邢振東

摘 要 對于一輛汽車乘坐的舒適性和控制性考量，其實(shí)就是考驗(yàn)一輛汽車懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性的控制技術(shù)。想要使車輛乘坐舒適，那么懸架就得變得具有“柔韌性”;想要使得車體“側(cè)傾和俯仰”幅度減小，增加車輛的控制穩(wěn)定性，那么就得使得懸架變得相對較“硬”。這一來一回就考驗(yàn)了車輛生產(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)在車輛上的應(yīng)用及控制技術(shù)展開進(jìn)行的分析和研究。

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

引言

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

1 汽車電子控制懸架系統(tǒng)的分類

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)車輛在行駛過程中受到路面的反饋以及車身的相應(yīng)存儲記憶功能針對出廠前對于其優(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其的刺激做出一些設(shè)定好的反饋，從而使車輛的懸架保持一個(gè)相對穩(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在行駛中具有自主能力來根據(jù)車輛的行駛速度、車輛受到的阻力、車輛行駛狀態(tài)的不斷變化，進(jìn)行主動(dòng)改變車身的高度、懸架的硬度以及車輛行駛中的阻尼指數(shù)的車輛懸架控制系統(tǒng)。其主要技術(shù)優(yōu)勢就是具備一個(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 汽車電子控制空氣式主動(dòng)懸架的結(jié)構(gòu)與原理

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

這其中車輛自身的高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)是汽車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，將車身與車橋之間產(chǎn)生的高度差距通過儀器設(shè)備變成電信號，將這些電信號送到電控制單元。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，在其兩側(cè)安裝對稱的四組發(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)車輛行駛過程中，遇到顛簸導(dǎo)致車身的高度發(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)到高度檢測裝置中，然后針對這些不同的高度變化信號，懸架系統(tǒng)的電控單元得到信號，命令懸架控制系統(tǒng)的開關(guān)，進(jìn)行車輛自身的高度、懸架的硬度以及車輛行駛中的阻尼指數(shù)變化，來應(yīng)對車輛面對的顛簸。

3 汽車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

汽車電控空氣式懸架的控制的技術(shù)優(yōu)勢在于當(dāng)車輛行使的速度達(dá)到時(shí)速110邁及其以上時(shí)，無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，車輛的懸架剛度以及車身高度會(huì)進(jìn)入自動(dòng)控制的狀態(tài)，用以面對由于車速過高產(chǎn)生的空氣流動(dòng)速度加快、車身穩(wěn)定性受到影響的問題，以此來保證車輛在行使過程中控制性及安全性。

3.2 車身高度控制

汽車電控空氣式懸架的控制是根據(jù)車輛行駛過程中的速度以及車身所經(jīng)歷的變化，產(chǎn)生的自我調(diào)節(jié)車輛高度的控制，以此來確保車輛在行使過程中的穩(wěn)定性以及可操作性。車身的高度控制則是根據(jù)車輛的行駛速度產(chǎn)生的影響分為“常規(guī)行使過程中的車輛高度自動(dòng)控制模式”和“高速模式下的車輛高度自動(dòng)控制模式”兩種。這其中就像車輛的檔位一樣，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輛在承受巨大的車身符合和沖擊的時(shí)候，及時(shí)進(jìn)行高度調(diào)整，以滿足駕駛者對汽車安全性、動(dòng)力性以及舒適性的最大程度的滿足。

車身高度控制的主要工作原理就是當(dāng)車輛在進(jìn)行高速行駛時(shí)，車身的高度會(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。慢速行使且通過顛簸路面時(shí)，車輛的底盤會(huì)進(jìn)行自動(dòng)升高，以提高車輛的通過困難路段行使性能。

4 結(jié)語

舒適性和操控性一直是衡量汽車性能的兩大核心標(biāo)準(zhǔn)，但在汽車最初百余年的發(fā)展歷程當(dāng)中，兩者在眾多汽車設(shè)計(jì)者看來一直是一對水火不容的冤家，很難做到彼此兼顧。這么多年來，這個(gè)問題也一直困擾著世界設(shè)計(jì)師，直到當(dāng)代汽車的自控式懸掛系統(tǒng)問世，不僅解決了車輛的舒適性，同時(shí)還盡可能保證車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，給車主提供最完美的操控感受和無窮的駕駛樂趣。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉建均，孫藝瑕，李勝.汽車懸架系統(tǒng)的時(shí)滯反饋控制及其參數(shù)優(yōu)化研究[J].機(jī)電工程，2020，37（1）：54-58.

[2] 劉勇進(jìn)，張雅哲.基于某SUV車型汽車懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)仿真[J].時(shí)代汽車，2019（17）：101-102.

[3] 王偉.基于磁流變阻尼器的汽車懸架半主動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，34（1）：76-81.

[4] 陳長征，王剛，于慎波.含輸入時(shí)滯的電動(dòng)汽車懸架系統(tǒng)有限頻域振動(dòng)控制的研究[J].振動(dòng)與沖擊，2016，35（11）：130-137.