LS400电控悬架的结构及原理

1、LS400电控悬架的结构及原理 LS400空气悬架系统空气悬架系统一、LS400电子控制悬架基本组成 基本组成 1、传感器部分：车速传感器、转角传感器、节气门位置传感器、高度传感器等 2、电子控制单元：悬架控制ECU 3、执行器：阻尼力转换执行器、高度控制电磁阀、空气弹簧、空气压缩机、储气筒、空气管路、继电器等电控悬架的结构及布置电控悬架实验台的结构及布置电路图二、典型功能典型控制功能：典型控制功能： 转向控制防侧倾过大； 制动控制防点头； 加速控制防后坐； 高车速控制防左右前后的横摆纵摇、车 高正常（风阻小）； 不平路控制变中软； 自动车高控制乘员过多过少都保持正常车高。三、元件结构及原理（

2、一）结构与原理 1. 开关（1）悬架控制开关： 包括LRC 开关和高度控制开关（2）高度控制通断开关（3）制动灯开关（4）门控灯开关驾驶及高度控制开关电控悬架的结构及原理电控悬架的结构及原理 2. 传感器（1）车速传感器：电控悬架的结构及原理（2）节气门位置传感器：电控悬架的结构及原理（3）发电机IC调解器：判断发动机是否运转 悬架悬架ECU利用这一信号，进行如转角、利用这一信号，进行如转角、高度等传感器的检查和失效保护高度等传感器的检查和失效保护电控悬架的结构及原理（4）转向传感器: 由一个旋转信号盘和两组发光二极管、光敏三极管组成。信号盘旋转时光缝移动，使两组光敏管通不同的组合判断方向与转

3、角。电控悬架的结构及原理电控悬架的结构及原理电控悬架的结构及原理（5）高度传感器:检测车高和运动过程的位移量。电控悬架的结构及原理光电式：一个信号盘、两组光缝、四组光电光敏管。四个信号为：SHRL、SHRR、SHFL、SHFRECU送出两个基准信号SHLOAD、SHCLK做基准。电控悬架的结构及原理高度传感器的本身有控制器 电控悬架的结构及原理（6）加速传感器把压电陶瓷盘的挤压变形转变成电信号并且检测车辆竖向加速度。电控悬架的结构及原理3 3、执行器、执行器（1 1）悬架控制执行器：）悬架控制执行器： 位于各减振器位于各减振器/ /气动缸气动缸的顶部。它通过输出轴转动的顶部。它通过输出轴转动减

4、振器回转阀来改变减振器减振器回转阀来改变减振器的阻尼力。的阻尼力。 回转阀（输出轴）旋转回转阀（输出轴）旋转角度是由来自电子调节悬架角度是由来自电子调节悬架/ /空气悬架电子控制单元的空气悬架电子控制单元的信号控制的信号控制的。电控悬架的结构及原理电控悬架的结构及原理电控悬架的结构及原理电控悬架的结构及原理（2）可调式减振器：电控悬架的结构及原理（3）空气弹簧主、副气室组成空气弹簧，主副连通、气室容积变大刚度小。不连通，只有主室工作，刚度大。充气量大，车高升高、空气量少车高低。 电控悬架的结构及原理电控悬架的结构及原理空气弹簧刚度可变电控悬架的结构及原理电控悬架的结构及原理（4）空气压缩机：提

5、供车身高度调节所需的压缩空气电控悬架的结构及原理悬架ECU通过测量RM+和RM-端子的电压来判断电机的运行状况，并在检测到异常情况时中止高度控制。 电控悬架的结构及原理（5）干燥器和排气电磁阀 两个前高度控制电两个前高度控制电磁阀单独工作，后高度磁阀单独工作，后高度控制电磁阀同时工作。控制电磁阀同时工作。后高度控制电磁阀中还后高度控制电磁阀中还装有一个减压阀，用来装有一个减压阀，用来防止空气管道内压力过防止空气管道内压力过高。高。 （6 6）前后高度控制电磁阀：）前后高度控制电磁阀：二、LS400电控悬架的控制方式（1 1）防侧倾控制）防侧倾控制1 1、减振阻尼力和弹簧刚度控制、减振阻尼力和弹

