Современная электронная система адаптивного управления ходовой части DCC

Применение регулируемых амортизаторов для увеличения эффективности демпфирования. Изучение принципа их работы в фазах растяжения и сжатия. Описание устройства пневматической подвески автомобиля, принципа действия электронной системы ходовой части.

Рубрика	Транспорт
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	05.06.2015
Размер файла	2,8 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Современный автомобиль уже сложно представить без различных электронных систем управляющих и контролирующих работу различных узлов и агрегатов. В настоящее время широкое распространение получили бортовые системы контроля на базе электронных блоков управления (ЭБУ).

Все электронные блоки по функциональному назначению могут быть классифицированы на три основные системы управления: двигателем; трансмиссией и ходовой частью; оборудованием салона и безопасностью автомобиля.

В электронной системе управления трансмиссией объектом регулирования является главным образом автоматическая трансмиссия. На основании сигналов датчиков угла открытия дроссельной заслонки и скорости автомобиля ЭБУ выбирает оптимальные передаточное число трансмиссии и время включения сцепления. Электронная система управления трансмиссией по сравнению с применявшейся ранее гидромеханической системой повышает точность регулирования передаточного числа, упрощает механизм управления, повышает экономичность и управляемость. Управление ходовой частью включает в себя управление процессами движения, изменения траектории и торможения автомобиля. Они воздействуют на подвеску, рулевое управление и тормозную систему, обеспечивают поддержание заданной скорости движения.

При наличии системы DCC ходовая часть автомобиля непрерывно адаптируется к параметрам данной дороги, ситуации и намерениям водителя. Выполнение такой адаптации предусматривает наличие в автомобиле регулируемых амортизаторов.

Система DCC впервые была установлена на автомобиле Фольксваген Passat CC.

1. Современная электронная система адаптивного управления ходовой части DCC

1.1 Основы демпфирования

Предназначение амортизаторов в автомобиле — быстрое уменьшение энергии колебаний кузова и колёс. Рабочий цикл амортизатора имеет фазу давления (сжатие пружины) и фазу растяжения (отбой пружины).

В фазе давления демпфирующее усилие обычно меньше, чем в фазе растяжения. Благодаря амортизаторам, предотвращается колебания кузова и неконтролируемый отскок колёс, вызванные неровностями дорожного покрытия. А ещё, за счёт усилия демпфирования обеспечивается дополнительная стабилизация кузова при динамическом маневрировании.

Рис.1. Низкий коэффициент затухания

Чтобы обеспечить дальнейшее увеличение эффективности демпфирования, необходимо применить регулируемые амортизаторы, которые позволяют лучше учитывать актуальную ситуацию на дороге. Блок управления системы электронного регулирования демпфирования за считанные миллисекунды определяет и обеспечивает необходимую степень демпфирования для каждого колеса.

Рис.2. Высокий коэффициент затухания

График затухания показывает, как быстро уменьшаются колебания. Постоянная затухания зависит от усилия демпфирования амортизатора и величины подрессоренных масс.

При увеличении подрессоренных масс, уменьшается постоянная затухания, то есть, колебания затухают медленнее. И соответственно, при уменьшении подрессоренных масс, увеличивается коэффициент затухания.

В системе адаптивного управления ходовой части DCC применяются регулируемые амортизаторы в телескопическом исполнении

Амортизатор в фазе отбоя

Рабочая камера 1 — в ней перемещается поршень.

Рабочая камера 2 — в ней расположена дополнительная газовая подушка.

1.2 Принцип работы в фазе растяжения и в фазе сжатия

Благодаря имеющимся обратным клапанам на поршне и клапану сжатия, поток масла перемещается при растяжении и сжатии в направлении, показанном на рисунке.

Пройдя кольцевой канал, масло подаётся на регулируемый клапан и проходит через него вовремя растяжения и сжатия в одном и том же направлении (прямоток). От регулируемого клапана масло поступает обратно в рабочую камеру 2. Давление в рабочей камере 2 определяется регулируемым клапаном, а следовательно, и степень демпфирования.

Рабочая камера 2 представляет собой трубку-резервуар, которая частично заполнена маслом. Над слоем масла располагается газовая подушка со спиралью непогашения.

Назначение рабочей камеры 2 — компенсация изменения объёма масла.

Для уменьшения потока масла установлены блоки демпфирующих клапанов на поршне, основании рабочей камеры, а также в регулируемом клапане. Они представляют из себя систему пружинных шайб, винтовых пружин и корпусов клапанов с дросселирующими отверстиями.

Уменьшения потока масла в фазе растяжения обеспечивается следующими элементами:

-в некоторой степени поршневой клапан.

-в некоторой степени клапан сжатия.

