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1、第十二章 汽车舒适性控制系统,主要内容12.1汽车电控悬架系统电控悬架系统的作用和分类 汽车悬架振动的基本模型 电控悬架系统结构和工作原理 电控悬架系统的控制方法 车身高度调节系统 12.2汽车环境控制系统汽车空调系统车内噪声控制系统 车内照明系统,一、电控悬架系统的作用和分类悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的所有传力连接装置的总称。作用：除了缓冲和吸收来自车轮的振动之外，还把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（牵引力和制动力）和测向反力，以及这些反力所造成的力矩都传递到车架（或承载式车身）上，从而改变了汽车行驶的平顺性和操纵稳定性，以保证车辆正常行驶。,12.1汽车
2、电控悬架系统,控制器,实时采集悬架速度信号,判断电磁阀通断,电磁阀工作状态,改变减振器阻尼系数,动画演示,传统的悬架系统主要由等弹簧（如钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧等）、减震器、导向机构及弹性轮胎组成。弹簧、减振器和轮胎的综合特性确定了汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。但是，机械装置的基本规律指出：良好的行驶性能和良好的操纵性能在使用定刚度弹簧和定阻尼减振器的传统悬架系统中不能同时满足。,由于汽车行驶的平顺性和操纵稳定性是衡量悬架性能好坏的主要指标，所以理想的悬架应在不同的使用条件下具有不同的弹簧刚度和减震器阻尼，这样既能满足行驶平顺性要求又能满足操纵稳定性要求。实际的设计只能是根据某种路面附着情
3、况和车速，兼顾各方面的要求，优化选定一种刚度和阻尼系数。这种刚度和阻尼系数一定的悬架只能被动地承受地面对车身的冲击，而绝对不能主动地控制这些作用力，所以称为被动悬架。汽车在行驶过程中，路面附着情况和行驶车速是变化不定的。因此，这种刚度和阻尼系数都不可调节的被动悬架不可能在改善汽车的乘坐舒适性、行驶平顺性和操纵稳定性方面有大的作为，进而无法达到悬架控制的理想目标。,随着高速公路网的发展，汽车车速有了很大程度的提高，而传统的被动悬架系统限制了汽车性能的进一步提高，现代汽车对悬架系统的要求除了能保证其基本性能外，还致力于提高汽车的行驶安全性和乘坐舒适性，同时还向高附加值、高性能和高质量的方向发展。随
4、着电子技术、传感器技术飞速发展，以电子计算机为代表的电子设备，因性能的大幅度改善和可靠性的进一步提高，促使汽车电子装置的高可靠性、低成本和空间节省，使电子控制技术被有效的应用于包括悬架系统在内的汽车的各个部分。现代汽车中采用的电子悬架控制系统，克服了传统的被动悬架系统对其性能改善的限制，该系统可根据不同的路面附着条件、不同的装载质量、不同的行驶车速等来控制悬架系统的刚度，调节减振器阻尼力的大小，甚至可以调整汽车车身高度，从而使车辆的平顺性和操纵稳定性在各种行驶条件下都能达到最佳组合。,1. 半主动悬架半主动悬架是指悬架组件中的弹簧刚度和减振器的阻尼系数之一可以根据需要进行调节。因为调解阻尼仅消
5、耗能量，不需要外加能量源，所以为减少执行组件所需的功率，主要采用调节减振器的阻尼系数法，只需提供调节控制阀、控制器和回馈调节器所消耗的较小功率即可。可以根据路面的激励和车身的响应对悬架的阻尼系数进行自适应调整，使车身的振动被控制在某个范围之内。半主动悬架是无源控制，因此，汽车在转向、起动、制动等工况时不能对悬架刚度和阻尼系数进行有效的控制。,2. 主动悬架主动悬架又称全主动悬架，它是一种有源控制，具有做功能力的悬架，它需要外加能量源。通常包括产生力和转矩的主动作用器（液压缸、气缸、伺服电动机、电磁铁等）、测量组件（加速度、位移和力传感器等）和反馈控制器等。当汽车载荷、行驶速度、路面附着状况等行
