第18章 电子控制悬架系统

1、第18章电子控制悬架系统本章主要内容本章主要内容n电子控制主动悬架电子控制主动悬架n电子控制半主动悬架电子控制半主动悬架n车高控制悬架车高控制悬架18.118.1概述概述 悬架系统的作用悬架系统的作用是承受和传递车轮与车架之间是承受和传递车轮与车架之间所受的各种力和力矩，以及吸收和减缓汽车运所受的各种力和力矩，以及吸收和减缓汽车运行过程中所受的冲击和振动，提高车辆的平顺行过程中所受的冲击和振动，提高车辆的平顺性和稳定性。行驶车辆的平顺性和稳定性是衡性和稳定性。行驶车辆的平顺性和稳定性是衡量悬架性能好坏的主要指标，但是二者对悬架量悬架性能好坏的主要指标，但是二者对悬架的刚度和阻尼的要求是互相排斥

2、的。的刚度和阻尼的要求是互相排斥的。 18.1.1 18.1.1 传统汽车悬架系统的不足传统汽车悬架系统的不足传统悬架的刚度和阻尼只能是根据一定的载荷、某种传统悬架的刚度和阻尼只能是根据一定的载荷、某种路面情况和车速，兼顾各方面的要求，优化选定一种路面情况和车速，兼顾各方面的要求，优化选定一种刚度和阻尼，这种刚度和阻尼一定的悬架称之为刚度和阻尼，这种刚度和阻尼一定的悬架称之为被动被动悬架悬架。由于汽车在行驶过程中，载质量、路面情况及车速是由于汽车在行驶过程中，载质量、路面情况及车速是变化不定的，因此刚度和阻尼一定的被动悬架不可能变化不定的，因此刚度和阻尼一定的被动悬架不可能在改善汽车行驶平顺性

3、和操纵稳定性方面再有大的作在改善汽车行驶平顺性和操纵稳定性方面再有大的作为，已不能适应现代汽车对乘座舒适性和操纵稳定的为，已不能适应现代汽车对乘座舒适性和操纵稳定的更高要求。更高要求。 18.1.2 18.1.2 电子控制悬架的作用与类型电子控制悬架的作用与类型1 1电子控制悬架的作用电子控制悬架的作用 电子控制悬架系统由传感器、控制器和执行机构组成。电子控制悬架系统由传感器、控制器和执行机构组成。电子控制悬架系统能自动控制车辆悬架的刚度、阻尼电子控制悬架系统能自动控制车辆悬架的刚度、阻尼系数及车身高度根据汽车载质量、车速和路面情况的系数及车身高度根据汽车载质量、车速和路面情况的变化而改变悬架

4、特性，因而可最大限度地提高汽车的变化而改变悬架特性，因而可最大限度地提高汽车的行驶平顺性和操纵稳定性，适应了现代汽车对乘座舒行驶平顺性和操纵稳定性，适应了现代汽车对乘座舒适性、行车安全性更高的要求。适性、行车安全性更高的要求。18.1.2 18.1.2 电子控制悬架的作用与类型电子控制悬架的作用与类型2 2电子控制悬架的类型电子控制悬架的类型 电子控制悬架的优点是能随汽车载质量和工况变化而电子控制悬架的优点是能随汽车载质量和工况变化而自动改变悬架刚度和阻尼，以提高汽车的平顺性和稳自动改变悬架刚度和阻尼，以提高汽车的平顺性和稳定性。电子控制悬架则属于主动悬架，但根据是有源定性。电子控制悬架则属于

5、主动悬架，但根据是有源控制还是无源控制可分为控制还是无源控制可分为半主动悬架半主动悬架和和全主动悬架全主动悬架两两类。类。18.1.2 18.1.2 电子控制悬架的作用与类型电子控制悬架的作用与类型 (1) (1) 半主动悬架半主动悬架 半主动悬架半主动悬架就是指可以根据汽车运行时的振动及工况就是指可以根据汽车运行时的振动及工况变化情况，对悬架阻尼参数进行自动调整的悬架系统。变化情况，对悬架阻尼参数进行自动调整的悬架系统。为了减少执行元件所需的功率，一般都采用调节减振为了减少执行元件所需的功率，一般都采用调节减振器的阻尼，使阻尼系数在几毫秒内由最小变至最大，器的阻尼，使阻尼系数在几毫秒内由最小

6、变至最大，使汽车振动频率被控制在理想的范围内。半主动悬架使汽车振动频率被控制在理想的范围内。半主动悬架为无源控制，在汽车转向、起步及制动等工况时，不为无源控制，在汽车转向、起步及制动等工况时，不能对悬架的刚度和阻尼进行有效的控制。能对悬架的刚度和阻尼进行有效的控制。 18.1.2 18.1.2 电子控制悬架的作用与类型电子控制悬架的作用与类型(2) (2) 全主动悬架全主动悬架 全主动悬架简称主动悬架，是一种有源控制悬架，所全主动悬架简称主动悬架，是一种有源控制悬架，所以它包括有提供能量的设备和可控制作用力的附加装以它包括有提供能量的设备和可控制作用力的附加装置。它可根据汽车载质量、路面状况置

7、。它可根据汽车载质量、路面状况( (振动情况振动情况) )，行，行驶速度、起动、制动、转向等工况变化时，自动调整驶速度、起动、制动、转向等工况变化时，自动调整悬架的刚度和阻尼以及车身高度，从而能同时满足汽悬架的刚度和阻尼以及车身高度，从而能同时满足汽车行驶平顺性和稳定性等各方面的要求。车行驶平顺性和稳定性等各方面的要求。 根据悬架介质的不同，又可分为油气式主动悬架和空根据悬架介质的不同，又可分为油气式主动悬架和空气式主动悬架两种。气式主动悬架两种。18.2 电子控制悬架的结构与工作原理18.2.1 18.2.1 半主动悬架系统半主动悬架系统1.1.半主动悬架的控制原理半主动悬架的控制原理 半主