6、簧刚度控制 该控制可在转弯中或在该控制可在转弯中或在S S形弯路上抑制车辆的侧倾。根据车形弯路上抑制车辆的侧倾。根据车速和转弯的角度，悬架速和转弯的角度，悬架ECUECU使电流从使电流从FS+FS+和和RS+RS+流出，从而将悬架流出，从而将悬架执行器设置在硬的位置，从而保证车身的稳定性。执行器设置在硬的位置，从而保证车身的稳定性。（2 2）防）防“点点”头控制头控制（3 3）防下坐控制）防下坐控制（4 4）高车速控制）高车速控制（5 5）坏路控制）坏路控制 2 2、半主动控制、半主动控制 （1 1）开始上坡）开始上坡 如上图所示，当车轮开始走向凸起面，使减震器收到压缩如上图所示，当车轮开始走

7、向凸起面，使减震器收到压缩且车身向上移动时，减震器的减震阻尼减少，以使减震器阻力且车身向上移动时，减震器的减震阻尼减少，以使减震器阻力不把车身往上推。不把车身往上推。（2 2）继续上升）继续上升 若车轮继续升上凸起路面时，弹簧力向上推车身，使减若车轮继续升上凸起路面时，弹簧力向上推车身，使减震器渐渐伸张，此时，减震器的减震阻尼力增加以减少车身震器渐渐伸张，此时，减震器的减震阻尼力增加以减少车身向上运动。向上运动。（3 3）开始下坡）开始下坡 当车轮开始走下凸起路面时，使减震器伸张，且车身向下当车轮开始走下凸起路面时，使减震器伸张，且车身向下运动时，减震器的减震阻力减少，以使悬架慢慢落下。运动时

8、，减震器的减震阻力减少，以使悬架慢慢落下。（4 4）继续下行）继续下行 当车轮进一步下行，减震器的减震阻尼力增加，以减少当车轮进一步下行，减震器的减震阻尼力增加，以减少车身向下运行。车身向下运行。 因此，通过悬架因此，通过悬架ECU的指令，半主动控制的指令，半主动控制功能会根据不同的情况调节减震器的减震阻尼功能会根据不同的情况调节减震器的减震阻尼力，在上述开始上坡和开始下坡的过程中，由力，在上述开始上坡和开始下坡的过程中，由于减震器的减震阻尼力有助于车身运动，因此于减震器的减震阻尼力有助于车身运动，因此悬架悬架ECU使减震器变软。在另外两个过程中由使减震器变软。在另外两个过程中由于减震器的减震

9、阻尼力抑制车身运动，因此悬于减震器的减震阻尼力抑制车身运动，因此悬架架ECU使减震器变硬。使减震器变硬。 根据这一方法，即使在不平的路面，悬架根据这一方法，即使在不平的路面，悬架ECU也可在所有四个车轮上独立地实现最佳也可在所有四个车轮上独立地实现最佳减震阻尼力的控制。减震阻尼力的控制。3 3、车身高度控制、车身高度控制 （1 1）自动高度控制）自动高度控制 这种控制不管车内乘员人数的和装载质量如何变化，自这种控制不管车内乘员人数的和装载质量如何变化，自动控制车身高度，避免车身底盘与路面突出物相碰，改善汽动控制车身高度，避免车身底盘与路面突出物相碰，改善汽车的乘坐舒适性，还能使汽车前大灯光束射

10、程保持恒定，提车的乘坐舒适性，还能使汽车前大灯光束射程保持恒定，提高汽车行驶安全性。高汽车行驶安全性。（2 2）高车速控制）高车速控制（3 3）关闭点火开关控制）关闭点火开关控制三、悬架控制系统的故障诊断 对于具有调节车身高度的空气悬架系统来说，它只在发动对于具有调节车身高度的空气悬架系统来说，它只在发动机超过设定转速（如机超过设定转速（如500500或或600r/min600r/min）的一段时间（如）的一段时间（如15s15s）以后，且所有车门和行李箱均已关闭的条件下，空气弹簧以后，且所有车门和行李箱均已关闭的条件下，空气弹簧会自动修正因负荷改变造成的车身高度变化。会自动修正因负荷改变造成

