课题五：电子控制悬架系统（汽车底盘电子控制技术）

1、课题五 电子控制悬架系统5.1 实训: 电控悬架的检修5.2 电子控制悬架系统的基本结构与工作原理5.3 电子控制悬架系统的故障诊断与检修5.1 实训:电控悬架的检修1.高度的检查与调整对汽车车身高度进行自动调节是电控悬架的特点，因此高度检查非常重要。在高度检查前，车辆必须停在水平良好的地面上，并保持轮胎气压符合标准，轮胎磨损在正常范围内，轮胎纵向、横向的跳动也应符合相关规定(轮胎平衡符合标准)。(1)检查汽车高度将悬架刚度阻尼模式转换开关(LRC)拨到“NORM(标准)”位置，使汽车上下跳振几次，便于4个悬架处于稳定状态。再向前、向后推动汽车，使车轮处于稳定状态。返回下一页5. 1 实训:电

2、控悬架的检修将变速杆放在N挡位上，松开驻车制动器，启动发动机。将高度控制开关拨到“HIGH(高)”位置，在汽车高度升高的状态下等待1 min后，将高度控制开关拨回到“NORM(标准)”位置，此时汽车高度下降。在这种状态下等待1 min后，再重复一次上述操作，其目的是使每个悬架处于稳定状态。汽车前部高度是测量地面到下悬架臂安装螺栓中心的距离;后部高度是测量地面到2号下悬架臂安装螺栓中心的距离。汽车高度如不符合标准，可转动高度传感器连接杆螺栓来进行调整。返回下一页上一页5.1 实训:电控悬架的检修(2)汽车高度调整先拧松高度传感器连接杆上的锁紧螺母，转动连接杆的螺栓便可调节长度，从而达到调整车高的

3、目的。检查所示的高度传感器的连接杆露出的螺纹部分的尺寸是否小于极限值。暂时拧紧连接杆上下的锁紧螺母，此时再检查一次汽车高度，如果高度符合标准，则不再需要调整则可将锁紧螺母拧紧;如果高度不符合标准，必须按上面的步骤进行再调整直到符合标准为止。上一页返回下一页5.1 实训:电控悬架的检修调整完车高，必须进行四轮定位检查。(3)高度调整注意事项在高度调整时，除上面所说的注意事项外，还必须将高度控制开关拨到“NORM(标准)”位置，高度的调整只能在标准值范围以内。2.高度调节功能的检查(1)检查前准备检查轮胎气压是否符合标准。检查汽车高度是否在标准范围以内，否则先调整汽车高度，然后再进行下面的检查。上

4、一页返回下一页5.1 实训:电控悬架的检修(2)检查步骤启动发动机，先将高度控制开关从“NORM(标准)”转换到“HIGH(高)”，检查高度升高1030 mm所需要的时间是否符合下列标准:从拨动高度控制开关到悬架压缩机启动大约2s，从压缩机启动到完成高度升高需要2040 s。在汽车处于上面的状态(HIGH)时，同样，启动发动机，再将高度控制开关从“HIGH(高)”换到“NORM(标准)”，检查高度降低1030 mm所需要的时间是否符合下列标准:从拨动高度控制开关到排气阀开始排气大约2s，从开始排气到完成高度降低需要2040s。上一页返回下一页5.1 实训:电控悬架的检修经过上面高度选择的转换，

5、时间若大于标准，说明系统有故障，需要按照一定的方法进行检查排除。3.弹簧刚度和阻尼系数调节功能的检查将点火开关转到“ON”位置。方法一:在四个方向(左前、左后、右前、右后)用力按下车身(目的是使车身大幅度地上下摆动)，同时将悬架刚度阻尼模式转换开关“LRC”从“NORM”变化到“SPORT(硬)”模式，确认是否感觉到悬架刚度和阻尼系数有变化。方法二:用专用导线将TDCL或检查连接器端子TC与E1跨接，此时应该感觉到悬架刚度和阻尼系数变为“硬”状态。上一页返回下一页5.1 实训:电控悬架的检修经过上述两方法的检查，如果没有感觉到悬架刚度和阻尼系数变为“硬”状态，则悬架刚度阻尼模式转换开关“LRC