6、驶条件发生变化时，主动悬架系统能自动调整悬架系统的刚度和阻尼系数（包括整体调整和单轮调整），从而能够同时满足汽车行驶平顺性和操纵稳定性等各方面的性能要求。此外，主动悬架还可根据车速的变化控制车身的高度。,根据系统的完全和先进程度：(1)完全主动悬架系统传统的悬架弹簧和减振器都被电控的主动悬架驱动器所取代，所以悬架中已不存在传统的弹簧和减振器。功能和特点：1)增强汽车的行驶平顺性和乘坐舒适性。2)改进轮胎和路面的接触和轮胎的动态载荷。3)改善汽车的操纵稳定性。4)改进汽车的安全性。5)有助于解决在悬架设计中操纵稳定性要求和平顺舒适性要求之间6)有助于解决在悬架设计中重载和轻载要求之间存在的矛盾，
7、尤其是对于载荷变化较大的SUV和轻型货车，传统的悬架设计无法同时满足在不同载荷条件下稳定性和舒适性的要求。存在的矛盾。,(2)半主动悬架系统传统的减振器被电控的可控阻尼减振器所取代，系统还保留传统的悬架弹簧。在控制系统中，车身和车轮的振动是通过装在四个悬架上的位移传感器测得的。有的系统也在每个车轮位置装有加速度传感器，测量非簧载质量的垂直振动。系统中附加的传感器包括方向盘转角。系统也可与ABS系统或VSC系统进行一体化。,1）机械式可变阻尼减振器 传统的可变阻尼减振器悬架系统应用机械式的可控阀门来实现的，它是通过电子控制器控制减振器中的电磁阀来调节阻尼机械式可变阻尼减振器又有二级式可变阻尼减振
8、器悬架系统和连续可变阻尼减振器悬架系统两种。在二级式可变阻尼减振器悬架系统中，减振器的阻尼值只有高低两檔，而不是连续可变的。阻尼的高低是控制器根据路面条件和汽车行驶状况自动实时调节的。这种减振器现在应用于多功能SUV车和高档轿车。连续可变阻尼减振器悬架系统中的减振器的阻尼值是连续可变的。控制器根据路面条件和汽车行驶状况连续自动调节减振器的阻尼值，使之始终工作在最佳状态。因此，这种减振器性能更好，控制更平顺。,2）磁流体可控阻尼减振器 这种减振器应用MR流体(磁流体)作为阻尼器的介质。这种可控阻尼减振器是通过控制阻尼介质中的磁场来达到调节阻尼介质的流体特性，从而达到控制阻尼的目的。在这种减振液中
9、掺了一些微小的铁质，因此，在磁场的作用下，减振液的物理特性能够发生变化，会变稀或变厚，从而阻尼系数随之而变。磁场是由减振器中的线圈产生的，通过控制电流实现控制磁场强度，最终达到控制阻尼的目的。,（3）主动抗侧倾控制系统 悬架系统还是以传统的形式存在，不过，在此基础上增加了由电子控制的主动抗车身侧倾控制系统。悬架系统的刚度和阻尼设计可以重新优化，加强汽车的舒适性和其它动态性能。功能特点：在转弯时降低车身的侧倾，改进汽车的操纵稳定性；降低汽车在拐弯时的车身侧倾和由侧倾引起的翻车事故；降低车身侧倾从而增强乘坐舒适性；即使在正常直线行驶时，使得路面对轮胎的垂直干扰得到隔离，不传到车身和对面的轮子上去，
10、在不平路面上进一步提高了舒适性和路面附着性；有助于汽车动力学工程师解决汽车乘坐舒适性和操纵性之间的矛盾：既可得到较好的舒适性，也可同时保障操纵稳定性。,（4）车身高度自动调节系统 车身高度自动调节系统可以看作为主动悬架的一个部分，它对汽车悬架系统的设计和汽车的动态特性具有较好的加强作用。该系统必须与悬架中的液压或空气囊组件一起工作，所以系统通常有液压和气压式两种。它通过悬架中的液压装置或气囊来调节汽车的静态高度，使之不随载荷变化，从而可以使优化悬架系统的设计具有更大的空间，达到保证舒适性、操纵稳定性和其它动态性能。有的汽车前后悬架都装有车身高度调节系统，而有的汽车只在后轴装备。,二、汽车悬架振