11、的车身高度变化。 即使发动机熄火，系统仍能在所有车门和行李箱均关闭一即使发动机熄火，系统仍能在所有车门和行李箱均关闭一段时间（如段时间（如15s15s）后，对车身高度进行调节，以保持汽车）后，对车身高度进行调节，以保持汽车良好的停车姿态。良好的停车姿态。 空气悬架调节系统一般在下列情形之下不工作：空气悬架调节系统一般在下列情形之下不工作： （1）当行李箱盖或任意一扇车门开启时； （2）当制动踏板被踩下时； （3）当节气门全开时； （4）当充电系统出现故障时。在对电控悬架进行故障诊断时应注意在对电控悬架进行故障诊断时应注意： 另外还应特别注意：另外还应特别注意：n（1 1）在检查悬架系统之前，必

12、须确认汽车各轮胎的充气）在检查悬架系统之前，必须确认汽车各轮胎的充气压力是否正常，车轮定位参数是否准确；压力是否正常，车轮定位参数是否准确；n（2 2）在顶起或移动汽车之前，）在顶起或移动汽车之前，应至少打开一个车门或行应至少打开一个车门或行李箱盖。李箱盖。如果受条件限制无法打开上述盖门，则需要断开如果受条件限制无法打开上述盖门，则需要断开蓄电池，以避免悬架系统出现异常的充放气，产生车身的蓄电池，以避免悬架系统出现异常的充放气，产生车身的运动；运动；n（3 3）拆卸空气弹簧之前，应先通过电磁阀排出弹簧内的）拆卸空气弹簧之前，应先通过电磁阀排出弹簧内的压缩空气；压缩空气；n（4 4）对系统进行检

13、测时，必须使发动机转速高于悬架系）对系统进行检测时，必须使发动机转速高于悬架系统设定的工作转速，且将自动变速器的变速杆置于统设定的工作转速，且将自动变速器的变速杆置于P P档档（停车档），拉紧驻车制动，垫好车轮。（停车档），拉紧驻车制动，垫好车轮。n（5 5）拆卸或安装电磁阀时，必须顶起汽车。）拆卸或安装电磁阀时，必须顶起汽车。 在对电控悬架系统进行维修与在对电控悬架系统进行维修与故障诊断时，一般首先要进行自诊故障诊断时，一般首先要进行自诊断系统检测，然后进行功能检查与断系统检测，然后进行功能检查与调整。调整。 监测系统的工作状况。如果系统发生了故障监测系统的工作状况。如果系统发生了故障，装在

14、仪表板上的车高控制指示灯将被通电闪亮，装在仪表板上的车高控制指示灯将被通电闪亮，以提醒驾驶员立即检修。以提醒驾驶员立即检修。1 1故障自诊断故障自诊断 存储故障码。当系统发生故障时，系统能够将存储故障码。当系统发生故障时，系统能够将故障以故障代码的形式存放在悬架故障以故障代码的形式存放在悬架ECU中。在检修中。在检修汽车时，维修人员可以采用一定的方法读取故障码汽车时，维修人员可以采用一定的方法读取故障码及有关参数，以便迅速诊断出故障部位或查找出产及有关参数，以便迅速诊断出故障部位或查找出产生故障的原因。生故障的原因。 失效保护。当某一个传感器或执行器发生故障失效保护。当某一个传感器或执行器发生

15、故障时，自诊断系统将以预先设定的参数取代有故障的时，自诊断系统将以预先设定的参数取代有故障的传感器或执行器工作，即自诊断系统具有失效保护传感器或执行器工作，即自诊断系统具有失效保护功能。系统对各传感器或执行器失效保护的方法如功能。系统对各传感器或执行器失效保护的方法如表所示。表所示。 不同汽车进入故障自诊断的方法有所不同，主要不同汽车进入故障自诊断的方法有所不同，主要有以下几种。有以下几种。 专用诊断开关法。在有些汽车上，设置有专用诊断开关法。在有些汽车上，设置有“按按钮式诊断开关钮式诊断开关”，或在悬架，或在悬架ECU上设置有上设置有“旋钮式旋钮式诊断模式选择开关诊断模式选择开关”，按下或旋

