《汽车底盘电控技术》第7章电控悬架结构原理

《汽车底盘电控技术》第7章电控悬架结构原理第一页，共33页。学习目标1．掌握电控悬架的功用、组成及工作原理2．掌握电控悬架主要元件的结构、原理及检测3．熟悉电控悬架常见故障的诊断第二页，共33页。学习主要内容电控悬架的类型及基本组成；半主动悬架的基本结构和工作原理；主动悬架的基本结构和工作原理；丰田LS400电控悬架介绍；电控悬架检修及故障诊断。第三页，共33页。学习重点难点主动悬架主要元件的结构原理及检查。教学方法及教具讲授、现场教学、课件教学时数8课时第四页，共33页。7.1

电控悬架概述7.1.1

被动悬架与主动悬架引入：悬架的基本组成、主要作用被动悬架——刚度、阻尼系数固定；主动悬架——刚度、阻尼系数可调。第五页，共33页。7.1.2电控悬架的基本组成各种传感器电控单元执行机构图2-1悬架电子控制系统的组成传感器名称传感器用途车身加速度传感器检测车身的振动，可间接反映汽车行驶的路面状况车身高度传感器检测车身相对车桥的位移，可反映车身的平顺性和车身的高度车速传感器检测车轮的转速，反映车速和用于计算车身侧倾程度转向盘转角传感器检测转向盘转角，用于计算车身侧倾程度车门传感器检测车门的开关状态制动灯开关检测制动灯电路的通断，提供汽车制动信号节气门位置传感器检测节气门的开度，提供汽车加速度信号模式选择开关可供驾驶员手动选择“软”或“硬”两种模式表2-1电控悬架传感器类型及用途第六页，共33页。7.1.3电控悬架的类型半主动悬架——刚度、阻尼系数可调整一个全主动悬架——刚度和阻尼系数均可调整根据介质不同：油气式主动悬架空气式主动悬架第七页，共33页。7.2电控悬架架构及原理7.2.1半主动悬架的基本结构和工作原理控制模型图2-2半主动悬架控制模型图1-控制器；2-整形放大电路；3-加速度传感器；4-悬架质量；5-阻尼可调减振器；6-悬架弹簧；7-非悬架质量；8-轮胎的当量质量第八页，共33页。基本原理：改变阻尼孔的大小连续可调式：ECU接收速度、位移、加速度等传感器信号，计算出相应的阻尼值，向步进电动机发出控制信号，经阀杆调节阀门，使节流孔阻尼连续变化。图2-4阻尼力可连续调节的半主动悬架第九页，共33页。三级可调式：使回转阀转动，控制通断油孔和控制油路截面积的变化，使控制阀具有小、中、大3个位置，产生3个阻尼值。图2-5三级可调式减振器阻尼变换原理第十页，共33页。7.2.2主动悬架的基本结构和工作原理作用：根据车身高度、车速、转向角度及速率、制动等信号，由电控单元控制悬架执行机构，进而改变悬架的刚度、减振器的阻尼力及车身高度等参数，从而使汽车具有良好的乘坐舒适性和操纵稳定性。1.空气弹簧主动悬架基本组成及作用（1）车身高度传感器。（2）节气门开度传感器。（3）转向盘转角传感器。（4）车速传感器。（5）制动灯开关。（6）模式选择开关。（7）车门传感器。第十一页，共33页。工作原理图2-7电子控制空气式悬架原理图第十二页，共33页。1）车速与路面感应控制（1）高速感应控制。高速→刚度、阻尼增大。