11、动的基本模型,汽车是一个非常复杂的振动系统，应根据所分析的问题进行适当的简化。下图是一个把车身品质看作刚体的三维模型。汽车的簧载质量即车身质量为 ，它由车身、车架及其上的总成所组成。该质量绕通过车身质心的横轴y的转动惯量为 ，簧载质量通过减振器和悬架与车轴、车轮相连接。车轮和车轴构成的非簧载质量即车轮质量为 。车轮再通过具有一定弹性和阻尼的轮胎支承在不平的路面上。在讨论汽车平顺性时，这一三维模型的车身质量主要考虑垂直、俯仰、侧倾3个自由度，4个车轮质量主要考虑4个垂直自由度，一共7个自由度。,图12-1四轮汽车简化的三维模型,当汽车对称于其纵轴线且左、右车轮经过路面的不平度函数 ，此时车身只有
12、垂直振动和俯仰振动，这两个自由度的振动对舒适性影响最大。下图所示汽车简化成4个自由度的平面模型。在这个模型中，又因为轮胎阻尼较小而被忽略，同时把质量m2、转动惯量Iy等效分解为前轴上、后轴上及质心C上的三个集中质量m2f、m2r、m2c。这三个质量有无质量的刚性杆连接。,图12-2双轴汽车简化的平面模型,(1)总质量保持不变(2)质心位置不变(3)转动惯量Iy的值保持不变,图12-3车身与车轮二自由度振动系统,1、汽车悬架的双质量模型,汽车悬架的双质量振动模型如上图所示，运动方程如下：,无阻尼自由振动时 ，运动方程简化为,（12-5）,（12-6）,（12-5）,Z1=0时,固有频率,Z2=0
13、时,解为,全部代入整理得,系统的特征方程,图12-4车身部分单质量系统,2、主动与半主动悬架的车身车轮二自由度模型,主动悬架一般用液压缸作为主动力发生器，代替悬架的弹簧和减振器，由外部高压液体提供能源，用传感器测量系统运动的状态信号，回馈到电控单元，然后由电控单元发出指令控制力发生器，产生主动控制力作用于振动系统，构成死循环控制。半主动悬架的核心部分是采用可调阻尼减振器，其控制逻辑有的和主动悬架类似的死循环，也有根据车速等参数进行开环控制的，它消耗的全部能量只用来驱动控制阀，故耗能很低。,图12-6车身与车轮二自由度主动与半主动悬架模型,图12-7主动悬架与被动悬架各环节传递特性,图12-8主
14、动与被动悬架幅频特性,三、电控悬架系统结构和工作原理,从行驶平顺性和舒适性出发，弹簧刚度及减振器的阻尼系数应能随汽车运行状态而变化，使悬架系统性能总是处于最优状态附近。但是，弹簧刚度选定后，又很难改变，因此从改变减振器阻尼入手，将阻尼分为两级或三级，由驾驶员选择或根据传感器信号自动选择所需要的阻尼级。半主动悬架系统通常以车身振动加速度的均方根值作为控制目标参数，以悬架减振器的阻尼为控制对象。半主动悬架的控制模型如下图所示。,图12-9半主动悬架控制模型1控制器2整形放大电路3加速度传感器4簧载质量5阻尼可调减振器6悬架弹簧7非簧载质量8轮胎当量弹簧,在悬架控制单元中，事先设定了一个目标控制参数
15、，它是以汽车行驶平顺性最优控制为目的设计的。汽车行驶时，安装在车身上的加速度传感器产生的车身振动加速度信号经整形放大后输入计算机，计算机随即计算出当前车身振动加速度的均方根值i，并与设定的目标参数比较，根据比较结果输出控制信号：（1）如果是 ，控制器不输出调整悬架阻尼控制信号。（2）如果是 ，控制器输出增大悬架阻尼控制信号。（3）如果是 ，控制器输出减小悬架阻尼控制信号。,图12-10控制器的悬架阻尼控制过程,1、电控悬架用传感器,（1）车速传感器车速传感器用来测定车速，一般常用的有舌簧开关式车速传感器，磁阻组件式车速传感器等。,图12-11舌簧开关式车速传感器1舌簧开关2车速表指针3弹簧4转
16、子5磁铁6信号线,图12-13舌簧开关状态a)开关闭合b)开关打开,图12-14磁阻组件式车速传感器的工作原理1多级磁环2磁阻组件3输入轴,图12-15转向盘转角传感器的安装位置和结构a)安装位置b)结构1转角传感器2传感器圆盘3遮光器4窄缝5转向轴,转角传感器用于检测转向盘的中间位置、转动方向、转动角度和转动速度。在电子控制悬架中，电子控制装置根据车速传感器信号和转角传感器信号，判断汽车转向时侧向力的大小，从而控制车身的侧倾。,（2）转角传感器,图12-16差动变压器式加速度传感器工作原理1，2二次线圈3，6一次线圈4电源5芯杆,（3）加速度传感器在车轮打滑时，不能以转向角和汽车车速正确判断
