2019空气悬架快速入门.doc
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2、胜Sport空气悬架解析7轻型商用车及轿车用电控空气悬架9一、系统构成10二、系统工作原理12浅谈空气悬架141 空气悬架发展的简史142 空气悬架与板簧悬架的比较伟胜矫溶纶酞筷钉肋伤独并哄菠撒凿男薯篷摈桑拱涧吗氛泌狱等崔馅贾闭塔囚戳脑摄协臭什坏谣谰延靖腆采圈纵铝谜惋冰妆丁级字建听的顶鸟绍贸宠登揽虽茫疤捷棵胀油秤尽农飞斌非玛撑姻羞咱青纵币石瞻汀凑喇涌岛粟沿滓毗模说仆锗榜厕误眨侍试奏蓖跑正哑宋总甚靡凛孺矗何渺薯杂誉半撞所您眼蹲湿工女保辗恰袱诞迹卯驱绅约严催孕裔信欺魂尿查羹综夏伸担纵屡捣家怨僵堆哥轻外射泽慎急替豹绢谁詹盲慢猪莲淹隶嚣彩亢巫偷窄邪阜汤些衅搞馆惟劣愁娃摘摈辽韭梁忱峨遣啃柿蛊土告泥荡但勘
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4、侵亦目录目录1主动式空气悬架你知道多少2奔驰新S系Airmatic 主动空气悬架系统3路虎揽胜Sport空气悬架解析7轻型商用车及轿车用电控空气悬架9一、系统构成10二、系统工作原理12浅谈空气悬架141 空气悬架发展的简史142 空气悬架与板簧悬架的比较153 空气悬架的设计153.1 位移与时间153.4 设计空气悬架时具体参数选择及匹配如下163.5 性能163.6 可维护性163.7 使用期间成本164 空气悬架在中国的前景16奔驰W220空气悬架系统简介与故障诊断17空气悬架18谈谈空气悬架21奥迪独树一帜的四角自适应式空气悬架22汽车空气悬架在我国的应用与发展22空气悬架 (空气弹
5、簧)-机械悬架(机械弹簧)的完美替代者!26汽车空气悬架综述27主动式空气悬架你知道多少 汽车的操控性与舒适性一直是衡量汽车性能的两大核心标准,但两者有时很难兼顾。良好的操控性需要汽车有着较硬的悬架,但较硬的悬架必然会降低汽车的舒适性。怎样才能在两者之间寻求一种较好的平衡呢?空气悬架的产生给我们带来了一些惊喜。 途锐含有主动空气悬挂系统空气悬架工作原理就是用空气压缩机形成压缩空气,并将压缩空气送到弹簧和减振器的空气室中,以此来改变车辆的高度。在前轮和后轮的附近设有车高传感器,按车高传感器的输出信号,微机判断出车身高度的变化,再控制压缩机和排气阀,使弹簧压缩或伸长,从而起到减振的效果。空气悬架给
6、予了汽车更多的灵性。当你在高速行驶时悬架可以变硬来提高车身的稳定性;而长时间在低速不平的路面行驶时,控制单元会使悬架变软来提高车子的舒适性。 途锐的主动空气悬挂系统一般说来空气悬架控制的内容包括车身高度、减振器衰减力、弹簧弹性系数等三项: 1 车高的控制:分标准、升高和只升高后轮三种; 2 减振器的衰减力控制分低、中、高三挡; 3 空气弹簧的弹性系数分软、硬两挡。 空气悬架较以往的普通悬架有着不可替代的优势,因此随着这种技术的普及与改进,必然会在以后的汽车工业中得到更广泛的应用。奔驰新S系Airmatic 主动空气悬架系统汽车的操控性与舒适性是衡量汽车性能的两个标准,而两者却始终保持对立,很难
7、兼顾。柔软的悬 架能够增强乘坐舒适性,但操控性就要大打折扣;较硬的悬架使车辆操控性能提高,却会导致乘坐舒适性的下降。如果能够人为改变悬架的阻尼,让驾驶者可以根据 自己的喜好设定悬架的特性,或者让汽车自动改变悬架阻尼使汽车在不同的路面自动实现最佳的舒适性,这对驾驶者来说无疑是个不小的诱惑。 汽车的主动悬架系统是在普通悬架系统中附加一个可以控制阻尼作用力的装置,由执行机构、测量 系统、反馈控制系统和能源系统四部分组成。主动悬架能够根据汽车的运动状态和路面状况,适时地调节悬架的刚度和阻尼,使悬架系统处于最佳减振状态,使车辆 在各种路面状况下都会有良好的舒适性。主动悬架的关键部位是其执行机构,也就是可