8、动悬架系统通常以半主动悬架系统通常以车身振动加速度的均方车身振动加速度的均方根值作为控制目标参数，根值作为控制目标参数，以悬架减振器的阻尼为以悬架减振器的阻尼为控制对象，其控制模型控制对象，其控制模型如图如图18-118-1所示。所示。18.2.1 18.2.1 半主动悬架系统半主动悬架系统半主动悬架的半主动悬架的控制过程如图控制过程如图18-218-2所示。所示。18.2.1 18.2.1 半主动悬架系统半主动悬架系统 在半主动悬架的在半主动悬架的ECUECU中，事先设定了一个以中，事先设定了一个以汽车行驶平顺性最优化控制为目标的控制参数汽车行驶平顺性最优化控制为目标的控制参数 。汽车行驶时

9、，安装在车身上的车身加速度传感器汽车行驶时，安装在车身上的车身加速度传感器将车身振动情况转换为相应的电信号，并输入将车身振动情况转换为相应的电信号，并输入ECUECU。ECUECU中的中的CPUCPU立刻计算当前车身振动加速度立刻计算当前车身振动加速度的均方根值的均方根值 i i，并与设定的目标参数进行比较，并与设定的目标参数进行比较，根据比较结果输出控制信号。如果根据比较结果输出控制信号。如果 i=i= ，ECUECU不不输出调整悬架阻尼控制信号，减振器保持原阻尼；输出调整悬架阻尼控制信号，减振器保持原阻尼；如果如果 iii ，ECUECU则输出减小悬架阻尼信号。则输出减小悬架阻尼信号。18

10、.2.1 半主动悬架系统半主动悬架系统2.2.半主动悬架减振器结构原理半主动悬架减振器结构原理 半主动悬架减振器分为有级调整式和无级调整式两种。半主动悬架减振器分为有级调整式和无级调整式两种。 (1)(1)有级调整式半主动悬架系统有级调整式半主动悬架系统 有级调整式半主动悬架系统将悬架的阻尼有级调整式半主动悬架系统将悬架的阻尼( (刚度刚度) )分为分为2 23 3级，根据载荷和工况的变化，由驾驶员选择或根级，根据载荷和工况的变化，由驾驶员选择或根据各传感器的信号自动选择。据各传感器的信号自动选择。 图图18-318-3为一个三级式半主动减振器的简图。为一个三级式半主动减振器的简图。18.2.

11、1 半主动悬架系统半主动悬架系统在在A A、B B、C C三个不同截面上，设有三个不同截面上，设有三排阻尼孔的回转阀三排阻尼孔的回转阀4 4，在，在A-AA-A上上有有2 2个小孔，在个小孔，在B-BB-B上有上有4 4个小孔，个小孔，在在C-CC-C上有上有2 2个小孔，与阻尼调节个小孔，与阻尼调节杆杆1 1相连，执行器可使阻尼调节杆相连，执行器可使阻尼调节杆1 1转动来控制阻尼孔的开闭，以达转动来控制阻尼孔的开闭，以达到调节减振器阻尼大小的目的。到调节减振器阻尼大小的目的。18.2.1 半主动悬架系统半主动悬架系统 在减振器在减振器A-AA-A、B-BB-B、C-CC-C三个阻尼孔所在位置

12、的截面三个阻尼孔所在位置的截面上，活塞杆上，活塞杆3 3将三个截面上将三个截面上的所有阻尼孔全部封闭，只的所有阻尼孔全部封闭，只有减振器下边底部的阻尼孔有减振器下边底部的阻尼孔可开通工作，所以减振器阻可开通工作，所以减振器阻尼最大，处于尼最大，处于“硬状态硬状态”，也就是汽车载荷大，或运行也就是汽车载荷大，或运行在不良路面以及制动等工况在不良路面以及制动等工况下选用的阻尼。下选用的阻尼。 18.2.1 半主动悬架系统半主动悬架系统 当执行器将阻尼调节杆从当执行器将阻尼调节杆从“硬状态位置硬状态位置”沿反时针方沿反时针方向转过向转过6060时，减振器时，减振器A-AA-A、B-BB-B、C-CC

13、-C三个阻尼孔所在位三个阻尼孔所在位置的截面上的阻尼孔全部打开，所以阻尼最小，处于置的截面上的阻尼孔全部打开，所以阻尼最小，处于“软状态软状态”也就是汽车载荷较小和在好路面运行时所选也就是汽车载荷较小和在好路面运行时所选用的阻尼。用的阻尼。 当执行器将阻尼调节杆从硬状态位置沿顺时针方向当执行器将阻尼调节杆从硬状态位置沿顺时针方向转过转过6060，减振器，减振器B-BB-B截面上的阻尼孔打开，而截面上的阻尼孔打开，而A-AA-A、C-CC-C截面上的阻尼孔仍被关闭，所以此时阻尼较截面上的阻尼孔仍被关闭，所以此时阻尼较“硬状态硬状态”时小，较时小，较“软状态软状态”时大，处中间值称之时大，处中间值

14、称之“运动状态运动状态”。18.2.1 半主动悬架系统半主动悬架系统(2) (2) 无级调整式半主动悬架系统无级调整式半主动悬架系统 无级调整式半主动悬架系统无级调整式半主动悬架系统能在几毫秒内使其阻尼力从最小能在几毫秒内使其阻尼力从最小到最大的无级连续调整。到最大的无级连续调整。图图18-518-5所示的是无级调整式半主所示的是无级调整式半主动悬架减振器原理示意图。动悬架减振器原理示意图。 18.2.1 半主动悬架系统半主动悬架系统 阻尼的改变是由步进电动机，带动可变截面阻尼器实现的，驱动杆2和空心活塞4一同上下运动，减振器油液被压，通过驱动杆和空心活塞的小孔,利用小孔节流作用形成阻尼。步进