17、车身侧向力的大小。为直接测出车身横向加速度和纵向加速度，必须在汽车悬架上装置加速度传感器。,（4）车身高度传感器高度传感器的作用是感测车身高度（汽车悬架装置的位移量），并将它转换成电子信号输入系统控制装置。,图12-17钢球位移式加速度传感器1轭铁2信号处理电路3磁铁4钢球,图12-18悬架系统控制器方框图,2、控制器及其实现功能,主要控制功能 ：,传感器信号放大 用接口电路将输入信号（如传感器信号、开关信号）中的干扰信号除去，然后放大、变换极值、比较极值，变换为适合输入控制装置的信号。输入信号的计算 电子控制装置根据预先写入只读存储器ROM中的程序对各输入信号进行计算，并将计算结果与内存的数
18、据进行比较后，向执行机构（电机、电磁阀、继电器等）发出控制信号。输入控制装置的信号除了开/关信号外还有电压值时，还应进行A/D变换。,驱动执行机构 控制装置用输出驱动电路将输出驱动信号放大，然后输送到各执行机构，以实现对汽车悬架参数的控制。故障检测 电子控制装置用故障检测电路来检测传感器、执行器、线路等的故障。当发生故障时，将信号送入控制装置，目的在于即使发生故障，也应使悬架系统安全工作，另外，在修理故障时容易确定故障所在位置。,表12-1控制器自诊显示,3、阻尼可调减振器,减振器工作的基本原理是利用阻尼消耗振动过程中产生的能量汽车减振器是利用小孔节流的流体阻尼技术来实现悬架系统的减振特性，称
19、为液力减振。阻尼可调减震器一般用于半主动悬架中。下图为一阻尼可调减震器结构图。阻尼力的变换通过转子阀转动来实现，转子阀由装在减振器内的电机驱动，转子阀可按三个阶段变换减振器内节流口的面积，从而控制减振器阻尼力为三种不同状态：软、中、硬。,图12-19阻尼可调减振器结构,表12-2阻尼器控制力项目,图12-20凌志LS400悬架系统可调阻尼力减振器a)结构及原理b)特性曲线,图12-21悬架参数调节的驱动装置1限位开关2托架3齿圈4行星齿轮5蜗轮6直流电动机7蜗杆8齿轮轴9太阳轮,4、驱动装置,图12-22步进电动机的结构1，7转子2，5线圈A3，9线圈B4，6，8定子,四、电控悬架系统的控制方
20、法,1. 自适应控制这种控制算法的原理是当外界激励条件和汽车自身参数状态发生变化时，被动汽车的振动输出仍能跟踪所选定的理想参考模型，通过跟踪一个预先定义的参考模型，获得任何非线性时变悬架模型的最优性能，这种性能依赖于包含前馈控制器和辅助控制器参数的自适应控制规则实现。把非线性“滑模”控制规则应用于电液悬架系统，控制器依赖精确的悬架系统模型，采用自适应控制的车辆悬架阻尼减振系统改善汽车的行驶性能，这种控制方法在德国大众汽车公司的底盘上已经得到了应用。,2. 最优控制应用于汽车悬架控制系统的最优控制方法可分为线性最优控制、H最优控制和最优预见控制三种。线性最优控制是建立在系统模型较为理想的基础上，
21、采用受控对象的状态响应与控制输入的加权二次型作为性能指针，同时保证受控系统动态稳定性条件下实现最优控制。H控制是设计控制器在保证死循环系统各回路稳定的条件下，使相对于噪声干扰的输出取极小的一种最优控制方法。为了仿真由于车身质量、轮胎刚度、减振器阻尼系数以及车辆结构高频柔度模态等变化不确定的误差，应用控制方法可实现汽车悬架振动控制具有较强的鲁棒性。,最优预见控制是利用汽车车轮的扰动信息预估路面的干扰输入，其策略就是把所测量的状态变量回馈给前、后控制器实施最优控制。这种预见控制的方法，可以弥补因系统响应速度不足所带来的缺陷而提高控制性能，降低系统控制能量峰值和控制能量消耗量。,3. 模糊控制模糊控
