Острецов А.В., Бернацкий В.В., Есаков А.Е., Шарипов В.М., Тарасова Л.И. Регулируемые подвески автомобилей. Конструкция

Рис. 3.11. Схема работы магнитореологического амортизатора:

1 - шток амортизатора; 2 - зона высокой напряжённости магнитного поля; 3 - электромагнитная катушка; 4 - зона магнитореологического эффекта; 5 - поршень амортизатора; 6 - линии магнитного поля; 7 - корпус амортизатора

Разработчики предусмотрели программный алгоритм защиты от перегрева амортизаторов. В итоге заявленный ресурс амортизаторов системы составляет не менее 300 тыс. км.

Амортизаторы с магнитореологической жидкостью по конструкции проще всех других амортизаторов, но из-за высокой стоимости жидкости, имеющей достаточно широкий температурный диапазон работы, и стоимость амортизаторов в настоящее время достаточно высока. Кроме того, в подвесках с такими

81

амортизаторами не требуется установка стабилизаторов поперечной устойчивости.

Рис. 3.12. Эпюры скорости истечения ламинарного потока магнитореологической жидкости через калиброванное отверстие в поршне амортизатора:

1 – магнитореологическая жидкость; 2 – эпюра скорости при отсутствии магнитного поля; 3 - эпюра скорости при воздействии магнитного поля

3.5. Адаптивная пневматическая подвеска (adaptive air suspension) автомобиля Audi Q7

Элементы адаптивной пневмоподвески автомобиля. В адаптивной пневмоподвеске (aas) автомобиля Audi Q7 (рис. 3.13) используются рукавные пневмоэлементы, интегрированные в пневматические стойки с двухтрубными амортизаторами с газовым подпором для каждого колеса (рис. 3.14). Амортизаторы имеют электронное регулирование демпфирующих свойств.

Манжета 6 пневмоэлемента концентрически охватывает корпус амортизатора 5 являющийся поршнем 2, и направляется по нему. Изменение жесткости упругого элемента по ходу подвески обеспечивается комбинацией контура поршня и формы наружной направляющей.

Каждый из пневмоэлементов оснащен клапаном поддержания остаточного давления 8, установленным непосредственно на его штуцере для подвода воздуха. Клапан обеспечивает поддержание остаточного давления даже при значительной утечке воздуха из упругого элемента не ниже 0,35 МПа (3,5 бар). Благодаря этому облегчается монтаж амортизаторных стоек подвески и их хранение.

Корпус упругого элемента служит не только направляющей для манжеты, но и защищает её вместе с гофрированным чехлом 4 от загрязнения и повреждений.

Система управления адаптивной пневматической подвеской с регулируемыми амортизаторами (система CDC) автомобиля Audi Q7 включает:

- электронный блок управления системой регулирования дорожного просвета автомобиля;

82

Рис. 3.13. Схема расположения элементов адаптивной пневмоподвески на автомобиле Audi Q7:

1 - электронный блок управления системой регулирования дорожного просвета; 2 и 6 - ресиверы; 3 и 7 - датчики ускорения кузова; 4 и 8 - пневматические стойки; 5 и 9 - датчики дорожного просвета (передний левый – не показан);10 - модуль подачи воздуха и блок электромагнитных клапанов; 11 - клавиша регулирования дорожного просвета (в багажном отделении)

Рис. 3.14. Пневматические стойки:

а – передней подвески; б – задней подвески; 1 - буфер сжатия; 2 - поршень упругого элемента; 3 - электромагнитный клапан регулирова-

ния демпфирующих свойств амортизатора; 4 - защитный чехол (пыльник); 5 - амортизатор; 6 - рукавный пневмоэлемент; 7 - корпус упругого элемента; 8 - клапан поддержания остаточного давления

-распределительный блок с четырьмя электромагнитными клапанами управления пневмоэлементами, выпускным клапаном, клапанами ресиверов и встроенным датчиком давления;

-электромагнитные клапаны регулирования демпфирующих свойств амортизаторов, встроенные в амортизаторы (см. рис. 3.9,а);

-модуль подачи воздуха (рис. 3.15) с осушителем и датчиком температу-

ры;

-два ресивера;

-трубопроводы от компрессора к пневмоэлементам и ресиверам;

-четыре датчика дорожного просвета на каждую подвеску, измеряющие величины дорожного просвета и ускорений неподрессоренных масс;

-три датчика ускорения кузова (один задний и два передних).

