1、法拉利悬架系统结构原理与维修 (三) 宁振华 三、Skyhook 系统悬架阻尼控制系统“Skyhook”设计用于连续控制减震器阻尼。其目的是根据路面状况和汽车的动态条件调节减震器, 从而提高舒适性和路面保持性。该系统包括:“Skyhook”电子控制单元汽车中的加速度传感器减震器内安装的电磁阀电子控制单元持续读取传感器, 从而驱动电磁阀。1.工作逻辑通过对每隔 10ms 获取的瞬时车速值和车身与车轮间的相对速度进行比较分析, 电子控制单元在压缩和伸展阶段, 都会修改每个车轮的阻尼, 制动汽车在垂直方向的绝对运动, 如同车身被减震器悬挂在天空中。原理图如图 34 所示。车身对来自车轮的受力敏感性较
2、低在动态操控中, 侧倾和俯仰减少与作为独立应用的首个 Skyhook 系统相比, 电控单元已经集成于 C CAN 网络中, 从而获得一系列的效益:(1) 由于 Skyhook 与 ESP 系统的集成工作, 提高了弯道中的稳定性控制 (转向不足/转向过度) 。ESP 激活之前 (即精确的转向不足/转向过度限值超过之前) :车轴之间阻尼分配变化的控制可以纠正转向过度/转向不足, 延迟任何 ESP 激活和 (或) 降低其动作的激烈程度ESP 激活过程中:通过 Skyhook 系统控制车身运动, 可以减少 ESP 系统激活引起的突然的俯仰或侧倾变化(2) 由于提供了“转向角速度”信号, 提高了在弯道中
3、车身横向动态的控制, 包括稳定转速和瞬变转速 (突然转向) 。这还增强了在有减速带的直道上的车身控制。这是因为避免了横向加速度产生的信号峰值引起的干扰。(3) 在驾驶员的加速器和制动器动作作用下提高了俯仰控制, 这是由于提供了“加速器踏板速度”和“制动泵主回路压力”信号, 而不仅仅是“制动灯激活”信号。图 34 减震器工作原理图 下载原图A.传动系统, 并联弹簧和减震器 B.Skyhoo 系统, 弹簧和减震器通过软件控制 (将车身连接至“天空”) 的方式理想地串联 ms.簧载重量 mn.非簧载重量 x.簧载重量的垂直位移 (绝对值) y.非簧载重量的垂直位移 (绝对值) k.弹簧的弹性系数 d
4、.标准减震器 e.电子控制减震器 c.Skyhook 效果图 35 Skyhook 系统部件位置 下载原图1.减震器 2.电子控制单元 3.前轮垂直加速度传感器 4.垂直加速度传感器 5.模式选择按钮 6.故障警告灯(4) 在 ASR/ABS 激活过程中提高了牵引/制动性能, 这是因为在 ASR/ABS 激活过程中, 可以特殊调制取决于道路不平度的转角前后阻尼。(5) 通过前面描述的控制器组合动作的效果, 提高了汽车驶入和驶出弯道时的性能。(6) 由于集成了 SOFAST 逻辑, 在换挡过程中最小化俯仰效果。(7) 避免使用横向加速度传感器, 相应地简化了电气接线, 降低了系统故障率。2.性能
5、选择驾驶员可选择最适合其驾驶风格的系统工作模式:正常/运动工作模式。系统在正常模式中以较柔性的减震器设置工作, 在运动模式中以较刚性的设置工作。系统状态由仪表上的琥珀色警告灯“运动”指示。正常/运动模式还作用在 ASR和 F1 变速器系统上 (如果有) , 将其设置为性能模式。任何系统故障将通过点亮仪表上的减震器系统警告灯进行指示。3.Skyhook 系统的部件Skyhook 系统的部件如图 35 所示。4.电控单元图 36 连接器 下载原图表 4 电控单元引脚线说明 下载原表 各种应用中使用的 Skyhook CDC 硬件保持不变。取决于工作模式, 例如独立式 (M138) 或在 CAN 上
6、 (M139) , 汽车配线的连接引脚, 所连接传感器的数量, 以及输入变化的数量, 如图 36 所示。完整电控单元引脚线, 如表 4 所示。独立应用中未使用的元件用红色高亮显示CAN 应用中未使用的元件用蓝色高亮显示5.基本工作原理基本工作原理如图 37 所示。6.内部信号的计算每隔 10ms 的 10 位采样测量的加速度值, 用以确定汽车的各种加速度元素, 从而获得车身、齿轮和减震器的速度, 以及横向和纵向加速度。7.阻尼力的计算通过在不同应用基础上定制的校准参数, 该算法决定作用在每个悬架上的力。8.整定参数第 1 组垂直、侧倾和俯仰加速度产生的阻尼力。取决于速度的参数:正垂直加速度负垂
