汽車(chē)懸架結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究

邢振東

摘 要 對(duì)于一輛汽車(chē)乘坐的舒適性和控制性考量，其實(shí)就是考驗(yàn)一輛汽車(chē)懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性的控制技術(shù)。想要使車(chē)輛乘坐舒適，那么懸架就得變得具有“柔韌性”;想要使得車(chē)體“側(cè)傾和俯仰”幅度減小，增加車(chē)輛的控制穩(wěn)定性，那么就得使得懸架變得相對(duì)較“硬”。這一來(lái)一回就考驗(yàn)了車(chē)輛生產(chǎn)商的懸架結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)控制技術(shù)，為了使車(chē)輛行駛達(dá)到最佳的駕駛舒適性和控制穩(wěn)定性，很多汽車(chē)生產(chǎn)廠家采用了“電子控制懸架系統(tǒng)”。本文就是以此項(xiàng)技術(shù)在車(chē)輛上的應(yīng)用及控制技術(shù)展開(kāi)進(jìn)行的分析和研究。

關(guān)鍵詞 汽車(chē);懸架結(jié)構(gòu);協(xié)調(diào)控制;技術(shù)研究

引言

近年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們對(duì)于汽車(chē)的需求越來(lái)越多的同時(shí)，要求也越來(lái)越高。不論是從外觀、配置、內(nèi)飾，還是對(duì)于性能上來(lái)說(shuō)車(chē)主都希望自己的愛(ài)車(chē)能夠有一個(gè)優(yōu)秀的品質(zhì)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)用戶希望擁有個(gè)即時(shí)尚又舒適的座駕，而汽車(chē)的舒適程度受到很多因素影響，汽車(chē)的懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就是其中影響汽車(chē)舒適程度的一個(gè)不可不提的重要技術(shù)。

1 汽車(chē)電子控制懸架系統(tǒng)的分類(lèi)

1.1 半主動(dòng)懸架

半主動(dòng)懸架是由具備可變性的彈簧配合高強(qiáng)度的減震器構(gòu)成的汽車(chē)電子控制懸架系統(tǒng)，區(qū)別于主動(dòng)懸架的運(yùn)作方式，它可以根據(jù)車(chē)輛在行駛過(guò)程中受到路面的反饋以及車(chē)身的相應(yīng)存儲(chǔ)記憶功能針對(duì)出廠前對(duì)于其優(yōu)化參數(shù)產(chǎn)生的設(shè)置進(jìn)行自身的應(yīng)變調(diào)整，使車(chē)輛的晃動(dòng)程度處于一個(gè)舒適的范圍內(nèi)。顧名思義，其實(shí)半主動(dòng)懸架靠的就是外界對(duì)其的刺激做出一些設(shè)定好的反饋，從而使車(chē)輛的懸架保持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

1.2 主動(dòng)懸架

主動(dòng)懸架顧名思義就是汽車(chē)在行駛中具有自主能力來(lái)根據(jù)車(chē)輛的行駛速度、車(chē)輛受到的阻力、車(chē)輛行駛狀態(tài)的不斷變化，進(jìn)行主動(dòng)改變車(chē)身的高度、懸架的硬度以及車(chē)輛行駛中的阻尼指數(shù)的車(chē)輛懸架控制系統(tǒng)。其主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)就是具備一個(gè)動(dòng)力源（空氣壓縮機(jī)或者液化壓力控制裝置等），可以主觀的改變自身的平穩(wěn)系數(shù)影響因素，可以使得振動(dòng)幅度降到一個(gè)很小的范圍，所以其舒適程度自然也要比半自動(dòng)懸架控制系統(tǒng)高出一大截。

2 汽車(chē)電子控制空氣式主動(dòng)懸架的結(jié)構(gòu)與原理

汽車(chē)的電子控制空氣式主動(dòng)懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要是由車(chē)輛的信號(hào)輸入裝置系統(tǒng)、車(chē)輛自身高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、車(chē)輛懸掛剛度調(diào)節(jié)器以及懸浮控制單元構(gòu)成。