1.3 Параметрическая характеристика регулируемого амортизатора

В отличии от жёстко заданной параметрической характеристики стандартного амортизатора, параметрическая характеристика регулируемого амортизатора может изменяться в пределах заданного диапазона.

Как известно, стандартные амортизаторы имеют, исключительно только одну параметрическую характеристику, которая определяет наряду с другими факторами динамические характеристики автомобиля.

В регулируемых амортизаторах параметрические характеристики изменяются путём подачи различного управляющего напряжения на регулируемый клапан. В этом случае задаётся параметрическое поле. Данная функция доступна во время любого режима движения (“Normal”, “Sport”, “Comfort”).

2. Принцип работы и устройство пневматической подвески современного автомобиля

2.1 Пневматическая подвеска с регулированием величины дорожного просвета

Пневматическая подвеска автомобиля с регулированием дорожного просвета

Устройство и принцип работы пневматической подвески современного автомобиля с регулированием величины дорожного просвета рассмотрим на примере автомобиля AUDI A6.

Регулирование дорожного просвета при использовании пневматической подвески не связано с дополнительными техническими приспособлениями. По этой причине регулирование интегрировано в общую систему настроек.

Достоинства при регулировании дорожного просвета:

не зависит от нагрузки статический ход сжатия упругого элемента подвески (пневмобаллона). Он всегда остается одинаковым. Благодаря этому уменьшены размеры колесных ниш, что очень благоприятно сказывается на общем использовании объема кузова;

сохраняется полный ход сжатия и отбоя упругого элемента при любых нагрузках автомобиля;

кузов авто приобретает более мягкое подрессоривание. Это повышает уровень комфорта во время движения;

сохраняется полный дорожный просвет при любых нагрузках автомобиля;

при загрузке углы установки колес не изменяются;

не увеличивается коэффициент аэродинамического сопротивления. Внешний вид автомобиля не ухудшается;

из-за небольших углов наклона пальцев, происходит меньший износ шаровых опор;

возможна более высокая нагрузка.

Рис. 1. Положение кузова автомобиля

Положение кузова автомобиля остается неизменным и поддерживается регулировкой давления в пневмобалонах.

Благодаря регулированию давления статический ход сжатия всегда остается одинаковым. При конструировании колесных ниш, его не стоит принимать в расчет.

Еще одной особенностью пневматической подвески с регулировкой величины дорожного просвета является и то, что частота собственных колебаний кузова автомобиля всегда остается почти постоянной даже при изменении общей массы автомобиля.

2.2 Конструкция пневматического упругого элемента

В качестве упругих элементов на легковых автомобилях применяются пневмобалоны рукавного типа. Не смотря на то, что данная конструкция имеет малые габариты, она обеспечивает большую деформацию упругого элемента.

Рис. 2. Пневмобаллон, выполненный сносно с амортизатором.

Рукавный элемент состоит из высококачественного эластомера и корда из полиамидной нити. Он легко раскатывается и имеет минимальное трение в этом упругом элементе. Температурный диапазон, который обеспечивает требуемые характеристики, находится в пределах от -36° до +92°.

В рукавном элементе крепление манжеты между поршнем и верхней крышкой корпуса осуществляется зажимными кольцами из металла. Эти кольца запрессовываются в производственных условиях.

Рис.3. Разнесенное расположение пневмобалона и амортизатора.

Рукавный элемент, во время работы, раскатывается по поршню. Пневмобаллоны устанавливаются как отдельно от амортизаторов, так и вместе с ними. Это зависит от кинематической схемы подвески оси автомобиля.

2.3 Амортизатор с пневматическим регулированием демпфирования

Для поддержания постоянной величины степени демпфирования при изменении силы нагрузки от неполной до полной, в пневмоподвеске автомобиля с регулировкой дорожного просвета установлены амортизаторы имеющие бесступенчатую характеристику, которая изменяется в зависимости от нагрузки. Благодаря данной подвеске, вместе с постоянной частоты собственных колебаний кузова, удалось достичь характеристики колебаний кузова, которая почти не зависит от нагрузки. Благодаря этим свойствам, повышен комфорт при движении автомобиля с частичной нагрузкой. В то же время при полной загрузке отлично гасятся колебания кузова. Рассмотрим амортизатор PDC( Pneumatic Damping Control, что означает пневматическая регулировка демпфирования).

Рис. 4. Сносная установка пневмобаллона и амортизатора PDC

Усилие демпфирования здесь изменяется и зависит от давления, находящегося в пневмобаллоне. Изменение демпфирования происходит при помощи встроенного в амортизатор клапана PDC, который соединен трубопроводом с пневматическим упругим элементом. Давление в пневмобаллоне изменяет сопротивление клапана PDC.

Для сглаживания скачков давления во время сжатия и отбоя в пневматическом упругом элементе, в клапане PDC встроен дроссель, который размещен во входном воздушном канале.

