Управление подвеской

АМОРТИЗАТОР

  Автоматическое управление амортизатором заключается в измене­нии сопротивления перетеканию жидкости в амортизаторах путем изменения диаметров жиклеров или вязкости жидкости. Наиболее ти­пичными функциями амортизатора являются противодействие оседа­нию автомобиля при резких ускорениях и переключениях передач, «нырянию» при резком торможении, крену при резких поворотах и др.

Изменение размеров пропускного отверстия выполняется чаще с помощью электродвигателя или соленоида, а в некоторых случаях — электродвигателем соленоида.

  Обычно предусматриваются три режима регулировки сопротивле­ния амортизатора: малое, среднее и большое. Для изменения сопро­тивления амортизатора при поворотах автомобиля необходимо знать положение рулевого колеса. Поэтому на валу рулевого колеса устанав­ливается датчик, который реагирует не только на угол поворота, но и на направление поворота.

Рис. 14. Структурная схема ЭБУ

  Электронный блок управления силой сопротивления амортизато­ров выполняется на цифровых схемах (рис. 14). Все входные сигналы являются цифровыми и поступают в микроЭВМ через схемы входной обработки, формирующие сигналы. Выходные сигналы ЭБУ подаются па исполнительные механизмы управления режимами работы аморти­заторов и на индикаторы, показывающие уровень силы сопротивле­ния. Эти сигналы поступают через схемы выходной обработки от микроЭВМ.

  В схемах управления исполнительными механизмами предусматри­ваются средства обеспечения работоспособности при появлении оши­бок от выбросов напряжения и защита от перегрузки по току. Источ­ники питания преобразуют напряжение бортовой сети в напряжение 5 В, необходимое для работы интегральных схем.

  Выполнение основной программы занимает 4 мс. За это время ЭВМ обрабатывает входные сигналы от датчиков и подает выходные сигналы на исполнительные механизмы. Чем короче время выполнения основной программы, тем выше быстродействие ЭБУ.

  Такой принцип управления амортизатором используется в актив­ной гидропневматической подвеске Hydractive, какой уже оснащен французский легковой автомобиль «Citroen-XM»(pHC. 15). Основой подвески Hydractive является все тот же гидропневматический упругий элемент (рис. 16) на каждом колесе, апробированный на автомобилях «Citroen-BX» и «Citroen-CX». Он состоит из гидропневматического баллона 5, разделенного эластичной мембраной, и верхней полусфере которого находится газообразный азот, а в нижней — жидкость (масло LHM), и цилиндра 3, также заполненного жидкостью, со сколь­зящим в нем полым поршнем 2. Шток поршня соединен с поперечным рычагом передней подвески или продольным — задней. На ходе сжа­тия жидкость под воздействием поршня поступает через гидро-амортизатор 4 в баллон и сжимает газ за мембраной. Сжатый газ работает как пружина.

  Повышенные ездовые качества автомобиля «Citroen-XM» связаны с работой его подвески в двух режимах — «мягком» и «жестком». «Мягкий» режим обеспечивает комфортабельность и удобство уп­равления. При этом подвеска обладает большей гибкостью и уме­ренной амортизацией. «Жесткий» режим улучшает устойчивость автомобиля и безопасность. Подвеска в этом случае характеризуется меньшей гибкостью, но лучше защищает пассажиров и водителя от неблагоприятных воздействий качки, толчков и рывков на неровной дороге.

Рис. 17. Мост активной гидропневмати­ческой подвески («мягкий» режим):

1 — регулятор жесткости; 2 и 4 — соответет-венно основные и дополнительные гидро-амортитаторы;

3 и 5 — соответственно основные и дополнигельные шлрописаматнчгскис балло­ны;

6 — микропроцессор; 7 — датчики

  На рис. 16—18 поясняется принцип действия активной подвески Hudractive. Если к гидропневматическому элементу добавить еще один гидропневматический баллон и гидроамортизатор (см. рис. 16), то увеличивается ее гибкость (больше объем газа, а следовательно, снижается амортизация (жидкость проходит через два отверстия). Это — «мягкий» режим работы подвески (см. рис. 17).

