气进入腔室,腔室内的真空度下降,膜片在弹簧的作用下复位,带动节气门减小开度,使汽车车速 下降。当车速下降到设定车速时,电控单元又接通通风电磁线圈的接地电路,使通风电磁阀关闭, 腔室内的真空度又保持恒定,使汽车保持恒速运行,如此往复,即可根据汽车行驶阻力的变化而自 动将车速调节在恒定值,从而实现了恒速控制。 在行驶过程中踩下制动踏板时,制动开关断开,切断三个电磁阀的工作电路,使三个电磁阀恢 复常态,腔室内的真空度消失,巡航控制伺服装置失去对节气门的控制作用,汽车又进入人工控制 状态,当制动完毕时,制动开关又闭合、此时,若按下恢复开关,汽车又将进入由电控单元控制的 巡航控制状态,当断开速度控制开关(巡航控制开关)时,巡航控制状态就消除,进入人工控制状态 9.2电子控制悬架系统 9.2.1概述 汽车悬挂系统是车架与车桥之间的弹性连接传力装置,其作用是把车架与车桥弹性地连接起来, 用于缓冲和吸收车轮在不平道路上行驶时所产生的冲击和振动,保证汽车行驶的平顺性。 汽车悬挂系统可分为非独立悬挂系统和独立悬挂系统两大类。非独立悬挂系统的结构特点是两 侧车轮安装在一根整体式车轴的两端,车轴则通过弹性元件与车架或车身相连接,如图9.18(a所示 这种悬挂系统的缺点是当一侧车轮因道路不平而跳动时,将影响另一侧车轮的工作。非独立悬挂系 统主要用于承载负荷大的客车和货车。独立悬挂系统是指两侧车轮分别安装在断开式车轴的两端, 每段车轴和车轮单独通过弹性元件与车架相连,如图9.18(b)所示。这种结构的优点是当一侧车轮跳 动时对另一侧车轮不产生影响,乘坐舒适性和操纵稳定性都较好,而且可以降低汽车重心,为紧凑 布置提供了条件。独立悬挂系统主要用于轿车。 (a)非独立 (b)独立 图918悬挂系统的示意图 汽车悬挂系统主要由弹性元件、减振器和导向装置三部分组成,如图9.19所示 弹性元件的作用是承受和传递垂直载荷,缓冲和抑制不平路面所引起的冲击。常用的弹性元件 有钢板弹簧、螺旋弹簧以及气体弹簧等,其中气体弹簧是在密封的容器中充入压缩空气和油液,利
- 16 - 气进入腔室，腔室内的真空度下降，膜片在弹簧的作用下复位，带动节气门减小开度，使汽车车速 下降。当车速下降到设定车速时，电控单元又接通通风电磁线圈的接地电路，使通风电磁阀关闭， 腔室内的真空度又保持恒定，使汽车保持恒速运行，如此往复，即可根据汽车行驶阻力的变化而自 动将车速调节在恒定值，从而实现了恒速控制。 在行驶过程中踩下制动踏板时，制动开关断开，切断三个电磁阀的工作电路，使三个电磁阀恢 复常态，腔室内的真空度消失，巡航控制伺服装置失去对节气门的控制作用，汽车又进入人工控制 状态，当制动完毕时，制动开关又闭合、此时，若按下恢复开关，汽车又将进入由电控单元控制的 巡航控制状态，当断开速度控制开关（巡航控制开关)时，巡航控制状态就消除，进入人工控制状态。 9.2 电子控制悬架系统 9.2.1 概述 汽车悬挂系统是车架与车桥之间的弹性连接传力装置，其作用是把车架与车桥弹性地连接起来， 用于缓冲和吸收车轮在不平道路上行驶时所产生的冲击和振动，保证汽车行驶的平顺性。 汽车悬挂系统可分为非独立悬挂系统和独立悬挂系统两大类。非独立悬挂系统的结构特点是两 侧车轮安装在—根整体式车轴的两端，车轴则通过弹性元件与车架或车身相连接，如图 9.18(a)所示。 这种悬挂系统的缺点是当一侧车轮因道路不平而跳动时，将影响另一侧车轮的工作。非独立悬挂系 统主要用于承载负荷大的客车和货车。独立悬挂系统是指两侧车轮分别安装在断开式车轴的两端， 每段车轴和车轮单独通过弹性元件与车架相连，如图 9.18(b)所示。