Рис. 5. Установленный раздельно пневмобаллон и амортизатор PDC

Принцип действия данной системы заключается в том, что клапан PDC изменяет между двумя рабочими камерами 1 и 2 гидравлическое сопротивление. При помощи отверстий камера 1 соединяется с клапаном PDC. Когда в упругом элементе низкое давление( автомобиль имеет небольшую нагрузку), клапан PDC имеет небольшое гидравлическое сопротивление. Из-за этого часть масла направлено в обход демпфирующего клапана. Благодаря этому, уменьшено усилие демпфирования.

От управляющего давления в определенной зависимости находится гидравлическое сопротивление клапана PDC.

Рис. 6. Устройство клапана PDC

Усилие демпфирования на прямую зависит от гидравлического сопротивления соответствующего клапана демпфирования ( процесс сжатия и отбоя), а также клапана PDC.

3. Адаптивная система управления ходовой частью DCC

амортизатор пневматический ходовой электронный

Для ходовой части действует правило: ощутимое усиление спортивных характеристик всегда ведёт к потере комфорта, и наоборот.

Поэтому идеальный вариант — это подвеска, способная постоянно адаптироваться к особенностям дорожного покрытия и желанию водителя. Для этого необходима электронная система регулирования демпфирования.

Её можно установить на Passat CC, но только в случае оснащения автомобиля двигателем V6. Эта система обеспечивает не только регулировку демпфирования, но и адаптацию электромеханического усилителя рулевого управления. Называется эта система „Адаптивная система управления ходовой частью DCC“.

Доступны три программы: „Normal“, „Sport“ и „Comfort“. Их можно выбрать с помощью клавиш справа от рычага переключения передач.

Но главной особенностью адаптивной системы управления ходовой частью DCC всё же является то, что даже в режиме „Normal“ она обеспечивает постоянную оптимизацию динамических характеристик.

Жёсткость подвески постоянно адаптируется к дорожному полотну и режиму движения. Кроме того, адаптивная система управления ходовой частью DCC реагирует на ускорение, торможение и выполнение манёвров.

Таким образом, найдено решение вечной проблемы выбора между жёсткой спортивной и комфортной подвесками. Водитель и пассажиры заметят это по значительно более высокому уровню комфорта при движении даже в режиме „Normal“

3.1 Конструкция и принцип действия электронной системы ходовой части

Режимы системы Normal”, “Sport”, “Comfort”

Регулируемые амортизаторы получают сигналы управления от блока управления, регулирующего демпфирование в соответствии с разработанным фирмой Volkswagen алгоритмом регулировки. При этом в зависимости от входящих сигналов используется все параметрическое поле регулируемых амортизаторов.

От блока управления, регулирующего демпфирование в соответствии с алгоритмом регулировки, сигналы поступают на регулируемые амортизаторы. В зависимости от поступающих сигналов, используется все параметрическое поле регулируемых амортизаторов. Переключение с текущего алгоритма регулировки производится путем выбора режима “Comfort” или “Sport” из режима “Normal” при помощи клавиши, адаптировав, таким образом, демпфирование к потребностям клиента.

Регулировка системы доступна как во время движения автомобиля, так и в стоящем режиме. Система DCC всегда активна, являющаяся интеллектуальной, саморегулирующейся системой, которая управляет амортизаторами автомобиля в зависимости от следующих факторов:

-текущая ситуация на дороге (пример: торможение, ускорение или движение автомобиля в повороте)

-качество дорожного покрытия (главный фактор для наших дорог)

Режим “Normal”

Если на клавиши управления не горит светодиодная надпись “Comfort” или “Sport”, значит включен режим “Normal”. Этот режим обеспечивает сбалансированное, динамичное движение автомобиля. Он подходит для повседневного использования.

Режим “Comfort”

Если горит светодиодная надпись “Comfort” — включен данный режим. В этом режиме происходит более мягкое базовое регулирование демпфирования ходовой части автомобиля, которое обеспечивает комфорт при движении. Данный режим хорошо подходит при движении на большие расстояния или по плохим дорогам.

Режим “Sport”

Данный режим включен, если горит светодиодная надпись “Sport”. В этом режиме автомобиль приобретает спортивные характеристики с более жесткой базовой регулировкой. Демпфирование ходовой части становится жестче а рулевое управление приобретает спортивный вид. Этот режим обеспечивает автомобилю более спортивный стиль движения.

Разница в режимах системы выражается в различной жесткости базовой регулировки демпфирования. В зависимости от дорожной ситуации, при возникновении особых требований к усилию демпфирования выполняется корректировка этой жесткости.