15、电动机通过转动驱动杆，改变驱动杆与空心活塞的相对角度，从而改变阻尼孔实际通过截面的大小，使减振器阻尼改变。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统1.1.主动式悬架系统的基本要求及优点主动式悬架系统的基本要求及优点 (1)(1)主动式悬架的基本要求主动式悬架的基本要求 主动式悬架系统除了具有吸收、缓和悬架的主动式悬架系统除了具有吸收、缓和悬架的振动冲击外，还能根据汽车载质量、路面情况、振动冲击外，还能根据汽车载质量、路面情况、行驶车速、起步、制动、转向等不同工况的变化，行驶车速、起步、制动、转向等不同工况的变化，自动地调整悬架的刚度、阻尼以及车身高度等，自动地调整悬架的刚度、阻尼以及车身高度

16、等，使汽车在瞬息变化的运行条件下都能获得最舒适使汽车在瞬息变化的运行条件下都能获得最舒适的平顺性和最佳的操纵稳定性。为此，主动式悬的平顺性和最佳的操纵稳定性。为此，主动式悬架应配有一套提供能量装置，控制系统所采集的架应配有一套提供能量装置，控制系统所采集的信息也较多。信息也较多。 18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统主动式悬架用到的传感器如表主动式悬架用到的传感器如表18-118-1所示。所示。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统(2)(2)主动悬架系统优点主动悬架系统优点 汽车载荷变化时，主动悬架系统能自动维持车身高度使其变汽车载荷变化时，主动悬架系统能自动维持车身高度使其变化较

17、小，保证了汽车即使在凹凸不平路面上行驶时也能车身平稳。化较小，保证了汽车即使在凹凸不平路面上行驶时也能车身平稳。 悬架刚度可以设计小些，使车身的固有振动频率在悬架刚度可以设计小些，使车身的固有振动频率在7070次分次分左右，在人感到乘坐非常舒适的范围内，由于刚度可自动调整，能左右，在人感到乘坐非常舒适的范围内，由于刚度可自动调整，能有效的防止和减缓汽车转弯时出现的车身侧倾，起步、加速时引起有效的防止和减缓汽车转弯时出现的车身侧倾，起步、加速时引起车身的纵向摆动等。车身的纵向摆动等。 一般的悬架系统，在汽车制动时，尤其是紧急制动时，车头一般的悬架系统，在汽车制动时，尤其是紧急制动时，车头向下俯冲

18、，使后轴载荷剧减，造成后轮与地面的附着条件严重恶化，向下俯冲，使后轴载荷剧减，造成后轮与地面的附着条件严重恶化，制动失灵。主动悬架系统能防止这一不良后果，保证应有的附着条制动失灵。主动悬架系统能防止这一不良后果，保证应有的附着条件和制动距离。件和制动距离。 主动悬架可使车轮与地面一直保持良好接触，因而使附着力主动悬架可使车轮与地面一直保持良好接触，因而使附着力稳定，提高了牵引力、制动力、抗侧滑力，可提高动力性、安全性稳定，提高了牵引力、制动力、抗侧滑力，可提高动力性、安全性和经济性。和经济性。 由于很好地控制和调整悬架的刚度和阻尼，消除了恶性振动由于很好地控制和调整悬架的刚度和阻尼，消除了恶性

19、振动冲击，提高了车辆的运行寿命。冲击，提高了车辆的运行寿命。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统 2. 2. 主动悬架电子控制系统的基本组成与控制原理主动悬架电子控制系统的基本组成与控制原理 (1)(1)主动悬架电子控制系统基本组成主动悬架电子控制系统基本组成不同类型、不同车型上使用的主动悬架其电子控制系统的组成部件不同类型、不同车型上使用的主动悬架其电子控制系统的组成部件会有一些差别，图会有一些差别，图18-618-6所示的是某种空气式主动悬架电子控制系统所示的是某种空气式主动悬架电子控制系统的组成。的组成。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统18.2.2 主动式悬架系统主动式悬

20、架系统 (2)2)主动式悬架系统的控制原理主动式悬架系统的控制原理 悬架悬架ECUECU根据各传感器输入的信号，经过运根据各传感器输入的信号，经过运算分析后输出控制信号，控制各执行器动作，及算分析后输出控制信号，控制各执行器动作，及时调整悬架的刚度、阻尼及车身的高度，以确保时调整悬架的刚度、阻尼及车身的高度，以确保汽车行驶过程中的操纵稳定性和平顺性。悬架汽车行驶过程中的操纵稳定性和平顺性。悬架ECUECU按照司机通过模式选择开关选定的按照司机通过模式选择开关选定的“软软”模模式或式或“硬硬”模式进行控制，有些悬架电子控制系模式进行控制，有些悬架电子控制系统则是由统则是由ECUECU根据有关传感

21、器的信号自动选定一根据有关传感器的信号自动选定一种模式进行控制。种模式进行控制。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统主动悬架电子控制系统按其控制功能，可分为主动悬架电子控制系统按其控制功能，可分为: :车速路面感应控制车速路面感应控制车身姿势控制车身姿势控制车身高度控制车身高度控制18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统 车速路面感应控制车速路面感应控制 这种控制主要是随着车速和路面的变化，改变悬架这种控制主要是随着车速和路面的变化，改变悬架的刚度和阻尼，使之处于的刚度和阻尼，使之处于“软软”或或“硬硬”状态。在油气状态。在油气弹簧悬架系统中它是由悬架弹簧悬架系统中它是由悬架ECUEC

22、U自动控制的，而在空气弹自动控制的，而在空气弹簧悬架系统中它是由司机手动控制的。在簧悬架系统中它是由司机手动控制的。在“软软”、“硬硬”状态中，按刚度和阻尼的大小，又各分为低、中、高三状态中，按刚度和阻尼的大小，又各分为低、中、高三个程度不同的层次。在个程度不同的层次。在“软软”状态时，悬架经常处于低状态时，悬架经常处于低刚度、低阻尼层次，在刚度、低阻尼层次，在“硬硬”状态时，悬架经常保持在状态时，悬架经常保持在中间层次。综合起来，根据汽车不同运行工况，可有六中间层次。综合起来，根据汽车不同运行工况，可有六种不同的刚度、阻尼层次可供优选，使汽车平顺性、稳种不同的刚度、阻尼层次可供优选，使汽车平

