Air Suspension 차고 높이 시스템

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1 Air Suspension 차고 높이 시스템
학 과 : 기계자동차공학과 과 목 : 유공압 설계 담당교수 : 이재천 교수님 조 원 : 8조 (조장) 정대희( ) 정석완( ) 전용훈( ) 1/26

2 목차 공기시스템의 작동원리 설명 -상승 시 유로 - 하강 시 유로 2. 공압실린더 가정 및 제원 -시뮬레이션 결과 그래프 설명
3.타사의 차고 높이제어 시스템의 사례 -EAS 시스템 설명 -장•단점 설명 4.공기압회로 개선된 독자적인 회로 설계 2/26

3 1.공기시스템의 작동원리 설명 ● 상승 시 작동원리 3/26
1. 차고 센서(1)에서 차고 높이를 파악하여 ECU(2)에 신호 보냄. 2. ECU(2)가 compressor(5)의 솔레노이드를 작동시킨다. 3. 압축된 공기가 Air Dryer(11)을 지나면서 공기를 건조시킨다. 4. Check Valve(13) 열린다. 5. 흡기 시 19번 밸브 작동 막음. 6. Air Spring에 공기가 흡입되어 차고를 상승시킨다. ● 상승 시 작동원리 그림1.상승 시 3/26

4 1.공기시스템의 작동원리 설명 ● 하강 시 작동원리 4/26 그림2. 하강 시
1. 차고 센서(1)에서 차고 높이를 파악하여 ECU(2)에 신호 보냄. 2. 실제 차고보다 기준차고가 높기 때문에 차고를 내리는 신호는 보냄. 3. ECU(2)에서 Compressor(5)에는 작동 신호를 주지 않고, 방향제어 밸브(8) 신호 를 보내 어 방향제어밸브가 개방. 4. 흡기와 역순으로 유량이 에어스프링(15) 에서 나와서 방향제어 밸브(8)를 통과하 여 드레 인 밸브(19)로 이동한다. 5. 스로틀 밸브(21)로 통과하여 Check Valve(23)를 지나 Air Dryer(11)로 간다 6. Drain Valve(19) 하부로 이동하여 밖으로 빠져나게 된다. 그림2. 하강 시 4/26

5 1.공기시스템의 작동원리 설명 각 부품의 기능 5/26

6 1.공기시스템의 작동원리 설명 각 부품의 기능 6/26

7 1.공기시스템의 작동원리 설명 각 부품의 기능 7/26

8 2. 공압실린더 가정 및 제원 ● 주요 부품 매개변수 값 · 차고 높이(초기 및 최대 값): 260mm
● 주요 부품 매개변수 값 · 차고 높이(초기 및 최대 값): 260mm · 차체하중: 300kg · 초기 시스템 압력: 6.2bar · 방향제어밸브와 체크밸브의 유량계수: 0.1 · 컴프레서의 회정수당 토출유량(displacement): 6.95cc/rev · 모터 회전수: 2,300rpm 8/26

9 2. 공압실린더 가정 및 제원 9/26

10 2. 공압실린더 가정 및 제원 10/26 그림3. 실린더 압력 그래프 <0∼2초 구간>
그림3. 실린더 압력 그래프 <0∼2초 구간> -초기 압력으로 설정한 6.2bar의 압력이 급격히 감소. -점차 초기압력으로 설정되는 것으로 나타남. -방향제어밸브와 드레인 밸브가 열려있는 것으로 설정. -처음에 압력이 급격히 떨어짐. -드레인 밸브와 방향제어밸브가 서서히 닫힘. -다시 초기압력으로 설정. 10/26

11 2. 공압실린더 가정 및 제원 11/26 <5∼10초 구간> -하중 50kg이 증가되는 구간.
-구간에서는 압력이 서서히 증가하는 것으로 나타남. -드레인 밸브와 방향제어밸브가 닫혀있는 상태에서 하중, 압력 증가. -압력이 6.2bar에서 약 6.7bar까지 증가. <10∼13초 구간> -<2∼5초 구간>과 같이 드레인 밸브와 방향제어밸브가 닫혀있음. -컴프레서도 작동하지 않음. -압력변화 없이 6.7bar를 유지하는 구간. <13∼30초 구간> -구간에서는 드레인 밸브와 방향제어밸브가 닫혀있음 -컴프레서가 작동하고 있음 -컴프레서에서 나온 공기가 공기 실린더까지 이동 -이때 압력이 약6.8bar까지 조금씩 증가한다. 11/26

