汽车知识 第六章

第六章底盘部分的电子控制6.1悬架的电子控制悬架的基本功能：汽车悬架装置是连接车身和车轮之间全部零件和部件的总称，主要由弹簧、减震器和导向机构三部分组成。当汽车行驶在不同路面上而使车轮受到随机激励时，由于悬架装置实现了车体和车轮之间的弹性支撑，有效抑制、降低了车体与车轮的动载和振动，从而保证汽车行驶的平顺性和操纵稳定性，达到提高平均行驶速度的目的。汽车行驶的平顺性和操纵稳定性是衡量悬架好坏的主要指标。电子控制汽车悬架的基本目的是通过控制调节悬架的刚度和减震阻尼，突破被动悬架的局限区域，使汽车的悬架特性与行驶的道路状况相适应，保证平顺性和操纵稳定性两个相互排斥的性能要求都能得到满足。目前，采用电子控制的悬架主要有主动和半主动悬架两种，电子控制的半主动悬架已经达到商品化的程度，而从主动悬架目前还处在以理论研究和样机研制为主的阶段。主动悬架的基本概念：由于被动悬架设计的出发点是在满足汽车平顺性和操纵稳定性之间进行折中，所以对于不同的使用要求，只能是在满足主要性能要求的基础上牺牲次要性能，无法适应广泛的性能需求和道路条件。尽管被动悬架在设计上以不断改进被动元件而实现了低成本、高可靠性的目标，但始终无法彻底解决同时满足平顺性和操纵稳定性之间矛盾的要求。为此，自60年代起产生了主动悬架的概念，并且随着现代控制理论和电子技术的发展及其在汽车上的广泛应用，为从根本上解决平顺性和操纵稳定性之间相互矛盾的要求展现了新的途经。在理论和实践研究中，所选择的主动悬架控制方法主要有反馈控制、预测控制和决策控制三种。反馈控制实现了执行机构实时连续调节，对控制系统的稳定性、精准性和反应速度要求较高，需测量的信息和计算量较大。预测控制是在反馈控制的基础上，由附加的预测时间L/v的遥测传感器及有关的电子系统构成。决策控制是预先测量汽车的不同路面和工况下行驶的振动响应，并通过优化计算的到所需的最佳悬架刚度和阻尼系数，存入主动悬架控制系统ECU的ROM中。半主动悬架半主动悬架通常是指悬架元件中弹簧刚度和减震阻尼系数之一可以根据需要进行调节控制的悬架。采用电子控制的半主动悬架具有调节车高、悬架刚度和减振阻尼“软/中/硬”有极转换控制。弹簧刚度控制：目的是为了根据乘车人数或者载重量、车速、道路等情况对汽车的高度和形态进行修正，用以实现在高质量路面上高速行驶时使弹簧变软以提高平顺性，在凹凸不平的劣质路面时使悬架弹簧变硬以消除颠簸、冲击和碰撞。控制方法：ECU接收由车速传感器、转向操作传感器、汽车加速度传感器、油门踏板加速传感器和汽车高度传感器传来的信息，计算并控制弹簧刚度。基于不同传感器输入的信号，弹簧刚度的控制主要有“防前倾”、“防侧倾”、“前后轮相关”控制等方面操作。车高控制：车高控制是指汽车的高度可以根据乘员数量和载荷大小自动调整，这样就可以保持理想的汽车高度和不变的姿态。自动车高调整不仅有助于保持汽车平稳行驶，而且减小了汽车前灯光线角度的变化，当在恶劣的路面上行驶时，控制悬架弹簧的动行程保持在有限范围内，可以防止车体与车架之间发生刚性碰撞；当高速行驶时降低车高会减少空气阻力，保证行驶稳定性。车高控制的执行机构由空气阀、空气压缩机和设置在悬架上的主气室组成。车高控制的方法：ECU根据汽车高度传感器信号来判断汽车的高度状况，当判定“车高低了”，则控制空气压缩机电机和高度控制阀向空气弹簧主气室内充气，使车高增加；反之，若打开高度控制阀向外排气时则使汽车高度降低。系统根据车速、车高、车门开关传感器信号来监视汽车的状态，控制执行机构来调整车高，实现如下功能：自动水平控制；高速行驶时车高控制；驻车时车高控制。6.2汽车制动防抱死系统汽车制动防抱死装置（ABS）的基本功能就是可感知制动轮每一瞬间的运动状态，并根据其运动状态相应地调节制动器制动力矩的大小，避免出现车轮的抱死现象，因而是一个闭环制动系统。是电子控制技术在汽车上最有突出成就的一项应用。可使得汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离，有效地提高了行车的安全性。