Компоненты системы DCC

Е387-клавиша настройки демпфирования

G76-задний левый датчик контроля дорожного просвета

G78-передний левый датчик контроля дорожного просвета

G289-передний правый датчик контроля дорожного просвета

G341-передний левый датчик ускорения кузова

G342-передний правый датчик ускорения кузова

G343-задний датчик ускорения кузоваJ104-блок управления ABS

J250-блок управления системы DCC электронного регулирования демпфирования

J285-блок управления комбинации приборов автомобиля

J500-блок управления усилителя рулевого управления автомобиля

J533-диагностический интерфейс шин данных

N336-клапан регулировки демпфирования переднего левого колеса автомобиля

N337-клапан регулировки демпфирования переднего правого колеса автомобиля

N338-клапан регулировки демпфирования заднего левого колеса автомобиля

N339-клапан регулировки демпфирования заднего правого колеса автомобиля.

Переключиться с текущего алгоритма регулировки можно путем выбора режима «Sport» или «Comfort» из режима «Normal» с помощью клавиши, адаптировав, таким образом, демпфирование к запросам клиента. Регулировка системы доступна как при стоящем автомобиле, так и в режиме движения.

Система адаптивного управления ходовой части DCC всегда активна. Она является интеллектуальной, саморегулирующейся системой, управляющей амортизаторами автомобиля в зависимости от следующих факторов:

— качество дорожного покрытия,

— текущая ситуация на дороге (например, торможение, ускорение или движение в повороте)

— Последний включенный режим движения сохраняется даже после ВЫКЛ/ВКЛ зажигания.

— Выбрать режим движения можно как при стоящем автомобиле, так и в режиме движения.

— При стоящем автомобиле напряжение на регулируемые клапаны не подается.

Таким образом, обеспечивается оптимальная регулировка ходовой части.

Доступные режимы работы системы DCC

Водитель может выбрать режим работы системы DCC в зависимости от личных запросов с помощью клавиши справа рядом с рычагом переключения передач. Клавишу необходимо нажимать, пока не будет выбран необходимый режим. Переключать режимы можно любое количество раз. Переключение будет всегда происходить в последовательности «Normal», «Sport», «Comfort».

Если на клавише не горит желтым светом надпись «Comfort» или «Sport», значит, включен режим «Normal».

Данная регулировка обеспечивает в целом сбалансированное, но динамичное движение. Данный режим подходит для повседневного использования.

Режим включен, если на клавише горит желтым светом надпись «Sport». Благодаря этой регулировке автомобиль приобретает спортивные характеристики с более жесткой базовой регулировкой.

Рулевое управление адаптируется соответствующим образом, становится спортивнее, а демпфирование ходовой части жестче. Данный режим в первую очередь обеспечивает более спортивный стиль движения.

Режим включен, если на клавише горит желтым светом надпись «Comfort».

Результатом данной регулировки является более мягкое базовое регулирование демпфирования ходовой части, обеспечивающее комфорт при движении. Этот режим подходит, например, для движения по дорогам с плохим покрытием или на большие расстояния.

Разница в режимах выражается в различной жесткости базовой регулировки демпфирования. При этом в зависимости от ситуации на дороге при возникновении особых требований к усилию демпфирования выполняется корректировка этой жесткости.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Неполадки элементов подвески, которые влияют на плавность хода, устойчивость автомобиля в период его движения. Причины, признаки и обнаружение, устранение неисправностей ходовой части автомобиля, операции по регулировкам и техническому обслуживанию.

курсовая работа [4,4 M], добавлен 14.10.2009

Устройство ходовой части автомобиля. Конструкция передней и задней подвески. Основные данные для контроля, регулировки и обслуживания колес. Общие технические характеристики рулевого управления. Назначение рабочей и стояночной тормозных систем машины.

контрольная работа [1,1 M], добавлен 03.12.2013

Контрольная диагностика и регулировочные работы по ходовой части автомобиля. Прогнозирование долговечности рессоры до поломки по размерам усталостных повреждений в листах. Основные неисправности передних мостов, шин и колес, техническое обслуживание.

курсовая работа [2,4 M], добавлен 28.04.2011

Техническая характеристика автомобиля. Назначение, устройство и работа ходовой части. Основные неисправности, техническое обслуживание узлов, ремонт передней подвески. Приспособления и инструменты, применяемые при техническом обслуживании и ремонте.

дипломная работа [1,5 M], добавлен 09.11.2009

Характеристика автотранспортного цеха по ремонту ходовой части. Расчет периодичности ТО соответствующего вида. Определение суточной производственной программы. Распределения трудоемкости по видам работ. Организация труда на объекте проектирования.

реферат [32,1 K], добавлен 05.03.2011

Общее устройство автомобиля и назначение его основных частей. Рабочий цикл двигателя, параметры его работы и устройство механизмов и систем. Агрегаты силовой передачи, ходовой части и подвески, электрооборудования, рулевого управления, тормозной системы.

