組成的。流變特性的改變隨著磁場強度的增加而增加,對外加磁場強度的控制可以在毫秒級對其流變特性進行改變,由液態變為半固態。磁流變液優點很多:其剪切應力較大,可達到50-100 kPa;剪切應力具有對溫度的穩定性和對不存介質的不敏感性;通過對磁場強度的控制來控制剪切應力,耗能很低,同時更安全。
磁流變液也存在著一定的應用問題,主要是減振器內液體紊流產生的雜訊較大和產生強磁場需要的金屬線圈重量問題,這些問題有關研究人員正在研究解決。
5.應用實例
近十多年以來,懸架控制系統的發展日新月異,成果較多。如福特公司生產的雷鳥轎車上的行駛平順性程序控制懸架系統(PRC)。PRC中的減振器配置了一種快速作用旋轉式螺管電磁開關,在感測器和一台6805微處理器為基礎的電子系統的配合下,根據駕駛員的指示和車輛的運行狀態,電磁開關可以調節阻尼。其他成功的應用還有賓士車的自適應阻尼控制懸架系統、凱迪拉克轎車的路感懸架系統(RSS),以及對阻尼和剛度進行綜合控制的豐田電子懸架控制系統和凌志LS400的電子控制空氣懸架系統等。
在軍用汽車領域,磁流變液阻尼器得到了應用。美國內華達大學的研究人員將磁流變阻尼器應用於美軍高機動多用途輪式車輛(HMMWV),圖3為該車應用的阻尼器。
為了對應用磁流變阻尼器的車輛性能進行評估,試驗人員將安裝磁流變阻尼器的「悍馬」與使用傳統被動懸架的HMMWV進行了對比試驗,分別在平順性、操縱穩定性等方面作了比較。結果顯示,應用磁流變半主動懸架的車輛行駛平順性和操縱穩定性比使用傳統懸架的車輛均有所提高。可見,軍用輪式車輛領域是半主動懸架系統的一個重要應用方向。
更高層次的改進是將ABS,TCS,ASR等控制系統與懸架控制系統的集成,即組成汽車動力學集成控制系統,這將是車輛懸架系統與車輛其他控制系統集成化發展的方向。
6.結論與展望
從懸架控制系統的發展狀況可以看出,當前的研究主要集中於控制策略和執行機構。將來的發展應該從這兩方面人手,並加快實車應用的進度。
6.1 控制規律的復合
我們看到,各種控制方法對懸架的振動控制都有一定的有效性,但是都存在著固有的缺陷,這是由其控制原理所決定的。由於汽車懸架系統屬於復雜的非線性系統,單一的控制手段已經不能滿足要求,需要兩種甚至多種控制策略的協同控制,因此,復合控制應該是今後研究工作的一個重點。
6.2 集中力量加快以磁流變減振器為執行機構的半主動懸架的研發進程
當前磁流變液減振器半主動懸架的發展最為整個汽車工業界所關注。在這方面國外成果及應用實例較多,國內還處於理論研究和試驗階段,應用實例很少,問題主要是磁流變液減振器的工作性仍然不穩定,成本較高。因此,當前乃至今後應該以此為重點,展開技術攻關,從研製高性能磁流變材料、優化磁路及結構設計入手,為磁流變半主動懸架的開發作先期基礎性研究。
6.3 越野汽車將是半主動懸架的重要應用領域
目前,半主動懸架技術主要應用在高級轎車上,原因是該技術的實現成本較高。而對該技術需求更為迫切的是越野汽車行業,集中體現在軍用越野汽車領域。隨著車輛裝備信息化建設的逐漸深入,軍用越野汽車也逐漸形成了自身鮮明的發展方向,高機動性就是其發展特色之一,表現在車輛行駛的地域更加廣泛,通過崎嶇、苛刻路面的能力增強,這就要求車輛的行駛平順性與之相適應。任何一項尖端技術從出現到應用到實際都有一個,漫長的過程,半主動懸架技術在國內已經有著廣泛的研究基礎,相關研究機構應該積極開展預研工作,以越野汽車的懸架系統為切人點,將該領域的技術逐漸推廣。
汽車主動懸架的發展及其最新技術
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作者:-
