《汽车电子控制技术》课件-第四部分：电子控制悬架系统

一、汽车悬架的作用汽车悬架是指连接车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)的一系列传力装置，因此汽车悬架具有以下作用：1．承载即承受汽车各方向的载荷，这些载荷包括垂直方向、纵向和侧向的各种力。2．传递动力即将车轮与路面间产生的驱动力和制动力传递给车身，使汽车向前行驶、减速或停车。3．缓冲即缓和汽车和路面状况等引起的各种振动和冲击，以提高乘员乘坐的舒适性。除此之外，汽车的悬架对汽车车轮的定位有较大的影响，进而影响汽车行驶性能、操纵性能及乘坐的舒适性。如图4-1所示。第四部分：电子控制悬架系统情境一概述图4-1汽车悬架二、基本原理车辆在路上行驶时，车轮经过凸凹不平处就会受到冲击力，该力由悬架和车轮悬挂系统传递到车身上。汽车悬架的作用就是吸收并化解这个冲击力。一般说来，汽车悬架应分为悬架系统和减振系统这两部分。在这两个系统的共同作用下，可以达到下述使用要求：行驶安全性：保持车轮与路面接触，这对于保证制动和转向具有重要意义。工作安全性：保护汽车部件，使之不受过高的负荷。行驶舒适性：大大降低对乘员不利的负荷，避免损坏运载的精密货物。弹性元件是悬架中的“承载”元件，它将车轮悬挂与车身连在一起。轮胎和座椅的弹性对悬架起到补充作用。弹性元件有：钢质弹簧、充气/空气弹簧、橡胶/弹性体，或者是上述形式的组合。轿车上普遍采用钢质弹簧悬架，钢质弹簧采用的形式很多，但其中最普遍的是螺旋弹簧。如图4-2所示。图4-2汽车悬架组成

一、系统部件奥迪A8自适应空气悬架系统组成如图4-3所示。

情境二奥迪A8自适应空气悬架图4-3奥迪A8自适应空气悬架系统组成1.控制单元J197系统的核心部分就是这个控制单元，它安装在车内杂物箱的前方。该控制单元处理其他总线用户的相关信息以及个别的输入信号，处理后的重要结果就是用于启动压缩机、电磁阀和减振器的信号。2.减振支柱四个减振支柱的结构是相同的。3.空气弹簧空气弹簧是封装式的，也就是说：它包在一个铝制缸体内。为了防止在这个缸体和可伸缩膜盒之间出现脏物，使用一个涨圈封锁住了活塞和缸体之间的区域。在售后服务中可以更换这个涨圈，但可伸缩膜盒不能单独更换。如有损坏，必须整体更换减振支杆。4.减振器采用的是双管式充气减振器，该减振器具有电动连续可调功能。活塞中的主减振阀是通过弹簧来预张紧的，在该阀的上面有一个电磁线圈，连接电缆通过中空的活塞杆通往外部。工作过程：减振的阻尼力大小主要是由该阀的液体流动阻力来决定的。流过该阀的液压油的阻力越大，减振的阻尼力也就越大。5.空气供给总成空气供给总成安装在发动机舱内左前部，这样就可避免在乘员舱内产生噪音，而且还可以实现有效的冷却效果。因而这种布置可以延长压缩机的接通时司。从而提高调节的质量。工作过程：工作原理与四轮驱动车上使用的空气供给总成是一样的。为了防止压缩机过热，在必要时(气缸盖温度太高)空气供给总成会被切断。最大静态系统压力为16bar。6.电磁阀体电磁阀体内包含压力传感器以及用于控制空气弹簧和蓄压器的阀。该电磁阀安装在车左侧的车轮罩衬板和A柱之间。7.蓄压器蓄压器安装在车辆左侧，行李箱地板和后消音器之间。二、传感器1.压缩机温度传感器G290壳体内装有一个负温度系数(NTC)电阻。如图4-10所示。图4-10温度传感器2.压力传感器该传感器浇铸在电磁阀体内，在外面是够不着的。压力传感器测量的是前、后桥减振支柱的压力或蓄压器内的压力。3.加速度传感器为了能使得车辆在任何行驶状态都能获得最佳的减振效果，就需要知道在这段时间内车身的运动情况（悬挂质量）和车桥部件（非悬挂质量）的特性。车身的加速度由三个传感器来测量。4.车身水平传感器G76,G77,G78,G289

