ECAS客车车身高度调节系统设计及调校研究

论文摘要

随着人们对车辆乘坐舒适性要求的提高和悬架技术的发展,空气悬架在车辆上的应用日益广泛,并且随着电子技术应用的推广和车辆控制技术的发展,电子控制将逐渐取代传统的机械控制,可以预见,电子控制空气悬架系统(ECAS)在汽车上的应用将越来越普及。本文在ECAS客车车身高度调节系统的充放气特性及试验研究方面进行了比较深入的系统研究工作。首先,介绍了空气弹簧的特点以及空气弹簧高度、有效面积和体积等主要参数,并利用相关的热力学知识推导空气弹簧的数学模型,通过模型分析了其刚度特性和频率特性;介绍了可调阻尼减振器的特性,并给出了减振器的阻尼力以及其速度特性曲线。综合悬架设计的要求确定了车身正常行驶工况的高度和特殊行驶工况的高度,并对高度控制策略进行了模块化设计。这为后面车身高度调节的研究工作准备了理论基础。其次,介绍了车身高度调节系统的主要部件的功能特性。分析了气动回路系统充放气过程中流体运动的规律,通过气体流速、流量公式探讨了影响充放气快慢的因素。通过分析影响充放气快慢的因素,给出了电控空气悬架气路系统的气动元件选择依据。接着,分析了车身高度调节系统的充放气过程。为了能准确调节车身高度,解决高度切换中出现的“过充”、“过放”以及振荡现象,结合变质量充放气系统的热力学和车辆动力学理论,推导出空气悬架客车车身高度调节的数学模型。提出了变速积分的PID/PWM高度控制策略并进行了模拟仿真,仿真结果表明控制策略非常有效。最后,阐述了车身高度调节系统的调校方法,包括车身高度的设定以及控制参数的标定,利用Visual Basic 6.0开发了ECU的调测系统,并用其对扬州亚星YBL6891H空气悬架大客车的电控系统控制参数进行了标定,同时对系统进行了参数设置以及标定了系统的传感器。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 空气悬架的发展历程及现状
• 1.2 电控空气悬架简介
• 1.2.1 电控空气悬架的工作原理及优点
• 1.2.2 电控空气悬架的主要元器件
• 1.3 本文研究的意义和主要内容
• 1.3.1 本文研究的意义
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 第二章 空气弹簧及减振器的特性分析
• 2.1 空气弹簧特点及主要参数
• 2.1.1 空气弹簧分类
• 2.1.2 空气弹簧的特点
• 2.1.3 空气弹簧高度
• 2.1.4 空气弹簧的有效面积,体积
• 2.2 空气弹簧的刚度特性
• 2.3 空气弹簧的频率特性
• 2.4 可调阻尼减振器的特性
• 2.4.1 减振器阻尼力的确定
• 2.4.2 减振器特性曲线
• 2.5 本章小结
• 第三章 车身高度控制策略的模块化设计
• 3.1 车身高度的设定
• 3.1.1 参考地高度
• 3.1.2 车辆整体极限高度
• 3.1.3 车辆安全高度
• 3.1.4 系统指标高度
• 3.2 空气弹簧的匹配计算
• 3.2.1 空气弹簧的载荷
• c'>3.2.2 悬架静挠度f_c
• d'>3.2.3 悬架的动挠度f_d
• 3.3 空气弹簧可调高度的确定
• 3.3.1 空气弹簧的有效高度
• 3.3.2 空气弹簧标准高度的确定
• 3.3.3 特殊工况行驶高度的确定
• 3.4 控制策略的模块化设计
• 3.4.1 启动控制模块设计
• 3.4.2 停车驻动控制模块设计
• 3.4.3 车辆稳态行驶控制模块设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 车身高度调节系统的分析及设计
• 4.1 电控系统的主要部件
• 4.1.1 电控单元（ECU）
• 4.1.2 电磁阀
• 4.1.3 高度传感器
• 4.2 气动回路系统分析
• 4.2.1 气动回路的设计
• 4.2.2 充放气系统简化模型
• 4.2.3 收缩管内流体的流动
• 4.2.4 想状况下流速、流量公式
• 4.2.5 压力比对流速、流量的影响
• 4.2.6 实际情况的流量公式
• 4.3 气路系统气动元件的选择
• 4.3.1 影响电磁阀、气管流量特性的参数
• 4.3.2 电磁阀、气管的选择
• 4.3.3 压缩机的选择
• 4.3.4 储气罐的选择
• 4.4 本章小结
• 第五章 车身高度调节方法的研究
• 5.1 空气悬架充放气过程分析
• 5.2 充放气时间的分析计算
• 5.2.1 变容积充放气时的热力过程
• 5.2.2 公式推导
• 5.2.3 管路流量特性参数的计算
• 5.2.4 气动回路流量特性
• 5.2.5 充放气仿真分析
• 5.3 车身高度调节的控制方法
• 5.3.1 PID/PWM控制器的设计
• 5.3.2 容差范围的确定
• 5.3.3 车身高度控制的仿真
• 5.4 本章小结
• 第六章 车身高度调节系统的调校
• 6.1 车身高度调节系统的调校
• 6.1.1 车身高度的设定
• 6.1.2 控制参数的标定
• 6.2 ECU调测系统的设计
• 6.2.1 系统设计的要求
• 6.2.2 系统的层次划分
• 6.2.3 系统软件的功能设计
• 6.2.4 软件的操作界面设计
• 6.3 电控系统的标定试验
• 6.3.1 试验设备
• 6.3.2 试验结果
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文