23、顺性、稳定性达到最佳值。定性达到最佳值。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统车速感应控制包括车速感应控制包括: :l高速感应控制高速感应控制l前后轮关联控制前后轮关联控制l坏路面感应控制坏路面感应控制18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统高速感应控制高速感应控制当车速大于当车速大于100 km/h100 km/h时，悬架时，悬架ECUECU根据车速根据车速传感器输入的信息，发出改变悬架刚度和传感器输入的信息，发出改变悬架刚度和阻尼的指令。若原来处于阻尼的指令。若原来处于“软软”状态时，状态时，则刚度和阻尼自动从低层次进入中层次，则刚度和阻尼自动从低层次进入中层次，若原来处于若原来处于

24、“硬硬”状态时，则刚度和阻尼状态时，则刚度和阻尼仍稳定于中层次，当车速降低后则又回到仍稳定于中层次，当车速降低后则又回到原来层次。原来层次。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统前后车轮关联感应控制前后车轮关联感应控制: : 车速在车速在303080km80kmh h运行，偶尔前轮遇到障运行，偶尔前轮遇到障碍时，安装在汽车前部的车身高度传感器将会有碍时，安装在汽车前部的车身高度传感器将会有脉冲信号输入悬架脉冲信号输入悬架ECUECU，悬架，悬架ECUECU经过分析计算后，经过分析计算后，发出改变悬架刚度和阻尼的指令，使前后车轮的发出改变悬架刚度和阻尼的指令，使前后车轮的悬架不论原来选用悬架

25、不论原来选用“软软”或或“硬硬”的哪个层次，的哪个层次，都立即选用原状态的低层次，从而提高乘坐的舒都立即选用原状态的低层次，从而提高乘坐的舒适性，当越过障碍后，则恢复原选用的状态层次。适性，当越过障碍后，则恢复原选用的状态层次。 但当车速超过但当车速超过80km80kmh h时，若悬架刚度过小，时，若悬架刚度过小，偶尔冲击时仍影响操纵稳定性，所以，无论原选偶尔冲击时仍影响操纵稳定性，所以，无论原选用什么状态，悬架都将自动保持原状态的中层次用什么状态，悬架都将自动保持原状态的中层次刚度和阻尼。刚度和阻尼。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统坏路面感应控制坏路面感应控制: : 当汽车以当汽车

26、以4040100km100kmh h突然驶入坏路面时，突然驶入坏路面时，为了控制突然产生的车身纵向角振动，悬架为了控制突然产生的车身纵向角振动，悬架ECUECU在接收到车身高度传感器输入的车身高度变化周在接收到车身高度传感器输入的车身高度变化周期小于期小于0.5s0.5s的信号后，发出调整悬架刚度阻尼指的信号后，发出调整悬架刚度阻尼指令，如果原来处于令，如果原来处于“软软”状态，则悬架立即从低状态，则悬架立即从低层次转入中层次。如果原来处于层次转入中层次。如果原来处于“硬硬”状态，则状态，则悬架刚度、阻尼保持中层次不变。如果汽车以大悬架刚度、阻尼保持中层次不变。如果汽车以大于于100 km10

27、0 kmh h速度驶入坏路面，悬架速度驶入坏路面，悬架ECUECU发出的指发出的指令是：如果原处于令是：如果原处于“软软”状态，则直接进入高层状态，则直接进入高层次，如果原处于次，如果原处于“硬硬”状态，则也直接进入高层状态，则也直接进入高层次。次。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统车身姿势控制车身姿势控制 当车速和转向急剧变化时，会引起车身姿势变化，当车速和转向急剧变化时，会引起车身姿势变化，这不但使乘坐不舒适，严重时会因转向使车身侧倾失去这不但使乘坐不舒适，严重时会因转向使车身侧倾失去稳定性。所以随着设计车速的提高，车身姿势控制是必稳定性。所以随着设计车速的提高，车身姿势控制是必不

28、可少的。车身姿势控制主要有不可少的。车身姿势控制主要有: :l转向车身侧倾控制转向车身侧倾控制 l制动车身制动车身“点头点头”控制控制 l起步车身后仰控制起步车身后仰控制18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统转向车身侧倾控制转向车身侧倾控制: : 在汽车急转弯或转向盘转速过快时，转向盘在汽车急转弯或转向盘转速过快时，转向盘传感器便把转向盘转角及转速信息输入悬架传感器便把转向盘转角及转速信息输入悬架ECUECU，悬架悬架ECUECU计算分析后发出调整悬架刚度和阻尼的计算分析后发出调整悬架刚度和阻尼的指令，根据转角和车速的大小确定不同的调整幅指令，根据转角和车速的大小确定不同的调整幅度。最大时

29、，不管原来处于度。最大时，不管原来处于“软软”、“硬硬”状态状态的哪个层次，都一律调整到那个状态的高层次的的哪个层次，都一律调整到那个状态的高层次的刚度和阻尼。刚度和阻尼。 18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统制动车身制动车身“点头点头”控制控制: : 在紧急制动时，会引起载荷的转移，尤其是在紧急制动时，会引起载荷的转移，尤其是前轴载荷突然增加，使车身产生前轴载荷突然增加，使车身产生“点头点头”，因此，因此为控制制动时车身为控制制动时车身“点头点头”，必须适时增加前悬，必须适时增加前悬架刚度和阻尼。当车速高于架刚度和阻尼。当车速高于60km60kmh h运行紧急制运行紧急制动时，车速传感