22、制是近年来迅速发展起来的新型控制方法，其最大特点是允许控制对象没有精确的数学模型，使用语言变量代替数字变量，在控制过程中包含有大量人的控制经验和知识，与人的智能行为相似。 自90年代以来，模糊控制方法被应用在汽车悬架系统中。日本德岛大学芳衬敏夫教授把模糊理论应用于汽车悬架半主动和主动控制系统，采用模糊推理分别构成半主动和主动控制规则，进行计算机模拟分析来控制车身的垂直振动和俯仰振动，其结果证实了采用模糊控制方法的有效性。,汽车电控悬架要实现的功能,车速路面感应控制车身姿势控制 车身高度控制,车速路面感应控制,这种控制方式主要是随着车速和路面的变化改变悬架的刚度和阻尼，使之处于“软”或“硬”状态
23、。“硬”状态有时又称为“运动（SPORT）”状态，每一种状态中又按刚度和阻尼的大小依次有低、中、高三种状态。“软”模式中，悬架经常处于低刚度和低阻尼状态，而在硬模式中，悬架经常保持在“中”状态。按照不同的控制模式，悬架由微机控制在三中状态之间根据车速和路面的变化情况自动的调节悬架刚度和阻尼，使车身振动保持在最佳状态。,1)高速感应控制当车速超过110km/h时，控制装置根据车速传感器的信号，经过分析计算后发出控制信号，以改变悬架参数。2)前后车轮关联感应控制车轮遇到单个障碍时，相应降低悬架的刚度和阻尼，可以降低车身受到的冲击和振动。3)坏路面感应控制当汽车突然进入坏路面行驶时，为了抑制突然产生
24、的车身纵向角振动，应该加大悬架刚度和阻尼。,车身姿势控制,在车速和转向急剧变化时，会造成车身姿势的急剧变化，既破坏了汽车的乘坐舒适性，又容易使汽车失去稳定性。所以随着车速和转向的急剧变化，应对车身姿势实施控制，实现三种控制功能：转向时车身侧倾控制，制动时车身点头控制，起步时车身俯仰控制。,1)抑制转向时的车身侧倾在急速转向的情况下，应加大悬架的刚度和阻尼，以减小车身的侧倾。2)抑制制动时车身点头在紧急制动时，应该增加悬架的刚度和阻尼，以减小车身的点头现象。3)抑制起步时车身俯仰猛然起步或在低速情况下猛然加速时，应该增加悬架的刚度和阻尼，以减小车身的俯仰现象。,车身高度控制,车身高度控制分为正常
25、（NORMAL）和高（HIGH）两种控制模式，按车身的高度从低到高的顺序，每种控制中又分为低、中、高三种状态。在正常模式中，车身高度经常处于中状态，而在高模式中,车身高度经常处于高状态。在通常情况下，车身的高度不受乘员人数和装载重量变化的影响，由控制装置将汽车车身保持在所选模式的经常行驶高度。在高速行驶或在特别的环境路面行驶时，车身高度根据所选择的模式不同，使汽车高度在控制装置的控制下自动在低、中、高三种状态间进行切换，使汽车经常处于稳定的行驶状态。,这种控制方式包括两种控制功能：高度感应控制和连续坏路面行驶控制。1)高速感应控制当车速超过90km/h时，为了提高汽车行驶稳定性，应该降低车身的
26、高度。2)连续坏路面行驶控制汽车进入长距离的坏路面行驶后，应该提高车身高度，避免悬架被击穿(弹簧被压死，车身直接承受来自车轮的冲击)。,五、车身高度调节系统,(1)自动水平调节自动水平调节就是无论汽车乘员人数或装载质量如何增减，车身高度自动维持在一恒定值，并使车身尽可能地保持水平。(2)汽车高速行驶和通过不平路面时的高度调节当汽车高速行驶时，降低车身高度将有助于减小空气阻力，不仅改善了汽车的动力性和经济性，而且抑制了使车身浮起的气体抬升力，增加汽车直线行驶的操纵稳定性。(3)汽车停车时的水平调节,图12-23车高调节系统分类,图12-24光电式高度传感器的结构1遮光器2圆盘3，6传感器盖4信号