这种结构的优点是当一侧车轮跳 动时对另一侧车轮不产生影响，乘坐舒适性和操纵稳定性都较好，而且可以降低汽车重心，为紧凑 布置提供了条件。独立悬挂系统主要用于轿车。 图 9.18 悬挂系统的示意图 汽车悬挂系统主要由弹性元件、减振器和导向装置三部分组成，如图 9.19 所示。 弹性元件的作用是承受和传递垂直载荷，缓冲和抑制不平路面所引起的冲击。常用的弹性元件 有钢板弹簧、螺旋弹簧以及气体弹簧等，其中气体弹簧是在密封的容器中充入压缩空气和油液，利
用气体的可压缩性实现弹簧作用的,这种弹簧的刚度是可变的 弹性元件导向装置车桥 图9.19汽车悬挂系统组成示意图 气体弹簧有有空气弹簧和油气弹簧两种,分别如图920(a)(b) 减振器的作用是的悬挂系统的上下作用施加适当的阻力,衰减车身与车架的振动,吸收一部分 来自路面的冲击,改善汽车行驶的平顺性。 副气室 主气室 反压气室 主气室 通道 单气室油气弹簧示意图双气室油气弹簧示意图 (a)空气弹簧 (b)油气弹簧 图920气体弹簧 目前常用的的液力减振器利用液体流动阻力来消耗振动的能量,其结构如图9.21所示。带有活 塞的活塞杄插入筒内,筒内充满油液,活塞上有节流孔,活塞杄伸缩时油液通过节流孔。减振器作 伸缩运动时,只有粘性的油液通过节流孔产生阻力,利用活塞动作的速度改变阻尼力。减振器若缓 慢动作,则阻力小;若快速动作,就会产生很大的阻尼力。节流孔越大,则阻尼力越小;而油液粘 度越大,阻力越大。 目前汽车上主要采用双向作用式减振器,如图922所示,其主要组成部分有储油缸筒。带有伸 张阀和流通阀的活塞、带有压缩阀和补偿阀的下支座,流通阀和补偿阀是单向阀,其弹簧很软,较 小的油压即可使阀打开或关闭。压缩阀和伸张阀是卸载阀,其弹簧较硬,预紧力较大,需要较大的 油压才能打开,而当油压稍有降低时阀门立刻关闭。 17
- 17 - 用气体的可压缩性实现弹簧作用的，这种弹簧的刚度是可变的。 图 9.19 汽车悬挂系统组成示意图 气体弹簧有有空气弹簧和油气弹簧两种，分别如图 9.20（a）（b） 减振器的作用是的悬挂系统的上下作用施加适当的阻力，衰减车身与车架的振动，吸收—部分 来自路面的冲击，改善汽车行驶的平顺性。 图 9.20 气体弹簧 目前常用的的液力减振器利用液体流动阻力来消耗振动的能量，其结构如图 9.21 所示。带有活 塞的活塞杆插入筒内，筒内充满油液，活塞上有节流孔，活塞杆伸缩时油液通过节流孔。减振器作 伸缩运动时，只有粘性的油液通过节流孔产生阻力，利用活塞动作的速度改变阻尼力。减振器若缓 慢动作，则阻力小；若快速动作，就会产生很大的阻尼力。节流孔越大，则阻尼力越小；而油液粘 度越大，阻力越大。 目前汽车上主要采用双向作用式减振器，如图 9.22 所示，其主要组成部分有储油缸筒。带有伸 张阀和流通阀的活塞、带有压缩阀和补偿阀的下支座，流通阀和补偿阀是单向阀，其弹簧很软，较 小的油压即可使阀打开或关闭。压缩阀和伸张阀是卸载阀，其弹簧较硬，预紧力较大，需要较大的 油压才能打开，而当油压稍有降低时阀门立刻关闭
