汽車電控液壓式主動(dòng)懸架系統(tǒng)研究

周多虎

（甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

0 引言

以往汽車內(nèi)部采用的被動(dòng)懸架系統(tǒng)，僅能保障穩(wěn)定性和可操作性，其余環(huán)節(jié)受到限制。采用主動(dòng)懸架系統(tǒng)會(huì)實(shí)現(xiàn)更加高效的管制，車輛內(nèi)部根據(jù)實(shí)際的路面狀況和車輛行駛情況做出詳細(xì)分析，優(yōu)化自身的能動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)對(duì)車身的減振處理，保證汽車行駛的平穩(wěn)性。

1 從動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架的對(duì)比

以往的汽車設(shè)計(jì)中采用從動(dòng)懸架的系統(tǒng)規(guī)劃方式，但是隨著長(zhǎng)時(shí)間使用，暴露出較多缺點(diǎn)，如綜合駕駛性能較差等。雖然從動(dòng)懸架總體的成本較低，但是僅僅能夠保障平穩(wěn)性和操作性，還不能同時(shí)兼具這兩種特性，使整體的性能較差，難以滿足當(dāng)前的行駛需求，不會(huì)受到大眾青睞。

采用全新的主動(dòng)懸架方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的改造處理，可防止汽車在行駛中出現(xiàn)較多的傾斜、俯仰和橫擺狀況。主動(dòng)懸架本質(zhì)上具備高效的動(dòng)懸架反應(yīng)效果，自身動(dòng)作更加快速、精準(zhǔn)，即使汽車正處于高速行駛中，也能夠強(qiáng)化對(duì)車身的管控，保持高質(zhì)量的穩(wěn)定性和可操控性，減少發(fā)生傾斜等狀況。但是此類車架往往前期的制造成本較高、整體構(gòu)造較為繁雜，對(duì)工藝和技術(shù)水平要求較高。

2 電控空氣懸架和電控液壓懸架系統(tǒng)的對(duì)比

電子管控懸架系統(tǒng)是主動(dòng)懸架分類中較為關(guān)鍵的一種，根據(jù)其不同的架構(gòu)形式，分為電控空氣式懸架和電控液壓式懸架系統(tǒng)。其中在電控空氣式的懸架管理環(huán)節(jié)中，能夠高效地對(duì)汽車的運(yùn)行狀況和詳細(xì)的車身負(fù)載情況做出反應(yīng)，詳細(xì)分析多種汽車的信息數(shù)據(jù)參數(shù)，對(duì)車身的具體高度、傾斜程度、彈性狀況、內(nèi)部剛度和受力狀況開展較為優(yōu)質(zhì)的調(diào)控管制，利用電子管控懸架系統(tǒng)內(nèi)部所獨(dú)有的氣壓架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車運(yùn)行性能的管理。在此過程中，空氣彈簧和減振裝置能夠減少路面?zhèn)鬟f的短波和長(zhǎng)波影響。此類系統(tǒng)在空氣壓縮設(shè)施之后，配合空氣干燥設(shè)施、儲(chǔ)氣筒、流量管控電磁閥等設(shè)備所構(gòu)成。

電控主動(dòng)式液壓懸架系統(tǒng)的管控方式較為先進(jìn)，其內(nèi)部架構(gòu)利用液壓管控的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)能量的把控，以控制車身的整體平衡效果，高質(zhì)量地抵御外界傳遞沖擊的效果，促使汽車內(nèi)部具備彈性的優(yōu)勢(shì)，確保汽車在行駛過程中的高效平穩(wěn)性能。分析以往的懸架系統(tǒng)，如果相應(yīng)的數(shù)據(jù)、參數(shù)處于固定狀態(tài)，在后期的汽車行駛階段就難以對(duì)其高質(zhì)量管控，此類原因促使后續(xù)的懸架性能和效果被約束、限制。現(xiàn)階段市場(chǎng)銷售環(huán)節(jié)中，較受大眾歡迎的電控主動(dòng)式液壓懸架系統(tǒng)具備以下特征：①實(shí)現(xiàn)對(duì)車身高度的高質(zhì)量管控，可以不受汽車的負(fù)載情況限制，在汽車行駛過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)車身的高質(zhì)量管控，減少高速運(yùn)行中出現(xiàn)傾斜的概率；②當(dāng)高速行駛于路面較差的環(huán)境中，能夠利用懸架系統(tǒng)管控的方式提升整體的車身高度，確保其自身行駛穩(wěn)定，如果汽車處于高速運(yùn)行的過程中，會(huì)出現(xiàn)高度上的變化，不僅減弱整體的風(fēng)阻，還可以確保汽車的行駛狀況；③可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車緊急情況下的管控，其中涉及到汽車行駛的轉(zhuǎn)彎狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的緊急制動(dòng)管控，借助管理車身的俯仰角、后仰角等參數(shù)變化，弱化外界沖擊力，確保汽車在行駛過程中的穩(wěn)定效果；④懸架系統(tǒng)內(nèi)部的元件彈性參數(shù)和整體的剛度數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)管控處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)車身行駛環(huán)節(jié)中的姿態(tài)管制，一般情況下，此類系統(tǒng)由液壓源、壓力管控裝置和液壓懸架鋼等設(shè)備構(gòu)成[1]。

