某6x2车空气悬架及后提升系统设计

孟祥虎 周旋 王凯 朱龙 黄帅

摘 要：随着汽车控制智能化的发展，司机对车辆的舒适性、经济性要求提高，自调节的电控空气悬架应用愈加广泛，文章主要阐述6x2中置轴汽车空气悬架及提升桥的电控系统的设计应用，详细介绍了空气悬架及提升桥的架构组成、电气原理和系统标定流程，使其实现空气气囊的自调节和后桥提升的工况应用。

关键词：智能化;提升桥;电控空气悬架;中置轴车

1 引言

GB1589-2016的推出，中置轴汽车列车已陆续进入汽车运输主流行业，且中置轴挂车与可卸车厢组成汽车列车。带提升桥的中置轴车可以根据工况需求，提升或降下提升桥。在空载或非全载荷时，升起提升桥，降低轮胎磨损减少油耗，另提升时载货相应向驱动轮转移，增加驱动轮的牵引力;在轴重载时，提升桥降下，成为支撑桥，合理分配载荷，提高物流效率。

目前市面有根据轴荷进行升降的机械式提升机构，但操作性不高[1]，另传统悬架多为少片簧形式，车辆振动的舒适性需要提升[2]，文中提出一种6x2中置轴汽车空气悬架及提升桥的电控系统的设计应用。

2 电控空气悬架及提升桥架构

电控空气悬架及提升桥架构如图1所示，架构如下：

1）高度传感器，采用两点采集方式，使用电子式高度传感器，直接将角度信号转为电信号，比传统机械高度阀更加简单，稳定性更高。高度传感器固定在车架上，通过横杆和竖杆相连，竖杆再通过焊接支架连接到车桥;

2）储气筒，用来储存空压机过来的压缩空气，是气动提升的气源，需要接干燥器;

3）溢流阀，主要用来稳压溢流，在高气压下，可以卸掉多于载荷，起到安全保护作用;

4）组合阀体，有两个两位三通电磁阀，11口为气源接入口，22口连左侧空气气囊，23口连右侧空气气囊，一个安装在驱动桥位置横梁处，对6x2驱动桥支撑桥气路进行充放气控制，另一个安装在提升桥位置横梁处对6x2提升桥支撑气路和提升气囊气路进行充放气控制，实现提升车桥提升或降下;

5）ECU，ECU根据高度传感器信号，通过电磁阀对气囊充放气，维持车身高度。对提升桥的控制策略分等压控制、最佳比例控制。等压控制是提升桥降下或载荷转移到提升桥后 ， 由于同侧相通，后桥所有支撑气囊的气压都相等，控制简单。最佳比例控制是按比例分配驱动桥气囊和提升桥支撑气囊的气压值，驱动力能保持较高值，控制更合理。文中选用最佳比例控制策略;

6）空气气囊，存储压缩气体，维持一定气压刚度值，起到支撑车架作用。这里采用8+1个气囊，驱动桥左右支撑气囊共4个气囊，提升桥左右支撑气囊共4个气囊，提升气囊为1个。

3 电控空气悬架及提升桥控制原理

系统控制基本原理通过采集左右高度传感器和气压传感器等信号，并输入给ECU控制部分，ECU部分安装在驾驶室管梁右侧处，ECU判断车架需要的高度，通过控制气囊的充放气，从而控制悬架的刚度和车身的高度，并能在轻载或重载时，提升或降下提升桥。电控空气悬架及提升桥控制原理如图2所示，主要分为5个部分：

1）电源供给，主要包含ECU的常电、15电源、压力传感器电源、电磁阀工作电源、负极地。电源是保证ECU正常工作的必要条件;

2）开关信号输入，提升轴开关、牵引辅助开关、正常高度I/II/III开关、RCU遥控器，这些开关多分布在驾驶内，方便驾驶员在车内进行升降操作;

3）整车J1939通讯部分，控制器所需要的报文通过整车CAN进行交互，如可以通过CAN读取发动机转速信息、刹车信息判断当前车辆运行状态，另系统的工作状态通过CAN仪表进行显示或报警;

4）输入信号采集，采集车身高度信号和气囊压力的传感器，对于高度传感器安装在驱动桥的左右侧，采用两点式，主要通过车架与车桥之间的连杆变化量监测车架的高度变化，传感器将对应的电信号输入给ECU。ECU判断车架高度的实时位置，实时计算分配空气气囊的压力值，稳定车身高度;

5）ECU控制执行，包括驱动桥电磁阀和提升桥电磁阀。压缩气体经过溢流阀后，分到驱动电磁阀的和提升桥电磁阀的进气口，提起提升轴时，驱动桥4个支撑气囊进行充气，提升桥的4个支撑气囊进行放气，同时提升气囊充气。下降时，驱动桥4个支撑气囊保持充气，提升桥的4个支撑气囊充气，同时提升气囊放气。

4 电控空气悬架及提升桥标定流程

為保证空气悬架提升系统的正常工作，下线需要标定其ECU功能，标定流程如图3。

5 电控空气悬架及提升桥操作应用及注意事项

5.1 电控空气悬架及提升桥操作应用

操作应用实现方式见表1，主要如下：

1）牵引辅助开关：主要通过减少提升桥支撑气囊中的气压，使提升桥载荷向驱动轴进行转移，直到驱动轴达到最大载荷，达到最佳牵引效果;

2）提升轴开关：提升桥需要提起或降下时，按下开关，提升桥气囊会持续充放气，达到设计高度，提升时仪表点亮提升桥工作指示灯，下降时提升桥降下;

3）正常高度开关：在标定正常行驶高度I/II/III后，在车速不高于30Km/h时，根据使用需求按下高度开关，车身高度会在设定的速度上升到或降低到标定后的高度I/II/III中的某一高度;

4）RCU遥控器：当在驾驶室外面时，需要对车身高度进行控制，如卸载货物时，降低车身高度。遥控器主要有前桥、驱动桥、提升桥3个激活键，2个记忆高度M1，M2控制键，对气囊进行充放气的上升和下降键。

5.2 电控空气悬架及提升桥注意事项

1）电控空气悬架系统必须经过标定之后，才能使用，主要包括基本车型参数的配置、高度传感器0位置和极限位置、空气气囊压力的标定（包括支撑气囊和提升气囊）;

2）RCU遥控器需要在车速低于30Km/h（内部程序设定），当高于30Km/h时，RCU遥控器不可用且车架高度会恢复到标定的正常高度;

3）提升桥提升需要在空载或驱动桥载荷/提升桥载荷比例在设定范围，程序默认为120%，但如果负载过重，不会提起;

4）整车高度在制动系统介入时，电控空气悬架系统不会起作用;

5）由于提升气囊是单点提升，车架左右纵梁重量尽量一致，否则提升高度会有高度差;

6）仪表指示需显示提升桥的上升或下降状态，正常高度I/II/III/的高度状态，车架高度指示提醒。

6 总结

文章阐述了6X2中置轴车提升桥电控空气悬架的技术应用，在车辆空载时可以达到节油、减少轮胎磨损。满载时落下提升桥，可以有效增加承载，给用户带来更好的经济效益，在控制实现方式上可以通过开关或遥控器，多方式控制，满足驾驶员的多种工况需求。

参考文献：

[1]王小飞.重卡提升桥控制系统对比与应用[J].汽车实用技术，2014，03：122-125.

[2]杨松.空气弹簧悬架的发展历史和应用[J]. 商用汽车，2003，03：62-63.

[3]姜立标，王登峰.货车空气悬架的现状及发展趋势[J].齐齐哈尔大学学报，2005，21：66-69.