压缩行程 伸张行程 活塞杆 阀 节流孔 活塞 板簧阀门 (冲击力较大时,阀门挠 曲度大,油大量流过) 图921液力减振器的工作原理 活塞杆 防尘罩 导向座 伸张阀 流通阀 储油缸筒 补偿阀 压缩阀 图922双向作用式减振器 双向作用式减振器的的工作过程可分为压缩和伸张两个行程。减振器在压缩和伸张两个行程内 均起减振作用。在压缩行程(即车轮靠近车架,减振器被压缩)中,活塞下移,其腔室容积减少,油压 升高,这时油液经过流通阀进入活塞上腔室。由于活塞杆占去上腔一部分容积,故上腔增加的容积 小于下腔室的容积,使下腔室油液不能全部流入上腔室,而多余的油液则压开压缩阀进入储油缸筒。 由于流通阀和压缩阀的弹簧较软,通道较大,油液流动的阻尼力并不太大,所以在压缩行程中能使 弹簧充分发挥缓冲作用。在伸张行程中,活塞上移,其上腔室容积减小,油压升高。这时,上腔室 油液推开伸张阀流入下腔室。同样,活塞杆的存在致使下腔室形成一定的真空度,储油缸筒内的油 液在真空度的作用下推开补偿阀补偿到下腔室。由于伸张弹簧的刚度和预紧力比压缩力大,且伸张 18
- 18 - 图 9.21 液力减振器的工作原理 图 9.22 双向作用式减振器 双向作用式减振器的的工作过程可分为压缩和伸张两个行程。减振器在压缩和伸张两个行程内 均起减振作用。在压缩行程(即车轮靠近车架，减振器被压缩)中，活塞下移，其腔室容积减少，油压 升高，这时油液经过流通阀进入活塞上腔室。由于活塞杆占去上腔一部分容积，故上腔增加的容积 小于下腔室的容积，使下腔室油液不能全部流入上腔室，而多余的油液则压开压缩阀进入储油缸筒。 由于流通阀和压缩阀的弹簧较软，通道较大，油液流动的阻尼力并不太大，所以在压缩行程中能使 弹簧充分发挥缓冲作用。在伸张行程中，活塞上移，其上腔室容积减小，油压升高。这时，上腔室 油液推开伸张阀流入下腔室。同样，活塞杆的存在致使下腔室形成一定的真空度，储油缸筒内的油 液在真空度的作用下推开补偿阀补偿到下腔室。由于伸张弹簧的刚度和预紧力比压缩力大，且伸张
行程时油液通道截面积也比压缩行程小,所以减振器在伸张行程内的最大阻尼远远超过了压缩行程 内的最大阻尼。减振器这时充分发挥减振作用,保护钢板弹簧不被拉坏。 汽车悬挂系统直接影响到汽车的平顺性和操纵稳定性。所谓汽车的行驶平顺性是指汽车在不平 的路面上行驶的过程中,保持驾驶员和乘员乘坐舒适或所载货物完好的能力。所谓汽车的操纵稳定 性是指汽车按转向机构规定的方向行驶的能力(即操纵性)和在外界因素干扰下保持原方向行驶的能 力(即稳定性)。 在设计汽车悬挂系统时,为保证行驶平顺性,应使车身自然振动频率(又叫系统固有频率)尽可能 地接近人体所习惯的垂直振动频率。人体所习惯的垂直振动频率是步行时身体上下运动的频率,大 约为1~1.6Hz,而车身自然振动频率是由悬挂刚度和悬挂弹簧所支承的质量决定的。假如把汽车 看成个一在弹性悬挂系统上作单自由度振动的质点,根据力学知识可知自然振动频率为 2zvM-2Ivi (9.1) 式中g为重力加速度;1为悬挂垂直变形(挠度):M为悬挂簧载质量:c为悬挂刚度,指车轮中 心相对于车架和车身向上移动单位距离所需要作用于悬挂系统上的垂直载荷,即c=Mg/1 由自然振动频率公式叫以看出,当悬挂刚度c一定时,自然振动频率随簧载质量的文化而变化。 若要使自然振动在簧栽质量变化(比如乘员人数变化、载货质量变化)时保持不变,使汽车有较好的行 驶平顺性,则应使悬挂刚度c随簧载质量的变化而变化 在设置汽车悬挂系统时,保证行驶平顺性和操纵稳定性的措施是相矛盾的。比如,为了保证乘 坐舒适性,悬挂刚度应尽可能小,以使自然振动频率更接近人体习惯的垂直振动频率,但悬挂刚度 越小,悬挂的垂直变形就越大,在汽车行驶过程中由于路面的颠簸而使车体产生的位移就越大,汽 车在行驶过程中的操纵稳定性就越差。若悬挂刚度越大,在路面颠簸时车体的位移就越小,操纵稳 定性越好,但乘员在行驶过程中的颠簸就越严重,打驶的平顺性就越差。 在传统悬挂系统设计时,为同时兼顾行驶平顺性和操纵稳定性,常常根据车辆的用途等确定 个折衷方案,以保证在某个簧载质量下的行驶平顺性和操纵稳定性。