电子控制悬架系统 (3).ppt

一、功用 1. 什么是电控悬架 简称EMS(Electronic Modulated Suspension) 普通悬架基础上的电子控制系统 2. 功用 在不同的使用条件下具有不同的弹簧刚度和减振器阻尼力，既满足平顺性的要求又满足操纵稳定性的要求其基本功能如下： 1．车高调整 2．减振器阻尼力控制 3．弹簧刚度控制,第一节 电子控制悬架系统概述,二、发展现状,1981年汽车上开始应用车身高度控制技术，同年又成功开发出可变换减振器阻尼力控制的新技术，以后又开发出自动变换减振器阻尼力、弹性元件刚度的电控悬架1987年，日本本田公司率先推出装有空气弹簧的主动悬架，它是一种通过改变空气弹簧的空气压力来改变弹性元件刚度的主动悬架现在，某些计算机控制的悬架系统已具有在10ms到12ms内即能对路面和行驶条件做出反应的能力，以改善行驶时的平稳性和操纵性1989年，世界上又推出了装有油气弹簧的主动悬架20世纪90年代是电子技术在汽车悬架系统中的应用越来越多的时期三、电子控制悬架系统的种类 1．按传力介质的不同分:气压式、油压式 2．按控制理论的不同分 有级半主动式（阻尼力有级可调） 半主动式 无级半主动式（阻尼力连续可调） 全主动式 按频带和 能量消耗不同 慢全主动式 主动式 电磁阀驱动的油气主动式 按驱动机构 和介质不同 步近电动机驱动的空气主动式,,,,,,第二节 电子控制悬架系统的结构与工作原理,一、电子控制悬架系统的组成与工作原理 二、传感器的结构与工作原理 三、悬架电子控制单元ECU 四、执行机构的结构与工作原理,一、电子控制悬架系统的组成与工作原理,传感器：车高传感器、车速传感器、加速度传感器、 转向盘转角传感器、节气门位置传感器 1．基本组成 开关：模式选择开关、制动灯开关、停车开关、 车门开关 电子控制单元：ECU 执行机构：可调阻尼力的减振器、可调节弹簧高度 和弹性大小的弹性元件等 2．工作原理： 车身状态传感器（加速度、位移及其他目标参数） 计算机控制装置 放大推动 调节悬架参数的执行器（电磁阀、步近电机等）,,,,,电控悬架由传感器、电子控制单元和执行器三部分组成。

车身加速度传感器 车身高度传感器 车速传感器 方向盘转角传感器 节气门位置传感器车门传感器,E C U,电磁阀 步进电机 气泵电机,二、传感器的结构与工作原理,1．转向盘转角传感器 ——光电式转角传感器,在转向盘的转向轴上装有一个带窄缝的圆盘，传感器的光电元件(即发光二极管)和光敏接,收元件(光敏晶体管)相对地装在遮光盘两侧形成遮光器由于圆盘上的窄缝呈等距均匀分布，当转向盘的转轴带动圆盘偏转时，窄缝圆盘将扫过遮光器件中间的空穴，从而在遮光器的输出端进行ON、OFF变换，形成脉冲信号工作原理,(1)差动变压器式加速度传感器 1、2-二一次绕组；3、6-一次绕组；4-电源；5-芯杆,2．加速度传感器,(2)球位移式加速度传感器,3．车身高度传感器 车身高度传感器的作用是检测汽车行驶时车身高度的变化情况（汽车悬架的位移量），并转换成电信号输入悬架系统的电子控制装置ECU ⑴片簧开关式高度传感器 ⑵霍尔集成电路式高度传感器 ⑶光电式高度传感器,图 片簧开关式高度传感器的结构和工作原理 1—车高传感器；2—磁体；3—片簧开关,片簧开关式高度传感器,该传感器将车身高度组合成四个检测区域，分别是低、正常、高、超高。

