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汽車懸架系統(tǒng)的歷史

關(guān)于懸架系統(tǒng)方面的都可以: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-03-31

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汽車懸架控制系統(tǒng)發(fā)展概述 1.前言懸架依據(jù)其可控性可以分為不可控的被動(dòng)懸架和可控的智能懸架兩大類。在多變環(huán)境或性能要求高且影響因素復(fù)雜的情況下，被動(dòng)懸架難以滿足期望的性能要求;而智能懸架能夠?qū)π旭偮访妗⑵嚨墓r和載荷等狀況進(jìn)行監(jiān)測，進(jìn)而控制懸架本身特性及工作狀態(tài)，使汽車的整體行駛性能達(dá)到最佳。智能懸架中主動(dòng)、半主動(dòng)懸架在近年來得到了迅速發(fā)展，較好地解決了安全性和舒適性這一對卜矛盾，將其緩和至相對較低。 2.主動(dòng)懸架與半主動(dòng)懸架主動(dòng)懸架是一個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括測量系統(tǒng)、反饋控制中心、能量源和執(zhí)行器四個(gè)部分。其原理是測量系統(tǒng)通過傳感器獲得車輛振動(dòng)信息，傳遞給控制中心進(jìn)行處理，進(jìn)而由控制中心發(fā)出指令給能量源產(chǎn)生控制力，再由執(zhí)行器進(jìn)行控制，衰減懸架的振動(dòng)。由于主動(dòng)懸架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，需要很大的能量消耗，它的發(fā)展受到了一定的制約，只在少數(shù)高級轎車中有所應(yīng)用。與之相比，半主動(dòng)懸架具有結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、基本不需要消耗能量等優(yōu)點(diǎn)，而對振動(dòng)的控制效果在一定程度上卻可以接近主動(dòng)懸架，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于被動(dòng)懸架，因而越來越受到業(yè)界的重視，得到了飛速發(fā)展。圖1為主動(dòng)懸架的原理圖，其中F代表力發(fā)生器。圖2為一種典型半主動(dòng)懸架的結(jié)構(gòu)示意圖。半主動(dòng)懸架與主動(dòng)懸架結(jié)構(gòu)相似，只是半主動(dòng)懸架用可調(diào)剛度的彈性元件或是可調(diào)阻尼的減振器代替主動(dòng)懸架的力發(fā)生器。圖2的半主動(dòng)懸架系統(tǒng)中，一個(gè)連續(xù)可調(diào)的阻尼器與一個(gè)傳統(tǒng)的普通彈簧并聯(lián)，需要假定系統(tǒng)中的阻尼器能夠完全獨(dú)立于懸架的相對運(yùn)動(dòng)，且能根據(jù)力控制信號(hào)做出反應(yīng)。懸架控制系統(tǒng)的發(fā)展概況可以從控制策略、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及實(shí)際應(yīng)用幾個(gè)方面來分析。 3.控制策略研究目前應(yīng)用于懸架控制系統(tǒng)的控制理論比較多，主要有天棚控制、最優(yōu)控制、預(yù)測控制、模糊控制、自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及復(fù)合控制等等。 3.1 天棚阻尼與開關(guān)陰尼控制思想 1974年，美國學(xué)者karnopp等提出了天棚阻尼控制思想。原理是在車身上安裝一個(gè)與車身振動(dòng)速度成正比的阻尼器，可以完全防止車身與懸架系統(tǒng)產(chǎn)生共振，達(dá)到衰減振動(dòng)的目的。在天棚控制方式中，控制力取決于車體的絕對速度的反饋，不需要很多傳感器也不需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，可靠性較好。控制力可以表示為:式中Csky為比例系數(shù);x為車體垂直振動(dòng)速度。但是天棚阻尼是理論上的理想狀態(tài)。karnopp為實(shí)現(xiàn)“天棚”控制思想又提出了開關(guān)阻尼的概念。