但传统悬挂系统的悬挂刚度不 能随簧载质量的变化而变化,不能在各种行驶路面、各种载重质量以及各种车速等行驶条件得到最 优的行驶平顺性和操纵稳定性。为此,人们研制开发了电控单元控制悬挂系统 电控单元控制悬挂系统可根据路面条件、载重质量、行驶速度等来调节悬挂系统的刚度、减振 器阻尼力以及车身高度,从而使车辆在各种行驶条件下均可获得最佳的行驶平顺性和操纵稳定件 电控单元控制悬挂系统的主要优点有 ①可以将弹簧刚度设计得很小,以使车身的自然振动频率尽可能的低,保证汽车正常行驶时乘
- 19 - 行程时油液通道截面积也比压缩行程小，所以减振器在伸张行程内的最大阻尼远远超过了压缩行程 内的最大阻尼。减振器这时充分发挥减振作用，保护钢板弹簧不被拉坏。 汽车悬挂系统直接影响到汽车的平顺性和操纵稳定性。所谓汽车的行驶平顺性是指汽车在不平 的路面上行驶的过程中，保持驾驶员和乘员乘坐舒适或所载货物完好的能力。所谓汽车的操纵稳定 性是指汽车按转向机构规定的方向行驶的能力(即操纵性)和在外界因素干扰下保持原方向行驶的能 力(即稳定性)。 在设计汽车悬挂系统时，为保证行驶平顺性，应使车身自然振动频率(又叫系统固有频率)尽可能 地接近人体所习惯的垂直振动频率。人体所习惯的垂直振动频率是步行时身体上下运动的频率，大 约为 1～1．6Hz，而车身自然振动频率是由悬挂刚度和悬挂弹簧所支承的质量决定的。假如把汽车 看成个一在弹性悬挂系统上作单自由度振动的质点，根据力学知识可知自然振动频率为： l g M c f π 2π 1 2 1 = = （9.1） 式中 g 为重力加速度；l 为悬挂垂直变形(挠度)；M 为悬挂簧载质量；c 为悬挂刚度，指车轮中 心相对于车架和车身向上移动单位距离所需要作用于悬挂系统上的垂直载荷，即 c=Mg／l 由自然振动频率公式叫以看出，当悬挂刚度 c 一定时，自然振动频率随簧载质量的文化而变化。 若要使自然振动在簧栽质量变化(比如乘员人数变化、载货质量变化)时保持不变，使汽车有较好的行 驶平顺性，则应使悬挂刚度 c 随簧载质量的变化而变化。 在设置汽车悬挂系统时，保证行驶平顺性和操纵稳定性的措施是相矛盾的。比如，为了保证乘 坐舒适性，悬挂刚度应尽可能小，以使自然振动频率更接近人体习惯的垂直振动频率，但悬挂刚度 越小，悬挂的垂直变形就越大，在汽车行驶过程中由于路面的颠簸而使车体产生的位移就越大，汽 车在行驶过程中的操纵稳定性就越差。若悬挂刚度越大，在路面颠簸时车体的位移就越小，操纵稳 定性越好，但乘员在行驶过程中的颠簸就越严重，打驶的平顺性就越差。 在传统悬挂系统设计时，为同时兼顾行驶平顺性和操纵稳定性，常常根据车辆的用途等确定一 个折衷方案，以保证在某个簧载质量下的行驶平顺性和操纵稳定性。但传统悬挂系统的悬挂刚度不 能随簧载质量的变化而变化，不能在各种行驶路面、各种载重质量以及各种车速等行驶条件得到最 优的行驶平顺性和操纵稳定性。为此，人们研制开发了电控单元控制悬挂系统。 电控单元控制悬挂系统可根据路面条件、载重质量、行驶速度等来调节悬挂系统的刚度、减振 器阻尼力以及车身高度，从而使车辆在各种行驶条件下均可获得最佳的行驶平顺性和操纵稳定件。 电控单元控制悬挂系统的主要优点有： ①可以将弹簧刚度设计得很小，以使车身的自然振动频率尽可能的低，保证汽车正常行驶时乘