自從汽車發明以來,工程師們就一直在研究如何將汽車的懸架系統設計得更好。最初的汽車懸架系統是使用馬車的彈性鋼板,效果當然不會很好。1908年螺旋彈簧開始用於轎車,當時就曾經有兩種截然不同的意見。第一種意見主張安裝剛性較大的螺旋彈簧,以使車輪保持著與路面接觸的傾向,提高輪胎的抓地能力。但是這樣的弊端是乘坐汽車時有較強烈的顛簸感覺。另一種意見認為應該採用較軟的螺旋彈簧,以適應崎嶇不平的路面,提高乘坐汽車時的平穩性及舒適性。但是這樣的汽車操縱性較差。到了三四十年代,獨立懸架開始出現,並得到很大發展。減振器也由早期的摩擦式發展為液力式。這些改進無疑提高了懸架的性能,但無論怎樣改良,此時的懸架仍然屬於被動式懸架,仍然在很多方面有很大局限性。
衡量懸架性能好壞的主要指標是汽車行駛的平順性和操縱穩定性,但這兩個方面是相互排斥的性能要求,往往不能同時滿足。怎樣在二者之間取得合理的平衡以達到最好的效果,一直是工程師們的研究課題。
平順性一般通過車體或車身某個部位(如車底板、駕駛員座椅處)的加速度響應來評價,操縱穩定性則可以通過車輪的動載來度量。例如,若降低彈簧的剛度,則車體加速度減少使平順性變好,但同時會導致車體位移的增加。由此產生車體重心的變動將引起輪胎負荷變化的增加,對操縱穩定性產生不良影響;另一方面,增加彈簧剛度會提高操縱穩定性,但硬的彈簧將導致汽車對路面不平度很敏感,使平順性降低。所以,理想的懸架應該在不同的使用條件下具有不同的彈簧剛度和減振器阻尼,既能滿足平順性要求又能滿足操縱穩定性要求。
但是普遍使用的被動懸架不可能達到設計師們的理想要求。被動懸架因為具有固定的懸架剛度和阻尼系數,在結構設計上只能是滿足平順性和操縱穩定性之間矛盾的折衷,無法達到懸架控制的理想境界。在使用上,為了使被動懸架能夠對不同的路面具有一定的適應性,通常將懸架的剛度和減振器的阻尼設計成具有一定程度的非線性,比如採用變節距螺旋彈簧和三級阻力控制的液壓減振器。
表1 可變特性懸架主要部件動能表
部件名稱
功能
作用
衰減力轉換
穩定器剛性轉換
手動選擇開關
●
●
選擇擋位,變換懸架特性
顯示器
●
●
顯示手動選擇開關擋位
減振器驅動器
●
驅動減振器內回轉閥
前支柱、後減振器
●
內裝回轉閥,可變化衰減力
穩定器驅動器
●
通過穩定器纜繩,開閉穩定器桿內的油路
穩定器纜繩
●
連接穩定器驅動器和穩定器桿,傳遞驅動器動作
穩定器桿
●
具有油缸的結構,可變換穩定器剛性
電子控制裝置
●
●
根據手動選擇開關狀態,控制各驅動器
註:「●」為此部件具有此功能。
表2 手動選擇開關擋位特點
擋位
減振器的衰減力
穩定器的剛性
特點
「SPORT」擋位
增強
提高
具有高級跑車的優良轉彎性能與靈活的操縱性能
「TOURING」擋位
減弱
降低
具有高級旅行車的高速操縱穩定性與舒適性
由於被動懸架設計的出發點是在滿足汽車平順性和操縱穩定性之間進行折衷,對於不同的使用要求,只能是在滿足主要性能要求的基礎上犧牲次要性能。所以盡管被動懸架在設計上以不斷改進被動元件而實現了低成本、高可靠性的目標,但始終無法解決同時滿足平順性和操縱穩定性之間相矛盾的要求。
為此,自五六十年代起產生了主動懸架的概念,它能夠根據懸架質量的加速度,利用電控液壓部件主動地控制汽車的振動。在這方面的研究,各大汽車製造公司均不遺餘力。典型的例子,早期有雪鐵龍公司在1955年發展的一種液壓-空氣懸架系統,可以使汽車具有較好的行駛性能和舒適性,但是它的製造工序太復雜,最終難以普及。到90年代,日產公司在無限Q45轎車上應用了新式主動懸架,進一步提高了轎車適應崎嶇路面的能力。
隨著電子技術的發展,出現了可變特性懸架控制系統。它可根據運行條件與路面狀況,以手動控制懸架特性變化。手動開關可選擇兩種擋位:1.「SPORT」擋位,剛性高,相當於高級跑車的懸架特性。2.「TOURING」擋位,柔性,相當於高級旅行車的懸架特性。圖 1為可變特性懸架的構造,表1為其主要部件功能,表2為手動選擇開關擋位特點。
現時引人注意的是賓士公司發展的ABC(Active Body Control)系統,可算是相對先進的主動懸架系統代表。