  Подвеска переводится в «жесткий» режим в результате отключения гидроамортизатора краном (регулятор жесткости). При этом умень­шается ее гибкость (меньше объем газа), следовательно, увеличивается амортизация (жидкость проходит через одно отверстие).

  Электронное управление регулятором жесткости осуществляет микропроцессор 6 (см. рис. 18), который получает информацию от датчиков 7 угла поворота и угловой скорости рулевого колеса, поло­жения педали подачи топлива, давления в тормозной системе, крена кузова, скорости автомобиля.

  В память микропроцессора заложен ряд предельных параметров и их сочетаний, определенных на основе продолжительных испытаний автомобилей «Citrocn-CX». Эти данные сравнивают с получаемой от датчиков информацией, и микропроцессор выбирает соответствую­щий режим подвески. Причем гидравлическая система включается немедленно (время срабатывания менее 0,05 с), опережая динамичес­кую реакцию автомобиля, что особенно важно при быстрой езде по извилистой дороге. На автомобиле «Citroen-XM» помимо обычных двух гидропневматических баллонов и двух гидроамортизаторов каж­дого моста дополнительно устанавливаются один гидропневматичес­кий баллон и два гидроамортизатора. Дополнительный гидропневма­тический баллон позволяет изменить массу газа гндропневматическо-го упругого элемента каждого колеса и, таким образом, регулировать гибкость подвески моста. Два дополнительных гидроамортизатора (баллона) 2 изменяют сечение отверстий, через которое проходит жид­кость и тем самым влияют на амортизацию.

  По командам микропроцессора регулятор жесткости при помощи электроклапана 9 подключает или отключает третий гидропневмати­ческий баллон и два гидроамортизатора, выбирая режим подвески: «мягкий» (три гидропневматических баллона, четыре гидроамортизатора) или «жесткий» (два гидропневматических баллона, два гидроамортизатора).

  «Мягкий» режим подвески: при подключенном питании электроклапан открывает доступ к высокому давлению из главного аккуму­лятора в трубки питания регуляторов жесткости. При этом давление в рабочей системе равно давлению в главном аккумуляторе. Золотник регуляторов жесткости соединяет три гидропневматических баллона 3 и 5 (см. рис. 17). Жидкость циркулирует от гидроцилиндров подвески к баллонам через гидроамортизаторы 2 и 4 и обратно.

  «Жесткий» режим подвески (см. рис. 18): при отключенном питании электроклапан 9 закрыт, трубки питания регуляторов жесткости со­единены, жидкость циркулирует с возвратом в бак. При этом давление равно нулю. Золотник регуляторов жесткости находится в положении, препятствующем прохождению жидкости между двумя основными и дополнительными гидропневматическими баллонами.

Рис. 18. Активная гидропневматическая подвеска автомобиля «Cilroen-XM» («жест-кип» режим):

1 — регулятор жесткости; 2 — дополнительные гндропневматические баллоны;

3 и 4 — гидро-пневматическне баллоны соответственно переднего и заднего мостов;

5 и 8 — соответственно ос­новные и дополнительные гидроамортизаторы;

6 — микропроцессор; 7 — датчики; 9 — электро­клапан

  Работа подвески зависит от получаемой от датчиков информации и переработки ее микропроцессором, который при обнаружении како­го-либо отклонения (от предварительно введенных данных) подаст команду на переход в «жесткий» режим.

  Датчик угла поворота и угловой скорости рулевого колеса инфор­мирует о достижении предельных значений этих параметров. В этот момент происходит переход в «жесткий» режим. Подвеска остается в данном режиме до тех пор, пока угол поворота рулевого колеса не будет ниже предельного значения. В результате качка уменьшается и замедляется с одной стороны благодаря переходу подвески в «жест­кий» режим, с другой стороны — прекращению сообщения элементов подвески правого и левого бортов.

  Датчик положения педали подачи топлива регистрирует время, необходимое для прохождения 10 % полного хода педали.

  Датчик давления в тормозной системе информирует о достижении эталонного его значения, когда происходит переход в «жесткий» режим. Подвеска остается в таком режиме при падении давления ниже заданного предела.

  Датчик крена (колебания) кузова регистрирует поворот торсионно­го вала. Переход в «жесткий» режим происходит при достижении определенного уровня крена кузова.