Рис. 3.15. Модуль подачи воздуха:

1 – осушитель воздуха; 2 – компрессор; 3 – датчик температуры компрессора; 4 – блок электромагнитных клапанов; 5 – виброизоляторы; 6 – электродвигатель; 7 – пневматический выпускной клапан

Электронный блок управления системой установлен в багажном отделении автомобиля и выполняет следующие функции:

-обрабатывает входящие сигналы и обеспечивает управление клапанами пневмоэлементов, электромагнитными клапанами регулирования демпфирующих свойств амортизаторов, компрессором, а также вывод информации на дисплей для водителя (рис. 3.16);

-контролирует работу всей системы;

-обеспечивает диагностирование всей системы;

-обеспечивает связь с другими системами автомобиля (рис. 3.17).

Модуль подачи воздуха обеспечивает максимальное давление в системе 1,65 МПа. Максимальная продолжительность включения компрессора определяется его температурой. Компрессор включается и нагнетает в ресиверы воздух при скорости движения выше 35 км/ч, когда давление в ресиверах падает примерно до 1,23 МПа.

85

Рис. 3.17. Обмен информацией между блоками управления системами автомобиля

В пневмосистеме подвески автомобиля используются два ресивера, которые обеспечивают:

-регулирование дорожного просвета автомобиля без включения компрессора на стоянке и при движении автомобиля со скоростью до 35 км/ч. Это способствуют снижению уровня шума в салоне и уменьшению температуры компрессора, от которой зависит его работоспособность;

-корректирование дорожного просвета автомобиля на стоянке (через 2, 5 и

10 ч).

Ресиверы изготовлены из алюминия. Объём переднего ресивера составляет 5,2 л, заднего - 4,8 л.

87

Чтобы регулирование дорожного просвета происходило за счет накопленного в ресиверах запаса воздуха, его давление в ресиверах должно быть на 0,3 МПа выше, чем в пневмоэлементах.

Компрессор включается и нагнетает в ресиверы воздух при скорости движения автомобиля более 35 км/ч, когда давление воздуха падает примерно до

1,23 МПа.

Система регулирования дорожного просвета и демпфирующих свойств амортизаторов автомобиля. Управление системой осуществляется посредством клавишного выключателя регулирования дорожного просвета автомобиля или в автоматическом режиме.

Система регулирования дорожного просвета и демпфирующих свойств амортизаторов автомобиля обеспечивает следующие режимы:

-Automatic. Автомобиль имеет номинальный (заданный) дорожный просвет и настройку амортизаторов – среднюю между режимами «Comfort» и «Sport», то есть наиболее рациональную для движения по дорогам с твердым покрытием;

-Comfort. Автомобиль имеет номинальный дорожный просвет и настройку амортизаторов в режиме «Comfort»;

-Lift. Автомобиль имеет дорожный просвет на 60 мм больше номинального, настройку амортизаторов аналогичную режиму «Automatic» и ограничен-

ную до 40 км/ч скорость движения. При Va ≥ 40 км/ч подвеска автоматически переводится в режим «Offroad» и даже при последующем снижении скорости движения автоматически в режим «Lift» не возвращается;

- Offroad. Автомобиль имеет дорожный просвет на 25 мм больше номинального, настройку амортизаторов аналогичную режиму «Automatic» и ограниченную до 100 км/ч скорость движения. Автоматически включаются улучшающие тягу функции ESP. При Va ≥ 100 км/ч подвеска автоматически переводит кузов на номинальный дорожный просвет, а при последующем снижении скорости движения до 70 км/ч – автоматически возвращается в режим «Offroad», но без увеличения дорожного просвета;

-Dynamik. Автомобиль имеет дорожный просвет на 15 мм меньше номи-

нального и настройку амортизаторов в режиме «Sport». При Va ≥ 160 км/ч подвеска автоматически (через 20 с) переводится в режим «Магистраль», а при последующем снижении скорости движения до 130 км/ч – автоматически (через 20 с) возвращается в режим «Dynamik»;

-Магистраль. Автомобиль имеет дорожный просвет: спереди – на 28 мм и сзади – на 35 мм меньше номинального и настройку амортизаторов в режиме

«Sport»;

88

- Погрузка багажа. Для удобства погрузки багажа задняя часть кузова автомобиля опускается на 45 мм ниже номинального уровня. Этот режим не предназначен для движения. Клавиша для реализации режима находится в багажном отделении, и с её помощью функция включается только тогда, когда все двери салона закрыты, а дверь багажного отделения открыта.