27、线5金属油封环7传感器轴,图12-25光电式高度传感器的工作原理1遮光器2传感器轴3导杆4圆盘5发光组件6光敏组件,图12-26高度传感器的安装a)高车身b)低车身,图12-27带减振器的可调式空气弹簧a)低车身b)高车身,图12-28车高调节系统的计算机控制方框图,图12-29车高调节过程方框图,六、电控悬架系统实例与检修,(一)LS400轿车电控空气悬架系统控制功能及系统组成表12-8LS400轿车电控空气悬架系统控制功能,表12-8LS400轿车电控空气悬架系统控制功能,图12-30LS400轿车电控空气悬架系统零部件布置图1高度控制压缩机21号高度控制阀3主节气门传感器4门控灯开关5悬
28、架ECU62号高度控制继电器7后悬架控制执行器8高度控制连接器9高度控制开关102号高度控制阀和溢流阀11后高度控制传感器12LRC开关13高度控制开关14转向传感器15停车灯开关16前悬架控制执行器17前高度控制传感器181号高度控制继电器19IC调节器20干燥器和排气阀,1.汽车高度控制,图12-31车高控制系统空气流通图1压缩机2干燥器3排气阀4空气管51号高度控制阀62号高度控制阀7、8气缸,图12-32高度控制阀控制电路1AIR SUS熔丝2悬架ECU31号高度控制继电器4排气阀52号高度控制阀61号高度控制阀,图12-34LS400轿车悬架系统的车身高度传感器与ECU之间的连接电路
29、1悬架22号高度控制继电器3ECU-B熔丝4高度控制传感器,2.弹簧刚度和减振器阻尼力控制,图12-35空气悬架组成1空气管2导线3执行器盖4执行器5悬架支座6气缸,图12-36悬架控制执行器电路1右前悬架控制执行器2左前悬架控制执行器3左后悬架控制执行器4右后悬架控制执行器5悬架ECU,1)将车身高度控制开关LRC拨到常规位置(NORM)。2)使车身上下跳振几次，以使悬架处于稳定状态。3)向前和向后推动汽车，以使车轮处于稳定状态。4)将变速器操纵杆置于N位。5)松开驻车制动器并使用三角形挡块堵住车轮。6)起动发动机。7)将车身高度控制开关拨到高(HIGH)位置，车身升高后，等待60s，再将L
30、RC拨到常规位置(NORM)，使车身下降。8)测量车身的高度。,(二)LS400轿车电控悬架的检修1.一般性检查,(1)检查指示灯当点火开关由“OFF”拨到“ON”位置时， 仪表上的LRC指示灯和高度控制指示灯应亮2s左右。(2)故障码的读取接通点火开关，用跨接线将TDCL或检查连接器的端子Tc与E1连接；再根据仪表板高度控制“NORM”指示灯的闪烁情况读取故障码。(3)故障码的清除1)关闭点火开关，拆下2号接线盒中的ECU-B熔丝10s之后，即可清除故障码。2)关闭点火开关，用跨接线将高度控制连接器的端子9与端子8连接，同时使检查连接器的端子Tc与E1连接。,2.电控悬架系统的故障自诊断,3
31、.丰田凌志LS400汽车电控悬架系统的故障分析及诊断,（1）悬架刚度和阻尼系数控制失灵的故障现象包括：1)操作LRC开关时，LRC指示灯的状态不变。2)悬架的刚度、阻尼控制不起作用。3)其他控制正常，只有防侧倾控制不起作用。4)其他控制正常，只有防俯仰控制不起作用。5)其他控制正常，只有防点头控制不起作用。6)其他状态下正常，只有在高速行驶时，悬架控制不起作用。,（2）汽车车身高度控制失灵的故障现象：1)车身高度控制指示灯不随高度控制开关的动作变化。2)汽车高度控制不起作用。3)汽车高度控制只在高速行驶时不起作用。4)汽车车身高度出现不规则变化。5)汽车高度控制能起作用，但汽车高度变化不均匀。
32、6)点火开关OFF控制不起作用。7)汽车停车时车身高度很低。8)压缩机电动机持续运转不受控制等。,12.2汽车环境控制系统,一、汽车空调系统随着汽车工业的发展，汽车越来越成为人们生活中不可缺少的交通运输工具，而且随着生活水平的提高，人们已开始追求乘坐的舒适性。汽车空调系统（Air Condition，略称AC）是指能对车内空气进行调节的系统。车内空气质量很大程度上影响乘坐的舒适性。,1、汽车空调系统的工作原理,根据热力学定律，温度不同的两个相邻物体之间恒有热的流动，热将从较热的物体流向较冷的物体。要想冷却车的内部，就得逆转热的自然流动，尽可能使车内和车外互相隔离。车身金属和玻璃从车外吸收的热，
