介绍主动式悬挂系统及主动安全系统:ESP系统

(一),汽车知识:介绍主动式悬挂系统
随着汽车制造研发水平的不断提高,人们对于汽车的操控性和舒适性有了更高的要求。这其
中,车辆减震系统起着至关重要的作用。而采用普通螺旋弹簧很难做到两全其美。于是,适应
能力更强,感受更完美的可变悬挂系统就诞生了。目前市面上主流的主动悬挂主要有四种形
式:空气悬挂、液压悬挂、电磁悬挂以及电子液力悬挂。

空气式可调悬挂
技术特点:底盘可升降,应用车型广泛
技术不足:可靠性不如螺旋弹簧
应用车型:奔驰S350、奥迪A8L、保时捷卡宴等
其实提到主动悬挂系统,我们首先想到的,并且应用最广泛的自然是空气式可调悬挂,而在系
统组成上,它主要是由控制电脑、空气泵、储压罐、气动前后减震器和空气分配器等部件。主
要用途就是控制车身的水平运动,调节车身的水平高度以及调节减震器的软硬程度。

通常来讲,装备空气式可调悬挂的车型前轮和后轮的附近都会设有离地距离传感器,按离地距
离传感器的输出信号,行车电脑会判断出车身高度变化,再控制空气压缩机和排气阀门,使弹
簧自动压缩或伸长,从而降低或升高底盘离地间隙,以增加高速车身稳定性或复杂路况的通过
性。

而在日常调节中,空气悬挂会有几个状态。1、保持状态。当车辆被举升器举起,离开地
面时,空气悬挂系统将关闭相关的电磁阀,同时电脑记忆车身高度,使车辆落地后保持原来高
度:2、正常状态,即发动机运转状态。行车过程中,若车身高度变化超过一定范围,空气悬
挂系统将每隔一段时间调整车身高度:3、唤醒状态。当空气悬挂系统被遥控钥匙、车门开关
或行李厢盖开关唤醒后,系统将通过车身水平传感器检查车身高度。如果车身高度低于正常高
度一定程度,储气罐将提供压力使车身升至正常高度。同时,空气悬挂可以调节减震器软硬
度,包括软态、正常及硬态3个状态(也有标注成舒适、普通、运动三个模式等),驾驶者可
以通过车内的控制钮进行控制。

当然,相比传统悬挂,由于空气式可调悬挂结构较为复杂,其出现故障的几率和频率也会
高于螺旋弹簧悬挂系统,而用空气作为调整底盘高度的动力来源,相关部件的密封性也是一个
问题,另外,如果频繁地调整底盘高度,还有可能造成气泵系统局部过热,会大大缩短气泵的
使用寿命。当然,随着技术水平的不断提高,很多问题都得到了良好的解决,同时,应用的车
型也越来越广泛。

液压式可调悬挂
技术特点:底盘可升降,采用液压油耐用性更好
技术不足:技术水平相对老旧,反应速度偏慢
应用车型:雪铁龙C5(海外) 雪铁龙C6
液压式可调悬挂。顾名思义,就是利用液压变化来调节车身的悬挂系统。它的核心部件是一个
内置式电子液压集成模块,可以根据车辆行驶速度对减震器的伸缩频率和程度加以调整。另
外,由于不同车型的重心分配有所同,因而通常要在汽车重心的附近安装纵向横向加速度横摆
陀螺传感器,用来采集车身震动、车轮跳动以及倾斜状态等信号,这些信号经过行车电脑运
算,并把相应执行信号传递给四个执行油缸,并以增减液压油的方式来改变离地间隙等。

与空气式可调悬挂系统类似,液压式可调悬挂也可以进行底盘升高或自动调节。举个例子
说,我们以老款雪铁龙C5车型上的这套名为的液压式可调悬挂来做个比方。它在停车时,其车
身高度自动降为最低,车发动后恢复车身高度。在车辆行驶状态下,城市道路及车速低于110
公里/小时时,会采用标准高度;当车速超过110公里/小时时,电子液压集成块控制车身头部降
低15毫米,车尾部降低11毫米。降低重心可以改善车辆行驶稳定性,减小迎风最大截面和降低
对侧风的敏感度,同时降低油耗;当车速低于90公里/小时后车身恢复到标准高度;路况不好
时,电子液压集成块控制车身升高,以最大限度保证减震行程长度与舒适性。

电磁式可调悬挂
技术特点:技术先进,系统响应迅速。
技术不足:成本较高,多应用于豪华车型上,稳定性有待检验。
应用车型:奥迪TT、凯迪拉克SLS、凯迪拉克CTS
所谓电磁式可调悬挂就是利用电磁反应来实现汽车底盘高度升降变化的一种悬挂方式,它可以
在极短的时间内作出反应。来抑制振动,保持车身稳定。特别是在一些相对极端的环境下,比
如高速行车中突然遇到颠簸,电磁悬挂的优势就会非常明显,它的反应速度可以比传统悬挂快
5倍。

在系统组成方面,电磁悬挂系统是由行车电脑、车轮位移传感器、电磁液压杆和直筒减震器组
成。在每个车轮和车身连接处都有一个车轮位移传感器,传感器与行车电脑相连,行车电脑又
与电磁液压杆和直筒减震器相连。电磁减震器的奥秘在于其中充当阻尼介质的电磁油液,这种
电磁液中是由合成的碳氢化物和细微的铁粒组成。而这些金属粒子在普通状态下,会杂乱无章
的分布在液体中,而随着电磁场的产生及磁通量的改变,它们就会排列成一定结构,粘滞系数
也随之改变,进而改变阻尼。而电磁场的强度只需要改变电流即可控制。也就是说这套系统的
控制只需要改变电流就能够达到控制阻尼系数的目的。