ABC系統的設計人員從一開始就沒有將注意力放在傳統的思路上,而是另闢蹊徑,集中研究車身在行駛時的跳動。他們認為,從穩定性考慮,通過抑制車身在行駛時的起伏、傾斜及跳動,可以最大限度地提高舒適性,而且更簡單直接。對駕駛而言,採用剛性較大的螺旋彈簧,可以使汽車優越的操縱駕駛性得到保證。早在多年前,研究人員已經進行過這方面的驗證。隨著近年來電子技術及電腦控制在轎車上大量應用,這種新型主動懸架變為現實的條件越來越成熟。最新面世的系統採用了大量電子控制技術,賓士公司稱之為主動式車身控制系統,簡稱ABC 。
傳統的懸架系統工作方式主要是通過厚重的車身跳動,推壓液壓油,通過阻尼減振器抑制車身的振動,並由螺旋彈簧將跳動能量吸收。這種完全被動的方式當然有許多不足之處。而ABC系統則通過感應最輕微的車輪及車身動作,在任何大的車身振動之前及時對懸架系統作出調整,保持車身的平衡。該系統能夠很好地適應各種路面情況,即使在異常崎嶇不平的地方,轎車也能保持優越的操縱性、舒適性及方向穩定性。
為了達到理想的效果,ABC系統在各條懸架滑柱內裝有一套新型的液力調節伺服器,可動態調整的液壓缸根據不同的路面情況自動調節螺旋彈簧座的位置,這一點很重要。當車輪遇到障礙物時,ABC系統通過感測器感知,自動調節彈簧座,並在彈簧座上施加壓力,使之能最大限度地抵消傳遞給車身的跳動能量。同樣的方法,ABC系統還能夠避免轎車在制動、加速及轉彎時產生的車身傾斜。當汽車制動或拐彎時的慣性引起彈簧變形,懸架感測器會檢測出車身的傾斜度和橫向加速度。微電腦根據感測器的信息,與預先設定的數值進行比較計算,並立即確定在什麼位置上將多大的負載加到懸架上,使車身的傾斜減到最小。幾乎可以說,車身在任何狀態下都能保持水平位置。
ABC系統的控制感應裝置由兩個微型處理器及13個感測器組成,每10μs對懸架系統作一次掃描和調整。各感測器分別向微處理器傳送車速、車輪制動壓力、踏動油門踏板的速度、車身垂直方向的振幅及頻率、轉向盤角度及轉向速度等數據。電腦不斷接收這些數據並與預先設定的臨界值進行比較。同時,電腦能獨立控制每一個車輪上的執行元件,從而能在任何時候、任何車輪上產生符合要求的懸架運動以適應汽車的每一種行駛狀況。
ABC系統使汽車對側傾、俯仰、橫擺、跳動和車身高度的控制都能更加迅速、精確,即使在路況較差的路面上,汽車的跳動也很小。而且汽車高速行駛和轉彎的穩定性大大提高。車身的側傾小,車輪外傾角度變化也小,輪胎就能較好地保持與地面垂直接觸,使輪胎對地面的附著力提高,以充分發揮輪胎的驅動制動作用。此外汽車的載重量無論如何變化,汽車始終能保持一定的車身高度,所以懸架的幾何關系也可以確保不變。
目前,這種主動式車身控制系統已經應用在賓士最新的C系列轎車上,雖然價格不菲,但也贏得極佳的口碑,被譽為是動力性能和乘坐舒適性改進的一個里程碑。
『肆』 電控懸架 國內外研究現狀、水平及存在的問題
目前國外在高級大客車上幾乎全部使用了空氣懸架,重型載貨車使用空氣懸架的比例也高達80%以上,部分轎車也逐漸開始安裝空氣懸架。在一些特種車輛(如對防震要求較高的儀表車、救護車、特種軍用車及要求高度調節的集裝箱運輸車等)上,空氣懸架幾乎為唯一選擇。
國外汽車空氣懸架的發展經歷了「鋼板彈簧-氣囊復合式懸架→被動全空氣懸架→主動全空氣懸架(即ECAS電控空氣懸架系統)」的變化。ECAS應用了電子控制系統,使汽車在各種路面、各種工況條件下能實現主動調節、主動控制,並增加了許多輔助功能(如故障診斷功能等),目前在歐洲一些國家的大客車上已經大量應用,可以預見,ECAS在汽車上的應用將越來越普及。