3 電控液壓式主動(dòng)懸架的運(yùn)行方式

電控空氣懸架系統(tǒng)和電控液壓懸架系統(tǒng)的設(shè)定，能夠?yàn)楦咚龠\(yùn)行的汽車提供較為可靠和穩(wěn)定的性能保障，電控液壓懸架系統(tǒng)前期的投資成本較低，空氣懸架系統(tǒng)的制造成本高，并且后續(xù)的維護(hù)管制費(fèi)用也較高。液壓泵是較為可靠的動(dòng)力源，在汽車運(yùn)行過程中產(chǎn)生壓力油，供給各輪組液壓設(shè)施，保證其高效運(yùn)作。一旦汽車在轉(zhuǎn)向中出現(xiàn)傾斜，車輛外側(cè)車輪液壓裝置內(nèi)的油壓提升，內(nèi)側(cè)車輪液壓設(shè)施的油壓降低，油壓信號(hào)直接送到ECU（Electronic Control Unit，電子控制單元），又稱“行車電腦”、“車載電腦”等，實(shí)現(xiàn)對(duì)車身移動(dòng)和傾斜情況的分析研究。因?yàn)檐嚿泶嬖谏舷?、左右、前后等區(qū)域的區(qū)分，將各部分的傳感裝置信息集中轉(zhuǎn)送到ECU 之后，開展有針對(duì)性的處置，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部油壓的調(diào)控處理，能夠在轉(zhuǎn)向過程中減少傾斜情況。如果汽車在較差的路面上緊急制動(dòng)，液壓管控系統(tǒng)對(duì)內(nèi)部油壓進(jìn)行管理，促使車身的動(dòng)態(tài)變化降到最低[2]。

4 懸梁阻尼調(diào)節(jié)架構(gòu)的研究

4.1 懸架阻尼調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成

汽車液壓式主動(dòng)懸架的阻尼調(diào)控架構(gòu)較為關(guān)鍵，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)阻尼的管理，依據(jù)汽車的負(fù)荷情況、行駛狀況和路面環(huán)境等多種外部條件，高效管控節(jié)流阻尼孔過流截面，對(duì)油液作動(dòng)設(shè)施阻尼情況變化予以管控。處于高速運(yùn)行狀態(tài)下的汽車具備較高的阻尼效果，此類車身的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變情況管控效果會(huì)提升。但是車輛在城市路面駕駛狀況下，往往需要較強(qiáng)的阻尼效果來提升汽車的穩(wěn)定性能和舒適程度，保證整體的運(yùn)行質(zhì)量。利用懸架油液作動(dòng)裝置阻尼效果的優(yōu)勢(shì)，可以進(jìn)行多個(gè)環(huán)節(jié)的管制：①避免汽車在短時(shí)間提速中出現(xiàn)強(qiáng)大的后座效果；②緩解換擋過程中所經(jīng)受的強(qiáng)烈沖擊效果；③防止車輛緊急制動(dòng)期間的“點(diǎn)頭”狀況；④管控車輛高速轉(zhuǎn)彎中的傾斜現(xiàn)象。阻尼調(diào)控裝置由電控設(shè)施、動(dòng)力裝置、電液伺服設(shè)備、電磁變向裝置等構(gòu)成。在管控系統(tǒng)內(nèi)部的傳感裝置構(gòu)成中，涉及車速傳感裝置、節(jié)氣門燃油噴射設(shè)施、方向盤轉(zhuǎn)角的設(shè)備和相對(duì)應(yīng)的壓力傳感設(shè)施，能夠向管控設(shè)施提供車速和加速變化等信號(hào)，掌控方向盤的具體轉(zhuǎn)向和車輛的制動(dòng)信息，ECU 會(huì)利用電磁的管控節(jié)流裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)阻尼力的調(diào)節(jié)，保證駕駛基本需求[3]。

4.2 懸架阻尼的自動(dòng)調(diào)節(jié)原理

可調(diào)控的阻尼裝置由執(zhí)行設(shè)施和節(jié)流裝置構(gòu)成，執(zhí)行設(shè)施一般設(shè)定在節(jié)流裝置的頂部區(qū)域，由直流電機(jī)、小齒輪、扇形齒輪和電磁線圈等構(gòu)成。ECU 依照汽車駕駛情況可以定期提供直流電機(jī)和電磁線圈不同的電流狀況，電力設(shè)施依據(jù)下個(gè)環(huán)節(jié)上的小齒輪幫助扇形齒輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)管制，能夠在后續(xù)電磁線圈的影響下延伸到擋塊下方的扇形齒輪裝置內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)對(duì)扇形齒輪的極限轉(zhuǎn)角約束，以保證扇形齒輪相對(duì)應(yīng)的閥桿區(qū)域在此設(shè)備的規(guī)劃中能夠從節(jié)流裝置中獲取多種阻尼。