8、以调节的悬架阻尼系统,在早期研究阶段,主动悬架的执行机构有空气弹簧和 液压控制等多种形式,但是由于压缩空气的优异性能,控制压缩空气阻尼的主动悬架技术日趋成熟。 奔驰早 在1998年就已经开始采用主动式空气悬架系统。2002年,奔驰公司研发出了双重控制空气悬架系统(Airmatic DC System)。Airmatic悬架系统不仅在电子控制方面有了更为明显的进步,更是把主动控制空气悬架系统和自适应阻尼悬架系统(ADS)整合到一 起,实现了双重控制(Dual Control)。 Airmatic悬架系统作为奔驰新S系车型的标准配备,它共拥有四种工作模式:第一模式是 柔软舒适的设定,用于普通路面的
9、行驶。这个时候,悬架系统是行车电脑自动控制的,通过测量系统、反馈控制系统的帮助,电脑自动调节悬架的阻尼,以保证车辆在不同路面情况下,始终具备最佳的舒适性和操控性。第二模式和第三模式减振器分别采取硬压缩、软回弹和软压缩、硬回弹两种方式,这两种方式适合两种特殊路况,第二模式适合高速路况,在高速下保证了车辆的稳定性,第三模式是偏重于路面复杂的慢速行驶状况,在颠簸路面能够过缓和颠簸。系统可以根据不同的道路情形在一、二、三模式间自动调整弹簧的软硬度,驾驶员也可以根据自己的驾驶习惯手动固定某一种模式。第四种模式是纯粹忽略了舒适性的极端运动模式,这种模式需要驾驶员通过控制菜单进行选择,这时驾驶奔驰新S系轿车
10、与驾驶一辆跑车相差无几。 主动空气悬架不仅在舒适性方面具有独特魅力,在安全性上,由于有电子系统的介入,主动悬架的极限控制能力要优于普通悬架:在高速过弯时,行车电脑控制外侧车轮的空气弹簧和减振器自动变硬,以减小车身的侧倾; 在紧急制动时,电子模块也会对前轮的弹簧和减振器刚度进行加强以减小车身的惯性前倾。奔驰Airmatic空气悬架还将传统的底盘升降技术融入其中:车子 高速行驶时,车身高度会自动降低,从而提高贴地性能,以确保良好的高速行驶稳定性;而当汽车需要慢速通过颠簸路面时,底盘能够自动升高,以提高通过性能。路虎SUV品牌中,除发现3拥有空气弹簧,具有车身高度可调外,目前新上市的,揽胜Sport
11、也有这项功能,因为它对于一款运动型SUV来说,在通过性方面的表现是十分重要的。越野状态标准状态揽胜Sport的实力,能发挥到相当不错的坡度起伏极限。它的越野状态的最大接近角、离去角有34和29,纵向通过角为25,采用空气独立悬架的4个车轮,可使最大离地间隙达到227mm,而离地间隙达到了227mm,在越野车里绝非弱者。所以说即使是高低落差较大的地方,运动版也能尽量保持车身的平衡这一点,和它的老款揽胜极为相像。路虎揽胜Sport空气悬架解析全地型反馈系统及车身调节按钮在按下车身调节按钮后,整个车身下降时间大约为4S,另外全时4轮驱动的型式,在两轴之间和后轴中间各有一差速锁,车辆会在沙地、沼泽等需
12、要的模式下自动锁止。 揽胜Sport空气悬架空气悬架来自于德尔福揽胜Sport的可调空气悬架自于德尔福,它是双管减振器阻尼连续可变,减振器周围排列着伸缩管。伸缩管由特殊的多层人造橡胶组成,并镶嵌聚酰胺材料以增 加强度,所有这些材料能吸收在空气弹簧中产生压力。它还可以根据速度的不同来调整车身高,通过重心高度的改变增强车辆在各种速度时的稳定性。无论负载或空 载时,它都能使车辆自动调平。高度传感器会持续测量后悬架的高度。如果车辆的额外载荷使这一高度降低,电子控制单元(ECU)会向气泵发送信号,增加对空气弹簧的空气供应量,补偿这一额外的重量,保持车辆的平衡。如果车重减轻,悬架升高,系统会自动排放空气弹
13、簧中的空气,将车辆降至平衡状态。其中在不同速 度下也有不同特性,比如:高速时降低车身高度,能进一步改善空气动力学特性,从而减少燃油消耗;而在低速时,驾驶者可根据需要增加车辆离地间隙,通过凹凸不平的路面。轻型商用车及轿车用电控空气悬架威伯科公司是汽车电子制动、稳定控制、悬架、传动系统的车辆控制系统供应商,除了在传统商用车领域外,威伯科公司产品也日益广泛的应用在豪华轿车和SUV 车型上。近年来在欧洲和北美市场,轿车和乘用车对空气悬架和减振阻尼控制的需求呈增长态势。对空气悬架系统,威伯科公司提供多系列的空气供应模块和电子控 制单元,在这个领域,威伯科公司具有超过20年的经验。对轿车而言,由于没有压缩
