汽车电控悬架系统(Electronic Controlled Suspension System、ECSS),又称为电子调节悬架系统(Electronic Modulated Suspension System、EMS)。
为了追求舒适性和操纵稳定性的提高,以微型计算机为核心的电子控制技术被有效地应用在现代汽车悬架上,它能根据不同的车速,不同的路况和不同的行驶状态,及时自动调整悬架装置的刚度和阻尼力系数,也可以根据载重量的变化改变汽车高度。由电脑控制的、主动式、智能化的电控悬架系统相继在一些高等级轿车上得到了配置,不仅舒适性可达到人们的要求,其操纵稳定性也达到最佳状态。
电控悬架系统的一般工作原理是:利用传感器(包括开关)对汽车行驶时路面的状况和车身的状态进行检测,将检测信号输人计算机进行处理,计算机通过驱动电控悬架系统的执行器动作,完成悬架特性参数的调整。
一、电控悬架系统的功用
电控悬架系统的基本功用是通过自动调节悬架的刚度和阻尼力系数,使汽车的悬架特性与道路状况和行驶状态相适宜,从而使汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性都得到提高。电控悬架系统具有以下三个基本作用。
1.刚度和阻尼系数随车速与路面变化的控制
当汽车处于高速行驶时,可以自动提高悬架的弹性刚度和减振器的阻尼系数,以提高汽车高速行驶时的操纵稳定性。当前轮遇到障碍物时,可减小后轮悬架弹簧刚度和减振器阻尼系数,以衰减车身的振动和冲击。当汽车行驶在恶劣的路面上时,可以降低弹簧刚度和减振器阻尼系数,以抑制车身的振动。
2.车身姿态的控制
当汽车转向时对车辆侧倾的控制。在车辆急转向时,可以提高弹簧刚度和减振器阻尼系数,以抑制车身的侧倾。制动时点头控制,紧急制动时,可以提高弹簧刚度和减振器阻尼系数,以抑制车身的点头。加速时后坐控制,急加速时,提高弹簧刚度和减振器阻尼系数,以抑制车身的后坐。对弹簧刚度、减振器阻尼系数的控制主要有以下几个方面:
(1)防侧倾控制。侧倾发生于汽车在横向坡道高速行驶和汽车高速转弯时。电控悬架系统能根据汽车的行驶速度和转向角度信息,使减振力和弹簧刚度转换为“坚硬”状态,抑制转弯期间的侧倾(减少汽车转向时的姿势变化量),改善汽车的操纵性。这种控制持续时间大约为2s,然后恢复到最初的减振力和弹簧刚度。
(2)防车头点头控制。电控悬架系统能根据汽车的行驶速度、制动开关信号和汽车高度的变化,将减振力和弹簧刚度转换为“坚硬”状态,使汽车制动时的姿势变化尽量小,抑制制动期间的车头点头。
(3)防车尾下坐控制。电控悬架能根据汽车速度、节气门开启角度和速度的变化,将减振力和弹簧刚度转换为“坚硬”状态,用来抑制汽车起步和急加速时的车尾下坐。在2s后或当汽车速度达到一定水平时,恢复最初的状态。
(4)高速控制。当汽车行驶速度超过一定设置水平时,电控悬架使弹簧刚度变成“坚硬”状态,减振力变成“中等”状态,以提高汽车高速行驶时直线行驶的稳定性和操纵性。
(5)不平道路控制。根据道路的不平整性,电控悬架使弹簧刚度和减振力转换为“中等”或“坚硬”状态,以抑制汽车车身在悬架上下振动,从而改善汽车在不平道路上行驶时的乘坐舒适性(抑制汽车在不平道路上行驶时的颠簸或上下跳动)。实施不平道路控制时,能分别精确地对前、后轮发出执行指令,当汽车行驶速度低于10 km/h时,不能进行控制调整。
3.车高调节功能
不管车辆负载在规定范围内如何变化,都可以保持车身高度一定,车身保持水平,可大大减少汽车在转向时产生的侧倾。当车辆在凹凸不平的道路上行驶时可提高车身高度,当车辆高速行驶时又可使车身高度降低,以减少风阻并提高车辆的操纵稳定性。具体表现在以下几个方面:
(1)自动高度控制。不管乘客和行李重量如何变化,操作高度控制开关能使汽车的目标高度变为“正常”或“高”的状态,使汽车始终保持一个恒定的高度。
(2)高速控制。当汽车在良好的路面上高速行驶时,车速超过90km/h,若汽车高度控制开关选择在“HIGH”位置,汽车高度将自动转换为“NORM”,以降低车身高度,减少空气阻力,提高汽车行驶的稳定性。当汽车在连续差路面上行驶时,车速在40~90km/h,则提高车身高度,以提高汽车的通过性。
(3)点火开关“OFF”控制。驻车时,点火开关断开后,乘客和行李重量的变化使汽车高度高于目标高度时,能使汽车高度降低到目标高度。即能改善汽车驻车时的姿势(降低汽车高度),降低车辆重心高度,且更加安全。表1所示为电控悬架系统的功用。