原理是根據(jù)控制信號(hào)調(diào)節(jié)阻尼器阻尼的“軟”、“硬”設(shè)置，進(jìn)而調(diào)整阻尼力的大小。其優(yōu)點(diǎn)是作動(dòng)器消耗振動(dòng)能量。最早應(yīng)用于實(shí)車的是美國lord公司的產(chǎn)品，反映效果良好。開關(guān)阻尼控制思想的阻尼力算法可用以下公式表示:式中:Fd為阻尼力;c為比例系數(shù);x為簧載質(zhì)量的垂直運(yùn)動(dòng)速度，y為非簧載質(zhì)量的垂直運(yùn)動(dòng)速度。目前開關(guān)阻尼的控制已經(jīng)有所應(yīng)用。 3.2 最優(yōu)控制在車輛上運(yùn)用的最優(yōu)控制方法常用的有線性最優(yōu)控制、H∞最優(yōu)控制等。線性最優(yōu)控制理論是早期經(jīng)典控制理論的代表，已經(jīng)過了理論到實(shí)踐的考驗(yàn)，是目前比較成熟和完整的半主動(dòng)懸架控制理論。其中使用LQR算法的理論及實(shí)踐應(yīng)用比較成熟，算法概要如下: 設(shè)懸架自由度彈簧陰尼系統(tǒng)動(dòng)力方程為:f (t)表示外部激勵(lì)的(r)階向量u (t)是(m)維控制力向量;D是(nXm)控制力位置矩陣;E是(n×r)外部激勵(lì)位置矩陣。狀態(tài)空間表達(dá)式的形式為:式中:x(t)為狀態(tài)向量(2n);A為系統(tǒng)矩陣(2nX 2n);B為控制力位置矩陣(2nXm);H為外部激勵(lì)位置矩陣(2n×r)。采用LQR模態(tài)控制算法設(shè)計(jì)主動(dòng)最優(yōu)控制力:國內(nèi)在相關(guān)領(lǐng)域研究比較深人的是裝甲兵工程學(xué)院關(guān)于履帶車輛懸掛系統(tǒng)的半主動(dòng)控制策略研究。 3.3 預(yù)測控制預(yù)測控制方法提出比較早，它可以預(yù)先確定前方路面的信息，并利用這一信息和車輛當(dāng)時(shí)信息來決定控制行為。由于預(yù)測控制是利用車輛前輪的擾動(dòng)信息預(yù)估路面的干擾輸入，將車輛的前輪懸架的狀態(tài)參數(shù)值反饋給控制器進(jìn)行控制，因此，控制系統(tǒng)有一定的時(shí)間來采取措施。然而信息的獲得來自前輪，因此要求系統(tǒng)對信息進(jìn)行處理并由控制器采取動(dòng)作歷時(shí)很短。鑒于此，目前最優(yōu)預(yù)測控制多采用超聲波傳感器等測量方法對車輛前方道路的實(shí)際情況進(jìn)行采集，用此信息來控制懸架執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。1984年日產(chǎn)公司研制出聲納式半主動(dòng)懸架，它能通過聲納裝置預(yù)測前方路面信息，及時(shí)調(diào)整懸架減振器的狀態(tài)。預(yù)測控制的問題表現(xiàn)在預(yù)測距離是一定的，因此預(yù)測提前時(shí)間取決于車速，這樣必然具有時(shí)變性，而預(yù)測控制仍以線性時(shí)不變系統(tǒng)為研究對象，測量、參數(shù)的時(shí)變性和非線性對系統(tǒng)的影響還沒有得到解決。另外，用預(yù)測信息來控制懸架執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作的核心技術(shù)是信號(hào)的獲取精度問題，要求不受干擾地真實(shí)反映路面信息，這往往導(dǎo)致成本、可靠性方面的投人相應(yīng)增大，應(yīng)用中要重點(diǎn)考慮。 3.4 自適應(yīng)控制策略自適應(yīng)控制方法應(yīng)用于汽車懸架控制系統(tǒng)的有自校正控制和模型參考自適應(yīng)控制兩類。自適應(yīng)控制考慮了車輛系統(tǒng)參數(shù)的時(shí)變性，通過自動(dòng)檢測系統(tǒng)的參數(shù)變化來調(diào)節(jié)控制策略，從而使系統(tǒng)實(shí)時(shí)逼近最優(yōu)狀態(tài)。自校正控制是一種將受控對象參數(shù)在線識(shí)別與控制器參數(shù)整定相結(jié)合的控制方法。自適應(yīng)控制存在的問題表現(xiàn)在自校正控制過程需要在線辨識(shí)大量的結(jié)構(gòu)參數(shù)，所以導(dǎo)致計(jì)算量大，實(shí)時(shí)性不好。