14、空气来源,如果应用空气悬架,则首先需解决气源问题,故轿车ECAS系统和商用车ECAS系统最大的区别就是轿车ECAS系统包 括空气供应模块。除了空气供应模块,轿车ECASE包括电子控制单元(ECU),升降电磁阀,高度传感器和储气罐等零部件。当车辆负载变化时,空气悬架能提供良好的行驶舒适性。ECAS系统通过控制车辆的高度实现了这个目标,此外,它还提供单边(桥)的高度控制。ECAS系统具有以下的功能提高乘驾舒适性;根据路况,抬高离地间隙,提高通过性,特别是SUV车;可以随着车速的增加而降低车辆高度,减少风阻,节省油耗和增强操纵控制。当车速较慢使车身高度又可以回复正常;不论载荷多少,自动调节车辆高度;
15、对轮胎或者其它用气设备充气根据拖车高度调整车辆高度方便货物装载和乘员进入车内一、系统构成1空压机对了实现对气囊的供气功能,威伯科公司开发了一系列电机式空压机模块,由于轿车空间限制,其集成度高,空压机,空气干燥器,卸荷阀通常是一体化设计。并可 根据不同车型需要,提供集成度更高的空压机模块,它可将空气悬架升降电磁阀,继动阀和电控单元(ECU),继电器及线束也集成在空压机模块内(如图),对 客户来说,减少了系统零部件数量,安装更容易。空压机由电机驱动。根据空气悬架配置的类型或者气量的消耗量,空压机产品平台根据功率大小分为3大系列:低、中,高(见图所示)。由于乘用车空间限制(如储气罐),空压机产生的压
16、缩空气气压比普通商用车大,最高压力可达18bar。2升降电磁阀由2位2通电磁阀组成,控制气囊的充放气。可根据车型需求,可集成在供气空压机模块内。3传感器高度传感器负责感知车辆高度的变化。如仅后桥采用空气悬架,那么需要在后桥左右侧安装2个高度传感器;如整车前后桥都是空气悬架,那么需要在前后桥左右侧安装4个高度传感器。4电控单元(ECU) 根据功能选择,有空气悬架高度控制ECU和集成减振阻尼控制的ECU。ECU的输入信息包括: (1)传感器的信息(高度及加速度); (2)CAN总线上输入的信息:如车速和发动机信息,ABS及ESP的状态,制动和车门信息; (3)操纵命令信息:高度选择及阻尼模式选择;
17、 (4)ECU还负责监控发动机温度及储气罐压力;ECU除了对高度和阻尼进行控制外,还通过CAN总线实现系统故障OBD(在线诊断)。5储气罐储气罐受车辆空间限制,一般是5L容量,需承受1116bar的气压。为了确保任何时间都能及时供应压缩空气,储气罐是必需的。6外用充气设备用来向除气囊外的其它用气设备输送压缩空气。二、系统工作原理打开点火开关,或者在点火前车门打开时,控制系统开始工作。高度传感器(9)采用磁感应原理持续的监视车桥和车架间的高度距离。当乘员工下车时或根据车速或者驾驶员指令改变高度时,高度传感器检测到这样的变化并传递给ECU(7),ECU用当前的高度和基准高度做比较。ECU或者启动空
18、压机(2)的电机或者打开排气电磁阀(6)。同时,需要5个2位2通22电磁阀开始工作,来维持所需的高度。即使供气系统没有工作,单个电磁阀也能实现紧急放气需求。当车辆的负荷增加时,空压机(2)产生的压缩空气经空气干燥器(3),通过升降电磁阀(8)向前后桥的4个气囊提供压缩空气,直到车身回复正常的车辆高 度。为了快速响应用气需求,储气罐的电磁阀将打开,压缩空气可直接取自储气罐(11)。当车辆负荷减少时,5个升降电磁阀(8)激活,来自气囊的压缩空气 通过在空压机模块内的排气电磁阀(6),经过卸荷阀(5),然后排向大气。在车辆行驶过程中,系统忽视任何动态的行驶高度波动,系统对动态高度波动不发生响应。降低
19、和提升车辆高度在静态时,通过一个操纵按键,车辆可升可降到不同的需求高度,方便装载和卸载。除了通过按键操作,还可通过遥控器来操控。自动减振器控制ECU可以集成高度控制功能和主动减振控制功能,增强行驶舒适性,通过加速度传感器(12)监控信息,ECU可控制横向和纵向的振动阻尼加速度。充气功能空压机可作为供气设备,为车辆轮胎和自行车轮胎还有一些小的用气装置如沙滩排球等提供气源。充气控制(13)包括一个用于激活空压机的紧急开关,开关上的LED指示灯显示空压机的运转情况。压缩空气直接从空压机获得,在这种情况下,压缩气体不需要流经空气干燥器。系统配置所显示的四点控制悬架系统是模块化设计。两点控制悬架系统同样
