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奥迪A8可调空气悬架系统技术
来源:汽车电器  作者:佚名  2014-03-09 09:24:02

    2010年款奥迪A8采用可调空气悬架(AdaptiveAirSuspension,简称AAS)系统,其空气悬架系统的开发目标是:在行驶舒适性和行驶动力学性能方面达到本级别车的最佳水平。为了达到这一目标,所有主要系统元件都是新开发的,调节逻辑根据底盘的不同而不同。主要创新在于:车身加速度传感器集成到传感器电子装置控制单元中;水平调节控制单元通过FlexRay数据总线来进行通信;显示和操纵系统集成在奥迪驾驶模式选择系统(Audidriveselect)中。2010年款奥迪A8可调空气悬架(AAS)系统各元件的布置如图1所示。

    1 系统元件
    1.1水平调节控制单元J197
    水平调节控制单元J197连接在FlexRay数据总线上,通过总线系统接收来自传感器电子装置控制单元J849的车辆加速度最新信息。相对于前代车型,变化主要在于调节过程本身以及显示和操纵结构。水平调节控制单元安装在行李厢内后壁的后面,其外形如图2所示,不同底盘参数的匹配通过在线编码来写入。
水平调节控制单元J197通过控制电磁阀和压缩机,来调节车辆的水平情况以及操控减振器阀。行车中,只有当ESP控制单元送来车速信号时,才能操控减振器阀工作。操控电流在0~1.8A之间。操控电流在0时达到最大阻尼力,操控电流在1.8A时达到最小阻尼力。为了实现最佳行驶舒适性,在所有可调节模式中,减振器阀的基本供电电流均为1.8A。

    1.2电磁阀体
    电磁阀体的结构和气动工作原理与前代车型相比,只是管子接头的位置有变化,颜色标记仍相同,电磁阀体的外形及安装位置如图3所示。

    1.3空气供给装置
    空气供给装置包括干式电动压缩机、空气干燥器、进气装置、电磁阀体和相应的气动管路。这套装置是全封闭式的,安装在车后部的备胎坑内,如图4所示。整个这套装置通过4个很硬的橡胶金属粘结衬套与车身隔离开来。压缩机固定在一个单独支架上,该支架通过4个软橡胶-金属粘结衬套支承在空气供给装置的第一个支撑点上。所有这些元件由一个保护板来保护,以防止路面可能出现的危险。压缩机产生的系统压力为1.8MPa。压缩机内有一个压力限制阀,防止压力过高。通过吸气消音器和空气干燥器从备胎坑处吸入空气。空气干燥器与前代车型一样,是可还原式的,不需要保养。使用压缩机时的升高调节速度(前桥和后桥)为2~3mm/s。通过放气来降低高度时的速度约为10mm/s。压缩机的温度是按照模型计算而确定出来的,这样也就省去了温度传感器。通过测算排放阀电磁线圈电阻的变化来判定温度。

    1.4蓄压器
    蓄压器的作用是提高系统的“随时可用性”。车辆静止以及车速极低时,蓄压器可以改善调节过程中的声响状况。在这些情况下,调节时暂时不让压缩机工作,而只使用蓄压器来工作。另外,用蓄压器进行升高调节,其速度要快于用压缩机来调节,这时前桥速度约为4mm/s,后桥速度约为8mm/s。蓄压器安装在车的后部,其外形如图5所示。容量为5.8L,蓄压压力为1.8MPa。为了减少质量,蓄压器是铝制的。为了能快速地给蓄压器充气,蓄压器至电磁阀体之间以及压缩机至电磁阀体之间采用外径6mm的空气管,不用4mm的。

    1.5水平传感器
    车辆水平传感器与奥迪A4完全相同,其外形如图6所示。前桥传感器的支架与本车形状重新做了匹配,后桥的传感器支架直接取自奥迪Q5。传感器的采样率是800Hz。