片簧开关式高度传感器有四组触点式开关，它们分别与两个晶体管相连，构成四个检测回路用两个端子作为输出信号与悬架ECU连接，两个晶体管均接受ECU“输出”端子的控制片簧开关式车身高度传感器在福特车型上应用较多工作原理：当车身高度调定为正常高度时，因乘员数量的增加，而使车身高度偏离正常高度此时片簧开关式高度传感器的另一对触点闭合，产生电信号输送给ECU，ECU随即做出车身高度偏低的判断，从而输出电信号到车身高度控制执行器，促使车身高度恢复正常高度状态2) 霍尔集成电路式高度传感器,图 霍尔集成电路式高度传感器的结构和工作原理 1—传感器体；2—霍尔集成电路； 3—弹簧夹；4—滑轴；5—窗孔,悬架的电控装置根据这些电信号做出车身高度偏离调定高度的情况判别，从而驱动执行器做出有关调整当两个磁体因车身高度的改变而产生相对位移时，将在两个霍尔集成电路上产生不同的霍尔电效应，形成相应的电信号霍尔集成电路式高度传感器分别由两个霍尔集成电路、磁体等组成其基本工作原理是：,由于两个霍尔集成电路和两个磁体安装时，它们的相对位置进行了不同的组合，可以对车身高度状态分三个区域进行检测光电式车身高度传感器,4．节气门位置传感器 5．车速传感器 6．模式选择开关,ECU可根据汽车行驶时的各种传感器信号，如制动灯开关信号、车速传感器信号、模式选择开关信号、节气门位置信号等。

经处理后确认汽车的行驶状态和路面情况(如汽车是低速行驶还是高速行驶；是直线行驶还是处于转弯状态；是在制动还是在加速；自动变速器是否处在空挡位置等)，以确定各悬架减振器的阻尼力大小，并驱动执行器予以调节三、电子控制单元,三、电子控制单元,电子控制单元的基本工作原理：各传感器和控制开关产生的电信号，经输入接口电路整,形放大后，送入计算机CPU中，经过计算机处理和判断后分别输出各控制信号，驱动相关的执行器和显示器工作四、执行机构的结构与工作原理,（一）阻尼力控制执行机构,所谓阻尼力的调节就是根据汽车负荷、行驶路面的条件和汽车行驶状态(加速、减速、制动或转弯等)来控制减振器的阻尼力，使汽车在整个行驶状态下，减振阻尼力在二段(软、硬)或三段(软、中等、硬)之间变换可调阻尼力的减振器主要由缸筒、活塞及活塞控制杆和回转阀等组成 活塞杆为一空心杆，在活塞杆的中心装有控制杆，控制杆的上端与执行器相连控制杆的下端装有回转阀，回转阀上有三个油孔，活塞杆上有两个直孔，缸筒中的油液一部分经活塞上的阻尼孔在缸筒的上下两腔流动；,一部分经回转阀与活塞杆上连通的孔在缸筒的上下两腔间流动根据回转阀与活塞杆上的小孔不同的连通情况，减振器的阻尼力有硬(hard)、软(soft) 、中等(normal) 三种。

这种阻尼力的特性是：,硬(hard)——减振器的阻尼力较大，减振能力强，使汽车好像具有跑车的优良操纵稳定性中等(normal)——适合用于汽车高速行驶软(soft)——减振器的阻尼力较小，减振能力较弱，可充分发挥弹性元件的缓冲作用，使汽车具有高级旅游车的舒适性可调节阻尼力的减振器的基本工作原理：,当ECU促使执行器工作时，通过控制杆带动回转阀相对活塞杆转动，使回转阀与活塞杆上的油孔连通或切断，从而增加或减小油液的流通面积，使油液的流动阻力改变，达到调节减振器阻尼力的目的当回转阀上的A、C油孔相连时，流通面积较大，减振器的阻尼力为软；当只有回转阀B油孔与活塞杆油孔相连时，减振器的阻尼力为中等；,当回转阀上三个油孔均被堵住时，仅有活塞上的阻尼孔起衰减作用，此时减振器的阻尼力为硬图 直流电动机式执行器的结构和工作原理,(2)直流电动机式执行器,该执行器的基本工作原理是：,ECU输出控制信号使电磁线圈通电控制挡块的动作(如将挡块与扇形齿轮的凹槽分离)，另外直流电动机根据输入的电流方向作相应方向的旋转从而驱动扇形齿轮作对应方向的偏转，带动控制杆改变减振器的回转阀与活塞杆油孔的连通情况，使减振器的阻尼力按需要的阻尼力大小和方向改变。

