空气悬架系统车身高度和水平控制原理

汽１：实川技术　ＡＵＴＯＭ０ＢＩＩＪＥ　ＡＰＰＩ　Ｉ　ＥＤ　ＴＥＣｆＪＮ０ｆ　０（　、　２０１　５　第１　ＪｉＪ】　２Ｏｌ　５　Ｎ０．１　空气悬架系统车身高度和水平控制原理　朱春红，梁时光，李婕，宋建桐　（北京电了科技职业学院，北京１００１　７６）　摘要：　气怂架系统较其他悬架使汽１　具仃更好的舒适性和操作稳定性，近年米　ｒ　、　轿午Ｉ　Ｊ　川越术越广泛。　本文以舞驰ＣＬＳ３５０犁汽车为例，对空气悬　系统的－　度和水　摔制进行确赞分析。　关键词：空气悬架；奔驰；高度控制；水平控制　中图分类号：Ｕ４６３．３文献标识码：Ａ文章编号：１　６７１—７９８８（２０１　５）０１—６０—０３　Ｔｈｅ　Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｈｅｉｇｈｔ　ａｎｄ　ｌｅｖｅｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｂｏｄｙ　ｗｉｔｈ　ａｉｒ　ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　Ｚｈｕ　Ｃｈｕｎｈｏｎｇ，Ｌｉａｎｇ　Ｓｈｉｇｕａｎｇ，Ｌｉ　Ｊｉｅ，Ｓｏｎｇ　Ｊｉａｎｔｏｎｇ　（Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１　７６）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ａｉｒ　ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｍａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｈａｓ　ｂｅｔｔｅｒ　ｃｏｍｔｂｒｔ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｓｔａｂｉｌｉｔ￣　ｔｈａｎ　ｏｔｈｅ　ｒ‘ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ．Ｉｔ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｗｉｄｅｌｙ　ｉｎ　ｈｉｇｈ—ｇｒａｄｅ　ｃａｌ’Ｓ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　Ｍｅｒｃｅｄｅｓ　Ｂｅｎｚ　ＣＩ　￥３５０　ｃａ！　ａｓ　ａｎ　ｃｘａｍｐｌｅ，ｈｅｉｇｈｔ　ａｎｄ　ｌｅｖｅｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ａｉｒ　ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｉｒ　ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ；Ｍｅｒｃｅｄｅｓ　Ｂｅｎｚ；ｈｅｉｇｈｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ；ｌｅｖｅｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ＣＬＣ　Ｎ０．：Ｕ４６３．３　Ｄｏｃｕｍｅｎｔ　Ｃｏｄｅ：Ａ　Ａｒｔｉｃｌｅ　ＩＤ：ｌ６７１—７９８８（２０ｌ５）０１—６０—０３　②车身水平高度比正常车身高度Ｎ升高２５ｒａｍ，Ｋ（＋２５）　引言　在奔驰和宝马等高端午犁上，其怂架装置Ｈ前主要麻川　位置。