Режимы «Automatic», «Comfort», «Lift», «Offroad» и «Погрузка багажа»

выбираются водителем.

При движении в режиме «Automatic» и достижении автомобилем скорости Va ≥ 120 км/ч электронный блок управления автоматически (через 30 с) устанавливает режим «Dynamik», обеспечивающий лучшую управляемость и устойчивость, а при достижении скорости Va ≥ 160 км/ч (через 20 с) – режим «Магистраль», обеспечивающий лучшие аэродинамические свойства автомобиля. При снижении скорости движения до Va ≤ 130 км/ч электронный блок управления автоматически (через 20 с) устанавливает режим «Dynamik», а при дальнейшем её снижении до Va ≤ 70 км/ч (через 120 с) – режим «Automatic».

Аналогичный алгоритм управления (регулирования) подвески установлен

идля режима «Comfort», но при его включении подвеска в режим «Магистраль» не переводится.

Для измерения ускорения кузова автомобиля (подрессоренных масс) используются три датчика ускорения кузова, установленные в колесных арках левого и правого передних колес и в левой задней части салона на высоте задней оси.

Измерение величин дорожного просвета и ускорений неподрессоренных масс осуществляется четырьмя датчиками дорожного просвета.

Если уровень кузова изменился в результате его загрузки или разгрузки, электронный блок управления включает систему регулирования, возвращающую кузов на номинальный уровень. При этом подача воздуха в пневмоэлементы осуществляется через соответствующие им электромагнитные клапаны, а выпуск – через выпускной клапан.

Электронный блок управления также обрабатывает сигналы всех датчиков

иоценивает по результатам этой обработки состояние опорной поверхности и характер движения автомобиля. В результате производится изменение характеристик каждого из амортизаторов в соответствии с рассчитанной интенсивностью демпфирования колебаний. Результаты измерений сравниваются с заданными величинами, сохраняемыми в памяти электронного блока управления.

Двухтрубный амортизатор с газовым подпором (рис. 3.18) оснащен электромагнитным клапаном CDC, который позволяет изменять степень демпфирования амортизатора.

89

Когда клапан CDC обесточен, его золотник 4 и цилиндр 7 фиксируются пружинами в показанном на рис. 3.18 положении. При этом масло перетекает через отверстие определенного поперечного сечения из поршневой полости в компенсационную и обеспечивается средняя степень демпфирования.

Рис. 3.18. Электромагнитный клапан управления регулируемым амортизатором:

1 - якорь; 2 - катушка электромагнита; 3 - разъём для подключения электромагнитного клапана к электронному блоку управления системой регулирования дорожного просвета автомобиля; 4 - золотник; 5 - донный клапанный узел; 6 - поршень с поршневым клапанным узлом; 7 - цилиндр (основная ступень клапана-регулятора); 8 - предварительная ступень клапа- на-регулятора

При подаче и изменении силы тока, проходящего по катушке 2 электромагнита, якорь 1 перемещается, золотник 4 изменяет проходное сечение клапана и, следовательно, изменяются демпфирующие свойства амортизатора.

При малом управляющем токе (примерно 600 мА) обеспечивается большое сечение клапана и, следовательно, устанавливается низкая степень демпфирования, а при большом управляющем токе (1000…2000 мА) – высокая степень демпфирования. Это изменение в зависимости от состояния опорной поверхности и характера движения автомобиля происходит в течение нескольких миллисекунд.

Благодаря высокой скорости распознавания и регулирования процессов демпфирования при ходах сжатия и отбоя характеристики сопротивления амортизаторов строго соответствуют условиям движения автомобиля в определённый момент времени.

90