16、转这些专用开关，按下或旋转这些专用开关，即可进入故障自诊断测试状态，进行故障代码的读即可进入故障自诊断测试状态，进行故障代码的读取。取。 空调面板法。如林肯空调面板法。如林肯大陆和凯迪拉克等轿车大陆和凯迪拉克等轿车上，空调控制面板上的相关控制开关，可兼作故障上，空调控制面板上的相关控制开关，可兼作故障诊断开关，一般是将空调控制面板上的诊断开关，一般是将空调控制面板上的“WARM”和和“OFF”两个按键同时按下一段时间，即可使故两个按键同时按下一段时间，即可使故障自诊断系统进入故障自诊断状态，读取障自诊断系统进入故障自诊断状态，读取ECU随机随机存储器中存储的故障码。存储器中存储的故障码。 加速

17、踏板法。有的汽车在规定的时间内将加速加速踏板法。有的汽车在规定的时间内将加速踏板连续踩下踏板连续踩下5次，即可使次，即可使ECU故障自诊断系统进故障自诊断系统进入故障自诊断状态。入故障自诊断状态。 点火开关法。在规定的时间内将点火开关进行点火开关法。在规定的时间内将点火开关进行“ON-OFF-ON-OFF-ON”循环，即可使循环，即可使ECU故障自故障自诊断系统进入故障自诊断状态，如美国克莱斯勒公诊断系统进入故障自诊断状态，如美国克莱斯勒公司生产的电子控制悬架系统就采用这种方法。司生产的电子控制悬架系统就采用这种方法。 跨接导线法。利用跨接导线法。利用ECU故障自诊断系统读取故故障自诊断系统读

18、取故障码时，需要用跨接导线将高度控制连接器和发动障码时，需要用跨接导线将高度控制连接器和发动机室检查插接器的机室检查插接器的“诊断输入端子诊断输入端子”和和“搭铁端子搭铁端子”进行跨接，方可进入故障自诊断状态和读取存储进行跨接，方可进入故障自诊断状态和读取存储的故障码。如丰田汽车电子控制悬架系统即采用该的故障码。如丰田汽车电子控制悬架系统即采用该方法读取故障码。方法读取故障码。 解码器诊断法。利用解码器与汽车电子控制系解码器诊断法。利用解码器与汽车电子控制系统故障检查插接器相连接，便可以直接进入故障自统故障检查插接器相连接，便可以直接进入故障自诊断测试状态和读取故障码。诊断测试状态和读取故障码

19、。 电控悬架系统的指示灯一般有两个：一个是悬架电控悬架系统的指示灯一般有两个：一个是悬架控制指示灯控制指示灯“NORM”，另一个是刚度阻尼指示灯，另一个是刚度阻尼指示灯“LRC”。还有一个悬架控制照明灯。还有一个悬架控制照明灯“HEIGHT”。悬架系统的指示灯如图悬架系统的指示灯如图3-35所示。所示。 当点火开关在当点火开关在“ON”位置时，仪表板上的位置时，仪表板上的“LRC”指示灯和悬架控制指示灯应亮指示灯和悬架控制指示灯应亮2s左右，左右，2s后后，各指示灯的亮灭则取决于其控制开关的位置。，各指示灯的亮灭则取决于其控制开关的位置。 接通点火开关。接通点火开关。 用跨接线将用跨接线将TD

20、CL或检查连接器的或检查连接器的端子端子TC与与E1连接，连接，TDCL与检查连接与检查连接器如图器如图3-36所示。所示。 根据仪表板悬架控制根据仪表板悬架控制“NORM”指示灯指示灯的闪烁情况读取故障码，正常故障代码如图的闪烁情况读取故障码，正常故障代码如图3-37所示，故障代码所示，故障代码11、31的显示方式如图的显示方式如图3-38所示。所示。 利用表利用表3-3所示的故障代码表检查故障情所示的故障代码表检查故障情况。况。 检查完毕后，将端子检查完毕后，将端子TC与与E1跨接线脱跨接线脱开。开。故 障 代 码故 障 部 位故 障 原 因11右前高度传感器电路高度传感器电路短路或断路1