而模型參考自適應(yīng)控制方法涉及路面信息獲得的精度問題，這一點(diǎn)與預(yù)測控制存在的問題相似。另外，當(dāng)懸掛系統(tǒng)參數(shù)由于突然的沖擊而在較大的范圍變化時(shí)，自適應(yīng)控制的魯棒性將變壞。 3.5 模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制在過去的20年中，基于專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的模糊控制及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制逐步成為解決具有非線性、復(fù)雜和不確定因素系統(tǒng)的有效方法。在車輛懸架控制領(lǐng)域較早應(yīng)用模糊控制的是Yoshimura教授，他將模糊控制方法應(yīng)用到汽車主動(dòng)、半主動(dòng)懸架當(dāng)中。該車輛系統(tǒng)由非線性微分方程模型描述，通過模糊推理從若干類阻尼力中選擇合適的阻尼力。仿真結(jié)果顯示應(yīng)用模糊控制的半主動(dòng)懸架系統(tǒng)大大減小了車身振動(dòng)加速度。隨后進(jìn)行的實(shí)車試驗(yàn)取得了較為理想的結(jié)果。模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是建立在專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的，因此人為因素在其中占據(jù)著很重要的角色。專家的知識(shí)在一定程度上是“主觀”的，如果專家知識(shí)的集合不能真實(shí)或準(zhǔn)確地反應(yīng)車輛的狀態(tài)，那么控制就失去了準(zhǔn)確性。 3.6 復(fù)合控制當(dāng)前應(yīng)用于汽車懸架振動(dòng)控制的控制策略很多，而得到的效果只能說是優(yōu)越于被動(dòng)懸架。原因是各種控制策略都有自身無法彌補(bǔ)的缺陷，解決辦法就是將兩種甚至多種控制策略相結(jié)合，對懸架進(jìn)行復(fù)合控制?？v觀車輛主動(dòng)、半主動(dòng)控制領(lǐng)域，只運(yùn)用一種控制策略的成功案例并不多見，而采用復(fù)合控制策略的成功應(yīng)用卻很多。近期的文獻(xiàn)記載的控制策略設(shè)計(jì)有應(yīng)用于越野車輛(坦克等)的自適應(yīng)控制與LQG控制的聯(lián)合控制，最優(yōu)預(yù)見控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的復(fù)合，以及模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的復(fù)合等等。研究表明，利用復(fù)尸合控制方法更適用于汽車、懸架這樣復(fù)雜非線性系統(tǒng)的建模與控制，可以預(yù)見復(fù)合控制方法是今后控制策略研究的一個(gè)重要方向。 4.執(zhí)行機(jī)構(gòu)研究控制策略最終是通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)對懸架的振動(dòng)特性進(jìn)行調(diào)解的，因此，執(zhí)行機(jī)構(gòu)往往代表著半主動(dòng)懸架系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。根據(jù)半主動(dòng)懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為兩種，即懸架剛度調(diào)解系統(tǒng)和減振器阻尼力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。對懸架剛度的調(diào)節(jié)是通過對懸架彈簧的彈性系數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，應(yīng)用較多的為空氣彈簧。相比之下，阻尼調(diào)節(jié)應(yīng)用較多。其中阻尼連續(xù)可調(diào)減振器被認(rèn)為比較有發(fā)展前景。如增大摩擦力的辦法改變阻尼力;采用壓電陶瓷材料改變懸架阻尼;改變減振器節(jié)流孔開度以及改變減振器工作液(智能材料)粘度來改變陰尼力等。