    1.6传感器电子装置控制单元
    在2010年款奥迪A8上首次使用了传感器电子装置控制单元J849,外形见图7。该控制单元内包含有测量车辆所有运动的传感器。传感器电子装置控制单元为水平调节控制单元提供车辆在x轴、y轴和z轴方向的加速度值和相应的旋转率。水平调节控制单元根据这些信息计算出车辆的运动情况,因此就不需要车身加速度传感器了。这两个控制单元之间采用FlexRay数据总线进行通信,实现了对车辆运动的集中侦测,所以就降低了费用和复杂程度。由于是采用FlexRay数据总线来传递数据,因此相关控制单元的网络集成度较高,数据传输也非常快。使用传感器电子装置控制单元J849测量值的控制单元网络拓扑图如图8所示。

    1.7空气减振支柱
    空气减振支柱是新开发的,为无级调节式双筒减振器,如图9所示。调节阀位于减振器活塞上,用于激活该阀电磁线圈的导线穿过中空的活塞杆。与前代车型一样,这是个CDC调节系统,带有内置阀。空气存储区位于减振器上方的空间,主要由钢板圆筒、空气弹簧膜片和开卷活塞构成。钢板圆筒用于容纳减振器支座,将减振支柱与车身固定在一起。钢板圆筒和外导向部分通过Kardanik折叠支架连在一起。这个支架的作用是将车桥作用在空气弹簧膜片上的扭转运动和万向节运动隔离开,这样就可降低空气弹簧膜片上的机械负荷了。

    空气弹簧膜片是一种轴向纤维膜片,弹性和开卷舒适性都很好,通过压合接头与钢板圆筒和铝制开卷活塞连接在一起。减振器在细节上又有改进,通过降低活塞杆和密封件之间的摩擦,可以明显改善响应特性。空气弹簧膜片的外侧采用波纹管来防尘。减振支柱的空气管接头上有剩余压力保持阀,该阀的任务是:在空气管损坏或者拆除的情况下,保证空气弹簧内还有最小约0.3MPa的空气压力。这个剩余压力用于防止空气弹簧膜片出现很大的、影响使用寿命的变形。

    2 调节策略
    根据底盘的不同,调节逻辑也不同,带拖车和不带拖车的调节也不同。在带拖车行驶时,不允许将底盘降低到高速公路行驶状态,防止出现支撑负荷波动。

    2.1使用标准底盘且不带拖车时的调节策略
    以使用标准底盘且不带拖车时的调节策略为例进行说明。所谓调节,就是要实现车辆的4种不同的高度位置。从基本高度出发,可将车辆举升25mm,调节到Lift(举升)位置。如果车速达到或超过100km/h,那么会立即自动脱离Lift位置。车速低于80km/h时可以选择该模式。如果激活了Dynamic(动态)模式,那么高度会降低10mm。如果以120km/h的车速行驶30s,那么在Automatic(自动)和Dynamic(动态)时还要再次下降到“高速公路状态”(比基本高度低20mm),其调节过程如图10所示。

    2.2调节策略的特点
    车辆在行驶过程中的调节过程(改变水平位置),对前桥来说是调节车桥中心;对有后桥来说是同时调节两个车轮,调节过程如图11所示。调节位置适配过程中,对前桥和后桥来说都是同时调节两个车轮,以便以较高的精度来调节位置。在断开点火开关后,控制单元仍保持激活状态60s,等待其它输入信号。如果没有输入信号了,那么就激活省电的休眠模式。接通休眠模式后2.5min和10min,各检查一次车辆的水平位置。为此,控制单元J197会为车辆水平传感器短时提供工作电压,并读取其测量值。

    车门/行李厢盖信号不再像前代车型那样通过单独导线送往水平调节控制单元,而是通过总线系统传送。车辆停放时间太长,会导致车辆高度明显下降。为了保证车辆在开始运行时的最低高度,会通过接通点火开关来启动压缩机(尽管发动机尚未工作),前提条件是蓄电池的电能足够。
    如果控制单元J197识别出有调节需求,会检查蓄压器内的压力是否足够(至少要比将要进行调节的空气弹簧内的压力高0.3MPa)。如果压力足够,那么就开始校正车辆的水平位置。如果蓄压器内的压力太小,就不会进行调节。在防盗警报装置已经激活的情况下,升高过程中车辆倾斜不超过0.3°。

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关键词:奥迪A8 空气悬架

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