33、应不停地排出去。只有这样，我们才能达到预期的目的。,图12-37汽车空调系统基本部件和工作原理1冷凝器2压缩机3，6制冷剂注入阀4膨胀阀5蒸发器7玻璃窥视孔8接受器,（1）压缩 使蒸发器吸收热量后的低压低温制冷剂气体，经压缩机吸入并压缩后，变为高温高压气体，然后送入冷凝器。（2）冷凝 高温高压的制冷剂气体进入冷凝器后，与环境空气进行热交换，放出热量。使得制冷剂在蒸发器中所吸收的热量和压缩机做功所产生的热量同时吸收传入大气中。（3）节流 高压的制冷剂液体由冷凝器中排出，经膨胀阀流向低压一侧，这里是制冷系统中高、低压的分界线，膨胀阀有节流作用，它使制冷剂液体减压节流后变为低压液体和气体的混合物进入
34、蒸发器。（4）蒸发 经节流后的低压制冷剂进入蒸发器中就进行汽化，变成低压低温蒸汽，吸收车内空气的热量而使车内温度降低。由于压缩机不停地工作，上述过程就连续不断地进行循环，汽车空调系统就能创造出适宜的空气来以满足人们的需要。,制冷剂在系统中的循环分为四个工作过程,2、汽车自动空调,汽车自动空调系统是指当驾驶员设定汽车内的温度后，能根据车内、外条件的变化，自动变换制冷或供暖状态，调节制冷或供暖强度，使汽车室内温度保持在设定范围的空调系统。,(1)真空回路的自动调节控制系统该控制系统一般是将汽油发动机进气支管的真空传送到真空罐内储存，利用真空分配阀(控制开关)将真空输到驱动器，实现各种风门开关、供暖
35、热水开关动作的控制。,图12-38自动控制系统的控制板1调温转盘(图标温度为华氏温度)2功能选择键,图12-39北京BJ2021型汽车空调真空控制系统1热水阀2外界通风口3感温包4风机5，11，13，16真空驱动器6除霜风口7除霜风门8加热器9温度门10蒸发器12地板风门14仪表板风门15循环风门17左可调风口18左下可调风口19左中可调风口20右中可调风口21右可调风口22真空控制开关23真空罐24真空管路,第二节汽车环境控制系统,图12-40日本电装空调的温度控制电路VS稳压管S副机调速开关RH1、RH2可调电阻器热敏电阻K继电器,（2）电控式自动空调系统,为方便统一控制，空调模式选择也可
36、利用电力控制的方式，称为电控自动控制。它与带真空回路自动空调系统不同处在于模式选择和风门调节控制不是通过真空回路，而是电机控制方式；全电控自动空调便于利用微处理机对空调进行更灵活调节控制，便于故障诊断，为进一步整车统一控制准备条件。,图12-41电控式自动空调系统结构原理框图,(1)安全使用空调系统的不安全性主要来自于制冷剂，因为在明火条件下制冷剂可变成剧毒物质。(2)定期保养为了减少故障的发生，确保空调系统有效地工作，使用人员需要经过专门的培训，加强检查保养则是非常必要的。1)泄漏情况压缩机的机油和制冷剂是同时围绕整个系统循环的，当制冷剂泄漏时，在压缩机零件的表面上会显示出油迹。2)冷凝器清
37、洁情况应定期检查冷凝器的正面有无弯曲的翘片和异物。3)制冷剂液面高度检查制冷剂液面高度通常有两种方法。4)压缩机传动带应定期检查压缩机传动带松紧度和磨损情况。,3.汽车空调使用的注意事项,1.钥匙孔照明灯自动控制,图12-42钥匙孔照明灯自动控制电路,二、车内照明系统,2.车门灯自动延时控制,图12-43车门灯自动延时电路,3.车灯灯丝断路报警控制,图12-44车灯断丝报警器控制电路及工作特性a)控制电路b)工作特性,车内噪声控制系统随着人民生活水平的提高，对汽车乘座舒适性的要求越来越高，汽车车内噪声控制日益受到人们的重视。几乎汽车所有声源都会在汽车内产生噪声，加之其本身对外部噪声可能有放大作