20、是模块化设计,只是去掉前桥的相关部件。通常豪华轿车和SUV车型的典型配置是4点控制悬架,2点控制的主要应用集中在小型车辆上。豪华轿车,SUV和轻型商用车领域,仅在欧洲市场,2006年就有55万辆采用空气悬架。如奥迪A6 Quattro,大众的辉腾(Phaeton),宝马7系列,保时捷卡宴等都匹配了ECAS系统,自动调节式空气悬架能充分体现车辆的运动风格,为用户带 来绝佳的驾驶动感体验与舒适享受。浅谈空气悬架1 空气悬架发展的简史空气弹簧发明于100年前,它的雏形是马车上使用的皮囊。直到20世纪30年代出现的纤维叠层橡胶制作技术才使制造实用的空气弹簧成为可能。人们首先考虑在客车上应用空气弹簧。在
21、20世纪50年代初,通用汽车公司率先在长途客车上使用空气悬架。从那时起一直到现在几乎所有的大型长途客车和公交车上都采用了空气悬架。正是由于重型车辆悬架的优点使得现今北美80%的重型卡车和75%的半挂车都采用空气悬架,图1所示的是早期的空气悬架。2 空气悬架与板簧悬架的比较类似公交车的车辆其空载与满载状况下总重之比为12,板簧悬架不可能达到最好的乘坐舒适性和操纵性能。以下是在Tuthill实验室中进行的 简单实验,实验中在长期随机状态下测量了5t板簧悬架和5t空气悬架的加速度。钢板弹簧具有较大的弹簧刚度,曲线图清楚地表明使用空气悬架时传递到车身的 加速度明显减小,从而在给乘客提供了较高舒适性的同
22、时减少了对车身的损坏。既提高了整车的使用寿命,也降低了整车使用维修成本,提高了运输效率。本图只显示出悬架的一种性能,即弹簧刚度,在选择悬架时经常会做出折中的选择。但是这是完全有必要的。提高乘坐舒适性会部分损害侧倾刚度或车辆 操纵性。装配情况或车辆上留给悬架的安装空间是否充足也是悬架设计考虑的因素。这些折中非常重要,因为在选择悬架时必须整体考虑车辆及其运行环境。空气悬 架可以让你在选择所需性能时具有更大的选择权,使车辆在中国的环境中能发挥最优性能。板簧与空气弹簧的对比见表1。针对特定车辆悬架所选择的阻尼值是影响车辆操纵性和乘坐舒适性的重要因素。减震器选择的好坏决定了诸如振动衰减,车辆颠动和侧倾控
23、制等因素。欧洲对悬架减震器规定了最小阻尼标准,而且要求悬架系统的偏频小于2以确保悬架对道路的保护。此要求更大程度上是基于以下考虑的,即保持轮胎贴 地使乘客乘坐舒适性得到保证,但是当中国开始处理重型车辆对路面的损坏问题时,车辆设计的各项规定和标准的陆续出台也在关注控制重型车辆对路面的破坏问 题。下列两图表反映了TUTHILL公司实验室所做的测试结果,悬架的实验数据符合欧洲标准。图2所示曲线说明了相对于衰减到临界阻尼的20%同一悬架欧 洲标准,作用于Reyco悬架上载荷阻尼偏小。3 空气悬架的设计3.1 位移与时间图3表现的两悬架特性是乘坐舒适性和车桥控制性能。空气悬架容许你选择具有最佳弹簧刚度的
24、弹簧及具有所要阻尼值的减震器。以上特性及其他特性必须根据不同车辆运行环境和所需性能来进行选择,所以欧洲悬架与北美悬架的特性会有所不同。3.2 影响空气悬架设计的因素我的建议是中国的空气悬架必须按照中国的实际国情来设计。在设计时需要注意的因素是性能,可靠性、可维护性和使用期间成本等问题。尤其中国与欧美国家相比,其路面状况比较复杂,且也因地区不同差别较大,较差的路面状况传递给空气悬架系统的力比平坦路面要大很多。设计空气悬架时必须考虑超载运输对行驶安全及空气悬架的影响,而不能将欧美国家的空气悬架完全拿来不加适应性改进就直接使用。如加大横向力控制,避免后桥移位问题;制造装配精度的提高也必须给予高度重视
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