这一高度仅能通过高度凋节开关手动升高：　③车身水平高度比正常车身高度Ｎ降低１０ｍｍ，ＳＩ（一１０）　位置，即“运动型Ｉ”模式，这一位置可根据车速控制或通　过舒适型／运动型开关手动降低：　空气悬架系统，空气悬架系统与普通悬架相比，其最大的特　点就是可以按照驾驶员的需求和行驶速度的变化调整车身高　度，并保证不论车上负载情况如何以及道路状７兄如何，都能　保持车身水半ｌ　Ｉ。本文以奔驰ＣＬＳ３５０车犁为例，介绍空气　悬架的车身高度和水半控制原理。　１、车身高度控制　车身高度控制是驾驶贝通过高度州节开关（Ｎ７２ｓ１８）和　舒适犁／运动型开关（Ｎ７２ｓ２５）开关手动整体升降车身高度，　如图１所示，或者是根据车速自动升降车身水平高度。　身　高度控制是同时控制阴个　气悬架支柱【４Ｉ。奔驰ＣＬＳ３５０犁　汽车有４种可用的车身水平高度级别，如图２所示。　①正常车身水平高度Ｎ（０）位　，　身高度调节值为　０ｒａｍ：　一：Ｉ　于　林Ｉ’、ｆ　人学内燃机々　Ｉ　，姚　｛　：院　Ｉ＿＿－－一－－－　÷　０　作者简介：朱春红，讲帅，　：北京哇主子科技耳ＪＪ、　学院汽车１　④车身水平高度比』　常乍身高度Ｎ降低１５ｒａｍ，ＳＩ１　６１　汽车实用技术　２０１５年第１期　（．１５）位置，即“运动型ＩＩ”模式，这一位置可根据速度控　并保持在该位置不变，车速的增减不会影响车身高度，即车　制或通过舒适型／运动型开关手动降低。　身水平高度与车速无关。选择“运动型ＩＩ”后，信息“ＡＩＲＭＡＴＩＣ　如果高度调节开关被促动、发动机运转、车速处于　ＤＣ　Ｓｐｏｒｔ　２（双控空气悬架系统运动型２）”在多功能显示屏　０－１２０ｋｍ／ｈ，且车辆处于Ｎ时，车身水平高度将赢即被调整　上显示约５秒。　升高２５ｍｍ，至Ｋ位置。在调整过程中，仪表盘（Ａ１）内的　多功能显示屏（Ａｌｐｌ３）（见图１）显示：“Ｖｅｈｉｃｌｅ　ｒｉｓｉｎｇ（车　身升高中）”，在调节过程中高度调节开关内的ＬＥＤ闪烁。当　完成调整后，即达到Ｋ位置后，ＬＥＤ持续点亮，不再闪烁。　车身高度处于Ｋ位置时，如果车速高于８０ｋｍ／ｈ持续超　过ｔ＝５分钟，见图２中…ａ’段，驾驶员“升高车身高度”的请求　被取消，车身会自动降低至Ｎ位置。在仪表盘的多功能显示　器上的显示：“Ｌｅｖｅｌ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｃａｎｃｅｌｅｄ（高度选择被取消）”。　如果车速高于８０ｋｍ／ｈ持续时间ｔ不足５分钟并且车速未超过　１２０ｋｍ／ｈ，则车身会保持在Ｋ，这种情况下只有通过操作高　度调节开关才能再次降低到Ｎ位置。　当车身水平处于Ｋ位置时，车速如果高于１２０ｋｍ／ｈ时，　驾驶员的设置的Ｋ位置被立即取消，车身立即自动降低至Ｎ　位置，如ｂ所示。此时，如果继续加速，当车速高于１４０ｋｍ／ｈ　时，车身水平高度自动降低至降低的水平高度ｓＩ位置，如Ｃ　所示；车速高于１８０ｋｍ／ｈ时，车身水平高度自动降低至降低　的水平高度ＳＩＩ位置，如ｄ所示。如果车身已经降到ＳＩＩ位置，　车速再升高，车身高度不会再继续下降。在ＳＩＩ位置时，如　果车辆减速，当车速低于ｌ３０ｋｍ／ｈ时，车身会自动升高到ＳＩ　位置，如ｅ所示；车速继续降低，低于９０ｋｍ／ｈ时，车身会升　高到正常水平高度Ｎ位置，如ｆ所示，车速继续降低，车身　高度不会自动回到之前设置的Ｋ位置。　如果高度调节开关未被促动、发动机运转、车速在　０－１４０ｋｍ／ｈ时，车身高度将始终保持在Ｎ位置；车速高于　１４０ｋｍ／ｈ时，车身水平高度将立即自动降低至降低的水平高　度ｓＩ位置，如Ｃ所示；车速高于１８０ｋｍ／ｈ时，车身水平高度　将立即自动降低至ＳＩＩ，如ｄ所示。