奥迪A8轿车的自适应空气悬架系统包括空气压缩机、高度控制装置控制单元、4个车身高度传感器、3个车身加速度传感器、储压罐、空气弹簧及控制空气弹簧的电磁阀组,其电控AAS系统示意图如图2所示。
奥迪A8轿车电控空气悬架系统是通过改变悬架的软硬度和减振系统阻尼的大小,以适应不同的行驶条件。它提供了4种不同的车身离地间隙:最高离地间隙145mm、高速模式95mm、运动模式100mm和普通模式120mm,驾驶员可以根据不同的路况或车速进行选择。如遇路面状况恶劣时,增加离地间隙以提高汽车的通过性;车辆在高速行驶时,选择运动模式以降低车身重心,增强车辆的行驶稳定性,同时也可以减少空气阻力、降低油耗。不论选择什么模式,AAS都会根据安装在车身不同位置的多个传感器来感知载荷、车速和路面状况等信息。通过这些信息可选择合适的悬架硬度和减振阻尼,使车辆在加速、制动和转弯时都能获得很好的车身控制,保持车身高度不发生变化,车辆在行驶时也基本上不产生侧倾,以获得良好的舒适性和操控性。
一、电控空气悬架系统的结构
奥迪A8轿车电控空气悬架系统在车上的实际安装位置如图1所示。
汽车悬架系统是汽车底盘的重要组成部分之,,悬架系统性能的好坏,直接影响到汽车驾驶员的操纵性与乘客乘车的舒适性。大多数人都会感觉到:因车辆的起步、加速、转弯、制动或减速,车内乘客容易坐不稳甚至摔倒,而奥迪A8轿车的可调空气悬架(Adaptive Air Suspension、 AAS)技术能够很好地缓解这类现象。
二、重要构件
1.电子控制单元
ECU(J197)安装于车内储物箱前,用于处理其他总线部件的相关信息和独立的输入信号,处理生成控制信号,以控制压缩机、电磁阀和减振器。
2.空气弹簧
空气弹簧采用外部引导式,并被封装在一个铝制的圆筒内,如图3所示。为了防止灰尘进入圆筒与空气弹簧伸缩囊之间,采用密封圈密封活塞与汽缸之间的区域。密封圈在维修时可以更换,空气弹簧伸缩囊不能单独更换。出现故障时,必须更换整个弹簧或减振支柱。空气弹簧不仅替代了钢制弹簧,而且还有其独特的优点。它使用铝制汽缸的新式外部引导性装置,一减小了空气弹簧伸缩囊的壁厚,使在路面不平情况下的响应更加灵敏。
空气弹簧为了能以最佳的承载宽度来达到行李箱的最大利用容积,其后桥的空气弹簧直径就被限制到最小的尺寸。而为了满足舒适度的要求,空气的体积又不能太小。为了解决这个矛盾,使用了一个与减振器连在一起的蓄压罐(器),用于额外供应空气。蓄压罐位于汽车左侧的行李箱底板与后部消声器之间,蓄压罐的最大工作压力为16bar(1 bar=105 Pa),如图4所示。
3.减振器
减振器采用无级电子双管气压减振器(无级减振控制系统),其结构和工作原理如图5所示。图中活塞1的主减振阀门3通过弹簧4机械预紧,在阀门上方安装有电磁线圈5,连接导线经由活塞杆的空腔与外部连接。
整个活塞在汽缸套2内以速度v向下运动,空腔内主减振阀门下的油压上升。电磁线圈通电,电磁力FM对弹簧力Ff有反作用,并将其部分提升。当电磁力与ATF压力的总和(FM十FP)超过弹簧力Ff时,就会产生一个力FR,此力将主减振阀门打开。电流将调控线圈电磁力的大小,电流越大,液压油的流过阻力和减振器阻尼力就越小。
当电磁线圈没有电流作用时,减振器阻尼力达到最大。减振器阻尼力最小时,电磁线圈上的电流大约为1 800 mA。在紧急运行时,不对电磁线圈通电,这样就设定了最大减振力,并通过其保证车辆行驶时的动态稳定。
4.车身高度传感器(G76、 G77、 G78、 G289)
车身高度传感器又称车身水平传感器,共有4个。这4个车身高度传感器的结构相同,它们通过测得悬臂与车身之间的距离来判断车辆的高度状态。车身高度传感器以800Hz的频率进行感应探测,其安装位置如图6所示。
5.压力传感器(G291)
压力传感器浇铸在电磁阀组件上,并且不能从外部进行操作。压力传感器用于测量前桥和后桥空气弹簧支柱或蓄压罐的压力。
G291根据电容器测量原理进行工作,如图7所示。需要测量的压力(p)引起了陶瓷膜片的偏转。由此导致安装在薄膜上的电极1和固定在传感器外壳上的对应电极2之间的距离发生了变化。两个电极形成了一个电容器。电极间距离越小,电容的电容量就越大。可通过集成的电子装置测量电容量并将其转换为线性的输出电信号。