30、器的信号和制动开关发出阶跃信动时，车速传感器的信号和制动开关发出阶跃信号同时输入悬架号同时输入悬架ECUECU，悬架，悬架ECUECU计算分析后发出调计算分析后发出调整悬架刚度和阻尼指令，不论原来处于整悬架刚度和阻尼指令，不论原来处于“硬硬”、“软软”状态哪个层次，一律调整到原有状态的高状态哪个层次，一律调整到原有状态的高层次的阻尼和刚度值。层次的阻尼和刚度值。 18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统起步车身后仰控制起步车身后仰控制: : 当汽车起步过快或在车速较低加速过猛时，当汽车起步过快或在车速较低加速过猛时，会引起后桥载荷增加，使车身产生后仰现象，此会引起后桥载荷增加，使车身产生后仰

31、现象，此时应增加后悬架的刚度和阻尼，以控制后仰程度时应增加后悬架的刚度和阻尼，以控制后仰程度保持平顺和舒适。当汽车起步速度过大，或车速保持平顺和舒适。当汽车起步速度过大，或车速在小于在小于20km20kmh h时，猛踩油门加速时，节气门开时，猛踩油门加速时，节气门开度传感器和车速传感器的信号输入悬架度传感器和车速传感器的信号输入悬架ECUECU，悬，悬架架ECUECU分析计算发出调整悬架刚度和阻尼的指令。分析计算发出调整悬架刚度和阻尼的指令。如果此时悬架处于如果此时悬架处于“软软”状态，则应从中层次或状态，则应从中层次或低层次直接进入高层次，如果此时悬架处于低层次直接进入高层次，如果此时悬架处

32、于“硬硬”状态，则也从中层次进入高层次。状态，则也从中层次进入高层次。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统 车身高度控制车身高度控制 车身高度直接影响汽车行驶稳定性。尤其在不平路车身高度直接影响汽车行驶稳定性。尤其在不平路面上高速行驶时，必须对车身高度给予控制。车身高度面上高速行驶时，必须对车身高度给予控制。车身高度控制分控制分“常规状态常规状态”、“高状态高状态”两种模式。由司机根两种模式。由司机根据运行工况选择。每种状态又从低到高分为据运行工况选择。每种状态又从低到高分为“低低”、“中中”、“高高”三个层次，通常在三个层次，通常在“常规状态常规状态”模式中，模式中，车身高度处于中层次

33、，在车身高度处于中层次，在“高状态高状态”模式中车身高度处模式中车身高度处于高层次，当工况变化时，悬架于高层次，当工况变化时，悬架ECUECU根据传感器输入的信根据传感器输入的信号，发出指令选择层次。当汽车上乘员人数和载荷变化号，发出指令选择层次。当汽车上乘员人数和载荷变化时，悬架时，悬架ECUECU能根据传感器输入的信号发出指令，在已选能根据传感器输入的信号发出指令，在已选择的状态内自动选择合理的车身高度层次。择的状态内自动选择合理的车身高度层次。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统车身高度控制主要包括：车身高度控制主要包括：l高速感应控制高速感应控制l连续坏路面连续坏路面18.2.2

34、 主动式悬架系统主动式悬架系统高速感应控制：高速感应控制： 当车速超过当车速超过9090l00 kml00 kmh h时，为减少风阻、时，为减少风阻、提高行驶稳定性，悬架提高行驶稳定性，悬架ECUECU在接收到车速传感器在接收到车速传感器的信号，经计算分析后，发出调整车身高度控制的信号，经计算分析后，发出调整车身高度控制指令，若此时车身高度处于指令，若此时车身高度处于“常规状态常规状态”，则从，则从中层次降到低层次，处于中层次降到低层次，处于“高状态高状态”则从高层次则从高层次降到中层次。降到中层次。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统连续坏路面行驶控制：连续坏路面行驶控制： 汽车在坏路

35、面上连续运行时，为避免悬架弹簧被压汽车在坏路面上连续运行时，为避免悬架弹簧被压变形过大，造成车身直接受到冲击，所以车身应适当提变形过大，造成车身直接受到冲击，所以车身应适当提高，同时也可提高汽车的通过性。高，同时也可提高汽车的通过性。 当悬架当悬架ECUECU接收到车速在接收到车速在404090km90kmh h，车身高度连，车身高度连续续2.5s2.5s以上都大幅度变化的二个信号时，悬架以上都大幅度变化的二个信号时，悬架ECUECU发出无发出无论处于论处于“常规状态常规状态”或或“高状态高状态”都调整到中层次高度，都调整到中层次高度，以保持汽车在坏路面上高速运行的稳定性。以保持汽车在坏路面上

36、高速运行的稳定性。 当车速小于当车速小于40km40kmh h时，车身高度只能由司机选择。时，车身高度只能由司机选择。若是若是“常规状态常规状态”时，则为中层次，若选时，则为中层次，若选“高状态高状态”时时为高层次。为高层次。 在停驶使用驻车制动时，当切断点火开关后，悬架在停驶使用驻车制动时，当切断点火开关后，悬架ECUECU接收到这二个信号，则发出指令自动使车身高度处于接收到这二个信号，则发出指令自动使车身高度处于“常规状态常规状态”的低层次，以保证车身外观平衡的良好驻的低层次，以保证车身外观平衡的良好驻车姿势。车姿势。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统 电子控制汽车悬架的基本目的是

37、通过控制调节电子控制汽车悬架的基本目的是通过控制调节悬架的刚度和减振器阻尼，突破被动悬架的局悬架的刚度和减振器阻尼，突破被动悬架的局限区域；使汽车的悬架特性与行驶的道路状况限区域；使汽车的悬架特性与行驶的道路状况相适应，保证平顺性和操纵稳定性两个相互排相适应，保证平顺性和操纵稳定性两个相互排斥的性能要求都能得到满足。斥的性能要求都能得到满足。 采用电子控制的悬架主要有主动和半主动悬架采用电子控制的悬架主要有主动和半主动悬架两种，电子控制的半主动悬架已经达到了商品两种，电子控制的半主动悬架已经达到了商品化的程度，主动悬架也开始在高档车上装用化的程度，主动悬架也开始在高档车上装用（奔驰最新的（奔驰

