底盘电控系统原理与检修课程课件-项目10 电控悬架车辆无法自动举升故障检修

项目10电控悬架车辆无法自动举升故障检修汽车底盘电控系统原理与检修（第2版）主编：目录CONTENTS任务10.2典型车型电控悬架系统工作异常故障检修任务10.1汽车电控悬架总体认识知识目标能力目标12电控悬架的作用，掌握电控悬架系统的工作原理和基本组成。丰田凌志LS400轿车电控空气悬架系统检查。了解掌握3调整丰田凌志LS400轿车电控悬架系统；分析丰田凌志LS400轿车电控悬架系统控制电路。学会汽车电控悬架总体认识任务10.1任务10.1汽车电控悬架总体认识任务导入客户报修：一辆日本丰田的LS400轿车，安装电控悬架系统，行驶中悬架指示灯闪亮，且车身高度控制不起作用，去修配厂维修，经过多次查找，未发现问题，请同学们思考，是什么原因造成的呢？故障原因分析：我们知道，悬架故障指示灯闪亮应该为电器故障，所以经初步检查，维修人员通过拆装，对电路元件进行测量，检查电控执行部件、传感器和悬架控制电脑等部分，发现是车身高度传感器信号不正常故障或执行器电磁排气阀不工作故障，最终经过检测为车身高度传感器故障，更换了车身高度传感器后，问题消失。10.1.1电控悬架的发展

1.国外电控悬架系统的发展电控悬架系统主要应用于中、高档轿车和客车上，如雷克萨斯LS400、雪铁龙C6、大众途锐、辉腾、奥迪A8（可调空气悬架，AdaptiveAirSuspension，AAS）、通用凯迪拉克、三菱GALANT（格兰特）轿车（Auto-ElectronicControlSuspension，A-ECS）等，国外部分重型车辆上也有应用。任务10.1汽车电控悬架总体认识

汽车悬架可分为主动悬架和被动悬架两种类型。传统悬架属于被动悬架，它的弹簧硬度和减振器阻力在使用中不能根据使用工况和路面输入的变化来进行调整，难以满足对汽车平顺性、舒适性和操纵稳定性的更高要求。因此，越来越多的汽车已经采用主动悬架，即电控悬架系统。10.1.1电控悬架的发展

2.国内电控悬架系统的应用情况其实我国早在20世纪50年代就开始对电控弹簧进行研究，1957年，长春汽车研究所开始了空气悬架技术的研究，不少高校的相关专家学者及研究机构多年来也做了大量有效的工作，并取得了许多重要研究成果。国内相对较多的应用主要集中在郑州宇通、厦门金龙、苏州金龙、金华青年、济南重汽、扬州亚星、一汽客车、东风杭汽等规模较大的客车、载重车及底盘厂家。此外，国内其他一些客车厂家都是以选装国外空气悬架产品为主。车上装用电控悬架的情况见表10.1。任务10.1汽车电控悬架总体认识10.1.2电控悬架系统功用电控悬架不仅具有传统悬架的作用，单纯被动地吸收能量、缓和冲击，而且根据汽车载荷、行驶速度、转向角度及路面状况等行驶条件的变化，改变弹簧的刚度、减震器的阻尼力及车身高度和姿态，从而满足汽车平顺性、舒适性和操纵稳定性的更高要求。如图10.1所示。任务10.1汽车电控悬架总体认识图10.1两种悬架结构示意图10.1.2电控悬架系统功用任务10.1汽车电控悬架总体认识1.减振器阻尼力调节根据汽车的负载、行驶路面条件、汽车行驶状态等来控制悬架减振器的阻尼力，防止汽车急速起步或急加速时的车尾下蹲、紧急制动时的车头下沉，以及急转弯时车身横向摇动和换挡时车身纵向摇动等，提高行驶平顺性和操纵稳定性。3.汽车车身高度调节可以使得车辆根据负载变化自动调节悬架高度以保持车身的正常高度和姿态。当汽车在坏路面行驶时可以使车身升高,增强其通过性；当汽车在高速行驶时，又可以使车身降低,减少空气阻力并提高行驶稳定性。2.弹性元件刚度调节在各种工况下，通过对悬架弹性元件刚度的调整，改变车身的振动强度和对路况及车速的感应程度,来改善汽车的乘坐舒适性与操纵稳定性。10.1.3电控悬架系统的类型任务10.1汽车电控悬架总体认识