調(diào)解阻尼最常用的一種方式還是使用粘性連續(xù)可控的新型智能材料(電流變或磁流變液體等)作為減振器工作液，從而實(shí)現(xiàn)阻尼連續(xù)調(diào)節(jié)。磁流變液阻尼器是當(dāng)今被認(rèn)為最有發(fā)展前景的，雖然其發(fā)展晚于電流變液阻尼器，但是已經(jīng)得到了飛速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。磁流變液是一種隨著外加磁場強(qiáng)度的改變其流變性能隨著改變的智能材料。由于磁流變液體是非牛頓液體，其剪切應(yīng)力是由液體的粘性和屈服應(yīng)力兩部分組成的。流變特性的改變隨著磁場強(qiáng)度的增加而增加，對外加磁場強(qiáng)度的控制可以在毫秒級對其流變特性進(jìn)行改變，由液態(tài)變?yōu)榘牍虘B(tài)。磁流變液優(yōu)點(diǎn)很多:其剪切應(yīng)力較大，可達(dá)到50-100 kPa;剪切應(yīng)力具有對溫度的穩(wěn)定性和對不存介質(zhì)的不敏感性;通過對磁場強(qiáng)度的控制來控制剪切應(yīng)力，耗能很低，同時(shí)更安全。磁流變液也存在著一定的應(yīng)用問題，主要是減振器內(nèi)液體紊流產(chǎn)生的噪聲較大和產(chǎn)生強(qiáng)磁場需要的金屬線圈重量問題，這些問題有關(guān)研究人員正在研究解決。 5.應(yīng)用實(shí)例近十多年以來，懸架控制系統(tǒng)的發(fā)展日新月異，成果較多。如福特公司生產(chǎn)的雷鳥轎車上的行駛平順性程序控制懸架系統(tǒng)(PRC)。PRC中的減振器配置了一種快速作用旋轉(zhuǎn)式螺管電磁開關(guān)，在傳感器和一臺(tái)6805微處理器為基礎(chǔ)的電子系統(tǒng)的配合下，根據(jù)駕駛員的指示和車輛的運(yùn)行狀態(tài)，電磁開關(guān)可以調(diào)節(jié)阻尼。其他成功的應(yīng)用還有奔馳車的自適應(yīng)阻尼控制懸架系統(tǒng)、凱迪拉克轎車的路感懸架系統(tǒng)(RSS)，以及對阻尼和剛度進(jìn)行綜合控制的豐田電子懸架控制系統(tǒng)和凌志LS400的電子控制空氣懸架系統(tǒng)等。在軍用汽車領(lǐng)域，磁流變液阻尼器得到了應(yīng)用。美國內(nèi)華達(dá)大學(xué)的研究人員將磁流變阻尼器應(yīng)用于美軍高機(jī)動(dòng)多用途輪式車輛(HMMWV)，圖3為該車應(yīng)用的阻尼器。為了對應(yīng)用磁流變阻尼器的車輛性能進(jìn)行評估，試驗(yàn)人員將安裝磁流變阻尼器的“悍馬”與使用傳統(tǒng)被動(dòng)懸架的HMMWV進(jìn)行了對比試驗(yàn)，分別在平順性、操縱穩(wěn)定性等方面作了比較。結(jié)果顯示，應(yīng)用磁流變半主動(dòng)懸架的車輛行駛平順性和操縱穩(wěn)定性比使用傳統(tǒng)懸架的車輛均有所提高?？梢?，軍用輪式車輛領(lǐng)域是半主動(dòng)懸架系統(tǒng)的一個(gè)重要應(yīng)用方向。更高層次的改進(jìn)是將ABS，TCS，ASR等控制系統(tǒng)與懸架控制系統(tǒng)的集成，即組成汽車動(dòng)力學(xué)集成控制系統(tǒng)，這將是車輛懸架系統(tǒng)與車輛其他控制系統(tǒng)集成化發(fā)展的方向。 6.結(jié)論與展望從懸架控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r可以看出，當(dāng)前的研究主要集中于控制策略和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。將來的發(fā)展應(yīng)該從這兩方面人手，并加快實(shí)車應(yīng)用的進(jìn)度。 6.1 控制規(guī)律的復(fù)合我們看到，各種控制方法對懸架的振動(dòng)控制都有一定的有效性，但是都存在著固有的缺陷，這是由其控制原理所決定的。由于汽車懸架系統(tǒng)屬于復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，單一的控制手段已經(jīng)不能滿足要求，需要兩種甚至多種控制策略的協(xié)同控制，因此，復(fù)合控制應(yīng)該是今后研究工作的一個(gè)重點(diǎn)。 