在我國空氣懸架的應用落後於國外幾十年,直到近幾年,隨著高檔客車製造技術的引進以及人們對舒適性要求的提高,加上國家對客車等級劃分的標准要求,空氣懸架才開始逐步應用起來。目前空氣懸架主要集中應用在高等級客車上,但是受多方面因素的制約,空氣懸架的配置率仍然很低,基本上還屬於「導入」階段。據不完全統計,國內部分數量相對較大的應用主要集中在鄭州宇通、廈門金龍、蘇州金龍、揚州亞星、一汽客底、東風杭汽等規模較大的主要客車及底盤廠家。比如鄭州宇通在2003年對空氣懸架進行了自主開發,加上選配Newway及Reyco的空氣懸架,年裝車近500~800台(套);揚州亞星年產客車及底盤8000多台,其中部分選用Neway及Reyco的空氣懸架;東風杭汽近兩年客車及客車底盤的產量在8000~9000台左右,先後採用過Neway和科曼的空氣懸架;一汽客底主要選用Neway或Reyco的空氣懸架;廈門金龍和蘇州金龍都是一邊選用Neway、科曼等的產品,一邊在進行自主開發。此外,國內其它一些客車廠家也都是以選裝國外空氣懸架產品為主。
在自主研發方面,由於國內已經能夠生產優質的空氣懸架部件,以此為支撐,部分汽車主機廠已經開始自己設計符合中國道路狀況和車輛實際條件的空氣懸架彈簧產品,並選裝國內優秀的部件以降低成本。鄭州宇通公司成立了鄭州百特零部件公司,自己設計匹配,分散采購。2002年,宇通公司本部生產空氣懸架客車235輛,除「猛獅」系列需從德國進口底盤外,其他車型的空氣懸架各部件大多為國內加工製造。
我國公路及高速公路的發展對汽車的操縱穩定性、平順性、安全性提出了更高的要求,對國內空氣懸架市場產生了很大的促進作用。此外,重型汽車對路面破壞機理的研究及認識進一步加深、政府對高速公路養護的重視、限制超載逐步在國內各地受到重視等因素,使空氣懸架在重型車市場的應用也將進一步擴大。為適應高速公路運輸的需要,高級客車和大型載貨車都必須使用空氣懸架。
客車市場的快速發展也將大大拉動空氣懸架的需求增長。近幾年,空氣懸架的需求主要是與高級客車的銷售量直接相關。據統計,我國高級客車的市場以每年15%的速度增長。「十五規劃」預測,2005年大中型客車年需求量為12~16萬輛(其中大型客車為3~5萬輛,中型客車為9~11萬輛),2002年7月,交通部頒布實施《營運客車類型劃分及等級評定》(JT/T325-2002)行業標准,新頒布實施的標准對大中型客車配置懸架類型作了規定,其中高級大中型客車必須採用空氣懸架,這為空氣懸架產品的推廣使用創造了良好的外部環境。
載貨車必將成為空氣懸架市場的支撐點。「十五規劃」預測,到2005年重型載貨汽車需求為9~11萬輛。僅從東風汽車有限公司2002年4月公開發布的2004~2007年中期事業計劃來分析,預計未來幾年「東風有限」系列商用車的空氣懸架配置數量約在15000~30000套;一汽集團的系列商用車的空氣懸架配置數量也不低於這個數字。綜合上述分析,預計到2005年,適應高速公路需要的大中型客車、高檔旅遊客車的空氣懸架彈簧的配置率將會有一個較快的增長幅度,其中大型客車將有15000~20000輛採用空氣懸架彈簧;重型載貨汽車預計有5000輛採用空氣懸架系統。
關於我國空氣懸架研發的思考
我國長春汽車研究所早在1957年就開始了空氣懸架技術的研究,不少高校的相關專家及研究機構多年來也做了大量卓有成效的工作,並取得了許多重要研究成果,但是由於種種原因,這些研究成果的產業轉化率非常低,導致許多有價值的研究沒能繼續堅持和深入下去,使我國汽車懸架技術的研究和應用與歐美等發達國家相比明顯落後。
目前在汽車懸架系統方面,我國除了鋼板彈簧懸架的設計及應用比較成熟以外,其它的懸架技術的應用絕大部分還處於車型引進、仿製或直接購買產品階段。懸架產品的設計開發滯後,一方面表現在設計手段落後,計算機應力分析、動態模擬在企業中應用還較少;另一方面沒有建立起一套完善的設計評價體系。在美國,由於空氣懸架的普遍應用,已經成就了一批專門從事空氣懸架設計、製造的懸架專業公司。我國還沒有一家整車廠能獨立設計出空氣懸架成功地應用於整車,也沒有一家懸架專業公司能夠設計出並向市場提供成熟的空氣懸架產品。雖然我國加入WTO之後汽車及零部件產業會全面融入全球經濟,汽車行業可以實現全球采購,但是不能擁有懸架設計和製造的關鍵技術,整車的市場競爭力肯定會受到削弱。
