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浅谈液压技术在汽车上的应用

  
评论: 更新日期:2015年04月17日

        3.6.2. 液压动力转向器
        1.传统液压动力转向系统的组成
        ⑴转向液压泵--转向液压泵是液压动力转向系统的动力源,它的作用是将发动机产生的机械能转变为驱动转向动力缸工作的液压能,再由转向动力缸驱动转向车轮。 除液压泵本体外,通常还包括限制液压泵输出油压的安全阀和调节输出油量的溢流阀等。
        ⑵转向动力缸--是将转向液压泵提供的液压能,转变为驱动转向车轮偏转的转向助力执行元件。
        ⑶转向控制阀--是在驾驶员的操纵下,控制转向动力缸输出动力大小、方向和增力快慢的控制阀。转向控制阀通常还包含一个止回阀它的作用是当动力转向系统中的液压部分出现故障时,止回阀能保证驾驶员通过转向盘也可以直接操纵机械式转向器工作,使汽车能继续控制方向,但此时所需要的转向力比正常时要大很多。
        2.传统液压动力转向系统结构形式
        分开式--转向器、 转向动力缸和转向控制阀三者分开布置
        半分开式--是将转向动力缸和转向控制阀组合制成整体
        整体式--将转向控制阀、 转向动力缸和机械转向器三者组合成一个整体
        3.传统液压动力转向系统工作原理:
        直线行驶:汽车直线行驶时转向盘处于中间位置不动。 转向蜗杆轴在反作用弹簧的作用下,转向位置相对于外壳是固定不动的,转向控制阀的滑阀柱塞相对于阀体处于中间位置。 由转向液压泵输给转向控制阀的高压油液直接流回到储油箱中,转向动力缸左、 右油室中的油压相等,因此动力转向机构处于不工作状态。
        右转向时:汽车右转弯行驶时转向盘向右转动,转向蜗杆轴驱动活塞 2 向右移动,与活塞制成一体的齿条通过扇形齿轮和转向摇臂驱动前轮向右偏转。
        左转向时: 汽车向左转弯时,转向盘向左转动,转向控制阀进行类似向右转向的动作,只是各动作方向相反。
        转向“路感”的产生:整体滑阀式液压动力转向系统会产生转向“路感”。 这是由于转动转向盘时,转向控制阀的滑阀柱塞能随转向蜗杆轴同时产生轴向移动。当反作用弹簧被压缩时,由转向液压泵输向转向动力缸的高压油液会同时输向反作用油腔中,这样反作用弹簧的弹力和反作用油道中的高压油液施加给反作用柱塞的压力就共同作用到转向蜗杆轴上,产生一个与转向阻力大小成正比的作用力,这个力反映在转向盘上就是驾驶员对转向状况产生的转向“路感”
        3.7汽车电子稳定控制(EPS)液压系统 
        汽车ESP(Electronic Stability Program)系统,中文名称是汽车电子稳定控制系统,是目前世界上最尖端的高科技汽车主动安全系统电子设备。ESP系统除了具有制动防抱死系统ABS和牵引力控制系统TCS的功能之外,更是一种智能的主动安全系统。在汽车行驶过程中,ESP始终监测车的运动状态,尤其是与转向相关的运行状态,一旦出现不稳定的预兆,ESP系统便实时予以更正,从而使行车安全性大大提高,驾车人员感觉更灵活、更快捷、更安全。ESP是汽车在各种恶劣状况下,都能非常可靠的按照驾驶人员的意图进行控制,而不会出现摆尾和方向失控等危险状况。
        汽车ESP系统主要由电子控制单元、传感器和液压系统三部分组成,其控制品质的好坏和工作性能的可靠性不仅与ECU的控制逻辑、传感器的作用有关,还与液压系统动态特性密切相关。汽车ESP液压系统是由多个液压元件组成,各液压元件在ECU的驱动下协同工作,根据汽车的不同行驶工况对车轮施加相应的液压制动力,实现车辆的主动干预。作为汽车ESP系统的执行机构,液压系统是一个高速响应系统,各液压控制阀的动态响应均在短时间完成。因此,对液压系统进行动态特性研究,了解和掌握液压系统工作过程中的动态响应特性,保证运动和ECU控制精度以及工作可靠性,是非常必要的。
        由于能大大提升汽车的主动安全水平,ESP从最初只是顶级豪华轿车的选装配置逐渐演变为中级轿车标准配置。在ESP逐渐普及的过程中,ESP自身也在不断升级换代;从早期的5.0、5.3、5.7再到目前我国已经实现国产化的ESP8.0以及最新的ESPPlus,Bosch ESP的体积和重量在不断下降,性能和扩展功能却在大大地提升,同时其制造成本也在逐渐降低,因而ESP得装车率逐渐提高。目前尽管ESP在各国NCAP以及汽车安全研究机构的测试评分体系中都不属于评分项目,但这些机构都无一不例外在鼓励使用ESP。而美国交通部和NHTSA更是在2006年末发布了一项硬性的规定:规定所有车重不超过10000磅的2009款新车,都要将ESP系统列为标准配置;而到2011年9月,所有在美国本土销售的新车,都必须将ESP列为标准配置。据NHTSA的研究数据表明,这项措施的实行,每年将会拯救5300到10300人的生命,IIHS对此的预测数字更是不低于10000人,ESP的主要性可见一斑。