（2）前后车轮相关控制。前轮遇凸起→后轮刚度、阻尼增大。（3）坏路面感应控制。坏路面行驶→刚度、阻尼增大。2）车身姿态控制（1）转向车身侧倾控制。急转弯时→刚度、阻尼增大。（2）制动车身点头控制。汽车紧急制动时→刚度、阻尼增大。（3）起步车身俯仰控制。突然起步或突然加速时→刚度、阻尼增大。第十三页，共33页。3）车身高度控制（1）高速感应控制。高速时→车身高度降低。（2）连续坏路面行驶控制。坏路面时→车身高度升高。图2-9车身高度调整过程第十四页，共33页。2.油气弹簧主动悬架组成：图2-10雪铁龙XM轿车的主动式油气弹簧悬架系统第十五页，共33页。传感器：①转向盘转角传感器。②加速度传感器。③制动压力传感器。④车速传感器。⑤车身高度传感器。第十六页，共33页。工作原理：图a：软状态阀芯左移→气室容积增大→气压降低→刚度增大图b：硬状态阀芯右移→气室容积减小→气压升高→刚度增大图2-11油气弹簧主动悬架的工作原理第十七页，共33页。3．带路况预测传感器的主动悬架基本组成：悬架弹簧、单向液压执行器、控制阀图2-12带路况预测传感器的主动悬架第十八页，共33页。基本工作：ECU根据车速可以估算出测得的凸起物和实际车轮通过凸起物之间的滞后时间，控制选择阀应恰好在车轮通过凸起物时打开，使悬架的阻尼系数作短暂变化，车轮过了凸起物后，选择阀再次关闭。第十九页，共33页。7.2.3典型汽车电控悬架介绍TEMS——TOYOTAelectronicmodulatedsuspension1.雷克萨斯LS400轿车电控空气悬架控制功能控制项目功能防侧倾控制使弹簧刚度和减振力变成“坚硬”状态，能抑制侧倾而使汽车的姿势变化减至最小，以改善操纵性防点头控制使弹簧刚度和减振力变成“坚硬”状态，能抑制汽车制动时点头而使汽车的姿势变化减至最小防下坐控制使弹簧刚度和减振力变成“坚硬”状态，能抑制汽车加速时后部下坐而使汽车的姿势变化减至最小高车速控制使弹簧刚度变成”坚硬”状态或使减振力变成“中等”状态，能改善汽车高速时的行驶稳定性和操纵性不平整路面控制使弹簧刚度和减振力视需要变成“中等”或“坚硬”状态，以抑制汽车车身在悬架上下垂，从而改善汽车在不平坦路面上行驶时的乘坐舒适性颠动控制使弹簧刚度和减振力变成“中等”或“坚硬”状态，抑制汽车在不平坦路面上行驶时的颠动跳振控制使弹簧刚度和减振力视需要变成“中等”或“坚硬”状态，能抑制汽车在不平坦路面上行驶时的上下跳振自动高度控制不管乘客和行李质量情况如何，使汽车高度保持某一恒定的高度位置，操作高度控制开关使汽车的目标高度变为“正常”或“高”的状态高车速控制当高度控制开关在“HIGH”位置时，汽车高度会降低至”正常”状态，从而改善高速行驶时的稳定性点火开关OFF控制当点火开关关闭后因乘客和行李质量变化而使汽车高度变为高于目标高度时，能使汽车高度降低至目标高度，从而改善汽车驻车时的姿势表2-3雷克萨斯LS400轿车电控空气悬架系统控制功能表第二十页，共33页。2.雷克萨斯LS400轿车电控空气悬架系统操作操作选择开关：位置；作用平顺性开关高度控制开关高度控制ON/OFF开关第二十一页，共33页。3.雷克萨斯LS400轿车电控空气悬架系统组成及工作原理

组成：空气压缩机、干燥器、排气阀、高度控制阀、高度控制继电器、高度传感器、转向传感器、悬架控制执行器、悬架电控单元ECU、悬架刚度调节装置和减振器阻尼力调节装置等。图2-15雷克萨斯LS400轿车电控空气悬架系统零部件车上布置第二十二页，共33页。工作原理图图2-16雷克萨斯LS400轿车电控空气悬架系统工作原理图第二十三页，共33页。1）汽车高度控制低于设定高度→空气压缩机运转→高度控制阀打开→压缩空气进入气压缸的主气室→车身升高高于设定目标→高度控制阀及排气阀打开→压缩空气排到大气中→车身下降图2-17汽车高度控制系统空气流通图第二十四页，共33页。2）弹簧刚度和减振器阻尼力控制进入空气悬架副气室的空气量越多，贮气空间越大，空气弹簧的刚度越小，反之刚度越大。图2-21气压缸的结构第二十五页，共33页。2.3电控悬架检修及故障诊断2.3.1丰田雷克萨斯LS400汽车电控悬架的一般性检查1.车身高度调整功能的检查1）车身升高检查2）车身降低检查图2-25手动车身高度控制开关的位置第二十六页，共33页。2．溢流阀工作的检查3．空气管路漏气检查4．车身高度的检查与调整1）车身高度的检查2）车身高度调整部位车前端车后端左右误差前后误差高度/mm228±10210±10<1017.5±1.5表2-5车身的高度第二十七页，共33页。7.3.2丰田雷克萨斯LS400汽车电控悬架的故障自诊断1.指示灯的检查指示灯应亮2s左右图2-33悬架控制指示灯的位置第二十八页，共33页。2.故障码的读取（1）接通点火开关。（2）用跨接线将TDCL或检查连接器的端子TC与El连接。（3）根据仪表板高度控制“NORM”指示灯的闪烁情况读取故障码。3．故障码的清除第二十九页，共33页。7.3.3丰田雷克萨斯LS400汽车电控悬架的故障分析及诊断常见故障：悬架刚度和阻尼系数控制失灵，高度控制失灵等。1.悬架刚度和阻尼系数控制失灵1）LRC指示灯显示状态不变现象：不管如何操作悬架刚度和阻尼系数控制开关（LRC），LRC指示灯显示状态保持原样不变。原因：悬架刚度和阻尼系数控制开关（LRC）电路故障，悬架电控单元（ECU）有故障。2）悬架刚度和阻尼系数控制失效现象：汽车在行驶时，悬架刚度和阻尼系数不随着行驶状况、路况、汽车姿态变化而调节。原因：悬架控制执行器电路有故障，悬架控制执行器电源电路故障，TC与TS端子电路有故障，悬架刚度和阻尼系数控制开关（LRC）电路故障，空气弹簧减振器故障，悬架电控单元（ECU）有故障。

第三十页，共33页。2.高度控制失灵1）高度控制指示灯的显示不随高度控制开关操作而变化现象：高度控制开关无论转换在何种模式，高度指示灯显示模式不变。原因：高度控制开关电路故障，调节器电路故障，高度控制电源电路故障，高度控制传感器故障，悬架电控单元（ECU）有故障。2）汽车高度控制