根據這種狀況,我國汽車零部件企業應當藉此機遇,加快研發空氣懸架產品。首先必須明確劃分空氣懸架系統設計開發的許可權與分工,由研發部門負責研發方向、確定系統特性參數,指定具體的二級開發單位,實現產品的快速研發和升級換代。其次,要從產品的工藝路線入手,制定合理的開發配套模式。針對空氣懸架產品的系統特性,採取「二級開發、總成集配、模塊供貨」,並集中於一家公司。最後,應摒棄狹隘的自主開發理念,積極開展與國外強勢企業的合資合作,加快融入空氣懸架領域的國際競爭、合作和發展,最終實現我國商用汽車整體技術水平及競爭實力的提升。
『伍』 汽車發動機電控系統的發展歷史是什麼
汽車電子技術已經全面覆蓋汽車行業。如今的汽車先進的技術都於電子技術掛鉤回:電噴發動機,電動車窗答,電動座椅,電控車身穩定系統,電子顯示屏,電控懸架等等。而如今的汽車都配備了一個電腦—ECU來調節整個汽車的運行,汽車電子技術已經成了汽車技術進步的最大源泉。
『陸』 什麼是電控懸架
電控懸架系統能夠根據抄車身高度、車速、轉向角度及速率、制動等信號,由電子控制單元(ECU)控制懸架執行機構,使懸架系統的剛度、減振器的阻尼力及車身高度等參數得以改變,從而使汽車具有良好的乘坐舒適性、操縱穩定性以及通過性。電控懸架系統的最大優點就是它能使懸架隨不同的路況和行駛狀態做出不同的反應。
『柒』 電控懸架的基本原理
電子控制懸架系統由感測器與開關、控制單元、執行元件等電子器件組成回。感測器和開關將路答面輸入的模擬信號轉換為數字信號傳送給控制單元ECU,控制單元ECU將感測器輸入的電信號進行分析處理後輸出控制信號給執行元件,執行元件的機械動作改變減振器的阻尼系數,調整彈簧的高度和剛度。
『捌』 電控懸架系統的組成及工作原理
這是一個網路文庫的ppt,詳細的介紹了你的問題,內容比較多,可以自己版查看一下權:
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『玖』 電控懸架的特點是什麼
1、電控懸架的特點:
能夠根據車身高度、車速、轉向角度及速率、制動等信號,由電子控制單元(ECU)控制懸架執行機構,使懸架系統的剛度、減振器的阻尼力及車身高度等參數得以改變,從而使汽車具有良好的乘坐舒適性、操縱穩定性以及通過性。
2、傳統懸架的組成:彈簧、減振器、導向機構
屬於被動式懸架:車輪和車身狀態只能被動地取決於路面及行駛狀況以及汽車的彈性支承元件、減振器和導向機構。
無法滿足變化莫測的路面狀況和汽車行駛狀況,操縱性與舒適性不和諧。
電子控制懸架系統的基本目的是:通過控制調節懸架的剛度和阻尼力,突破傳統被動懸架的局限性,使汽車的懸架特性與道路狀況和行駛狀態相適應,從而保證汽車行駛的平順性和操縱的穩定性要求都能得到滿足。
3、基本功能:
車高調整:無論車輛的負載多少,都可以保持汽車高度一定,車身保持水平,從而使前大燈光束方向保持不變;當汽車在壞路面上行駛時,可以使車高升高,防止車橋與路面相碰;當汽車高速行駛時,又可以使車高降低,以便減少空氣阻力,提高操縱穩定性。
減振器阻尼力控制:通過對減振器阻尼系數的調整,防止汽車急速起步或急加速時車尾下蹲;防止緊急制動時的車頭下沉;防止汽車急轉彎時車身橫向搖動;防止汽車換擋時車身縱向搖動等,提高行駛平順性和操縱穩定性。
彈簧剛度控制:與減振器一樣在各種工況下,通過對彈簧性系數的調整,來改善汽車的乘坐舒適性與操縱穩定性。
『拾』 電控懸架系統的分類有哪些
電控懸架系統的分類
按控制理論不同,電控懸架系統分為半主動式、主動式兩大類。專
半主動懸架:屬是指懸架元件中的彈簧剛度和減振器阻尼系數兩者之一可以根據需要進行調 節。主要採用調節減振器的阻尼,不能對剛度進行有效的控制。
主動懸架:能自動調整懸架剛度和阻尼(包括整體調整和單輪調整),從而能同時滿足汽車行駛平順性和操縱穩定性等各方面的要求。此外,主動懸架還可以根據車速的變化控制車身的高度。