目前中级轿车上采用的电控悬架（半主动悬架），一般只能实现减振器阻尼力的调节功能和横向稳定器侧倾刚度的调节。而一些高级轿车上的电控悬架（主动悬架）则能实现悬架系统的刚度、减振器的阻尼力及车身高度等参数得以改变的全部功能。因此，逐渐被电控悬架（主动悬架）所取代（表10.2）。表10.2电控悬架10.1.4电控悬架系统的组成及工作原理任务10.1汽车电控悬架总体认识

1.电控悬架系统组成采用空气弹簧的电控悬架系统称为电控空气悬架系统，它用空气压缩机产生压缩空气，送到弹簧和减振器的空气室中,利用气体的可压缩性来实现弹性减振作用，并通过感知载荷、驾驶工况和道路条件的变化,由ECU自动控制压缩机和充放气阀的工作状态,从而改变气体压力以调整悬架刚度及整车高度。电控空气悬架由传感器、电子控制单元和执行器三部分组成，如图10.2所示。图10.2电控悬架组成10.1.4电控悬架系统的组成及工作原理任务10.1汽车电控悬架总体认识

2.电控悬架系统工作原理电控悬架系统是以电控单元为控制核心，根据车身高度、转向盘转角、车速和制动等信号，经过运算分析后，输出控制信号，控制各种电磁阀和步进电动机，对汽车悬架参数，如弹簧刚度、减振器阻尼系数、倾斜刚度和车身高度进行控制，从而提高汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性的悬架系统，如图10.4所示。

具体地说，电控空气悬架系统主要包括空气压缩机、电子控制单元（即悬架电脑）、车身高度传感器、车身加速度传感器、储气罐、空气弹簧减震器及控制用的电磁阀组等部件，如图10.3所示。10.1.5电控悬架系统的主要构件任务10.1汽车电控悬架总体认识

1.电控悬架系统主要传感器（1）车身高度传感器。车身高度传感器的作用是把车身与车桥之间的相对位置变化量转化为电信号送给悬架ECU，从而对车身高度和姿态进行调整。车身高度传感器的一端与车桥连接，另一端在悬架系统上。如图10.5所示车身高度传感器的安装位置。图10.5车身高度传感器的安装位置10.1.5电控悬架系统的主要构件任务10.1汽车电控悬架总体认识（2）转向盘转角传感器。转向盘转角传感器安装在转向轴上，检测转向盘的转角信号，包括转向盘位置和转向盘转向速度。大多采用光电式转向盘转角传感器。该传感器位于转向盘下面，装在组合开关总成内，用于检测汽车转弯的方向和转弯的角度。转向传感器由一个信号盘（有缝圆盘）和两个遮光器组成。每个遮光器有一个发光二极管和光敏晶体管，两者相互对置，并固定在转向柱管上。信号盘沿圆周开有20条光缝，它被固定在方向盘主轴上，随主轴转动而转动，如图10.6所示。图10.6转向盘转角传感器原理10.1.5电控悬架系统的主要构件任务10.1汽车电控悬架总体认识（3）加速度传感器。在车轮打滑时，无法以转向角和汽车车速正确判断车身侧向力的大小，此时利用加速度传感器可以直接准确地测量出汽车的纵向加速度以及汽车转向时因离心力而产生的横向加速度，并将信号输送给ECU，使ECU能够调节悬架系统的阻尼力大小及空气弹簧的压力大小，以维持车身的最佳姿势，如图10.7所示。常用的加速度传感器有差动变压器式、球位移式等。图10.7加速度传感器位置图10.1.5电控悬架系统的主要构件任务10.1汽车电控悬架总体认识另外，车速传感器提供汽车行驶速度信号，节气门位置传感器提供节气门开度、开闭速率信号，如图10.8所示。图10.8车速传感器和节气门位置传感器10.1.5电控悬架系统的主要构件任务10.1汽车电控悬架总体认识