這其中車(chē)輛自身的高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)是汽車(chē)的電子控制空氣式主動(dòng)懸架系統(tǒng)重中之重，不僅串聯(lián)了整個(gè)汽車(chē)的電子控制空氣式主動(dòng)懸架系統(tǒng)，而且發(fā)揮出了整個(gè)系統(tǒng)的主要功能體現(xiàn)。其主要依靠安裝位置的便利，將車(chē)身與車(chē)橋之間產(chǎn)生的高度差距通過(guò)儀器設(shè)備變成電信號(hào)，將這些電信號(hào)送到電控制單元。目前已知的最被廣泛使用的傳感器是光電式高度車(chē)身高度變化傳感器，其主要依靠于起身體內(nèi)部的一個(gè)依靠連接桿帶動(dòng)整傳感器進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的軸，配合軸身安置的一個(gè)具有多個(gè)槽的遮光盤(pán)，在其兩側(cè)安裝對(duì)稱(chēng)的四組發(fā)光二極管以及光敏三極管，幾組相互作用形成一整整體的光電耦合器。當(dāng)車(chē)輛行駛過(guò)程中，遇到顛簸導(dǎo)致車(chē)身的高度發(fā)生變化時(shí)候，由于傳感器的連接桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，所以導(dǎo)致傳感器的軸承帶動(dòng)遮光板的轉(zhuǎn)動(dòng)。再往下傳動(dòng)，接下來(lái)發(fā)光二極管和光敏三極管受到光變化的刺激，所以產(chǎn)生作用，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生了16種高低不同的效果，耦合器將這些不同的現(xiàn)象進(jìn)一步傳導(dǎo)到高度檢測(cè)裝置中，然后針對(duì)這些不同的高度變化信號(hào)，懸架系統(tǒng)的電控單元得到信號(hào)，命令懸架控制系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)，進(jìn)行車(chē)輛自身的高度、懸架的硬度以及車(chē)輛行駛中的阻尼指數(shù)變化，來(lái)應(yīng)對(duì)車(chē)輛面對(duì)的顛簸。

3 汽車(chē)電控空氣式懸架的控制原理

3.1 利用彈簧剛度和減振器阻尼力進(jìn)行控制

汽車(chē)電控空氣式懸架的控制的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于當(dāng)車(chē)輛行使的速度達(dá)到時(shí)速110邁及其以上時(shí)，無(wú)需駕駛員做出任何操作，系統(tǒng)自身會(huì)進(jìn)行一個(gè)懸架電控的自動(dòng)懸架控制運(yùn)作模式，車(chē)輛的懸架剛度以及車(chē)身高度會(huì)進(jìn)入自動(dòng)控制的狀態(tài)，用以面對(duì)由于車(chē)速過(guò)高產(chǎn)生的空氣流動(dòng)速度加快、車(chē)身穩(wěn)定性受到影響的問(wèn)題，以此來(lái)保證車(chē)輛在行使過(guò)程中控制性及安全性。

3.2 車(chē)身高度控制

汽車(chē)電控空氣式懸架的控制是根據(jù)車(chē)輛行駛過(guò)程中的速度以及車(chē)身所經(jīng)歷的變化，產(chǎn)生的自我調(diào)節(jié)車(chē)輛高度的控制，以此來(lái)確保車(chē)輛在行使過(guò)程中的穩(wěn)定性以及可操作性。車(chē)身的高度控制則是根據(jù)車(chē)輛的行駛速度產(chǎn)生的影響分為“常規(guī)行使過(guò)程中的車(chē)輛高度自動(dòng)控制模式”和“高速模式下的車(chē)輛高度自動(dòng)控制模式”兩種。這其中就像車(chē)輛的檔位一樣，低速檔位、正常行駛檔位、高速行駛檔位均有不同的行使自動(dòng)控制狀態(tài)。其核心目的就是為了滿足車(chē)輛在承受巨大的車(chē)身符合和沖擊的時(shí)候，及時(shí)進(jìn)行高度調(diào)整，以滿足駕駛者對(duì)汽車(chē)安全性、動(dòng)力性以及舒適性的最大程度的滿足。

車(chē)身高度控制的主要工作原理就是當(dāng)車(chē)輛在進(jìn)行高速行駛時(shí)，車(chē)身的高度會(huì)進(jìn)行自動(dòng)降低，從而更好地貼地性能以此來(lái)確保良好的高速行駛穩(wěn)定性，與此同時(shí)還可以起到降低風(fēng)阻和減少油耗的作用。慢速行使且通過(guò)顛簸路面時(shí)，車(chē)輛的底盤(pán)會(huì)進(jìn)行自動(dòng)升高，以提高車(chē)輛的通過(guò)困難路段行使性能。

4 結(jié)語(yǔ)

舒適性和操控性一直是衡量汽車(chē)性能的兩大核心標(biāo)準(zhǔn)，但在汽車(chē)最初百余年的發(fā)展歷程當(dāng)中，兩者在眾多汽車(chē)設(shè)計(jì)者看來(lái)一直是一對(duì)水火不容的冤家，很難做到彼此兼顧。這么多年來(lái)，這個(gè)問(wèn)題也一直困擾著世界設(shè)計(jì)師，直到當(dāng)代汽車(chē)的自控式懸掛系統(tǒng)問(wèn)世，不僅解決了車(chē)輛的舒適性，同時(shí)還盡可能保證車(chē)輪擁有最完美的貼地性能。也正是歸功于懸架系統(tǒng)的完善，給車(chē)主提供最完美的操控感受和無(wú)窮的駕駛樂(lè)趣。

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