7、直加速度侧倾加速度俯仰加速度其他参数:垂直加速度产生的前后力的分布俯仰加速度产生的前后力的分布侧倾加速度产生的前后力的分布9.整定参数第 23 组(1) 横向加速度产生的阻尼力横向加速度增益偏差横向加速度偏差的退化时间(2) 车轮运动和横向加速度产生的阻尼力图 37 Skyhook 系统工作原理 下载原图取决于速度的参数:横向加速度增益取决于横向加速度的参数车轮速度增益10.电磁阀电流的计算基于悬架响应曲线, 电控单元计算传输至减震器的电流, 从而获得所需响应, 考虑该应用的典型阻尼曲线和驾驶模式设置。11.整定参数第 4 组减震器限制器的调节常数。取决于速度的参数:最小电流取决于车身运动的参
8、数:正垂直加速度的系统反应增益负垂直加速度的系统反应增益侧倾加速度的系统反应增益俯仰加速度的系统反应增益取决于横向加速度偏差的参数:横向加速度偏差的系统反应增益取决于最小电流的参数:前轴和后轴电流的关系12.整定参数第 5 组弹簧限制器的调节常数。取决于横向加速度的参数:横向加速度的系统反应增益取决于路面的参数:最大电流其他参数:路面效果值的过滤器路面效果的退化时间路面效果的最大值制动反应的最小纵向加速度制动反应的最大电流13.加速度传感器加速度传感器如图 38 所示。14.车身加速度传感器这些传感器专门开发用于道路汽车的悬架控制。它们可以使用相同的元件测量汽车的车身加速度或横向加速度。这两种
9、测量方法的唯一区别是传感器在汽车上的安装和偏差补偿。车身加速度传感器规格如表 5 所示。15.车轮加速度传感器这些传感器专门开发用于道路汽车的悬架控制。它们可以测量车轮加速度。车轮加速度传感器规格如表 6 所示。16.传感器的安装传感器的安装位置如图 39 所示。17.传感器电源的连接传感器由两个内部功率驱动器进行“成组”供电, 这两个驱动器将电压从 12V降至 5V。如果组内出现一个传感器的电源问题, 驱动器也将断开其他传感器的电源, 如图 40 所示。图 38 加速度传感器位置 下载原图1.右侧和左侧车身加速度传感器 2.后车身加速度传感器 3、4.固定在拱顶上的右轮和左轮加速度传感器表
10、5 车身加速度传感器规格 下载原表 表 6 车轮加速度传感器规格 下载原表 图 39 传感器位置 下载原图图 40 传感器电源连接 下载原图18.传感器连接的诊断(1) 断开传感器测量配线侧的信号针和接地针之间的电压:必须在 4.755.25V 之间。测量配线侧的电源针和接地针之间的电压:必须在 4.755.25V 之间。(2) 断开电控单元测量配线侧的信号针和电源针之间的电阻:必须超过 50。19.减震器 (带 CDC 阀) 所安装减震器配有 CDC (连续阻尼控制) 阀。电磁阀以常量电压 (VBAT) 供电, 具有可变的 PWM 调制电流。电磁阀电流调节阻尼液流出的开口, 从而确定减震器校
11、准。减震器带 CDC 阀结构如图 41 所示, 规格如表 7 所示。图 41 CDC 阀结构 下载原图表 7 CDC 阀规格 下载原表 20.诊断程序首先执行的测试称为静态功能分析:在钥匙开启时, 每个系统运行相关的自诊断循环。当汽车连接至诊断测试仪时, 电控单元可以指示许多可能的系统故障:电连接、电源或其他传感器故障。电连接、电源或其他电磁阀故障。电控单元自测过程中检测到的所有故障。所有 CAN 线路故障。所有电气配线故障。钥匙开启后需要约 12s 进行每个故障的检测。还通过读取“参数”环境中的加速度参数, 检查传感器是否安装正确。错误检测程序搜索每个可能的电气故障, 但是无法检测装配或机械错误。因此, 当静态测试已经通过时, 必须以超过30km/h 的时速对汽车进行道路测试, 以激活对任何常量信号的合理性诊断循环。常量信号错误还会出现在滚筒试验台测试的过程中。这些测试代表临界状态, 因为汽车不会如同在道路上那样摇晃。该阶段中的任何此类错误的检测均应忽略, 如图 42 所示。有些错误是系统无法正确诊断的:安装了错误的传感器传感器安装在错误的位置传感器的机械松脱悬架的机械问题(待续) 图 42 故障提示 下载原图