12 2. 공압실린더 가정 및 제원 12/26 그림4. 실린더 변위 그래프 <0∼2초 구간>
-시스템의 배기부분으로서 실린더변위가 증가하는 구간. -드레인 밸브로 압력이 빠짐에 따라 실린더가 하중을 받음 . -변위는 WABCO사 제품을 기준으로 0.26m에서 약0.06m 내려감. -차고의 높이가 0.2m가 되는 것을 보여줌. (MOBIS: 0.26m에서 약0.05m 내려가서 차고의 높이는 0.21m 됨) <2∼5초 구간> -이 구간에서는 압력이 일정하므로 실린더의 변위도 0으로 일정. (WABCO, MOBIS 모두 실린더 변위의 변화 없음) 12/26

13 2. 공압실린더 가정 및 제원 13/26 <5∼10초 구간> -하중이 50kg 증가하므로 실린더의 압력이 상승
-실린더의 변위가 선형적으로 감소 (WABCO: 차고의 높이가 0.01m감소하여 0.19m 됨, MOBIS: 차고의 높이가 0.01m 감소하여 0.2m 됨) <10∼13초 구간> -<2∼5초 구간>과 같이 드레인 밸브와 방향제어밸브가 닫혀있음 -컴프레서도 작동하지 않으므로 압력의 변화가 없고 실린더 변위가 0인 구간. (WABCO, MOBIS 모두 실린더 변위의 변화 없음) <13∼30초 구간> -구간은 차고를 높이기 위해 컴프레서를 작동하는 구간. -컴프레서에서 나오는 공기압이 실린더로 바로 이동해서 실린더의 높여줌. (WABCO: 차고의 높이가 약0.08m 증가하여 초기 실린더 위치 값보다 높은 0.27m 됨, MOBIS: 차고의 높이가 약 0.06m 증가하여 0.25m가 됨) 13/26

14 3. 타사의 높이 제어 시스템의 사례 EAS [electronic self-leveling air suspension]
-EAS(Electronic Air Suspension)는 스틸 스프링을 에어 스프링(Air spring)으로 대체한 것. -압력을 형성하는 컴프레셔, 에어 순환을 제어 밸브블록 ,구성에어의 저장역할을 하는 리져버 탱크 구성 -EAS ECU 및 센서류 그리고 댐퍼 컨트롤 기능(CDC)을 위한 장치로 구성 -신규로 장착되는 EAS시스템은 각각의 바퀴에 에어스프링이 장착되는 4코너 형식의 시스템 -기본적으로 주행상태 및 차속, 기타 편의 사항을 추가 -상태 별 차고를 조정 하는 기능과 댐퍼 제어 기능 그림5. 싸용차동차 체어맨 14/26

15 3. 타사의 높이 제어 시스템의 사례 15/26

16 3. 타사의 높이 제어 시스템의 사례 EAS ECU 작동 모드 16/26 슬립 모드(Sleep Mode)
-ECU는 이그니션 OFF 후 약 60초가 지나서 슬립모드로 들어감. -슬립모드 상태에서 ECU는 최소 전원만을 소비 -레벨 컨트롤(높이 조정)은 하지 않음. 포스트 런 모드(Postrun Mode) -이 모드는 슬립모드와 정차 1모드의 중간 상태로 리모콘에 의해 도어 록 또는 언 록으로 차량상태가 변했을 경우 EAS ECU는 주차모드 또는 기준모드로 높이를 조정. -립 모드에서 2시간, 5시간, 10시간이 지났을 때 차량의 상태를 점검하여 설정된 높이와 다를 경우 설정된 높이로 맞추기 위해서 레벨 컨트롤을 시도. 정차1 모드(Stand1 Mode) -엔진 시동을 걸지 않고 단순히 이그니션 ON을 했을 때의 상태로 이 모드에서는 수동 높이 조정은 불가능 함. 16/26

17 3. 타사의 높이 제어 시스템의 사례 17/26 정차2 모드(Stand2 Mode) 정차3 모드(Stand3 Mode)
-이그니션 ON 후 시동을 걸었을 때의 상태로 이 모드에서는 수동 높이 조정은 가능. 정차3 모드(Stand3 Mode) -EAS ECU는 주행 모드(Drive Mode)를 인식한 후 속도가 점차적으로 낮아져서 약5Km/h이하로 도달하게 되면 주행 모드에서 정차3 모드로 바뀌고 수동 높이 조정은 가능함. 주행 모드(Drive Mode) -차속이 점차적으로 증가하여 약10Km/h이상 도달하게 되면 주행 모드로 바뀌며 수동 높이조정은 가능하다. 리프팅 플랫폼 모드(Lifting Platform Mode) -레벨 컨트롤(높이조정) 동안 측정된 높이 시그널이 변화가 없을 때의 모드로 시동을 OFF 하였을 때는 수동 또는 자동 레벨 조정은 불가능 하고 시동을 걸었을 때는 오직 수동 조작으로만높이 조정이 가능하다. 17/26

