汽车空气悬架系统以其优良的舒适性、减振性以及相比于机械悬架(钢板弹簧)的很大的优越性,正在国内外得到越来越广泛的应用。目前在我国,空气悬架主要集中应用在高等级客车上,在载货车上的应用还处在刚刚起步的阶段。
作为全球最大的商用车控制系统开发和生产商,威伯特公司的货车空气悬架电子控制系统(ECAS)在国外货车生产商的车型上得到了广泛的应用。
货车ECAS系统基本工作原理
威伯特货车ECAS系统可以应用在后桥的空气悬架、前后桥都是空气悬架、后桥、提升桥是空气悬架以及前后桥、提升桥都是空气悬架等不同车型上。
货车ECAS系统由电控单元、空气悬架气囊、电磁阀、高度传感器、压力传感器、遥控器、指示灯、开关等组成。工作原理为:高度传感器安装在车架上,通过摆杆与桥连接,当车身与桥高度变化时,高度传感器内产生感应电流,电信号传到电控单元,电控单元将此高度变化与其内储存的设定高度进行比较,给出信号控制电磁阀给气囊充气或排气,从而实现车身高度恒定控制。
货车ECAS系统的优点:
在路面不平坦情况下,车身高度维持在设定的高度,并与路面保持平行 在斜坡上进行装卸操作时,车身高度保持恒定,不需要再进行手工调整 满足欧洲最新的对自动牵引力控制的法规要求 牵引力控制作为可选项可以最大限度地利用允许轴荷 快速的上升、下降过程 气囊高度瞬间动态变化时,由于高度设定有公差值,不会产生控制过程,降低了空气的消耗 与CAN总线的兼容 载荷指示 较长的寿命
货车ECAS系统功能
指标高度控制
这是ECAS系统的基本功能之一。与常规空气悬架系统不同,ECAS系统不仅可以控制正常行驶高度,还可以控制其它指定的高度。例如,可以将满载和空载时的高度设为指标高度(记忆高度),从而使这两个高度得到控制。
常高度是车辆行驶时的高度,ECAS系统最多可以设定三个正常高度。正常高度Ⅰ是车辆生产商定义的通常情况下车辆的正常行驶高度,是车辆重要的一个基本参数。它在车辆高度标定过程中,被存入系统电控单元中保存。正常行驶高度决定了舒适性、驾驶安全性与应用规范保持一致的车身高度。
正常高度Ⅱ/Ⅲ是在参数中设定的不同于正常高度Ⅰ的行驶高度。在车辆高速行驶时,为降低燃油消耗、改善横向稳定性,有必要降低整车的高度。在较坏路面下行驶时,需要升高整车高度以提高通过性。车辆不同行驶高度的设定,可以改变整车的重心高度,从而能适应不同的路况条件。
记忆高度是车辆在静止或低速状态下,针对装卸操作设定的空载和满载指标高度。记忆高度可以由驾驶员指定并可以随时修改。一旦定义后,将被存储在系统中,直到用户再次进行修改。记忆高度功能需要使用一个遥控器,ECAS系统可以保存两个不同的记忆高度。
ECAS系统可以接受和处理速度信号,这样ECAS就可以区分在静止状态下和在运动状态下轴荷的改变,从而对这两种情况分别进行优化处理。
提升桥(随动桥)控制
提升桥不是驱动桥,在6x2驱动形式中,安装在驱动桥后面,它可根据需要升起,而随动桥则不能提升。在车辆静止装载状态下,由于载货量的增加,驱动桥的轴荷超过了允许轴荷值,装在驱动桥支撑气囊上的压力传感器或压力开关传递给电控单元一个信号,提升桥将会被自动放下(或者载荷转移到随动桥上)。车辆运动过程中,即使压力超过允许值,提升桥也不会被自动放下。在车辆停车熄火后,提升桥的状态将会被保持。如果提升桥是升起的,提升桥将会保持提升状态。