2.电控悬架系统主要开关信号（1）制动灯开关。制动灯开关位于制动踏板支架上，当踩下制动踏板时，开关接通。将12V的电压加在悬架ECU的STP端子上，悬架ECU利用这一信号判断汽车是否处于制动状态，如图10.9所示。图10.9制动灯开关安装位置与电路图10.1.5电控悬架系统的主要构件任务10.1汽车电控悬架总体认识（2）车门开关。悬架ECU根据该信号判断车门是否打开，因为在车辆停止后，悬架系统会自动使车身降到较低的高度，而若此时ECU检测到车门打开（下客或卸货）时，车高自动控制必须停止，以免造成危险，如图10.10所示。图10.10车门开关安装位置与电路图10.1.5电控悬架系统的主要构件任务10.1汽车电控悬架总体认识（3）发电机IC调节器。发电机IC调节器位于发动机的交流发电机内，IC调节器的L端子在发动机运转时（即发电机发电）为蓄电池电压，在发动机停止时（即发电机不发电）不高于1.5V。IC调节器的L端子直接与悬架ECU的REG端子连接，悬架ECU据此判断发动机是否运转。悬架ECU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，如图10.11所示。图10.11发电机安装位置与电路图10.1.5电控悬架系统的主要构件任务10.1汽车电控悬架总体认识（4）悬架控制开关。在电控悬架中，常用的开关主要有模式选择开关、（LRC）阻尼力调节开关、车身高度控制开关等。一般位于变速器操纵手柄旁或仪表板上，个别开关位于行李箱内，如图10.12所示。图10.12LRC开关和车身高度控制开关10.1.5电控悬架系统的主要构件任务10.1汽车电控悬架总体认识

3.电控悬架系统主要执行器（1）空气压缩机。空气压缩机是一个电动机驱动的单缸装置，由悬架ECU控制的继电器供电，提供空气悬架系统所需的压缩空气。空气压缩机由活塞和曲柄连杆机构组成，直流永磁电动机驱动，具有大扭矩和快速启动等特点，如图10.13所示。图10.13空气压缩机结构10.1.5电控悬架系统的主要构件任务10.1汽车电控悬架总体认识（2）带减震器的空气弹簧带减震器的空气弹簧主要由主气室、副气室、悬架执行机构、减震执行机构和液压减震器等组成，如图10.14所示。图10.14带减震器的空气弹簧1—悬架执行机构；2—副气室；3—主气室；4—变阻尼液压减震器10.1.5电控悬架系统的主要构件任务10.1汽车电控悬架总体认识空气弹簧上部与车身连接，减震器下端安装于悬架摆臂上。当轿车载客人数增加时，车身高度会下降，车身高度传感器将这一信号传送给悬架ECU，ECU控制空气压缩机、车身高度电磁阀工作，向空气弹簧主气室充气，直至车身高度达到规定值；当车内载荷减少时，车身高度上升，此时，ECU根据车身高度传感器传来的信号发出控制信号，打开车身高度控制电磁阀，使空气弹簧主气室的空气通过高度控制电磁阀、空气管路，从排气阀排出,从而使车身下降，如图10.15所示。图10.15空气弹簧充气与排气10.1.5电控悬架系统的主要构件任务10.1汽车电控悬架总体认识主、副气室之间有大、小两个通道，执行机构主要由电动机及减速装置组成，它改变主、副气室之间通道的大小，即改变主、副气室之间的空气流量，使空气弹簧的有效容积改变，从而使悬架刚度空气弹簧的弹性系数发生变化，通道变小弹簧变硬，反之变软。执行机构还可以改变液压减震器内阀门开度，使阻尼系数变化。如图10.16所示。图10.16悬架控制执行机构10.1.5电控悬架系统的主要构件任务10.1汽车电控悬架总体认识（3）高度控制阀和排气电磁阀高度控制阀和排气阀的结构完全相同，都是由电磁线圈、柱塞、活动铁芯等组成。两者的功用都是用来调节车身高度和空气弹簧的刚度，区别在于安装位置不同。高度控制阀有4个，安装在空气管和空气弹簧气室之间，控制压缩空气的通断。排气电磁阀只有1个，安装在空气管与大气之间，控制压缩空气与大气的通断。图10.17所示为排气电磁阀。图10.17排气电磁阀10.1.5电控悬架系统的主要构件任务10.1汽车电控悬架总体认识按照悬架ECU的指令，高度控制阀控制压缩空气流进或流出空气弹簧主气室，ECU使高度控制阀的电磁线圈通电后，电磁线圈将高度控制阀打开，压缩空气进入主气室，使车身升高。如图10.18所示。按照ECU的指令使高度控制阀电磁线圈通电，同时还使排气阀电磁线圈通电，排气阀打开，气室中的压缩空气释放到大气中，车身高度降低。图10.18控制阀控制原理图10.1.5电控悬架系统的主要构件任务10.1汽车电控悬架总体认识