6.2 集中力量加快以磁流變減振器為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的半主動(dòng)懸架的研發(fā)進(jìn)程當(dāng)前磁流變液減振器半主動(dòng)懸架的發(fā)展最為整個(gè)汽車工業(yè)界所關(guān)注。在這方面國外成果及應(yīng)用實(shí)例較多，國內(nèi)還處于理論研究和試驗(yàn)階段，應(yīng)用實(shí)例很少，問題主要是磁流變液減振器的工作性仍然不穩(wěn)定，成本較高。因此，當(dāng)前乃至今后應(yīng)該以此為重點(diǎn)，展開技術(shù)攻關(guān)，從研制高性能磁流變材料、優(yōu)化磁路及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手，為磁流變半主動(dòng)懸架的開發(fā)作先期基礎(chǔ)性研究。 6.3 越野汽車將是半主動(dòng)懸架的重要應(yīng)用領(lǐng)域目前，半主動(dòng)懸架技術(shù)主要應(yīng)用在高級轎車上，原因是該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)成本較高。而對該技術(shù)需求更為迫切的是越野汽車行業(yè)，集中體現(xiàn)在軍用越野汽車領(lǐng)域。隨著車輛裝備信息化建設(shè)的逐漸深入，軍用越野汽車也逐漸形成了自身鮮明的發(fā)展方向，高機(jī)動(dòng)性就是其發(fā)展特色之一，表現(xiàn)在車輛行駛的地域更加廣泛，通過崎嶇、苛刻路面的能力增強(qiáng)，這就要求車輛的行駛平順性與之相適應(yīng)。任何一項(xiàng)尖端技術(shù)從出現(xiàn)到應(yīng)用到實(shí)際都有一個(gè)，漫長的過程，半主動(dòng)懸架技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)有著廣泛的研究基礎(chǔ)，相關(guān)研究機(jī)構(gòu)應(yīng)該積極開展預(yù)研工作，以越野汽車的懸架系統(tǒng)為切人點(diǎn)，將該領(lǐng)域的技術(shù)逐漸推廣。汽車主動(dòng)懸架的發(fā)展及其最新技術(shù) --------------------------------------------------------------------------------作者:- 自從汽車發(fā)明以來，工程師們就一直在研究如何將汽車的懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)得更好。最初的汽車懸架系統(tǒng)是使用馬車的彈性鋼板，效果當(dāng)然不會(huì)很好。1908年螺旋彈簧開始用于轎車，當(dāng)時(shí)就曾經(jīng)有兩種截然不同的意見。第一種意見主張安裝剛性較大的螺旋彈簧，以使車輪保持著與路面接觸的傾向，提高輪胎的抓地能力。但是這樣的弊端是乘坐汽車時(shí)有較強(qiáng)烈的顛簸感覺。另一種意見認(rèn)為應(yīng)該采用較軟的螺旋彈簧，以適應(yīng)崎嶇不平的路面，提高乘坐汽車時(shí)的平穩(wěn)性及舒適性。但是這樣的汽車操縱性較差。到了三四十年代，獨(dú)立懸架開始出現(xiàn)，并得到很大發(fā)展。減振器也由早期的摩擦式發(fā)展為液力式。這些改進(jìn)無疑提高了懸架的性能，但無論怎樣改良，此時(shí)的懸架仍然屬于被動(dòng)式懸架，仍然在很多方面有很大局限性。衡量懸架性能好壞的主要指標(biāo)是汽車行駛的平順性和操縱穩(wěn)定性，但這兩個(gè)方面是相互排斥的性能要求，往往不能同時(shí)滿足。怎樣在二者之間取得合理的平衡以達(dá)到最好的效果，一直是工程師們的研究課題。平順性一般通過車體或車身某個(gè)部位(如車底板、駕駛員座椅處)的加速度響應(yīng)來評價(jià)，操縱穩(wěn)定性則可以通過車輪的動(dòng)載來度量。例如，若降低彈簧的剛度，則車體加速度減少使平順性變好，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致車體位移的增加。由此產(chǎn)生車體重心的變動(dòng)將引起輪胎負(fù)荷變化的增加，對操縱穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響;另一方面，增加彈簧剛度會(huì)提高操縱穩(wěn)定性，但硬的彈簧將導(dǎo)致汽車對路面不平度很敏感，使平順性降低。