38、最新的C C系列轿车系列轿车 ）。）。 18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统3. 3. 主动式悬架系统的结构与工作原理主动式悬架系统的结构与工作原理 目前主动式悬架主要：目前主动式悬架主要： （1 1）主动式空气悬架系统）主动式空气悬架系统 （2 2）主动式油气悬架系统）主动式油气悬架系统 18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统 主动式空气悬架系统的组成主动式空气悬架系统的组成 主动式空气悬架系统主要由空气压缩机、干主动式空气悬架系统主要由空气压缩机、干燥器、空气电磁阀、车身高度传感器、带有减振燥器、空气电磁阀、车身高度传感器、带有减振器的空气弹簧、悬架控制执行器、悬架控制选择器的空

39、气弹簧、悬架控制执行器、悬架控制选择开关、悬架开关、悬架ECUECU等组成。主动式空气悬架的组成等组成。主动式空气悬架的组成部件及在车上的布置如图部件及在车上的布置如图18-718-7所示。所示。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统 主动式空气悬架系统的工作原理主动式空气悬架系统的工作原理 主动式空气悬架主动式空气悬架ECUECU根据各个传感器采集的根据各个传感器采集的输入信号，经过分析运算后，向各执行器发出指输入信号，经过分析运算后，向各执行器发出指令，改变悬架刚度、阻尼系数和车身高度，使车令，改变悬架刚度、阻尼系数和车身高度，使车辆在行驶过程

40、中保持良好的操纵稳定性，并且可辆在行驶过程中保持良好的操纵稳定性，并且可将车身振动频率控制在允许范围内，如图将车身振动频率控制在允许范围内，如图18-818-8所所示示 。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统主动式空气悬架系统的工作过程主动式空气悬架系统的工作过程 空气压缩机空气压缩机8 8由直流电动机驱动，产生压缩空气作为主动式空气由直流电动机驱动，产生压缩空气作为主动式空气悬架系统的动力源。压缩空气经干燥器干燥后，由空气管道经空气悬架系统的动力源。压缩空气经干燥器干燥后，由空气管道经空气控制电磁阀送至空气弹簧的主气室。当汽车载荷减少，需减少悬

41、架控制电磁阀送至空气弹簧的主气室。当汽车载荷减少，需减少悬架刚度、阻尼和降低车身高度时，悬架刚度、阻尼和降低车身高度时，悬架ECUECU控制排气电磁阀控制排气电磁阀9 9打开，使打开，使空气弹簧主气室中部分压缩空气排到大气中去，以使空气弹簧压缩空气弹簧主气室中部分压缩空气排到大气中去，以使空气弹簧压缩变形适当，保持车身高度及振动频率在优选值范围内。当汽车载荷变形适当，保持车身高度及振动频率在优选值范围内。当汽车载荷加大，需要增加悬架刚度、阻尼和车身高度时，悬架加大，需要增加悬架刚度、阻尼和车身高度时，悬架ECUECU控制空气控控制空气控制电磁阀制电磁阀1 1打开，使压缩空气进入空气弹簧主气室，

42、以减少空气弹簧打开，使压缩空气进入空气弹簧主气室，以减少空气弹簧的压缩变形量，并保持车身高度及振动频率在优选值范围内。另外的压缩变形量，并保持车身高度及振动频率在优选值范围内。另外在空气弹簧的主辅气室之间还有一连通阀，由空气弹簧上部的控制在空气弹簧的主辅气室之间还有一连通阀，由空气弹簧上部的控制执行器控制。悬架执行器控制。悬架ECUECU根据各传感器输入的信号计算分析后，输出控根据各传感器输入的信号计算分析后，输出控制信号，控制执行器动作，使空气弹簧主辅气室之间的连通阀发生制信号，控制执行器动作，使空气弹簧主辅气室之间的连通阀发生变化，以改变主辅气室的压力和刚度，同时也改变了减振阻尼力。变化，

43、以改变主辅气室的压力和刚度，同时也改变了减振阻尼力。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统（2 2）主动式油气弹簧悬架系统）主动式油气弹簧悬架系统 主动式油气弹簧悬架系统的组成主动式油气弹簧悬架系统的组成 主动式油气弹簧悬架系统主要由悬架主动式油气弹簧悬架系统主要由悬架ECUECU、油气弹簧油气弹簧( (每个车轮布置一个每个车轮布置一个) )，电磁阀和基本行，电磁阀和基本行车工况传感器等组成。主动式油气弹簧悬架系统车工况传感器等组成。主动式油气弹簧悬架系统的组成部件及在车上的布置如图的组成部件及在车上的布置如图18-918-9所示。所示。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统 油气弹簧

44、是油气弹簧是以油液为媒体将以油液为媒体将车身与车轮之间车身与车轮之间所受的力和力矩所受的力和力矩传送给气室中的传送给气室中的气体，按照气体气体，按照气体P-VP-V状态方程规律，状态方程规律，实现悬架的刚度实现悬架的刚度特性，并通过电特性，并通过电磁阀控制油液管磁阀控制油液管路中的小孔节流路中的小孔节流实现改变阻尼特实现改变阻尼特性。性。 18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统 主动式油气弹簧主动式油气弹簧悬架系统工作原理悬架系统工作原理 主动式油气弹簧主动式油气弹簧悬架系统的工作原理悬架系统的工作原理如图如图18-1018-10所示。所示。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统主动式

45、油气弹簧悬架系统的工作原理主动式油气弹簧悬架系统的工作原理 当汽车在平直的优良路面中、低速运行时，悬架当汽车在平直的优良路面中、低速运行时，悬架ECUECU采集到各传采集到各传感器的输入电信号后，经计算发出使电磁阀感器的输入电信号后，经计算发出使电磁阀7 7中的活塞向右移的指令，中的活塞向右移的指令，如图如图18-10a18-10a所示，从而接通了压力油管，促使辅助油气阀所示，从而接通了压力油管，促使辅助油气阀8 8中的阀芯中的阀芯向右移动，使刚度调节器向右移动，使刚度调节器9 9中的气室与前后油气弹簧中的气室与前后油气弹簧1010、1111的气室相的气室相通，因此使总气室容积增大，气室中压力