18 3. 타사의 높이 제어 시스템의 사례 18/26

19 3. 타사의 높이 제어 시스템의 사례 그림6. EAS 회로도 19/26

20 3. 타사의 높이 제어 시스템의 사례 -EAS의 공기배관 회로 에어 컴프레셔, 밸브블록, 리저버 탱크 및 4개 에어스프링과의 공기계통으로 이루어져 있음. -시스템은 기본적으로 폐회로(Close loop)로 구성되어 신속한 압력형성 및 조정 이 가능하도록 구성되어있음. -개회로(Open loop)에 비하여 작고 빠른 컴프레셔의 사용으로 컴프레셔의 운동량 감소로 소음 및 관련 에너지 소모가 감소하고 이로 인해 빠른 레벨링이 가능한 장점이 있다. -시스템 작동압력의 조정을 위해서 외부공기의 유입과 방출과정을 할 수 있도록 구성되어 있지만 기본적으로는 폐회로 내에서 이루어짐. 20/26

21 3. 타사의 높이 제어 시스템의 사례 장점 21/26 ▣ 자동차고 높이 조정(Automatic Leveling)
하중에 관계없이 일정하게 차고 및 액슬 운동성을 유지하며 야간 주행 시 헤드램프의 조사 각도를 일정하게 유지 할 수 있다. ▣ 차량 높이 조정(수동/자동) 트렁크에 무거운 짐을 보다 편하게 싣거나 내릴 수 있도록 트렁크 높이가 낮아지는 기능 / 앞 뒤 25mm 하강(트렁크 오픈 시 작동) ▣ 스프링 성능의 최적화 하중과 차량의 이동에 따라서 스프링 상수가 최적화되어 주행 안정성이 향상됨. 21/26

22 3. 타사의 높이 제어 시스템의 사례 ▣ 대표적인 기능은 차체에 안락함과 안전성을 제공하는 것. ▣ 앞바퀴와 뒷바퀴 모두 개별적으로 제어해 노면 상태와 상관없이 최적의 승차 감을 제공함. ▣ 속도를 감지하는 제어 시스템을 갖추고 있어서, 일정 속도 이상이 되면 차체를 낮게 해 공기 저항계수를 줄여 준다. ▣ 탑승자나 수화물의 하중 분포와 상관없이 차체의 수평을 유지시켜 주는 기능도 한다. ▣주차 시 가장 품위가 있어 보이는 최적의 높이까지 자동으로 내려가는 기능 /앞뒤 모두 10mm하강 22/26

23 3. 타사의 높이 제어 시스템의 사례 단점 ▣ EAS 시스템은 오픈 타입의 개회로 방식으로 되어 있기 때문에 하중 조건에 따라 기준높이 로 조절되는 시간이 걸릴 수 있다. ▣ EAS 시스템의 공기를 배출 또는 주입 할 때는 항상 스캔장비를 통한 명령에 의해서만 해 당밸브를 제어하여 작동해야만 정상적으로 결함 없이 작업 할 수 있으므로 다른 물리적인 방법을 수행하지 못한다. 23/26

24 4.공기압회로 개선된 독자적인 회로 설계 그림7. 개선된 독자적 회로 24/26

25 4.공기압회로 개선된 독자적인 회로 설계 ● 개선된 회로 설계 설명 25/26
A: 에어필터 대기 속이나 실내에 떠다니는 먼지를 제거하는 장치이다. 컴프레셔(Compressor)에서 흡입되는 먼지 및 이물질을 걸러낸다. 자질한 먼지라도 각 라인과 밸브와 실린더 내부로 들어가면 미세하지만 오랜 사용 시 이물질이 누적되어 각 오작동 요인이 될 것이다. 그러므로 유입되는 먼지 및 이물질을 걸러내어 성능, 내구성, 유지보수가 향상 될 것이다. 성능 향상, 내구성 향상, 유지보수 향상 B:압력 센서 시스템의 압력을 높이조정이 있을 때는 에어스프링과 관련 시스템의 압력을 감시한다. 시스템 내부의 공기의 양을 조절하는 센서로서 (C:가변 오리피스)를 조절하여 공기의 양 이 많을 시 가변 오리피스로 유입되는 공기 양을 감소하고 공기양이 부족할 시 가변 오리 피스의 유입되는 공기 양을 증가시킨다. 성능 정확도 성능 향상, 정확도 향상 25/26

26 감사합니다. Q & A 26/26