  Датчик скорости автомобиля информирует о ее значении, когда необходимо определить данные, применяемые при переходе в «жест­кий» режим по сигналам других датчиков, а также для обеспечения большей чувствительности к повороту рулевого колеса на большой скорости или к крену (колебанию) кузова на малой скорости движения автомобиля.

  На приборной панели расположены переключатели, с помощью которых водитель может выбрать одну из двух программ: SPORT и AUTOMATIC.

  При работе по программе SPORT питание (напряжение) на электроклапане отсутствует. Подвеска работает в «жестком» режиме. Однако при разгоне для уравнивания давления в элементах под­вески обоих мостов автоматически меняется режим. В режиме AUTOMATIC питание подано на электроклапан. Подвеска работает в «мягком» режиме. Но в зависимости от регистрируемой датчиками информации микропроцессор выдает или не выдает команду на переход в «жесткий» режим. В результате имеется возможность обеспечения комфорта большей части пути и временного перехода в «жесткий» режим при соответствующих условиях (резкий поворот, разгон, торможение, выбоины на дороге) для лучшего управления и безопасности.

ВЫСОТА КУЗОВА

  Управление высотой кузова обеспечивается обычно с помощью пневматических упругих элементов, устанавливаемых на всех четырех или только двух задних колесах.

  Сигнал от датчика высоты поступает в ЭБУ. Если текущая высота отличается от номинальной, ЭБУ регулирует давление в упругих эле­ментах, включая электродвигатель компрессора (для увеличения дав­ления) или соленоид выпускного клапана (для уменьшения давления). Таким образом обеспечивается постоянная независимая от нагрузки на подвеску высота кузова.

Рис. 19. Структурная схема ЭБУ высотой кузова

  В качестве датчика высоты могут использоваться фотоэлементы, герконы и другие преобразователи неэлектрического показателя (пути) в электрический. Для этих целей целесообразно использовать такие датчики, которые вырабатывали бы П-образные импульсы, а не аналоговые сигналы (например, резисторы), так как в последнем слу­чае их все равно необходимо преобразовывать в цифровые.

  Если бы кузов просто опустился или поднялся, то сигнал датчика, поступивший в ЭБУ, был считан и преобразован в управляющий импульс. В работе же кузов колеблется, т. е. то опускается, то поднимается. В связи с этим сигнал датчика вводится в ЭБУ через каждые несколько миллисекунд. Электронный блок подсчитывает число тех или иных состояний высоты и по частоте состояния (их процентному соотношению) делает вывод о текущем значении высоты. В зависи­мости от положения дверей (закрыты или открыты) ЭБУ определяет происходит посадка или движение. При посадке высота определяется в течение короткого интервала времени (2,5 с), а при движении — за более длительное время (20 с). Например, если во время движения сигнал высоты в течение 20 с находится в области «очень высокое положение кузова» в 80 % случаев и более, то приводится в действие выпускной клапан. Если же в течение 20 с сигнал высоты оказывается в области «очень низкое» или «низкое положение кузова» более чем в 10 % случаев, то снижение прекращается. Подъем и опускание при посадке обеспечиваются аналогично. Структурная схема ЭБУ высотой кузова автомобиля «Toyota» показана на рис. 19.

  При неработающем двигателе управление высотой кузова отклю­чается, чтобы не разрядить батарею. Остановка двигателя обнаружи­вается электронным блоком по сигналу с контакта регулятора напря­жения.

ЖЕСТКОСТЬ ПОДВЕСКИ

  Чем меньше жесткость подвес­ки, тем меньше колебания кузова и тем выше комфортабельность автомобиля. Для электронного управления обычно используют­ся пневматическая или гидро-певматическая подвески. Жест­кость таких подвесок можно де­лать довольно малыми, однако это чревато появлением продоль­ных колебаний. По этой причине управление жесткостью подвески в большинстве случаев комбини­руют с управлением высотой ку­зова и силой сопротивления амортизаторов. Схема управле­ния передними колесами автомо­биля «Toyota» представлена на рис. 20.

Рис. 20. Структурная схема управления

жесткостью подвески автомобиля

«Toyota»