46、减少，达到了使前后油气通，因此使总气室容积增大，气室中压力减少，达到了使前后油气弹簧刚度减小的效果，此时也称弹簧刚度减小的效果，此时也称“系统软状态系统软状态”。系统气路中增设。系统气路中增设了节流孔了节流孔a a、b b，起到阻尼器的作用。提高汽车的平顺性。，起到阻尼器的作用。提高汽车的平顺性。 当汽车处于满载、高速、转向、起步、制动以及在不平路上运当汽车处于满载、高速、转向、起步、制动以及在不平路上运行的工况时，悬架行的工况时，悬架ECUECU各传感器采集到这样信息后发出停止给电磁阀各传感器采集到这样信息后发出停止给电磁阀7 7通电的指令，电磁阀内阀芯在回位弹簧作用下左移，如图通电的指令，

47、电磁阀内阀芯在回位弹簧作用下左移，如图18-10b18-10b所所示，使压力油道关闭，原来用于推动油气阀示，使压力油道关闭，原来用于推动油气阀8 8阀芯的压力油通过电磁阀芯的压力油通过电磁阀阀7 7左边的泄油道左边的泄油道1212排出，使辅助油气阀容积减小，油气弹簧压力、排出，使辅助油气阀容积减小，油气弹簧压力、刚度增大，即可提高车辆的操纵稳定性，又可保证悬架的振幅在允刚度增大，即可提高车辆的操纵稳定性，又可保证悬架的振幅在允许范围内，提高平顺性和舒适性。此时系统称为许范围内，提高平顺性和舒适性。此时系统称为“硬状态硬状态”。 18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统 4.4.主动悬架主要部

48、件与控主动悬架主要部件与控制电路制电路 （1 1）空气悬架刚度调）空气悬架刚度调节装置节装置 空气悬架的结构空气悬架的结构图图18-1118-11为空气悬架系统的为空气悬架系统的结构图。结构图。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统空气悬架的结构：空气悬架的结构： 空气悬架系统的上部为空气弹簧，下部为减振器，空气悬架系统的上部为空气弹簧，下部为减振器，上端与车身相连，下端与车轮相连。空气弹簧为主、辅上端与车身相连，下端与车轮相连。空气弹簧为主、辅气室设计为一体，使结构紧凑、质量轻，随着汽车运行气室设计为一体，使结构紧凑、质量轻，随着汽车运行时车轮与车身相对运动，使主气室的容积不断变化，主时

49、车轮与车身相对运动，使主气室的容积不断变化，主辅气室之间通过一个通路可使气体相互流动。辅气室之间通过一个通路可使气体相互流动。空气悬架的工作原理：空气悬架的工作原理： 通过改变这一通路的流通能力通过改变这一通路的流通能力( (流通截面大小流通截面大小) )可使可使主气室内被压缩空气的压力发生变化，也就改变了空气主气室内被压缩空气的压力发生变化，也就改变了空气弹簧的刚度。下部减振器中阻尼系数的改变方式与半主弹簧的刚度。下部减振器中阻尼系数的改变方式与半主动悬架的相同。动悬架的相同。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统空气悬架刚度的调节空气悬架刚度的调节空气弹簧刚度调整过程如图空气弹簧刚度调

50、整过程如图18-1218-12所示。所示。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统空气弹簧刚度调整过程：空气弹簧刚度调整过程： 主、辅气室间的空气阀阀体主、辅气室间的空气阀阀体6 6上有大、小两个通路，步进电动机上有大、小两个通路，步进电动机带动空气阀控制杆带动空气阀控制杆2 2转动，使空气阀阀芯转动，使空气阀阀芯8 8转过一个角度，改变气体转过一个角度，改变气体通路的大小，就可以改变主、辅气室之间的气体流量，使空气弹簧通路的大小，就可以改变主、辅气室之间的气体流量，使空气弹簧刚度发生变化，弹簧刚度可在低、中、高三种状态下变化。刚度发生变化，弹簧刚度可在低、中、高三种状态下变化。 阀芯阀芯8

51、 8的开口转到如图的开口转到如图18-12b18-12b所示较低的位置时，气体通路的大所示较低的位置时，气体通路的大孔被打开，主气室的气体经过阀芯的中间孔，阀体的侧面通道与辅孔被打开，主气室的气体经过阀芯的中间孔，阀体的侧面通道与辅助气室的气体相通，两气室之间空气流量大，相当于参与工作的气助气室的气体相通，两气室之间空气流量大，相当于参与工作的气体容积增大，气压降低，弹簧刚度处于低状态。体容积增大，气压降低，弹簧刚度处于低状态。 阀芯阀芯8 8的开口转到如图的开口转到如图18-12b18-12b所示中间位置时，气体通路的小孔所示中间位置时，气体通路的小孔被打开，主、辅两气室之间流量小，空气弹簧

52、刚度处于中状态。被打开，主、辅两气室之间流量小，空气弹簧刚度处于中状态。 阀芯阀芯8 8的开口转到如图的开口转到如图18-12b18-12b所示较高的位置时，主、辅两气室所示较高的位置时，主、辅两气室之间的通路全部被封住，两气室之间的气体互相隔离，悬架在振动之间的通路全部被封住，两气室之间的气体互相隔离，悬架在振动时，只能由主气室单独承受缓冲任务，空气弹簧的刚度处于高状态。时，只能由主气室单独承受缓冲任务，空气弹簧的刚度处于高状态。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统（2 2）车身高度控制装置）车身高度控制装置 车身高度控制装置可车身高度控制装置可根据车内乘员或载质量的根据车内乘员或载质