所以，理想的懸架應(yīng)該在不同的使用條件下具有不同的彈簧剛度和減振器阻尼，既能滿足平順性要求又能滿足操縱穩(wěn)定性要求。但是普遍使用的被動(dòng)懸架不可能達(dá)到設(shè)計(jì)師們的理想要求。被動(dòng)懸架因?yàn)榫哂泄潭ǖ膽壹軇偠群妥枘嵯禂?shù)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上只能是滿足平順性和操縱穩(wěn)定性之間矛盾的折衷，無法達(dá)到懸架控制的理想境界。在使用上，為了使被動(dòng)懸架能夠?qū)Σ煌穆访婢哂幸欢ǖ倪m應(yīng)性，通常將懸架的剛度和減振器的阻尼設(shè)計(jì)成具有一定程度的非線性，比如采用變節(jié)距螺旋彈簧和三級阻力控制的液壓減振器。表1 可變特性懸架主要部件動(dòng)能表部件名稱功能作用衰減力轉(zhuǎn)換穩(wěn)定器剛性轉(zhuǎn)換手動(dòng)選擇開關(guān) ● ● 選擇擋位，變換懸架特性顯示器 ● ● 顯示手動(dòng)選擇開關(guān)擋位減振器驅(qū)動(dòng)器 ● 驅(qū)動(dòng)減振器內(nèi)回轉(zhuǎn)閥前支柱、后減振器 ● 內(nèi)裝回轉(zhuǎn)閥，可變化衰減力穩(wěn)定器驅(qū)動(dòng)器 ● 通過穩(wěn)定器纜繩，開閉穩(wěn)定器桿內(nèi)的油路穩(wěn)定器纜繩 ● 連接穩(wěn)定器驅(qū)動(dòng)器和穩(wěn)定器桿，傳遞驅(qū)動(dòng)器動(dòng)作穩(wěn)定器桿 ● 具有油缸的結(jié)構(gòu)，可變換穩(wěn)定器剛性電子控制裝置 ● ● 根據(jù)手動(dòng)選擇開關(guān)狀態(tài)，控制各驅(qū)動(dòng)器注:“●”為此部件具有此功能。表2 手動(dòng)選擇開關(guān)擋位特點(diǎn)擋位減振器的衰減力穩(wěn)定器的剛性特點(diǎn) “SPORT”擋位增強(qiáng) 提高具有高級跑車的優(yōu)良轉(zhuǎn)彎性能與靈活的操縱性能 “TOURING”擋位減弱降低具有高級旅行車的高速操縱穩(wěn)定性與舒適性由于被動(dòng)懸架設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是在滿足汽車平順性和操縱穩(wěn)定性之間進(jìn)行折衷，對于不同的使用要求，只能是在滿足主要性能要求的基礎(chǔ)上犧牲次要性能。所以盡管被動(dòng)懸架在設(shè)計(jì)上以不斷改進(jìn)被動(dòng)元件而實(shí)現(xiàn)了低成本、高可靠性的目標(biāo)，但始終無法解決同時(shí)滿足平順性和操縱穩(wěn)定性之間相矛盾的要求。為此，自五六十年代起產(chǎn)生了主動(dòng)懸架的概念，它能夠根據(jù)懸架質(zhì)量的加速度，利用電控液壓部件主動(dòng)地控制汽車的振動(dòng)。在這方面的研究，各大汽車制造公司均不遺余力。典型的例子，早期有雪鐵龍公司在1955年發(fā)展的一種液壓-空氣懸架系統(tǒng)，可以使汽車具有較好的行駛性能和舒適性，但是它的制造工序太復(fù)雜，最終難以普及。到90年代，日產(chǎn)公司在無限Q45轎車上應(yīng)用了新式主動(dòng)懸架，進(jìn)一步提高了轎車適應(yīng)崎嶇路面的能力。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了可變特性懸架控制系統(tǒng)。它可根據(jù)運(yùn)行條件與路面狀況，以手動(dòng)控制懸架特性變化。手動(dòng)開關(guān)可選擇兩種擋位:1.“SPORT”擋位，剛性高，相當(dāng)于高級跑車的懸架特性。2.“TOURING”擋位，柔性，相當(dāng)于高級旅行車的懸架特性。圖 1為可變特性懸架的構(gòu)造，表1為其主要部件功能，表2為手動(dòng)選擇開關(guān)擋位特點(diǎn)。現(xiàn)時(shí)引人注意的是奔馳公司發(fā)展的ABC(Active Body Control)系統(tǒng)，可算是相對先進(jìn)的主動(dòng)懸架系統(tǒng)代表。 ABC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員從一開始就沒有將注意力放在傳統(tǒng)的思路上，而是另辟蹊徑，集中研究車身在行駛時(shí)的跳動(dòng)。