如果车身已经降到ＳＩＩ，　车速再升高，车身高度不会再继续下降。如果此时车辆开始　减速，车速低于１３０ｋｍ／ｈ时，车身会自动升高到ＳＩ位置，如　ｅ所示；车速低于９０ｋｍ／ｈ时，车身会升高到正常水平高度Ｎ，　０ｍｍ位置，如ｆ所示。　当舒适型／运动型开关被促动为“运动型Ｉ”模式，即一个　ＬＥＤ亮起时，车身水平高度会立即降低至ＳＩ位盖，车速在　０．１８０ｋｍ／ｈ时，车身高度始终保持在这个位置，当车速高于　１８０ｋｍ／ｈ时，车身水平高度自动降低至ＳＩＩ，如ｄ所示。当车　速降低至１３０ｋｍ／ｈ时，车身高度会恢复到ｓＩ位置，如ｅ所示，　车速再降，车身高度不会再改变。选择减震程序“运动型Ｉ”　后，信息“ＡＩＲＭＡＴＩＣ　ＤＣ　Ｓｐｏｒｔｌ（双控空气悬架系统运动型　１）”在多功能显示屏上显示约５秒。　当舒适型／运动型开关被促动为“运动型ＩＩ”模式，即两个　发光二极管亮起时，车身水平高度会立即降低至ＳＩＩ位置，　４０一前轴悬架支柱；４３一后轴弹簧减震柱；４１　ｐ－副储气罐；　４２一空气悬挂系统蓄压器；Ａ９／１一空气悬挂系统压缩机；　Ａ９／］ｙ１一空气悬挂系统减压阀：Ａ９／１ｍｌ一空气压缩机电动机；　Ｂ７一空气悬挂系统压力传感器；Ｙ３６／６一空气悬挂储气罐加压阀；　Ｙ５１／１ｙｌ、Ｙ５２／１ｙ１、Ｙ５３／１ｙｌ、Ｙ５４／１ｙｌ一额外空气量阀；　Ｙ５１／１ｙ２、Ｙ５２／１ｙ２、Ｙ５３／１ｙ２、Ｙ５４／１ｙ２一水平阀；ａ一空气滤清器；　ｂ一过压／残留压力保持阀；ｃ一空气干燥器　图３空气悬挂系统气压回路原理　如果随后选择“舒适型”，即两个ＬＥＤ都熄灭，这时如果　车速低于９０ｋｍ／ｈ，则车身水平高度再次升高到Ｎ位置，如ｆ　所示，选择“舒适型”后，信息“ＡＩＲＭＡＴＩＣ　ＤＣ　Ｃｏｍｆｏｒｔ（双　控空气悬架系统舒适型）”在多功能显示屏上显示约５秒。　由驾驶员设置的高度调节开关以及舒适型／运动型开关　状态在点火开关关闭后会被保存，只有通过手动改变或由于　超过某一车速阈值或时间阈值而被取消。　２、车身水平控制　车身水平控制是保证车身在行驶过程中因路面不平或因　车辆负载不均衡等状况下确保车身能够保持水平状态＿５】。为　确保车身保持水平，各个悬架支柱可以被单独调节。空气悬　架系统气压回路原理，如图３所示。　奔驰ＣＬＳ３５０汽车的前轴和后轴处的空气悬架系统是一　种完全承重式悬架系统。发动机运转时，不论负载情况如何，　该系统均可使车身保持水半而不发生倾斜。在此过程中，空　气从空气悬架系统压缩机（Ａ９／Ｉ）通过左右前悬架支柱的空　气悬架系统额外空气量阀（Ｙ５　１／ｌｙｌ、Ｙ５２／ｌｙ１）和左右后悬　架支柱的空气悬架系统额外空气量阀（Ｙ５３／ｌｙｌ、Ｙ５４／ｌｙ１）　传递到前轴悬架支柱４０和后轴弹簧减震柱４１，直到车辆高　度水平被调整。车辆水平由前轴处的左前、右前水平传感器　（Ｂ２２／８、Ｂ２２／９）以及后轴处的后轴水平传感器（Ｂ２２／３）记　录，并传送到带ＡＤＳ的空气悬架系统的控制单元（Ｎ５１）。　空气悬架系统额外空气量阀集成在每个弹簧减震柱内，　它们与空气悬架系统压缩机上的空气悬架系统减压阀　２０１５年第１期　朱春红等：空气悬架系统车身高度和水平控制原理　６２　（Ａ９／ｌｙ１）共同作用，控制车身保持水平。空气悬架系统中　调节车辆水平。水平控制功能包含以下功能：　①锁止功能　当车辆停止时，如果空气悬架系统控制单元检测到所有　当用遥控钥匙解锁车辆，并且前后左右任一车门被打开　央蓄压器（４２）用于存储压缩空气，并能在发动机不运转时　或行李箱被打开，则空气悬架系统控制模块被“唤醒”，并检　查当前车身水平及高度，如果车身倾斜或高度过低，且　蓄压器有足够的压力，空气悬架系统则会调整车身。　