53、量的变化自动调整悬架高度，变化自动调整悬架高度，从而保证车身高度规范。从而保证车身高度规范。 图图18-1318-13是对汽车四个是对汽车四个车轮悬架都可进行调整的车轮悬架都可进行调整的车身高度控制装置。车身高度控制装置。 18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统车身高度的调节过程：车身高度的调节过程： 空气压缩机由直流电动机驱动工作，压缩空气经干燥器干燥后空气压缩机由直流电动机驱动工作，压缩空气经干燥器干燥后进入储气罐，储气罐的气体压力由调节阀进行调节。进入储气罐，储气罐的气体压力由调节阀进行调节。 悬架悬架ECUECU根据车身高度传感器、车速传感器及其他相关传感器输根据车身高度传感器、车

54、速传感器及其他相关传感器输入的信号和司机对车身高度的控制模式，进行分析计算后，当确认入的信号和司机对车身高度的控制模式，进行分析计算后，当确认车身需要升高时，则发出使电磁阀通电打开的指令，压缩空气便进车身需要升高时，则发出使电磁阀通电打开的指令，压缩空气便进入入4 4个空气弹簧的主气室，使主气室的充气量增加，悬架高度增加，个空气弹簧的主气室，使主气室的充气量增加，悬架高度增加，使车身高度增加。当确认车身高度符合要求时，则发出不给电磁阀使车身高度增加。当确认车身高度符合要求时，则发出不给电磁阀通电使电磁阀关闭的指令，四个空气弹簧的主气室中的充气量不变，通电使电磁阀关闭的指令，四个空气弹簧的主气室

55、中的充气量不变，车身高度也不能调整。当确认车身需要下降时，悬架车身高度也不能调整。当确认车身需要下降时，悬架ECUECU发出指令，发出指令，使空气压缩机停止工作，并使电磁阀、排气阀通电打开，四个空气使空气压缩机停止工作，并使电磁阀、排气阀通电打开，四个空气弹簧主气室内的高压气体通过电磁阀、空气管路、干燥器弹簧主气室内的高压气体通过电磁阀、空气管路、干燥器3 3、排气阀、排气阀4 4排出，使空气弹簧高度下降。直到确认车身高度符合要求时为止。排出，使空气弹簧高度下降。直到确认车身高度符合要求时为止。 当汽车上乘员多少及载质量变化而引起车身高度变化时，悬架当汽车上乘员多少及载质量变化而引起车身高度变

56、化时，悬架ECUECU接收到这一信号后，将与悬架接收到这一信号后，将与悬架ECUECU存储的车身高度信息比较后自存储的车身高度信息比较后自动发出车身高度调整指令。动发出车身高度调整指令。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统（3 3）悬架电子控制器）悬架电子控制器( (悬架悬架ECU)ECU) 悬架电子控制器一般由微机、传感器电源、悬架电子控制器一般由微机、传感器电源、执行器驱动电路及监控电路等组成。悬架执行器驱动电路及监控电路等组成。悬架ECUECU内内部的功能电路一例如图部的功能电路一例如图18-1418-14所示。所示。18.2.2 主动式悬架系统主动式悬架系统18.2.2 主动式悬

57、架系统主动式悬架系统（4 4）悬架电子控制）悬架电子控制系统电路系统电路悬架电子控制系统悬架电子控制系统电路一例如图电路一例如图18-18-1515所示所示 18.3 电子控制悬架系统的故障诊断与检测18.3.1 18.3.1 悬架电子控制系统故障自诊断悬架电子控制系统故障自诊断 1 1故障代码的读取方法故障代码的读取方法 （1 1） 将点火开关转到接通将点火开关转到接通(ON)(ON)位置。位置。 （2 2） 用跨接线将诊断插座用跨接线将诊断插座(TDCL)(TDCL)或检查用连接器或检查用连接器的的TcTc、E1E1两端子连接，如图两端子连接，如图18-1618-16所示。所示。 （3 3

58、） 根据仪表板上车身高度控制指示灯根据仪表板上车身高度控制指示灯“NORM”NORM”闪烁情况读取故障码。丰田凌志闪烁情况读取故障码。丰田凌志LS400LS400轿车悬架自诊系统轿车悬架自诊系统故障码是两位，第一次连续闪烁次数为十位数，第二次故障码是两位，第一次连续闪烁次数为十位数，第二次连续闪烁的次数为个位数。连续闪烁的次数为个位数。 18.3.1 18.3.1 悬架电子控制系统故障自诊断悬架电子控制系统故障自诊断 18.3.1 18.3.1 悬架电子控制系统故障自诊断悬架电子控制系统故障自诊断2 2故障码的清除故障码的清除 对于日本丰田凌志对于日本丰田凌志LS400LS400轿车，电子控制

59、悬轿车，电子控制悬架自诊系统清除故障码有两种方法。架自诊系统清除故障码有两种方法。 关断点火开关，拆下关断点火开关，拆下1 1号接线盒中的号接线盒中的ECU-ECU-B B熔断丝熔断丝10s10s以上，故障码就被清除。以上，故障码就被清除。 关断点火开关，用跨接线将车身高度控关断点火开关，用跨接线将车身高度控制连接器的端子制连接器的端子9 9与端子与端子8 8连接，同时使检查连接连接，同时使检查连接器的端子器的端子TcTc与与E1E1连接，保持在这状态连接，保持在这状态10s10s以上，以上，然后接通点火开关，并脱开跨接线及连接器各端然后接通点火开关，并脱开跨接线及连接器各端子，则故障码也可被

60、清除。子，则故障码也可被清除。 18.3.1 18.3.1 悬架电子控制系统故障自诊断悬架电子控制系统故障自诊断3 3故障码故障码 丰田凌志丰田凌志LS400LS400轿车悬架电子控制系统故障码的所指轿车悬架电子控制系统故障码的所指示的故障如表示的故障如表18-218-2所示。所示。 18.3.2 18.3.2 电子控制悬架系统故障检修电子控制悬架系统故障检修 当电子控制悬架系统出现故障后，首先使用当电子控制悬架系统出现故障后，首先使用故障自诊系统，读取故障码，按表故障自诊系统，读取故障码，按表18-218-2所示查找所示查找故障部位，分析故障原因后，立即排除。若故障故障部位，分析故障原因后，