坐的舒适性。 ②可以将汽车悬挂抗侧倾、抗纵摆的刚度设计得较大,以提高汽车的操纵稳定性,使 汽车的行驶安全性明显提高 ③可以在车轮碰到障碍物(如砖,石等)时,将车轮快速提起,避开障碍物,提高汽车的通过性。 ④可以在汽车载荷变化、在不平路面上行驶时自动保持车身高度不变 ⑤可以防止汽车制动时车头的下冲。 ⑥可以避免汽车转弯时车身向外倾斜,提高汽车转弯时的操纵稳定性 ⑦可以减小车轮跳离地曲的倾向,提高车轮与地面间的附着力。 9.22电子控制悬挂系统的组成、结构与工作原理 1.电子控制悬挂系统的组成 图923所示一电子控制空气悬挂系统,该系统主要由空气压缩机、干燥器、车身高度传感器、 带有减振器的空气弹簧、悬挂控制执行器、悬挂控制选择开关悬挂用微电脑等组成。 715 图923电子控制空气悬挂系统 1.空气压缩机:2空气电磁阀:3.干燥器:4.节气门位置传感器:5前右车身高度传感器:6.带有减g:弹簧:7悬挂控制执行器:8转向传感 器:9.停车灯开关;10.TEMS指示灯:11.电子多点视频器::控制开关:13.号高度控制阀:14.号高度控制阀;15显示器用微电脑:16.诊断 用接线柱:17.高度传感器:18悬挂用微电脑:19空气管道:20车速传感器:21.前左车身高度传感器 空气压缩机的作用是输出压缩空气,是悬挂系统的动力源。空气压缩机由直流电机驱动。空气 压缩机输出压缩空气经干燥器后通过空气管道、空气电磁阀输送到空气弹簧的主气室。车身高度传 感器用来检测车身高度的变化,将车身高度转变为电信号并向电控单元输送。电控单元根据车身高 度传感器输出的信号以及其他开关信号对车身高度、悬挂刚度等进行控制,悬挂控制执行器的作用 是根据电控单元输出的指令调节悬挂刚度。空气电磁阀的作用是根据电控单元的指令控制车身高度, 带有减振器的空气弹簧是悬挂系统的执行机构,悬挂控制执行器、空气电磁阀最终通过该空气弹簧
- 20 - 坐的舒适性。 ②可以将汽车悬挂抗侧倾、抗纵摆的刚度设计得较大，以提高汽车的操纵稳定性，使 汽车的行驶安全性明显提高。 ③可以在车轮碰到障碍物(如砖，石等)时，将车轮快速提起，避开障碍物，提高汽车的通过性。 ④可以在汽车载荷变化、在不平路面上行驶时自动保持车身高度不变， ⑤可以防止汽车制动时车头的下冲。 ⑥可以避免汽车转弯时车身向外倾斜，提高汽车转弯时的操纵稳定性。 ⑦可以减小车轮跳离地曲的倾向，提高车轮与地面间的附着力。 9.2.2 电子控制悬挂系统的组成、结构与工作原理 1.电子控制悬挂系统的组成 图 9.23 所示一电子控制空气悬挂系统，该系统主要由空气压缩机、干燥器、车身高度传感器、 带有减振器的空气弹簧、悬挂控制执行器、悬挂控制选择开关悬挂用微电脑等组成。 图 9.23 电子控制空气悬挂系统 1.空气压缩机：2.空气电磁阀；3.干燥器；4.节气门位置传感器；5.前右车身高度传感器：6.带有减 g：弹簧：7.悬挂控制执行器；8.转向传感 器；9.停车灯开关；10.TEMS 指示灯；11.电子多点视频器；：控制开关；13.号高度控制阀；14.号高度控制阀；15.显示器用微电脑：16.诊断 用接线柱：17. 高度传感器；18.悬挂用微电脑；19.空气管道；20 车速传感器；21.前左车身高度传感器 空气压缩机的作用是输出压缩空气，是悬挂系统的动力源。空气压缩机由直流电机驱动。空气 压缩机输出压缩空气经干燥器后通过空气管道、空气电磁阀输送到空气弹簧的主气室。车身高度传 感器用来检测车身高度的变化，将车身高度转变为电信号并向电控单元输送。电控单元根据车身高 度传感器输出的信号以及其他开关信号对车身高度、悬挂刚度等进行控制，悬挂控制执行器的作用 是根据电控单元输出的指令调节悬挂刚度。空气电磁阀的作用是根据电控单元的指令控制车身高度， 带有减振器的空气弹簧是悬挂系统的执行机构，悬挂控制执行器、空气电磁阀最终通过该空气弹簧