当阻尼力调整合适后，电动机和电磁线圈都断电，挡块重新进入扇形齿轮的凹槽，使被调整好的阻尼力大小能稳定地保持2)侧倾刚度控制的执行机构 汽车的侧倾刚度与汽车的转向特性密切相关为改变汽车的侧倾刚度，可以通过改变横向稳定杆的扭转刚度实现侧倾刚度控制系统根据电子控制单元ECU的信号，通过执行器控制横向稳定杆液压缸内的油压，达到调节横向稳定杆扭转刚度的目的四、执行机构的结构与工作原理,1—驱动杆；2—从动杆；3—变速传感器；4—蜗杆；5—小行星轮；6—齿圈；7—太阳轮；8—托架；9—限位开关(SW2)；10—限位开关(SW1)；11—直流电动机；12—蜗杆；13—弹簧,图 空气悬架气动缸的基本结构断面图,图 空气悬架气动缸的基本结构断面图,四、执行机构的结构与工作原理,（三）弹簧刚度控制的执行机构,图 空气悬架气动缸的基本结构断面图,弹簧刚度调节,四、执行机构的结构与工作原理,（四）车高控制的执行机构,1-压缩机和调压器 2-电动机 3-干燥器和排气阀 4-高度控制电磁阀 5-空气悬架 6-指示灯 7-ECU 8-车身高度传感器,减震器阻尼控制,组成： 模式选择开关、电控装置（ECU）可调阻尼式减震器和各种传感器等。

悬架综合控制系统,车高控制,停车水平控制 特殊行驶工况高度控制 自动水平控制,第三节 典型汽车电子控制悬架系统,一、半主动悬架系统——丰田凌志LS400轿车电控悬架系统是一种典型的半主动悬架系统 二、主动悬架系统——三菱GALANT轿车装有电控空气主动悬架（A-ECS）,半主动悬架系统——丰田凌志LS400轿车电控悬架系统,丰田LEXUS LS400电控悬架系统主要元件分布 1．悬架控制开关 2．高度控制ON/OFF开关 3．车身高度指示灯 4．LRC指示灯 5．高度控制插座 6．转向盘转角传感器,7．高度传感器 8．1号和2号控制阀 9．悬架电子控制单元ECU 10．悬架控制执行器 11．空气弹簧 12．可调减振器,主动悬架系统——三菱GALANT轿车电控空气主动悬架（A-ECS）,三菱GALANT轿车装有电控空气主动悬架主要元件分布 1．5个传感器——检测汽车行驶状态 ⑴转角传感器 ⑵节气门位置传感器 ⑶高度传感器 ⑷G传感器 ⑸压力传感器,⑴气压的建立 ⑵车身高度的升高 ⑶车身高度的降低 ⑷空气的内部循环 3．可调阻尼力减振器的执行器 4．空气弹簧刚度的自动调节,2．车身高度调节系统,以丰田车系为例进行介绍。

一、初步检查（功能检查） 1. 汽车高度调整功能的检查 检查轮胎气压是否正常（前后分别为2.3和2.5kg/cm2） 检查汽车高度（下横臂安装螺栓中心到地面的距离） 将高度控制开关由Norm转换到High，车身高度应升高10～30mm，所需时间为21～40s第四节 电控悬架的故障诊断与排除,2. 溢流阀检查 点火开关ON，将高度控制连接器的1、7端子短接，使压缩机工作； 等压缩机工作一会后，检查溢流阀是否放气； 如果不放气说明溢流阀堵塞、压缩机故障或有漏气的部位 检查结束后将点火开关OFF，清除故障码3. 漏气检查 将高度控制开关置于High位置； 发动机熄火； 在管子的接头处涂抹肥皂水二、故障诊断 1. 指示灯检查 点火开关ON； LRC指示灯（SPORT指示灯）和HEIGHT指示灯（NORM和HI指示灯）应点亮2s； 如果NORM指示灯以每1s的间隔闪亮时，表明ECU中存有故障码 如果出现故障，应检查相应电路2. 读取故障码 点火开关ON； 跨接TDCL或检查连接器的Tc与E1端子； 从NORM指示灯的闪烁读取故障码； 如果高度控制ON/OFF开关置于OFF位置，会输出代码71，这是正常的。

正常代码（无故障） 故障码,3. 清除故障码 点火开关OFF，拆下1号接线盒中的ECU-B保险丝10s以上； 或点火开关OFF，跨接高度控制连接器的端子9与端子8 10s以上。