        近年来,汽车工业已成为我国的支柱产业,汽车在日常工作和生活中起着越来越重要的作用。汽车生产商为提高产品的竞争力及市场占有率,都把汽车安全技术和价格作为非常重要的竞争手段。由于能大大提升汽车的主动安全水平,可以预见,ESP汽车安全产品的普及率会逐年上升。掌握ESP技术,就掌握了竞争未来汽车安全技术的主动权。然而,国内生产的汽车所配置的ESP还来源于进口,其国产化研制工作正在起步。因此,开展汽车ESP液压系统动态特性研究,为汽车设计人员提供相应的理论依据和技术支撑,对缩短ESP研究周期,避免过多的试制品试验,都有着重要的工程意义汽车ESP液压系统是由多个液压元件组成,各液压元件在WCU的驱动下协同工作,根据汽车的不同行驶工况对车轮施加相应的液压制动力,实行车辆的主动干预。作为汽车ESP系统的执行机构,液压系统是一个高速响应系统,各液压控制阀的动态响应均在短时间内完成,其动态特性直接影响ESP系统控制品质的好坏和工作性能的可靠性。
        液压单元式ESP系统的核心部件,它用于接受电子控制单元的指令,通过各液压控制阀的开关动作通断控制回路,进而自动调节各制动轮缸的制动压力。液压单元主要由液压控制阀、回油泵和蓄能器等组成,通过液压控制阀和回油泵产生的液压力控制制动力。采用循环调压方式进行ESP系统制动压力调节时,通过使制动轮缸中的液压介质泵回制动主缸或蓄能器,实现制动压力减小;通过制动主缸或蓄能器中的液压介质进入制动轮缸,实现制动压力的增大;通过增、减压阀的关闭,截断回路,使得制动轮缸压力保持不变。
        在液压单元中,还有一个很重要的元件--集成阀。集成阀是常通阀和限压阀的集成,根据车辆运行状况,ECU发出命令,通过常通和限压状态的选择,实现液压系统常规制动、ABS模式、ASR模式、ESP模式的切换。在ESP模式下,集成阀切换到限压状态,防止系统的工作压力过载,起限压阀的作用。回油泵的持续工作,可能使得系统压力超过限定压力而引起系统过载,ECU发出指令,限压状态切换到常通状态,对工作系统进行泄压:当系统的压力没有达到限定值时,常通状态切换到限压状态。在ESP液压系统中,液压控制阀汇中的增压阀、减压阀、吸入阀以及常通阀都是典型的二位二通的电磁阀;回油泵一般为高压柱塞泵;蓄能器为弹簧活塞式
        4.汽车液压技术的发展趋势  
         提到汽车 ,除了尺寸可取,、变速器、ABS之外,媒体或者专业人士谈论更多的往往是厢体及其它的结构,材料的性能与应用,车桥的强度和结构,悬挂系统的安全和平顺等等,如何实现汽车的功能,更好地体现出功能性、实用性、方便性等几个方面的结合也是我们汽车专业人士所关注、所追求的。
          关注汽车的功能性问题,就会自然而然地将目光落到实现各种功能的液压技术上。提到液压技术,相信汽车必威体育官方网站 从业人员并不陌生。在我们周围,从自卸车到搅拌车,从垃圾车到扫地车,随处可见液压系统的影子。采用各种新功能、新技术的专用汽车琳琅满目,令人应接不睱,流连忘返。作为汽车液压技术人员,透过展会上车辆华丽的外表、精湛的工艺、精美的做工,体会更深的是液压技术在其中所起到的功能化核心作用,以及液压技术发展过程中鲜明的时代和必威体育官方网站 特征。
           举一个例子,在一辆半挂车系统上,我们看到了液压驱动的驾驶室翻转系统;具有液压高度调整和角度调整功能的牵引座;有液压伸缩车架、地板升降、尾梯收放以及液压车桥提升系统等等。而功能化的箱体则可能是自装卸移动式垃圾压缩站,也可能是专业运输散装物料的液压活动地板,更可能是安全有液压随车吊和自调平液压支撑,或者同时配备液压翼开系统和遥控操作功能的液压升降尾板等。
          透过现象看本质。无论是汽车对于液压技术的要求,还是液压技术对汽车发展所做出的贡献,如果可以因此思考一下液压技术与汽车的现状以及发展趋势之间的关系,将是非常有价值的。
        1.发展轻型化、轻量化、集成化技术。在IAA展会上,我们可以看到,汽车已普遍使用插装元件、铝合金阀体、液压回路的集成技术等。而在功能性的箱体结构、最新的驱动机构以及执行元件技术方面,也大量地采用了抗拉强度750mpa高强度钢、高强度铝合金材料。甚至全铝结构的液压油缸和驱动机构也不乏其身影。在汽车上,任何降低重量的措施都可以直接提高能源的利用率,降低燃料的消耗。这就是为什么汽车必威体育官方网站 追求轻量化,并乐此不疲的根本原因。
          2.广泛采用现代化的精密制造技术,提高元件的制造精度。尺寸精度的提高意味着更小的泄漏,而表面精度的提高则可以减少元件和系统的内部压力损失,从而减少功率损失。先进制造技术还使集成化回路的广泛应用成为可能。集成化回路可以使元件之间的距离缩短,减小流道的长度,从而降低管路的损失。
        4、结束语
           自2O世纪9O年代以来,工程机械进入了一个新的发展时期,新技术的广泛应用使得新结构和新产品不断涌现。随着微电子技术向工程机械的渗透,工程机械日益向智能化和机电一体化方向发展,对工程机械行走驱动装置提出的要求也越来越苛刻。近年来,液压技术迅速发展,液压元件日臻完善,使得液压传动在工程机械传动系统中的应用突飞猛进,液压传动所具有的优势也日渐凸现。可以相信,随着液压技术与微电子技术、计算机控制技术以及传感技术的紧密结合,液压传动技术必将在工程机械行走驱动系统的发展中发挥出越来越重要的作用。
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