传感器的结构和针脚布置与四轮驱动车上的是一样的。这四个传感器是完全一样的，但支架和连接杆是不同的（与在车的哪面和哪个轴上有关）。工作过程：这些传感器将接收叉形臂和车身之间的距离（也就是车身水平信息）传感器是以800Hz（四轮驱动车是以200Hz）的频率来工作的，这个频率足以确定非悬挂质量的加速度。三、调节过程车身水平高度的变化是以轴来进行的，调节的是车左侧、右侧之间的的水平高度差（例如由单面加载引起的）。如图4-14所示。当车速低于35km/h时，优先使用蓄压器来作为能源来使用，但前提条件是：蓄压器和空气弹簧之间至少存在3bar的压力差。车身水平高度的变化过程：提升：先是后桥升高，然后前桥再升高。下降：先是前桥下降，然后是后桥下降。图4-14车身高度调节四、特殊工况的调节1.转弯转弯时，悬架的调节过程就被终止，转弯结束又接着进行调节。车辆是否在转弯可根据转向角传感器和横向加速度传感器的信号来判断。如图4-15所示。减振的阻尼力与因此可以有效地避免出现不必要的车身运动（如摇晃）。图4-15转弯调节2.制动过程减振阻尼调节过程主要ABS/ESP制动过程中,这样就可将汽车栽头和车身晃动减至最小。如图4-16所示图4-16制动过程3.起步过程在起步过程中，车身的惯性会导致出现汽车栽头现象。由于减振阻尼力与当时的行驶状态相适应，这就可以将这种汽车栽头现象减至最小。4.“行驶前”和“行驶后”模式在车辆行驶前或点火开关接通前，与规定高度的偏差都会得到校正。操纵了车门、行李箱盖或15号接线时，该系统会被从休眠模式唤醒，进入“行驶前”模式。5.休眠模式进入“行驶后”模式60秒后若仍无输入信号，系统就进入节能的“休眠”模式了。系统在2.5小时和10小时后会短时脱离“休眠”模式，以便再次检查高度状态。6.举升机模式举升机模式是通过车辆高度传感器信号和静止车辆停止运行的时间长度识别出来的。故障存储器内无故障存储。指示灯不指示这个模式状态。如图4-17所示图4-17举升机模式7.维修模式这种模式是不会被自动识别出来的。如果要使用千斤顶，必须先关闭自适应空气悬架，这时要操作CAR-SETUP菜单中的MMI控制按钮才行。有两种方法可以关闭这种模式：在MMI中设定（“Wagenhebermodus”就是千斤顶模式），或以超过15km/h的车速行驶。如图4-18所示图4-18举升机模式8.挂车模式当挂车与车辆完成电气连接后会被自动识别出来。使用SETUP按钮可以查询系统状态（即挂车模式现在是处于接通还是关闭状态），必要时可通过MMI控制按钮来激活该模式。9.底盘极低状态当底盘处于极低状态时（比正常高度低65mm,以上），指示灯和警报灯都会指示出这种情况。停车时间过长时就可能出现这种状态。如图4-19所示.图4-19底盘极低状态指示灯和警报灯报警10.底盘极高状态当底盘处于极高状态时（比正常高度高50mm以上），警报灯会闪亮。在很重的载荷被卸下后就可能短时出现这种状态。如图4-20所示.图4-20底盘极高状态指示灯和警报灯报警11.应急运行状态如果识别出系统部件故障或信号故障，一般来说就无法保证系统功能的可靠性了。根据故障的严重程度，会启动一个应急运行程序。故障会存入故障存储器。组合仪表上的警报灯会点亮。应急状态是为了保证行驶稳定性，这样可避免悬架过软。当悬架的调节功能完全失效时，该系统就会被中断供电，于是悬架就呈“硬”状态。