如果驻车时的车身倾斜或高度降低超过２０ｒａｍ，且空气　车轮均无负载，如车辆被用举升器举起，则空气悬架系统额　悬架系统蓄压器（４２）压力大于１１巴时，空气悬架系统　外空气量阀关闭，不会对车身水平高度进行调节，车辆会保　将会调整车身车身水平或将车身升高到正常高度。　持当前水平高度。这在更换车轮或进行修理工作等情况下非　如果前轴的车身水平高度小于一５０ｒａｍ，后轴的水平高度　常重要。　②正常功能（发动机运转）　车辆停止时，如果打开车门或行李箱盖后，各个减振器　支柱间出现大于＋／．８ｍｍ的偏差，则对车身水平进行重新调　节。当车辆停止时，车身水平可以被补偿，约为每５秒钟一　次。　行驶过程中，如果偏差大于＋／．８ｍｍ，同样可以对车身水　平进行调整。在行驶过程中，因为车辆振动对车身水平信号　有影响，因此空气悬架系统控制单元可以过滤因为车辆振动　引起的各个悬架支柱水平高度不一致问题，因此，行驶过程　中的车身水平调节最短时间为每１８０秒被补偿一次。　根据情况的不同，用于调整车身水平的高压空气可由空　气悬架系统的压缩机或空气悬架系统蓄压器（４２）的压　力提供。如果车辆停止，为避免压缩机装置工作时产生噪音，　一般只使用空气悬架系统蓄压器（４２）内的高压空气。　如果有特殊高压要求，则空气悬架系统压缩机和空气悬架系　统蓄压器（４２）可同时供给压缩空气。当车辆负载增加　时，控制单元通过水平传感器检测到车身倾斜或高度降低。　这时则通过促动电磁阀，将空气供给前轴悬架支柱（４０）或　后轴悬架支柱（４１），直到车身水平及高度达到其设定值。当　悬架支柱达到调整高度后，弹簧减震柱的水平阀和空气悬架　系统的减压阀断电，从而防止空气压力泄漏到外界大气造成　车身降低。　③停车时降低水平高度　如果车辆在“舒适型”模式下驻车，当所有的车门（包括　行李箱盖）关闭，且车辆通过遥控钥匙（Ａ８／１）锁止，车辆　自动降低约１５ｒａｍ，进入“睡眠位置”。如果车辆处于“运动型　Ｉ”模式时驻车，则车身高度从一１０ｒａｍ降低到．１５ｒａｍ。当车辆　处于“运动型ＩＩ”模式下驻车时，水平高度保持在一１５ｒａｍ。　④唤醒功能（功能持续时间约为１分钟）　小于．６０ｒａｍ时，依然可以在储压罐压力小于１１巴时通过空　气悬架系统的压缩机（必要条件：电池电压大于１２．４Ｖ）升　高车身。　不论有无负载，当车身个别悬架的高度与调节后的车身　高度的偏差超过＋／．８ｍｍ，则会通过先降低或升高悬架支柱内　的压力，然后再将其调节到适当的高度。发动机关闭时，无　法使用水平调节开关升高车身。如果在停车时降低了车身，　车辆会在发动机起动后从睡眠位置再次升到驾驶员上次调节　的位置。　３、结论　空气悬架系统正是因为其具有如上所述的车身高度和车　身水平的自动、手动控制功能，使汽车的舒适型操控性能有　了很大的提高，因此在高端车型上被应用的越来越多，希望　随着这种技术发展，能够降低其造价，推广到更多的中级轿　车中使用，让更多的人很够体验到技术的发展为人们的生活　带来的舒适与安全。　参考文献　［１］张建文，郭二生，黄治国，等．空气悬架大客车平顺性仿真分析　ｆＪ１．汽车技术，２００５（０４）：１－５．　［２】李仲兴，孙钢，朱晶晶，等．客车空气悬架参数匹配研究［Ｊ］＿拖　拉机与农用运输车，２００９（０６）：３０．３３．　［３】刘后毅．空气悬架的原理和使用［Ｊ】．山东交通科技，２００１　（０１）：６７—６９．　［４］方瑞华．汽车空气悬架非线性振动理论和试验【Ｊ］．农业机械学报　２００７（０７）：１３—１５．　【５】姜立标，王登峰．货车空气悬架的现状及发展趋势【Ｊ１．齐齐哈尔　大学学报，２００５（０１）：６６—６９．