6、、悬架电子控制单元ECU、执行器存在着故障，必须进一步检查排除。4.排气阀的检查将点火开关转到“ON”位置，再将高度控制连接器的端子“1”与“7”对接以迫使悬架压缩机不断地工作。等待压缩机工作一段较短时间后，检查排气阀是否排放空气。检查完毕后，将点火开关转到“OFF”位置，并清除故障码。此故障码是由于迫使压缩机工作ECU存储的故障码，在完成检查后必须清除掉。上一页返回下一页5.1 实训:电控悬架的检修5.供气系统的漏气检查将高度控制开关转换到“高(HIGH)”位置使汽车高度升高。将发动机熄火。在供气管路和软管接头处，用肥皂水涂抹检查是否有漏气，如有漏气，须更换漏气部位的管路、接头和密封垫圈。6

7、.检查注意事项用举升器或千斤顶将汽车举起时，必须停止高度控制。将高度控制开关(ON/OFF)拨到关闭“OFF”位置。有的车辆是同时按高(HIGH)、运动(SPORT)、标准(NORMAL ) 3个按钮2s以上时，汽车高度控制被停止。上一页返回下一页5.1 实训:电控悬架的检修由于空气悬架具有自动调节车高的功能，如果举车时没将高度控制开关拨到 “OFF” 位置，则ECU会判断系统出错而记录一个故障码。这时就需要在汽车四轮落地后，将产生的故障码设法从存储器中清除掉。有时，将高度控制开关拨到“OFF”位置时，会显示故障码，这是不正常的。只要将开关重新拨到“ON”位置，故障码就被清除。当使汽车四轮落地

8、前，必须将汽车下面的所有物体搬开。因为在维修的过程中，可能进行了空气悬架的放气、空气管路拆检等操作，此时空气弹簧中的主气室可能无气或存有少量剩余气体，汽车落地后，因自身的重量使车身高度很低，车下物体可能会碰伤底盘或轮胎，所以，必须将汽车下面的所有物体搬开。上一页返回下一页5.1 实训:电控悬架的检修在开动汽车之前，必须启动发动机使汽车高度恢复到正常状态。原因主要是空气弹簧中的空气在维修时被放掉，车身高度变得很低，如果此时汽车起步，势必造成车身与悬架或轮胎相互碰撞。因此，维修后首先启动发动机，用空气悬架压缩机给空气弹簧气室输送压缩空气，使汽车高度恢复正常，这样汽车便可正常行驶。在维修时，除非必要

9、，一般不要触及前安全气囊碰撞传感器。若要触及，必须在维修前拆下安全气囊碰撞传感器，避免影响安全气囊系统的正常工作。上一页返回5.2 电子控制悬架系统的基木结构与工作原理传统的悬架系统一般具有固定的弹簧刚度和减振器阻尼，不能同时满足汽车行驶平顺性和操纵稳定性的要求。例如，降低弹簧刚度，平顺性会变好，使乘坐舒适，但由于悬架偏软会使操纵稳定性变差;而增加弹簧刚度会提高操纵稳定性，但较硬的弹簧又使车辆对路面的不平度很敏感，使平顺性降低。因此，理想的悬架系统应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，这样既能满足平顺性的要求又能满足操纵稳定性的要求。电子控制悬架系统就是这种理想的悬架系统。上一

10、页返回下一页5.2 电子控制悬架系统的基木结构与工作原理电子控制悬架系统主要有半主动悬架和主动悬架两种。半主动悬架是指悬架元件中的弹簧刚度或减振器阻尼力可以根据需要进行调节。而主动悬架能根据需要自动调节弹簧刚度和减振器的阻尼力，从而能够同时满足汽车行驶平顺性和操纵稳定性等各方面的要求。主动悬架按照弹簧的类型，又可以分为空气弹簧主动悬架和油气弹簧主动悬架。本部分以丰田凌志LS400为例介绍电控悬架系统。上一页返回下一页5.2 电子控制悬架系统的基木结构与工作原理5. 2. 1概述丰田凌志LS400的电控悬架系统为空气弹簧主动悬架，可以根据行驶条件自动控制弹簧刚度、减振器阻尼力及车身高度，以抑制加

11、速时后坐、制动时点头，车令向时侧倾等汽车行驶状态的变化，明显改善乘坐舒适性和操纵稳定性。1.系统控制功能丰田凌志LS400的电控悬架系统主要对车速及路面感应、车身姿态、车身高度3个方面进行控制。上一页返回下一页5.2 电子控制悬架系统的基木结构与工作原理(1)车速与路面感应控制当车速高时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以提高汽车高速行驶时的操纵稳定性。当前轮遇到凸起时，减小后轮悬架弹簧刚度和减振器阻尼力，以减小车身的振动和冲击。当路面差时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以抑制车身的振动。(2)车身姿态控制车令向时侧倾控制:急转向时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以抑制车身的侧倾。上一页返回下一页5.