一、系统部件奥迪A8自适应空气悬架系统组成如图4-3所示。

情境二奥迪A8自适应空气悬架图4-3奥迪A8自适应空气悬架系统组成1.控制单元J197系统的核心部分就是这个控制单元，它安装在车内杂物箱的前方。该控制单元处理其他总线用户的相关信息以及个别的输入信号，处理后的重要结果就是用于启动压缩机、电磁阀和减振器的信号。2.减振支柱四个减振支柱的结构是相同的。3.空气弹簧空气弹簧是封装式的，也就是说：它包在一个铝制缸体内。为了防止在这个缸体和可伸缩膜盒之间出现脏物，使用一个涨圈封锁住了活塞和缸体之间的区域。在售后服务中可以更换这个涨圈，但可伸缩膜盒不能单独更换。如有损坏，必须整体更换减振支杆。4.减振器采用的是双管式充气减振器，该减振器具有电动连续可调功能。活塞中的主减振阀是通过弹簧来预张紧的，在该阀的上面有一个电磁线圈，连接电缆通过中空的活塞杆通往外部。工作过程：减振的阻尼力大小主要是由该阀的液体流动阻力来决定的。流过该阀的液压油的阻力越大，减振的阻尼力也就越大。5.空气供给总成空气供给总成安装在发动机舱内左前部，这样就可避免在乘员舱内产生噪音，而且还可以实现有效的冷却效果。因而这种布置可以延长压缩机的接通时司。从而提高调节的质量。工作过程：工作原理与四轮驱动车上使用的空气供给总成是一样的。为了防止压缩机过热，在必要时(气缸盖温度太高)空气供给总成会被切断。最大静态系统压力为16bar。6.电磁阀体电磁阀体内包含压力传感器以及用于控制空气弹簧和蓄压器的阀。该电磁阀安装在车左侧的车轮罩衬板和A柱之间。7.蓄压器蓄压器安装在车辆左侧，行李箱地板和后消音器之间。二、传感器1.压缩机温度传感器G290壳体内装有一个负温度系数(NTC)电阻。如图4-10所示。图4-10温度传感器2.压力传感器该传感器浇铸在电磁阀体内，在外面是够不着的。压力传感器测量的是前、后桥减振支柱的压力或蓄压器内的压力。3.加速度传感器为了能使得车辆在任何行驶状态都能获得最佳的减振效果，就需要知道在这段时间内车身的运动情况（悬挂质量）和车桥部件（非悬挂质量）的特性。车身的加速度由三个传感器来测量。4.车身水平传感器G76,G77,G78,G289

传感器的结构和针脚布置与四轮驱动车上的是一样的。这四个传感器是完全一样的，但支架和连接杆是不同的（与在车的哪面和哪个轴上有关）。工作过程：这些传感器将接收叉形臂和车身之间的距离（也就是车身水平信息）传感器是以800Hz（四轮驱动车是以200Hz）的频率来工作的，这个频率足以确定非悬挂质量的加速度。三、调节过程车身水平高度的变化是以轴来进行的，调节的是车左侧、右侧之间的的水平高度差（例如由单面加载引起的）。如图4-14所示。当车速低于35km/h时，优先使用蓄压器来作为能源来使用，但前提条件是：蓄压器和空气弹簧之间至少存在3bar的压力差。车身水平高度的变化过程：提升：先是后桥升高，然后前桥再升高。下降：先是前桥下降，然后是后桥下降。图4-14车身高度调节四、特殊工况的调节1.转弯转弯时，悬架的调节过程就被终止，转弯结束又接着进行调节。车辆是否在转弯可根据转向角传感器和横向加速度传感器的信号来判断。如图4-15所示。减振的阻尼力与因此可以有效地避免出现不必要的车身运动（如摇晃）。图4-15转弯调节2.制动过程减振阻尼调节过程主要ABS/ESP制动过程中,这样就可将汽车栽头和车身晃动减至最小。如图4-16所示图4-16制动过程3.起步过程在起步过程中，车身的惯性会导致出现汽车栽头现象。由于减振阻尼力与当时的行驶状态相适应，这就可以将这种汽车栽头现象减至最小。4.“行驶前”和“行驶后”模式在车辆行驶前或点火开关接通前，与规定高度的偏差都会得到校正。操纵了车门、行李箱盖或15号接线时，该系统会被从休眠模式唤醒，进入“行驶前”模式。5.休眠模式进入“行驶后”模式60秒后若仍无输入信号，系统就进入节能的“休眠”模式了。系统在2.5小时和10小时后会短时脱离“休眠”模式，以便再次检查高度状态。6.举升机模式举升机模式是通过车辆高度传感器信号和静止车辆停止运行的时间长度识别出来的。故障存储器内无故障存储。指示灯不指示这个模式状态。如图4-17所示图4-17举升机模式7.维修模式这种模式是不会被自动识别出来的。如果要使用千斤顶，必须先关闭自适应空气悬架，这时要操作CAR-SETUP菜单中的MMI控制按钮才行。有两种方法可以关闭这种模式：在MMI中设定（“Wagenhebermodus”就是千斤顶模式），或以超过15km/h的车速行驶。如图4-18所示图4-18举升机模式8.挂车模式当挂车与车辆完成电气连接后会被自动识别出来。使用SETUP按钮可以查询系统状态（即挂车模式现在是处于接通还是关闭状态），必要时可通过MMI控制按钮来激活该模式。9.底盘极低状态当底盘处于极低状态时（比正常高度低65mm,以上），指示灯和警报灯都会指示出这种情况。停车时间过长时就可能出现这种状态。如图4-19所示.图