在装有压力传感器的系统中,车辆卸完货后,提升桥也能自动提升起来,这就是所说的“全自动提升桥”。如果系统装的是压力开关,提升桥只能自动下降。在这种情况下,必须使用遥控器或独立的开关升起提升桥。驱动帮助功能只能应用在全自动提升桥上。
正常高度变化
此功能激活后,当提升桥升起后,驱动桥的指标高度会自动增加,这是为了增大提升桥轮胎的离地间隙。
驱动帮助
驱动帮助功能应用在货车6x2车型的满载状态情况下。依靠减少提升桥支撑气囊中的气压或者升起提升桥,使主车驱动桥的载荷增大,这样就相应地增加了牵引力。驱动帮助功能使用—个开关进行控制。
过载保护
过载保护功能是靠设定支撑气囊的最大允许气压实现的。一旦由于超载使气囊气压超过允许值,支撑气囊排气,气囊降到接触缓冲块位置。要回到正常状态,载货量必须减少到使支撑气囊的气压低于最大的允许气压。当点火开关重新打开后,ECAS系统向气囊充气,使车身回到正常高度。
感载阀控制
带空气悬架和常规制动系统的主车装有由气囊压力控制的感载阀。当气囊压力迅速降低时(气囊快速放气或气囊严重损坏),即使实际上是满载状态,感载阀却按空载状态进行控制。这种情况下会造成制动力不足,制动距离过长。ECAS系统能检测到这种情况的发生,这时空气悬架的供气气源将直接通到感载阀的41/42口,以提供感载阀满载状态的控制信号。
起重操作功能
对于汽车上装有起重机构的吊车来说,“起重操作功能”是有益的。这种功能的前提是车辆装有操作起重机构的支撑架。这些支撑架升高车辆使轮胎脱离与地面的接触,防止在进行起重操作时,悬架系统承受载重力。由于轮胎完全脱离地面,使得车身与车桥的距离增大,通常情况下ECAS会给气囊排气,以减小这个距离,但结果会造成支撑气囊的气排光,当车辆降回地面后,造成气囊的损坏。ECAS能检测到这种状况,并会在气囊气排光前,停止排气。
提升桥/随动桥压力控制
6x2车型带提升桥或随动桥,不同的ECAS系统,它们在后桥(驱动桥和提升桥)之间的支撑气囊的气压控制策略也不同。
等压控制
等压控制是支撑气囊气压控制的最初形式。这种控制形式的特点是提升桥降下或载荷转移到提升桥/随动桥后,后桥所有支撑气囊的气压都相等。这种布置形式中,驱动桥和提升桥/随动桥同侧支撑气囊气路是连通的。等压控制不需要很多零部件。压力值由压力传感器或压力开关检测。
优化的驱动控制
装ECAS系统的6x2车型,可以控制后桥的轴荷分布,使驱动桥的轴荷达到允许的最大值,剩余的载荷由提升桥/随动桥承担。这种控制模式在平坦光滑的路面上有很好的优点,驱动桥一直保持高的驱动力,具有较好的驱动性能。这种轴荷的分布形式减小了转向时提升桥/随动桥轮胎的磨损。这种形式的缺点是,如果驱动桥和提升桥都是相同的制动气室和制动压力下,这两轴上的制动力可能会相差很大。优化驱动控制的零部件要比等压控制的复杂。压力传感器测量气囊压力值,压力传感器的数量取决于不同的整车生产商,从2个到5个不等。
压力比例控制
压力比例控制接近于优化驱动控制,这两种控制模式都可应用于6x2车型ECAS系统中。在压力比例控制模式中,驱动桥和提升桥/随动桥的支撑气囊中的气压按照指定的比值进行控制。驱动力也能保持较高的值,后桥之间的制动磨损更均匀
随着我国重型载货车市场的快速发展,以及各地政府对限制超载法规的逐步重视,为适应高速公路运输的需要,空气悬架在载货车市场的应用将会逐步扩大。
威伯特公司货车ECAS系统已经在国内的几大货车生产商的高端车型上实现了应用,未来它将会越来越多地出现在国内车型上。