реферат [243,2 K], добавлен 17.11.2009

Определение технико-экономических параметров вагона, его вписывание в габарит. Кузов вагона и его составные части, характеристика ходовой части и автосцепного устройства. Особенности погрузки-разгрузки перевозимого груза и требования к данному процессу.

Электронные системы управления подвеской автомобиля

В практике проектирования подвесок основное внимание уделяется решению вопросов устойчивости и управляемости автомобиля. При длительном времени движения большое значение имеет плавность движения. В подвесках с постоянными значениями параметров улучшение одних эксплуатационных свойств происходит в ущерб другим.

Для создания подвески, обеспечивающей удовлетворительные характеристики статической и траекторной устойчивости, управляемости и плавности движения, необходимо предусмотреть возможность изменения в процессе движения основных параметров подвески.

Можно выделить три направления электронных систем управления подвеской современного автомобиля:

• • управление упругими и гасящими элементами подвески;
• • управление стабилизаторами поперечной устойчивости;
• • управление кинематикой подвески.

Очевидно, что имеют место и комплексные электронные системы управления подвеской.

Характеристики, которые получает подвеска того или иного автомобиля, всегда компромиссны. Чтобы кузов автомобиля в определенных режимах (разгон, торможение, прохождение поворотов) не кренился чрезмерно в сторону или не раскачивался в горизонтальном и вертикальном направлении со значительной, а иногда — с угрожающей амплитудой, приходится увеличивать жесткость упругих элементов подвески. Однако такой шаг, необходимый для безопасного движения, неизбежно ведет к ухудшению комфорта, поэтому конструкторам почти всегда приходится останавливаться на некоем среднем варианте, который, понятно, не может обеспечить ни максимума безопасности, ни наилучшего комфорта. Идеальная подвеска должна самостоятельно изменять свои характеристики в зависимости от дорожных условий, именно такие системы управления принято называть «активными».

Системы, которые незначительно меняют свои характеристики или отдают это право водителю, называют полуактивными или «пассивными» [18].

По принципу действия развитие получили два направления активных подвесок: пневматические и гидропневматические.

Электромагнитная подвеска автомобиля: виды, устройство, принцип работы, фото, видео

В процессе постоянного усовершенствования ходовой части автомобиля ученые и инженеры разработали уникальную магнитную подвеску. Некоторые ее варианты уже устанавливаются на автомобилях премиум-класса, остальные пока нашли применение лишь на опытных образцах. Из статьи узнаем, что такое магнитная подвеска: ее виды, характеристики, преимущества и недостатки, отличия от других типов подвесок.

История создания электромагнитной подвески

Одним из примеров применения энергии электромагнитного поля является электромагнитная подвеска, которая является одним из видов подвесок автомобиля и нашла активное применение в наши дни.

Мало кто знает, но первые научные труды, объясняющие принцип действия магнитного поля, пришли к нам еще раньше, чем был применен двигатель внутреннего сгорания.

Первое упоминания о диковинном приспособлении использующее физические законы, ранее неподвластные человек, принадлежат теоретическим трудам английского физика и изобретателя Майкла Фарадея.

Этот легендарный ученный еще в 1862 году первый объяснил и заложил будущий фундамент для размышлений многих умов по всему земному шару.

Вторым прародителем создания электромагнитной теории является еще один британский ученный Джеймс Клерк Максвелл. Хотя основной его пласт лишь косвенно объяснил принцип воздействия электромагнитного поля в природе, его работы во многом предопределят развитие этого течения, а также всей физики в частности.

Однако первых практических успехов в конструировании автомобилестроения на основе электромагнитного воздействия удалось добиться лишь в 1982 году. Тогда был построен первый прототип поезда, использующий магнитную подушку.

Магнитоплан M-Bahn был поистине уникальным отображением идей великих умов, однако применение его в широкой области было невозможным из-за несовершенности.

Немецкий поезд на магнитной подушке — магнитоплан M-Bahn

Обратив внимание общественности на реализм подобного изобретения, многие инженеры, осознав, что полноценный «парящий» транспорт пока лишь остается мечтой, сконцентрировались на создании менее значимых, но практичных автомобильных конструкций. Как результат, в 1980-ых годах, компания Bose первая произвела электромагнитную подвеску автомобиля, применив необходимые расчёты и вычисления.

В отличие от стандартной механической подвески, электромагнитная подвеска не может применяться отдельно на разные мосты, а работает в слаженной системе одновременно на двух.

Что такое электромагнитная подвеска автомобиля.

Автомобильная подвеска – это особая конструкция, состоящая из компонентов и механизмов, основная роль которых заключается в связи транспортного средства с плоскостью дороги, по которой происходит движение. Проще говоря, подвеска исполняет роль связующего звена между кузовом и плоскостью, по которой передвигается машина.