他們認(rèn)為，從穩(wěn)定性考慮，通過抑制車身在行駛時(shí)的起伏、傾斜及跳動(dòng)，可以最大限度地提高舒適性，而且更簡單直接。對駕駛而言，采用剛性較大的螺旋彈簧，可以使汽車優(yōu)越的操縱駕駛性得到保證。早在多年前，研究人員已經(jīng)進(jìn)行過這方面的驗(yàn)證。隨著近年來電子技術(shù)及電腦控制在轎車上大量應(yīng)用，這種新型主動(dòng)懸架變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的條件越來越成熟。最新面世的系統(tǒng)采用了大量電子控制技術(shù)，奔馳公司稱之為主動(dòng)式車身控制系統(tǒng)，簡稱ABC 。傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)工作方式主要是通過厚重的車身跳動(dòng)，推壓液壓油，通過阻尼減振器抑制車身的振動(dòng)，并由螺旋彈簧將跳動(dòng)能量吸收。這種完全被動(dòng)的方式當(dāng)然有許多不足之處。而ABC系統(tǒng)則通過感應(yīng)最輕微的車輪及車身動(dòng)作，在任何大的車身振動(dòng)之前及時(shí)對懸架系統(tǒng)作出調(diào)整，保持車身的平衡。該系統(tǒng)能夠很好地適應(yīng)各種路面情況，即使在異常崎嶇不平的地方，轎車也能保持優(yōu)越的操縱性、舒適性及方向穩(wěn)定性。為了達(dá)到理想的效果，ABC系統(tǒng)在各條懸架滑柱內(nèi)裝有一套新型的液力調(diào)節(jié)伺服器，可動(dòng)態(tài)調(diào)整的液壓缸根據(jù)不同的路面情況自動(dòng)調(diào)節(jié)螺旋彈簧座的位置，這一點(diǎn)很重要。當(dāng)車輪遇到障礙物時(shí)，ABC系統(tǒng)通過傳感器感知，自動(dòng)調(diào)節(jié)彈簧座，并在彈簧座上施加壓力，使之能最大限度地抵消傳遞給車身的跳動(dòng)能量。同樣的方法，ABC系統(tǒng)還能夠避免轎車在制動(dòng)、加速及轉(zhuǎn)彎時(shí)產(chǎn)生的車身傾斜。當(dāng)汽車制動(dòng)或拐彎時(shí)的慣性引起彈簧變形，懸架傳感器會(huì)檢測出車身的傾斜度和橫向加速度。微電腦根據(jù)傳感器的信息，與預(yù)先設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較計(jì)算，并立即確定在什么位置上將多大的負(fù)載加到懸架上，使車身的傾斜減到最小。幾乎可以說，車身在任何狀態(tài)下都能保持水平位置。 ABC系統(tǒng)的控制感應(yīng)裝置由兩個(gè)微型處理器及13個(gè)傳感器組成，每10μs對懸架系統(tǒng)作一次掃描和調(diào)整。各傳感器分別向微處理器傳送車速、車輪制動(dòng)壓力、踏動(dòng)油門踏板的速度、車身垂直方向的振幅及頻率、轉(zhuǎn)向盤角度及轉(zhuǎn)向速度等數(shù)據(jù)。電腦不斷接收這些數(shù)據(jù)并與預(yù)先設(shè)定的臨界值進(jìn)行比較。同時(shí)，電腦能獨(dú)立控制每一個(gè)車輪上的執(zhí)行元件，從而能在任何時(shí)候、任何車輪上產(chǎn)生符合要求的懸架運(yùn)動(dòng)以適應(yīng)汽車的每一種行駛狀況。 ABC系統(tǒng)使汽車對側(cè)傾、俯仰、橫擺、跳動(dòng)和車身高度的控制都能更加迅速、精確，即使在路況較差的路面上，汽車的跳動(dòng)也很小。而且汽車高速行駛和轉(zhuǎn)彎的穩(wěn)定性大大提高。車身的側(cè)傾小，車輪外傾角度變化也小，輪胎就能較好地保持與地面垂直接觸，使輪胎對地面的附著力提高，以充分發(fā)揮輪胎的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)作用。此外汽車的載重量無論如何變化，汽車始終能保持一定的車身高度，所以懸架的幾何關(guān)系也可以確保不變。目前，這種主動(dòng)式車身控制系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用在奔馳最新的C系列轎車上，雖然價(jià)格不菲，但也贏得極佳的口碑，被譽(yù)為是動(dòng)力性能和乘坐舒適性改進(jìn)的一個(gè)里程碑。: 回答者：網(wǎng)友

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