38、用，且本身也会产生噪声。,补充：车内噪声控制系统,1. 减弱噪声源以降低其噪声级（1）发动机噪声的屏蔽与隔振 （2）车内其它设备噪声的处理 2. 隔绝噪声和振动的传入途径 （1）车室内的隔振与隔声 （2）提高车内密封性以减少噪声的空气传播 3. 对车室进行吸声处理 4. 车室共鸣与风振现象的消除与防止,发动机噪声的屏蔽与隔振,发动机噪声对车内噪声有重要的影响，特别是对于前置发动机的大客车更是如此。降低发动机对车内噪声影响的有效手段之一是对发动机进行屏蔽和隔振传入车身。下图所示为发动机屏蔽的降噪效果。对于大型客车，采用封闭发动机室的方法，降噪效果可达78dB(A)，对车外噪声的降低也十分有利。,
39、决定车身与发动机隔振质量好坏的关键是隔振装置的特性。目前，隔振装置种类很多，如普通橡胶隔振器、液压隔振器、空气隔振器和金属丝网的非线性隔振器等，其中应用最多的是普通橡胶隔振器。由于它们的特性参数如刚度值、阻尼值等有一定的差别，致使车身振动噪声值不同。下图所示为两种隔振器条件下，车内噪声值的差别。由图可知，装用液压隔振器的车内噪声较装用普通橡胶隔振器的要低。,车内其它设备噪声的处理,汽车空调噪声的主要来源有动力源噪声，冷热风流动时的摩擦声和冲击声等等。空调制冷机的动力源，对于大客车为独立的辅助发动机，考虑到燃料的统一性，其也多为柴油机。为降低车内噪声，可以将这种辅助发动机改型为噪声相对较低的汽油
40、机。减少冷热风循环摩擦声的技术措施是:在冷、热风进口和地板形成的空腔上贴以吸声材料；改进冷风迸、出口形状设计；降低换热装置的风速等。为防止制冷机噪声传出，应减少客室内检查孔数量，并使之小型化。,车室内的隔振与隔声,对于大客车，车内最主要的声源是发动机。为控制车内噪声，一方面可以对发动机进行屏蔽，改进发动机各支承结构及其性能，减少发动机振动和噪声的传播；另外应对车身进行隔声处理。车室的隔声处理还应有效阻止轮胎噪声、传动系噪声等底盘噪声的传入。,提高车内密封性以减少噪声的空气传播,空气传播进入车内的噪声信道，主要为打开的玻璃窗、车室上的缝隙和孔道等。因而，提高车室密封性的关键是堵塞各种缝隙，减少孔
41、道数量。另外，对于车室上的缝隙，可用高粘度喷涂机喷涂密封胶来密封。QM系列自粘型阻尼汽车封条，是国内用于汽车密封性的良好材料。常用的还有乙烯基塑料、LM-1(聚硫橡胶)及JLC-2等等。,对车室进行吸声处理,这种处理的方法主要是能减少反射声的吸声材料的选用问题。室壁上常用的吸声材料有三种型式，即多孔质材料，如玻璃棉、毛毯、石棉等孔板结构体、膜状材料，如石膏板、箔等；共鸣吸声体，如具有孔和窄缝的板等。各种材料吸声性能如图12-47所示。一般吸声材料的吸声效果与其厚度有关，通常限制在26cm为好，以提高高频噪声吸收能力。对于低频噪声的吸收，最好把吸声材料作为中间层使用。吸声材料的布置还应靠近声源。
42、同一效果下，吸声材料越来越接近声源，材料消耗越少。在汽车底板、内饰、衬垫等的设计时，应尽量使用本身就具备吸声性能的材料，以降低成本。另外，汽车隔声、吸声措施易综合考虑，以实现用最简单结构、最少材料控制车内噪声的目的。,车室共鸣与风振现象的消除与防止,车室内使用吸声材料可降低共鸣峰值，但如要减小或消除车室共鸣，就必须改进车身设计，调整室内振型，使声场波形与振动波形相适应。简单避免空腔共鸣方法是调整车室结构，改变车室内噪声分布，降低前、后座乘员耳部位置处的声压。,思考题与习题,何为被动悬架、主动悬架、半主动悬架？为什么要对悬架进行控制？控制什么？主动悬架和半主动悬架各有什么功能和特点？汽车悬架振动的基本模型有哪些？悬架的评价指标有哪些？半主动悬架的结构和机板控制原理是什么？其各个组成部分的作用是什么？试说明电控悬架控制器的基本工作原理？电控悬架控制系统都有哪些控制方法？各具有什么特点？电控悬架要实现的主要功能有哪些？车身高度调节系统主要具有哪些功能？典型调节方法有哪些？什么是汽车空调？汽车空调系统的工作原理是什么？汽车空调在使用过程中主要应注意哪些事项？简述车内照明系统的自动控制原理。,
