[發明專利]空氣懸架氣體回路充(放)氣過程數學模型的建立方法

無效

• 申請號: 200810234930.8
• 申請日: 2008-11-04
• 公開（公告）號: CN101417595A
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發明（設計）人: 黃俊明;周孔亢;李仲興;徐興;岑慎洪;熊新漢
• 申請（專利權）人: 江蘇大學;浙江穩達減振器有限公司
• 主分類號: B60G17/015
• 分類號: B60G17/015;G06F17/50
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種含膜式空氣彈簧的車用電子控制空氣懸架(ECAS)車身高度控制的 氣體回路充(放)氣過程數學模型的建立方法。

背景技術

電子控制空氣懸架具有被動保持車身高度和主動調節車身高度的功能，其充(放)氣 過程控制由電磁閥來實現。電磁閥控制不同于機械式高度閥控制，機械式高度閥由機械機 構來控制閥門開度所產生的節流效果來控制通過氣體的流量，無法實現從某一設定高度提 升到另一設定高度的主動調節。而電磁閥的開度是一定的，其控制氣體流量是通過電磁閥 開啟的時間來實現，可以實現高度的主動調節。空氣懸架中主要承載部件為空氣彈簧，當 車身重量(載荷)改變時，彈簧在載荷的作用下產生變形并使安裝在車身上的高度傳感器 同步移動，高度傳感器將擺桿擺動的角位移轉換成電脈沖信號，亦即不同的車身高度對應 不同的電脈沖信號。控制系統中的ECU將高度傳感器的實時電脈沖信號與初始信號進行比 較和計算，再將當前高度與目標高度之間的差值換算成電脈沖信號傳送給執行機構電磁 閥，通過脈沖的時間長度控制電磁閥充氣(排氣)閥門開啟的持續時間，以最終達到通過 控制充入氣囊或者放出氣囊空氣量的多少來實現車身高度的控制。空氣彈簧充(放)氣過 程分兩個階段：電磁閥充氣(排氣)閥門持續開啟階段，電磁閥充氣(排氣)閥門關閉后 的階段。在實踐中，以最簡單的PD控制為例，目標高度容差值的設定以及實際高度與目 標高度差值的比例系數、抬升速度的微分系數的確定對控制的效果影響很大，這兩個參數 需反復調校，耗時耗能。車身高度在抬升(對氣囊充氣)和下降(氣囊放氣)過程中，除 需考慮車身載荷的影響之外，還需考慮可變阻尼減振器壓縮行程與拉伸行程阻尼值的不 同。減振器阻尼對懸掛質量垂直運動產生的滯后容易產生“過充”現象，即車身高度變化 受到阻尼作用而出現滯后，電磁閥關閉停止充氣后，車身高度仍然繼續被抬升，造成最終 高度超出設定的目標高度，電磁閥又開啟放氣回路對空氣彈簧進行放氣，從而陷入了在設 定的目標高度附近產生“震蕩”。

發明內容

本發明的目的是為克服現有技術的不足，綜合考慮減振器的壓縮和復原阻尼不同的阻 尼效果、氣體回路的流量特性、氣體管路壓力損失等影響因素，提供了一種空氣懸架氣體 回路充(放)氣過程數學模型的建立方法。

本發明采用的技術方案是按如下步驟：

A.獲取懸架高度控制系統中空氣彈簧、減振器、空氣彈簧用儲氣罐以及組成氣體回 路的有效截面積等相關參數；

B.確定空氣彈簧的初始壓力、初始體積和初始溫度，以及儲氣罐的供氣壓力和初始 溫度；

C.按照電磁閥開啟階段建立管路中的流量計算子系統，集中氣阻兩端初始氣壓分別 等于兩端連接的空氣彈簧、儲氣罐、大氣的絕對氣壓；

D.搭建空氣彈簧子系統，將電磁閥子系統計算的結果作為空氣彈簧子系統的輸入。 并且電磁閥關閉時的氣囊壓力和體積作為電磁閥關閉后氣囊壓力和體積計算的初始條件；

E.建立彈簧恢復力與減振器阻尼力以及車身質量運動中的慣性力之間的關系，完成 車身動力學子系統的搭建；

F.根據各子系統之間的參數傳遞關系將各子系統連接起來；

G.試驗并修正模型中的參數

本發明的有益效果是：

1、可通過控制電磁閥對空氣彈簧進行充(放)氣來實現電子控制空氣懸架車身高度 調節，根據氣體狀態方程、質量方程、流體流量方程以及動力學方程將電子控制空氣懸架 復雜的氣體回路簡化成三個子系統，并分別搭建了空氣彈簧子系統、電磁閥子系統、車身 動力學子系統，最終根據子系統之間的關系構建了完整的氣路系統。

2、在綜合考慮儲氣罐與氣囊之間的氣體回路布置及組成形式的情況下，通過充(放) 氣模型可以考察目標高度容差值設定對充(放)氣過程的影響以及系統中不同部件性能參 數的改變對充(放)氣過程的影響，為目標高度容差值、控制量的確定以及不同控制策略 的運用、硬件實施提供基礎和參考依據。

附圖說明

圖1是電子控制空氣懸架氣體回路示意圖；

圖2是氣體回路系統連接示意圖；

圖中；1.空壓機；2.空氣干燥器；3.四回路保護閥；4.管路濾清器；5.充氣閥；6. 空氣彈簧用儲氣罐；7.單向閥；8.電磁閥；9.懸架；10.空氣彈簧；11.減振器；12.集中 氣阻。

具體實施方式