21、2左前高度传感器电路13右后高度传感器电路14左前高度传感器电路21前悬架控制执行器电路悬架控制执行器电路短路或断路22后悬架控制执行器电路311号高度控制阀电路高度控制阀电路短路或断路332号高度控制阀电路（用于后悬架）342号高度控制阀电路（用于左悬架）35排气阀电路排气阀电路短路或断路411号高度控制继电器电路1号高度控制继电器电路短路或断路42压缩机电动机电路压缩机电动机电路短路或断路51至1号高度控制继电器的持续电流供至1号高度控制继电器的通电约8.5min以上52至排气阀的持续电流供至排气阀的持续电流通电约6min以上61悬架控制信号电控单元失灵71悬架控制执行器电源电路悬架控制执

22、行器电源电路断路：AIRSUS熔丝烧断72高度控制ON/OFF开关电路高度控制ON/OFF开关在OFF位置高度控制ON/OFF开关电路断路 系统故障排除后要将故障码清除，清除方系统故障排除后要将故障码清除，清除方法有以下两种。法有以下两种。 关闭点火开关，拆下关闭点火开关，拆下2号接线盒中的号接线盒中的ECU-B熔丝熔丝10s以上，即可清除故障代码。以上，即可清除故障代码。 关闭点火开关，用跨接线将悬架控制连接器的关闭点火开关，用跨接线将悬架控制连接器的端子端子9（端子（端子CLE）与端子）与端子8（端子（端子E）连接，同时）连接，同时使检查连接器的端子使检查连接器的端子TS和和E1连接。保持

23、在这一状态连接。保持在这一状态10s以上，然后接通点火开关，并脱开以上各端子，以上，然后接通点火开关，并脱开以上各端子，即可以清除故障代码。接线盒如图即可以清除故障代码。接线盒如图3-39所示，悬架所示，悬架控制连接器与检查连接器如图控制连接器与检查连接器如图3-40所示。所示。 ECU输入信号的检查主要是检查输入的转输入信号的检查主要是检查输入的转向传感器和停车开关的信号是否正常，具体向传感器和停车开关的信号是否正常，具体操作如下。操作如下。 将点火开关转到将点火开关转到“ON”位置，按检查项位置，按检查项目和操作内容操作。目和操作内容操作。 短接检查连接器的端子短接检查连接器的端子TS和和

24、E1，观察悬，观察悬架控制指示灯架控制指示灯“NORM”状态。正常状态如状态。正常状态如表表3-4所示。闪烁是指所示。闪烁是指“NORM”指示灯以指示灯以0.25s的间隔正常闪烁，常亮是指的间隔正常闪烁，常亮是指“NORM”指示灯不闪烁一直亮指示灯不闪烁一直亮。检 查 项 目操 作 内 容发动机状态（停机）发动机状态（运转）操 作 内 容发动机状态（停机）发动机状态（运转）转向传感器车向前摆正直行闪烁常亮转向角45以上常亮闪烁停车灯开关OFF（不踩制动踏板）闪烁常亮ON（踩下制动踏板）常亮闪烁门控灯开关OFF（所有车门关闭）闪烁常亮ON（所有车门打开）常亮闪烁节气门位置传感器不踩加速踏板闪烁常

25、亮加速踏板踩到底常亮闪烁1号车速传感器车速低于20km/h闪烁常亮车速高于20km/h常亮闪烁高度控制开关“NORM”位置闪烁常亮“HIGH”位置常亮闪烁开关“NORM”位置闪烁常亮“SPORT”位置常亮闪烁高度控制ON/OFF开关“ON”位置闪烁常亮“OFF”位置常亮闪烁2 2功能检查与调整功能检查与调整操作悬架控制开关检查汽车高度的变化操作悬架控制开关检查汽车高度的变化 检查轮胎气压是否正常（前轮为检查轮胎气压是否正常（前轮为230kPa，后轮为后轮为250kPa）；图）；图3-41 高度控制开关高度控制开关 测量车身高度。测量车身高度。 起动发动机，将高度控制开关从起动发动机，将高度控制