其实这个减震过程,主要就是在车辆行驶到颠簸路面,引起车轮跳动的时候,传感器会迅速将
信号传至控制系统,控制系统发出相应指令,将电信号发送到各个减震器的电子线圈,使电流
的运动产生磁场,在磁场的作用下,电磁液的粘度得到改变,从而达到控制车身、减震的目
的。而如此复杂的过程实际上只是瞬间完成。举个例子说当你读完以上这几行文字时,这个过
程已经可能已经完成了3000次。(每秒可达1000次)

电子液力式可调悬挂
技术特点:控制精准,反应速度快
技术不足:稳定性有待检验
应用车型:别克新君越、欧宝雅特(海外)
电子液力式可调悬挂也称连续减震控制系统(CDC),它也是主动悬挂的一种。这套系统可以
独立控制每个车轮的悬挂阻尼。其电子感应器能根据读取路况信息,适时对减震器作出调整,
使之在软硬间频繁切换。从而更迅速准确地控制车身的侧倾、俯仰以及横摆跳动。提高车辆高
速行驶和过弯的稳定性。

而与较为传统的液压式可调悬挂不同,电子液力式悬挂对电子设备的依赖性要更强。核心部件
由中央控制单元、CDC减震器、车身加速度传感器、车轮加速度传感器以及CDC控制阀构成,
其中减震器是基于传统的液压减震器构造,减震器内注有油液,有内外两个腔室,油液可通过
联通两个腔室间的孔隙流动,在车轮颠簸时,减振器内的活塞便会在套筒内上下移动,其腔内
的油液便在活塞的往复运动的作用下在两个腔室间往返流动。油液分子间的相互摩擦以及油液
与孔壁之间的摩擦对活塞的运动形成阻力,将震动的动能转化为热量,热量通过减震器外壳散
发到空气中,这样就实现了减震器的“减震”过程。

话又说回来,CDC并不算非常先进的悬挂技术,只能说应用在合资品牌中型车上并不多见。其
实在2004年,这套系统就已经装备到了欧宝雅特车型上。换言之,CDC至少在5年之前就应用到
了量产车型上。而到2008年,在通用的全新中型车平台--Epsilon II平台上,欧宝的Insignia(新
君威的原型车)诞生了,它所应用的Flex Ride自适应底盘系统,就是基于CDC系统而来的。
小结:
以上四种可变悬挂系统来看,液压悬挂由于需要液压油缸等设备,因而体积较为庞大。电磁悬
挂反应速度快,适合运动型轿车,但是这套系统只能调节悬挂的软硬,通常不能控制离地间
隙,并且可靠性有待进一步检验。电子液力式减震也是同样的问题。因而采用电子控制的空气
悬挂就成了目前最主流的主动悬挂系统,早前存在的技术诟病也逐步得以解决。

(二),汽车主动安全系统:ESP系统解析
所谓ESP,是英文“Electronic Stability Program”的缩写,意为“电子稳定程序”,它综合了
ABS(防抱死制动系统)、BAS(制动辅助系统)和ASR(加速防滑控制系统)三个系统,功能更为强
大。ABS系统可能是大家耳熟能详的安全性配置,那么首先可以理解成ESP基于ABS、同时又高
于ABS。
ESP一般由转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器等组成,它通过对这些
传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析,然后向ABS、ASR发出纠偏指令,来帮助车辆维持
动态平衡,它可以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性,尤其在转向过度或转向不足的情形
下效果更加明显。

(几种常见的ESP按键及位置)
ESP通过与ECU进行通讯,实时监控汽车行驶状态,必要时可自动向一个或多个车轮施加制动
力,以保持车子在正常的车道上运行,甚至在某些情况下可以进行每秒150次甚至更高频率的
连续制动,而且它还可以主动调控发动机的转速并可调整每个轮子的驱动力和制动力,以修正
汽车的过度转向和转向不足。ESP还有一个实时警示功能,当驾驶者操作不当和路面异常时,
它一般会以三角形的黄色警示灯警示驾驶者。

ESP系统最基本的组成原件
ESP在汽车内部的器件分布
就拿两种最常见的失控形式举例:当汽车发生转向不足时,车身表现为向弯外推进,此时ESP
系统将通过对内侧后轮的制动来遏制车辆陷入险境;而当汽车发生转向过度时,此时ESP系统则
通过对外侧前轮的制动来纠正危险的行驶状态。

相同情况下车辆有无ESP的对比
在ABS、BAS及ASR三个系统的共同作用下,ESP最大限度地保证汽车不跑偏、不甩尾、不侧
翻。据统计,有超过四分之一的导致严重人员伤亡的交通事故是由侧滑引起的,更有六成的致
命交通事故是因侧面撞击而引起的,其主要原因就是车辆发生了侧滑,而ESP能有效降低车辆
侧滑的危险,从而降低交通事故的数量以拯救生命。


总结:但是目前的现状是,自主品牌的新车由于成本问题,ESP系统装备率还普遍较低,随着
人们对车辆安全性的要求日益提高,ESP将会被越来越多的车辆所应用,在不久的将来ESP也
将像ABS、SRS气囊那样成为标准配置。转贴参考
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车友参考

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