在阻尼的中等管控環(huán)節(jié)中，ECU 能夠結(jié)合傳感裝置和內(nèi)部的管控信號(hào)了解到相應(yīng)的阻尼中等狀況，管控單元的指令效果促使步進(jìn)電機(jī)可以根據(jù)逆時(shí)針的方向?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)變，小齒輪在此環(huán)節(jié)中幫助扇形齒輪實(shí)現(xiàn)順時(shí)針的變化。扇形齒輪凹槽的一端觸碰到擋塊區(qū)域后才能停止，以實(shí)現(xiàn)扇形齒輪正向的順時(shí)針轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)流閥閥桿裝置和閥芯的轉(zhuǎn)動(dòng)處理。閥芯區(qū)域上方的阻尼孔在此環(huán)節(jié)中轉(zhuǎn)變60°，在此過程中，需要調(diào)整阻尼孔的1/3 截面積，促使液壓缸油液流經(jīng)此節(jié)流閥門后的流速能夠?qū)崿F(xiàn)中等狀況，保證液壓缸會(huì)在此過程中實(shí)現(xiàn)勻速的伸縮調(diào)整，以便于阻尼在此環(huán)節(jié)中處于一種中等的狀況[4]。

阻尼堅(jiān)硬的管制環(huán)節(jié)中，ECU 根據(jù)傳感裝置和管控開關(guān)信號(hào)促使阻尼轉(zhuǎn)變成較為堅(jiān)硬的狀況，管制單元發(fā)送指令之后，保證步進(jìn)電機(jī)依照逆時(shí)針的方向?qū)崿F(xiàn)變化，帶動(dòng)小齒輪上方的扇形齒輪沿逆時(shí)針方向變化和旋轉(zhuǎn)。上述過程會(huì)一直保持旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，直到扇形齒輪凹槽區(qū)域的另一側(cè)觸碰到擋塊后，才會(huì)停止運(yùn)行。在此過程中，扇形齒輪帶動(dòng)閥桿和閥芯實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到閥芯上方的阻尼孔全部關(guān)閉時(shí)，液壓缸油液才不會(huì)再發(fā)生流動(dòng)的轉(zhuǎn)變，液壓缸上方的伸縮能夠降低并維持在可接受的范圍之內(nèi)，有助于維持阻尼一直處于堅(jiān)硬的狀況下。

ECU 根據(jù)傳感裝置反饋和相應(yīng)管控開關(guān)信號(hào)，后期的阻尼會(huì)一直處于堅(jiān)硬狀況，管制單元在此過程中發(fā)送跳進(jìn)指令，促使步進(jìn)電機(jī)和扇形齒輪從阻尼的中等狀況轉(zhuǎn)變?yōu)閳?jiān)硬狀況，聯(lián)通電磁線圈的電流，電磁吸引力使擋塊直接進(jìn)入到扇形齒輪凹槽內(nèi)。此過程中，扇形齒輪會(huì)影響到后續(xù)的閥芯變化，閥芯上方的阻尼因此全部打開，液壓裝置內(nèi)的油液進(jìn)入到二位三通電磁換向閥并回到油箱內(nèi)部，液壓缸就能夠?qū)崿F(xiàn)快速伸縮，保證阻尼處于柔軟的狀況。如果阻尼力度增多，就會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)減弱的狀況持續(xù)提升，并出現(xiàn)較強(qiáng)的載荷效果影響到汽車運(yùn)行，有助于提升整體的舒適程度。阻尼力度的增強(qiáng)也會(huì)在此環(huán)節(jié)中促使液壓缸直接聯(lián)系到元件和車身內(nèi)部，并發(fā)生疲勞狀況。為防止上述情況的出現(xiàn)，需要工作人員強(qiáng)化對(duì)節(jié)流裝置的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，如懸架的壓縮過程中節(jié)流閥需要降低自身的阻尼，使用蓄能裝置和彈性零件的緩沖效果，降低路面和車身的沖擊干預(yù)強(qiáng)度。在懸架的伸張環(huán)節(jié)中，節(jié)流閥需要提升自身的阻尼效果，有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)的管制。

5 結(jié)論

為保證行車質(zhì)量，工作人員應(yīng)當(dāng)從上述環(huán)節(jié)予以分析，了解其中的具體細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)懸架系統(tǒng)的高質(zhì)量研究。