26、开关从“NORM”转转换到换到“HIGH”位置，高度的变化应为位置，高度的变化应为1030mm，从操作高度开关到压缩机起动的时间应为从操作高度开关到压缩机起动的时间应为2s，从压，从压缩机起动到高度调整完成的时间为缩机起动到高度调整完成的时间为2040s，高度控，高度控制开关如图制开关如图3-41所示。所示。 使车辆处于使车辆处于“HIGH”高度调整状态，起动发高度调整状态，起动发动机，将高度调整开关从动机，将高度调整开关从“HIGH”位置转换到位置转换到“NORM”位置，车辆高度变化应为位置，车辆高度变化应为1030mm，从，从操作高度开关到开始排气的时间为操作高度开关到开始排气的时间为2s

27、，从开始排气，从开始排气到高度调整结束的时间应为到高度调整结束的时间应为2040s，车身高度变化，车身高度变化量应为量应为1030mm。 当压缩机工作时，检查溢流阀能否工作。当压缩机工作时，检查溢流阀能否工作。 将点火开关转至将点火开关转至ON位置，连接高度控位置，连接高度控制连接器的端子制连接器的端子1与与7，使压缩机工作。高度，使压缩机工作。高度控制连接器的端子如图所示。控制连接器的端子如图所示。 等压缩机工作一段时间后，检查溢流阀等压缩机工作一段时间后，检查溢流阀是否放气。若不能放气，应检查压缩机、溢是否放气。若不能放气，应检查压缩机、溢流阀是否工作不良以及管路是否漏气。流阀是否工作不良

28、以及管路是否漏气。 将点火开关转到将点火开关转到“OFF”，清除故障代，清除故障代码。上述故障都将引起悬架气室压力不正常码。上述故障都将引起悬架气室压力不正常，造成悬架刚度和车身高度调整不正常；用，造成悬架刚度和车身高度调整不正常；用导线连接高度连接器导线连接高度连接器1号与号与7号端子的方法使号端子的方法使压缩机工作，悬架压缩机工作，悬架ECU会认为有故障而记录会认为有故障而记录下故障代码，因此，检查完后，应进行故障下故障代码，因此，检查完后，应进行故障码的清除工作。码的清除工作。 将高度控制开关置于将高度控制开关置于“HIGH”位置以使位置以使车辆高度升高，然后使发动机熄火。车辆高度升高，

29、然后使发动机熄火。 在空气软管和软管接头处涂抹肥皂水，在空气软管和软管接头处涂抹肥皂水，检查有无漏气现象。检查有无漏气现象。 将高度控制开关置于将高度控制开关置于“NORM”位置，车辆置位置，车辆置于水平位置。将于水平位置。将LRC开关拨到开关拨到“NORM”位置，使位置，使车身上下跳振几次，以使悬架处于稳定状态；前、车身上下跳振几次，以使悬架处于稳定状态；前、后推动汽车，以使车轮处于稳定状态；将变速器操后推动汽车，以使车轮处于稳定状态；将变速器操纵杆置于纵杆置于“N”挡位，松开停车制动器（应挡住车轮挡位，松开停车制动器（应挡住车轮不让它转动），起动发动机；不让它转动），起动发动机； 将车身高度控制开关拨到将车身高度控制开关拨到“HIGH”位置，车身升位置，车身升高后，等待高后，等待60s，然后再将车身高度控制开关拨到，然后再将车身高度控制开关拨到“NORM”位置，使车身下降，待车身下降后再过位置，使车身下降，待车身下降后再过50s，重复上述操作，以使悬架各部件稳定下来；测，重复上述操作，以使悬架各部件稳定下来；测量车身高度，应符合表的要求，否则应通过转动车量