12、2 电子控制悬架系统的基木结构与工作原理制动时点头控制:紧急制动时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以抑制车身的点头。加速时后坐控制:急加速时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以抑制车身的后坐。(3)车身高度控制高速感应控制:车速超过90 km/h，降低车身高度，以减少空气阻力，提高汽车行驶的稳定性。连续差路面行驶控制:车速在4090 km/h，提高车身高度，以提高汽车的通过性;车速在90 km/h以上，降低车身高度，以满足汽车行驶的稳定性。上一页返回下一页5.2 电子控制悬架系统的基木结构与工作原理点火开关OFF控制:驻车时，当点火开关关闭后，降低车身高度，便于乘客的乘降。自动高度控制:当乘客和载质

13、量变化时，保持车身高度恒定。2.系统操作丰田凌志LS400的电控悬架系统有3个操作选择开关:高度控制ON/OFF开关、高度控制开关和LRC(模式控制)开关。高度控制 ON/OFF开关安装在汽车尾部后备箱的左边。当高度控制ON/OFF开关处于ON位置时，系统可按选择方式进行车身高度自动控制;当该开关处于OFF位置时，系统不执行车身高度控制。上一页返回下一页5.2 电子控制悬架系统的基木结构与工作原理高度控制开关和LRC(模式控制)开关安装在驾驶室内变速操纵杆的旁边。高度控制开关用于选择控制车身高度，当高度控制开关处于“HIGH(高)”位置时，系统对车身高度进行“高值自动控制”;当高度控制开关处于

14、“NORM”位置时，车身高度则进入“常规值自动控制”状态。LRC(模式控制)开关用于选择控制悬架的刚度、阻尼力参数。当LRC(模式控制)开关处于“SPORT”位置时，系统进入“高速行驶自动控制”;上一页返回下一页5.2 电子控制悬架系统的基木结构与工作原理当LRC(模式控制)开关处于“NORM”位置时，系统对悬架刚度、阻尼力进行“常规值自动控制”。此时，悬架ECU根据车速传感器等信号，使悬架的刚度、阻尼力自动地处于软、中、硬3种状态。上一页返回下一页5.2 电子控制悬架系统的基木结构与工作原理5. 2. 2系统组成及工作原理1.组成任何电子控制空气悬架系统都是由传感器、电子控制单元(ECU)和

15、执行器3部分组成，丰田凌志LS400的电控悬架系统一也是这样，具体来说，传感器包括车身高度传感器、转向传感器、车速传感器、节气门位置传感器等，执行器包括高度控制阀、排气阀、悬架控制执行器等。上一页返回下一页5.2 电子控制悬架系统的基木结构与工作原理丰田凌志LS400的电控悬架系统元件在车上的位置如图5-1所示。2.控制原理(1)车身高度控制车身高度控制系统由压缩机、干燥器、排气阀、1号高度控制继电器、2号高度控制继电器、1号高度控制阀、2号高度控制阀、前后左右4个空气弹簧、4个车身高度传感器及悬架ECU等组成。如图5-2所示为车身高度控制系统示意图，图5-3所示为1号、2号高度控制阀控制电路

16、图.上一页返回下一页5.2 电子控制悬架系统的基木结构与工作原理图5-4所示为空气压缩机控制电路图。当点火开关接通时，ECU使2号高度控制继电器线圈通电，2号高度控制继电器触点闭合，使前、后、左、右4个高度传感器接通蓄电池电源。当车身高度需要上升时，从ECU的RCMP端子送出一个信号，使1号高度控制继电器接通，1号高度控制继电器触点闭合，压缩机控制电路接通产生压缩空气。ECU使高度控制电磁阀线圈通电后，电磁线圈将高度控制阀打开，并将压缩空气引向空气弹簧，从而使车身高度上升。上一页返回下一页5.2 电子控制悬架系统的基木结构与工作原理当车身高度需要下降时，ECU不但使高度控制阀电磁线圈通电，而且