Основные элементы магнитной подвески.

Каждая электромагнитная подвеска состоит из определенного набора компонентов, обеспечивающих выполнение главной ее задачи:

• Упругие конструкции, обладающие возможностью приема и передачи приложенных по вертикали сил.
• Направляющие конструкции, формирующие схему движения колес транспорта, а также обеспечивающие связь колесного ряда между собой. Направляющие также отвечают за прием и передачу сил, приложенных по горизонтали.
• Амортизирующие элементы, основная задача которых заключается в понижении силы колебаний кузова при перемещении на плоскости дороги.

Обычные представители современных подвесок состоят из множества элементов, каждый из которых может выполнять широкий ряд задач. Но в то же время это поразительно сложные механизмы, каждая составляющая которого обладает уникальными свойствами. Такой подход к технологиям производства подвесок обеспечивает хороший прирост в показателях управляемости, комфортабельности и устойчивости транспортного средства.

ЭМ-подвески также обладают всеми вышеперечисленными компонентами, только в более совершенном, технологически улучшенном их варианте. Магнитная подвеска – это особый механизм, основой которого является электрический двигатель. Двигатель обладает двумя режимами хода, обеспечивающихся наличием упругого и демпфирующего элемента. За переключение между ними отвечает особый микроконтроллер. За счет подобной конструкции ЭМ-подвеска способна исполнять роль обычного автомобильного амортизатора.

Что надо знать об электромагнитной подвеске

Быстрее всего работают узлы и элементы, использующие электромагнитное взаимодействие между составными частями.

Такие устройства способны максимально оперативно реагировать на внешние воздействия, получая команды от электронного контроллера.

Принцип работы

Известно, что одноимённые полюса магнитов отталкиваются. Если магниты выполнены с электрической активацией, то такое устройство называется электромагнитом. Изменяя величину тока, проходящего по обмоткам электромагнитов можно регулировать силу их отталкивания.

Всё это позволяет использовать конструкцию из двух и более магнитов, как эффективную и быстродействующую пружину, поскольку внешний эффект совершенно идентичен стальной рессоре или её спиральному аналогу – пружине.

Получившаяся электромагнитная пружина обладает чрезвычайно полезным свойством мгновенной реакции на управляющее воздействие. Никаким другим способом добиться такой скорости невозможно, гидравлика и пневматика имеют задержки, измеряемые секундами, что для быстрого изменения мгновенной жёсткости неприемлемо.

Имея такой мощный инструмент в подвеске конструкторам остаётся только построить электронный блок управления, снабдить его нужным набором датчиков и разработать соответствующее программное обеспечение управляющего микрокомпьютера.

Теоретически такая задача легко выполнима, хотя на практике и выявляются определённые сложности. Как обычно, всё упирается в цену вопроса. Особенно если это касается крупносерийного производства. Можно создать идеально работающую систему, но в массовом выпуске она не будет обладать нужной конкурентоспособностью.

Ещё один путь внедрения электротехники в подвеску – это применение её в демпфирующих элементах более традиционной гидравлической конструкции.

Здесь можно поступить двумя способами:

• управлять электрогидравлическими клапанами, через которые перетекает рабочая жидкость амортизатора, уменьшение сечения переходного отверстия ведёт к повышению эффективной жёсткости узла и наоборот, амортизатор работает мягче, если масло в нём перетекает свободно;
• тот же эффект даст изменение свойств самой жидкости под воздействием внешнего электромагнитного поля, такие смеси существуют, в них используется принцип пространственной ориентации ферромагнитных частиц.

Второй способ даёт большее быстродействие, но и стоит дороже, поскольку подобные жидкости высокотехнологичны и сложны в производстве.

Из каких элементов состоит?

На сегодняшний день, на рынке главенствуют три компании:

Естественно, устройство каждой упомянутой подвески будет отличаться.

Электромагнитная подвеска от Delphi представляет собой амортизатор, состоящий из одной трубки, заполненной веществом с включением магнитных составляющих. Они составляют 30% от всего объема необходимой жидкости, а чтобы она не выливалась, в шасси присутствует специальное покрытие.

Это интересно: Tiger Moon

В роли электромагнита выступает поршневая головка, управляемая компьютеризированной системой бортового типа.
Электромагнитная подвеска от SKF – это капсула с двумя электромагнитами.

Когда машина находится в движении, система начинает анализировать информацию и, при необходимости, может менять жидкость демпферного элемента, в зависимости от информации, поступающей от колесных датчиков.

Подвеска от Bose считается лучшей конструкцией данного типа. Она представляет собой электродвигатель линейного типа с несколькими режимами:

• демпфирующий элемент;
• упругий элемент.