汽车制动防抱死技术的发展据欧洲各国统计，应用了制动防抱死技术后，交通事故摩托车减少了10%，轿车和轻型货车减少8%，公共汽车减少4%，重型货车检索10%，平均减少7.5%。欧洲主要是西欧各国关于制动防抱死系统的性能标准的讨论始于1972年。并于1979年作为联合国经济委员会关于汽车制动性能的第13号法规的13号补充法规颁布实施。进入80年代，制动防抱死装置又迎来了第二次大发展。欧美各国突然加速了新的防抱死装置的研究和应用。制动防抱死装置在家用轿车和商用货车上的应用使市场迅速膨胀，大大的刺激了各制动防抱死装置生产厂家的投入研发。80年代后期，欧共体颁布了一项法规，要求从1991年起，欧共体成员国的所有新车型均需装备制动防抱死装置，同时规定凡载重16T以上的货车必须装备制动防抱死装置，并且禁止无此装备的汽车进口。汽车路面附着性能汽车在制动过程中，车轮在路面上的运动是一个边滚边滑的过程，车轮未制动时，车轮可以认为是滚动状态。当车轮抱死时，车轮在路面上的运动处于纯滑动状态。为了定量描述车轮的运动状态，引入车轮滑动率S参数，用来表明车轮滑动成分的多少。滑动率S定义为：（车速—轮速）/车速制动防抱死系统的结构：无论气压制动系统还是液压制动系统，汽车的制动防抱死系统都由三大部分组成：轮速传感器、压力调节器和电子控制装置。轮速传感器的作用是检测车轮的转速，并吧检测到的信息传递给电子控制装置。由一个传感头和一个齿圈组成。压力调节器的作用是接收并执行来自电子控制装置的指令，使制动轮缸或气室能实现压力增高、压力保持、压力降低。电子控制装置的作用是接收轮速传感器送来的信号，先进行滤波整形放大，后计算出制动滑动率S、车轮的角减速度或角加速度，再通过判别处理，由输出级输出指令，执行制动压力调节任务。制动防抱死系统在汽车上的布置车轮的控制方式：汽车制动防抱死系统是通过检测车轮转动的角速度来感知车轮的运动状态的，通过减少、增加或保持轮缸或气室制动压力等手段来控制车轮的运动状态，其控制方式有以下几种：直接控制；间接控制；不加控制；低选择控制高选择控制；独立控制；修正独立控制；平均控制。制动防抱死装置在汽车上的布置方案是多种多样的，布置方案的不同，所得到的车辆方向稳定性和制动效果也不同。一般来说，方案月复杂，成本越高，维修费用越高，其制动性能越好。制动防抱死装置方案比较简单常常导致制动距离较长。6.3汽车驱动防滑系统制动防抱死系统，在制动方面解脱了对驾驶员的高要求。驱动防滑控制系统则是在行驶方面、加速方面解脱对驾驶员的高要求。驱动防滑系统是汽车制动防抱死系统功能的自然扩展。它的作用是维持汽车行驶时的方向稳定性，并尽可能利用车轮-路面间的纵向附着能力，提供最大的驱动力。驱动防滑系统通过自动施加部分制动或减少发动机功率输出的方式可以使车轮的滑动率保持在最佳范围内，由此可以防止驾驶员过分踩下油门踏板所带来的车轮过分滑转，获得较好的行驶安全性及良好的起步加速性能，并且可以减少轮胎及动力传动系统的磨损。驱动防滑系统包括以下四个方面的内容：制动力控制；发动机调速控制；光滑路面状况显示控制；轴荷转移控制。ABS/ASR/VDC系统ABS/ASR系统结合一起应用，成功地解决了汽车在制动和驱动时的方向稳定性问题，但不能解决汽车转向行驶时的方向稳定性问题。因此，在ABS/ASR系统的基础上发展成汽车动态控制系统（VDC），这个系统把汽车的制动、驱动、悬架、转向、发动等各主要总成的控制系统在功能上结构上的综合在一起，可使汽车在各种恶劣工况下表现处最佳的行驶性能。VDC系统对转向行驶的控制主要是借助对各车轮的制动控制和发动机功率输出控制来实现。VDC系统主要应用了以下传感器：车轮转速传感器，用来跟踪每一个车轮的运动状态；方向盘转角传感器，用来传感方向盘的转角；横摆角速度传感器，用来记录汽车绕垂直轴线转动的所有运动；侧向加速度传感器，用来检测转向行驶时离心力的大小；车轮位移传感器，用来测量车轮和车身相对位置的变化。这些传感器的核心部分是横摆角速度传感器，这是因为汽车的横摆角速度和方向盘转角的比值是反应汽车转向行驶品质的一个重要参数。谢谢！