17、还使排气阀电磁线圈通电，排气阀电磁线圈使排气阀打开，将空气弹簧中的压缩空气排到大气中。1号高度控制阀用于前悬架控制，它有两个电磁阀分别控制左右两个空气弹簧。2号高度控制阀用于后悬架控制，它与1号高度控制阀一样，也采用两个电磁阀。为了防止空气管路中产生不正常的压力，2号高度控制阀中采用了一个溢流阀。悬架系统的车身高度传感器采用光电式传感器，为了检测汽车高度和因道路不平而引起的悬架位移量，在每个悬架上都装有一只车身高度传感器，用于连续监测车身与悬架下臂之间的距离。如图5-5所示为车身高度传感器与ECU之间的连接电路图。上一页返回下一页5.2 电子控制悬架系统的基木结构与工作原理(2)弹簧刚度和减振

18、器阻尼力控制电子控制空气悬架系统空气弹簧的结构如图5-6所示。悬架系统弹簧刚度和减振器阻尼力控制执行器安装在空气弹簧的上部，悬架控制执行器电路如图5-7所示，ECU将信号送至悬架控制执行器以同时驱动减振器的阻尼调节杆和空气弹簧的气阀控制杆，从而改变减振器的阻尼力和悬架弹簧刚度。3.系统电路图图5-8所示为LS400电子控制空气悬架系统的线路连接图。表5-1为连接器各接线端子与ECU连接对象的对应关系。上一页返回5.3 电子控制悬架系统的故障诊断与检修本部分以凌志LS400为例进行介绍。1.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 kg/cm2和2

19、.5 kg/cm2)检查汽车高度(下横臂安装螺栓中心到地面的距离)。 如图5-9所示，将高度控制开关由NORM转换到HIGH ,车身高度应升高1030 mm，所需时间为20 40s。上一页返回下一页5.3 电子控制悬架系统的故障诊断与检修(2)溢流阀的检查点火开关置于ON，将高度控制连接器的1、7端子短接，如图5-10所示，使压缩机工作。压缩机工作一会儿后，检查溢流阀是否放气，如图5-11所示;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，将点火开关置于OFF，清除故障码。(3)漏气检查将高度控制开关置于HIGH位置。使发动机熄火。在管子的接头处涂抹肥皂水，如图5-12所示。

20、上一页返回下一页5.3 电子控制悬架系统的故障诊断与检修2.故障诊断(1)指示灯检查点火开关置于ON。LRC指示灯(SPORT指示灯)和HEIGHT指示灯(NORM和HI指示灯)应点亮2s，指示灯的位置如图5-13所示。如果NORM指示灯以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置于ON。上一页返回下一页5.3 电子控制悬架系统的故障诊断与检修跨接TDCL或检查连接器的TC与E1端子，如图5-14所示。从NORM指示灯的闪烁读取故障码。NORM指示灯的位置如图5-15所示。故障码读取方法:该车电控悬架的故障码均为两位数，同一位数(个位或十

21、位)的故障码闪烁间隔时间最小(均为1s)，不同位数间故障码闪烁间隔时间稍长(均为2s);故障码会重复闪烁，两次故障码闪烁间隔时间最长(约为3s)。用图形表示故障码21; 上一页返回下一页5.3 电子控制悬架系统的故障诊断与检修如果高度控制ON/OFF开关置于OFF位置，会输出代码71，这是正常的。(3)清除故障码点火开关置于OFF，拆下1号接线盒中的ECU-B熔丝10s以上，如图5-16所示;或点火开关置于OFF，跨接高度控制连接器的端子9与端子8 10 5以上，如图5-17所示。上一页返回图5-1 凌志LS400的电控是架系统元件在车上的位置返回1-1号高度控制继电器;2-前车身高度传感器;3-前悬架控制执行器;4-制动灯开关;5-转向传感器;6-高度控制开关;7-LHC开关;8-后车身高度传感器;9-2 q高度控制阀和溢流阀;10-高度控制ON/OFF开关;11-高度控制作接器;12-后悬架控制执行器;13-2号高度控制继电器;14-悬架LCU;15-门控灯开关;16-主节气门位置传感器;17-1号高度控制阀;