Это шток, на котором расположены магниты. Когда автомобиль движется, шток выполняет двигательные манипуляции по всей длине статора. Данное обстоятельство позволяет очень уверенно чувствовать себя даже на достаточно неровной дороге.

Помимо уверенной езды по неровной дороге, такая подвеска позволяет выбирать определенный режим работы компьютера. В частности, если выполняется вираж, то можно сделать так, чтобы рабочим было именно заднее внешнее колесо.

Преимущества электромагнитной подвески

Хоть и основное назначение электромагнитной подвески схоже с классической, сравнивать их было бы по меньшей мере не корректно, так как это разные устройства. Однако, преимущество электромагнитной ощущается после нескольких метров езды, особенно если речь идет о российских дорогах, где, как нигде в мире, удобно проверять комфортность подвески и автомобиля в целом. Сразу что бросается в глаза, а вернее чувствуется пятой точкой — плавность хода и колебаний автомобиля и что самое интересное, это не влияет на устойчивость и управляемость машиной. Если взять к примеру два противоречащих друг другу показателя любой подвески — контроль за поведением авто и комфорт пассажира и водителя, то в электромагнитной подвески такой проблемы не существует. В данной системе гармонирует отличная управляемость и устойчивость к кренам и комфорт для всех пассажиров автомобиля. Плюс высокая скорость реакции на изменившиеся дорожное полотно или режим езды.

Недостатки электромагнитной подвески

Основных недостатков электромагнитной подвески два, причем один вытекает из другого и цепляет за собой еще один фактор. Самый главный минус такой подвески — это цена (примерно 200-250 тысяч рублей) и отсутствие серийного производства. Серийно не производится, потому что низкий уровень спроса из-за высокой цены, а цена высокая из-за штучного производства (можно сказать эксклюзив). Такой вот замкнутый круг. Эксперты утверждают, что снижению стоимости может способствовать появление новых технологий производства или внедрение более дешевых, но не менее эффективных материалов для изготовления подвески. Так или иначе, жаждущим поменять свою подвеску на электромагнитную, придется ждать или копить.

Виды магнитных подвесок

Разные компании в разработке пошли по своим направлением, руководствуясь внутренними программами и конечными целями.

Принято выделять концепции подвесок от американской компании Delphi Corporation, известной шведской фирмы SKF и идею профессора Bose, чьё имя в названии компании стало синонимом особо качественных акустических систем для автомобилей.

Delphi

Относительная простота этой системы не означает её примитивность или плохую эффективность.

Несмотря на то, что электромагниты здесь управляют только свойствами амортизаторной жидкости, точное воздействие на мгновенную жёсткость демпфера даёт подвеске совершенно новые свойства. Скорость изменения характеристик амортизатора здесь многократно выше, чем у традиционных активных гидравлических демпферов.

Это достигается специальной жидкостью, которая настолько точно и эффективно меняет свою вязкость под воздействием управляющего тока электромагнита, что особой надобности в изменении жёсткости упругого элемента не возникает.

Сильная зависимость работы подвески именно от свойств амортизатора известна давно, их подбору уделяется особое внимание в автоспорте, а там каждая секунда пребывания автомобиля на трассе имеет решающее значение. Характеристики пружин не так важны.

В амортизаторах электронной подвески Delphi использована разработанная компанией жидкость с микрочастицами, которые могут выстраиваться вдоль линий магнитного поля, резко меняя характер перетекания её через калиброванные отверстия.

Измеряемые микронами габариты частиц позволяют добиться большого быстродействия за счёт минимальной инерции. То же качество обеспечивает и минимальное потребление тока обмотками магнитов, что очень важно для общей экономичности автомобиля и упрощения силовой электроники.

Нужная информация снимается с датчиков подвески и других систем автомобиля, обрабатываясь в электронном блоке управления подвеской.

Шведская компания пошла другим путём. Не касаясь гидравлических амортизаторов, всё внимание было уделено скорости изменения характеристик упругого элемента.

Для этого в него была интегрирована специальная капсула, содержащая два мощных электромагнита. Меняя их поле взаимодействия можно настолько быстро реагировать на ситуацию, что данное устройство способно выступать в роли как упругого, так и демпфирующего элементов.

Ведь суть демпфирования состоит в динамическом изменении жёсткости, вплоть до смены знака вектора силы с отталкивания на притяжение. Таким способом компьютер может погасить любые колебания, лишь бы хватило быстродействия и диапазона изменения силы взаимодействия электромагнитов. А это уже вопросы технологического исполнения.

Потребляемая мощность здесь значительно выше, чем у чисто статического режима работы электромагнитов гидравлических активных амортизаторов.

Но до неприемлемых величин она не возрастает, реально сравниваясь с более традиционными потребителями вроде климатической системы или электрического отопителя, а чтобы избежать полного отказа подвески в случае поломок электрооборудования в подвеске сохранены традиционные пружины, частично резервирующие электромагнитное оборудование.

Много занимавшийся акустикой профессор Bose ближе к концу 20 века увлёкся идеей создания идеальной автомобильной подвески. Неудивительно что исполнительный элемент немного напоминает сильно увеличенную электромагнитную систему большого динамического громкоговорителя.

Но реально общего тут лишь применение устройства, теоретически представляющего собой линейный электродвигатель. То есть если сравнить это с разработкой SKF, то количество полюсов электромагнитов увеличено во много раз. Они расположены на штоке и статоре устройства, напоминающего телескопический амортизатор.

Магнитная отдача узла достаточно велика, это позволило отделаться приемлемой мощностью управления, зато быстродействие таково, что получившийся «динамик» способен гасить любые процессы, от стационарных до колебательных, работая как пружина и как амортизатор.

Достаточно сформировать и подать на обмотки управляющий сигнал, например, аналогичный внешнему воздействию, но с повёрнутой на 180 градусов фазой. То есть полностью погасить нежелательные колебания, наложив на них такие же, но в противоположном направлении в каждый отдельно взятый момент времени.

Такая подвеска настолько эффективна, что её можно считать эталоном среди всех электромагнитных устройств. Подвеска может обеспечить уникально большой рабочий ход, порядка 20 сантиметров, что для гражданских автомобилей чрезвычайно много, отличную стабильность положения кузова, чёткие реакции на любой профиль на любой скорости, отсутствие клевков и кренов.

Первые же презентации системы на тестовых автомобилях Lexus буквально ошеломили автомобильных журналистов, хотя эти машины и в стандартном исполнении обладают высочайшей плавностью хода.

Назначение элементов

Несмотря на глубокие различия в принципе действия, у всех электромагнитных подвесок много общих элементов:

• система датчиков, фиксирующих перемещение колёс относительно кузова, а также следящих за состоянием дороги на участках, которые колесу только предстоит преодолеть для заблаговременной реакции на неровности;
• датчики общего назначения, собирающие информацию о текущих параметрах движения, скорости, реакциях водителя и прочем;
• электронный блок управления с микрокомпьютером, собирающий, анализирующий и перерабатывающий информацию в сигналы управления;
• силовая электроника, формирующая мощные токи в обмотках электромагнитов;
• линейные электрические магниты, создающие необходимые механические усилия на штоки элементов подвески;
• исполнительные и направляющие узлы ходовой части.

Помимо видимых узлов в системе присутствует не менее технологичный программный продукт, под управлением которого всё и работает. Его роль в общем комплексе ничуть не меньше, чем у элементов подвески.

Можно ли установить электромагнитную подвеску своими руками.

Однозначно – нет. Такая технология предполагает использование достаточно внушительного количества производственных сил и техник. В устройстве всех деталей расположены особо чувствительные компоненты, установка и настройка которых является нетривиальной задачей. За подобный продукт и его установку придется отдать достаточное количество денег, но технология однозначно того стоит. Изделие изначально предусматривалось для работы с сегментом машин более высокого класса, чем эконом.

Перспективы появления магнитных подвесок на серийных авто и развития технологии.

На данный момент времени появление такого элемента конструкции как ЭМ подвеска позволило всей автомобильной промышленности совершить огромный рывок. Подобные устройства гарантируют новую эру повышенных ходовых характеристик машин. Несмотря на то, что такие изделия пока еще не применяются в качестве конструкции передней подвески, уже можно с уверенностью сказать, что с их помощью можно расширить возможности автомобилей.

Будущее электромагнитной подвески

С каждым днём, инженеры из представленных выше компаний дорабатывают свои продукты, доводя их качество выполнения до серийного/совершенного уровня.

Проводятся активные работы по обеспечению и оптимизации программного кода, с помощью которого осуществляется процесс управления электромагнитами.

Пытаются работать с конструкцией установки, активно применяя новые материалы и производя прототипы намного легче предыдущих вариантов.

Некоторые эксперты подозревают активные работы по созданию рабочих прототипов в закрытых установках.

Не исключено, что продвигать электромагнитную подвеску в скором времени будут и сами крупные производители автомобилей в лице Volkswagen, General Motors, Hyundai и других.

Полезность и преимущества использования подобной системы видна невооруженным глазом, а потому осознанно никто не будет отказываться от подобной системы.

Источник https://otherreferats.allbest.ru/transport/00562640_0.html

Источник https://studref.com/361466/tehnika/elektronnye_sistemy_upravleniya_podveskoy_avtomobilya

Источник https://seite1.ru/xodovaya-chast/elektromagnitnaya-podveska-avtomobilya-vidy-ustrojstvo-princip-raboty-foto-video/.html