4.悬架电脑（ECU）悬架电脑接收各种传感器的输入信号并进行各种运算，然后给执行器输出控制悬架的刚度、阻尼力和车身高度的指令。同时，悬架ECU还监测各传感器的信号是否正常，若发现故障，则存储故障码和相关参数，并点亮故障指示灯。如图10.19所示。（4）高度控制继电器电控空气悬架控制电路中设有高度控制继电器，当车身高度开始上升时，继电器接受ECU控制信号，开关闭合，压缩机就能通电产生压缩空气，否则压缩机不工作。10.1.5电控悬架系统的主要构件任务10.1汽车电控悬架总体认识电控悬架指示灯根据ECU的指令点亮，在悬架系统自检时亮起，自检完毕后熄灭；悬架系统出现故障时亮起，进行故障警告。如图10.20所示。图10.20电控悬架指示灯任务实施任务实施10.1典型车型电控悬架系统工作异常故障检修任务10.2任务导入客户报修：一辆雷克萨斯400型轿车中央控制面板的悬架升高按键上的LED灯不停闪烁。连接故障检测仪对空气悬架系统进行检测，发现了故障含义为加注中央蓄压器的时间异常的故障码。利用故障检测仪的驱动功能为中央蓄压器充气，发现控制单元的指令可以发出但充气泵不工作。根据驱动测试结果可以判定，既有可能是线路问题，也有可能是元件问题。先检查了充气泵的电源线，结果无电压。对照电路图进行线路检查发现，提供电源的40A熔丝已经熔断。故障原因分析：根据以上检查结果可以确定充气泵损坏。在更换新的充气泵后悬架系统升降功能恢复，升降开关上的LED灯在车辆悬架达到预定高度后LED灯熄灭，故障排除。任务10.2典型车型电控悬架系统工作异常故障检修任务10.2典型车型电控悬架系统工作异常故障检修

当对涉及的雷克萨斯车主车况异常进行故障诊断和维修时，必须先看电控悬架系统的车辆是否有故障指示灯LED闪亮，如有应先查电路，如故障指示灯不闪亮，应查机械故障，本部分是以丰田凌志LS400轿车的电控悬架系统为例进行故障查找。任务10.2典型车型电控悬架系统工作异常故障检修10.2.1丰田凌志LS400轿车电控空气悬架系统检查

1.拆装技术要求及注意事项（2）在吊起、支起或拖动汽车之前，应该将悬架控制开关置于“OFF”位置或断开蓄电池负极。（4）如果汽车生产厂的维修手册没有指明，就不要将系统的任何电路或元件加电压或接地。（6）在控制系统的检测中，必须用生产厂在维修手册中提到的检测工具,否则可能损坏控制系统的零部件。（1）维修过程中若断开蓄电池，将会丢失悬架ECU中存储的信息。（3）当点火开关在打开状态下，不要拆卸或安装悬架ECU及其电子插头。（5）如果汽车装有安全气囊系统，在维修电控悬架前，应先将安全气囊系统断开，否则可能造成人身伤害或财产损失。任务10.2典型车型电控悬架系统工作异常故障检修10.2.1丰田凌志LS400轿车电控空气悬架系统检查

2.汽车电控悬架系统的功能检查（3）汽车高度调整功能的检查（1）汽车高度的检查（2）汽车高度的调整步骤（4）漏气检查任务10.2典型车型电控悬架系统工作异常故障检修10.2.1丰田凌志LS400轿车电控空气悬架系统检查

3.自诊断系统当电控悬架系统出现故障时，悬架ECU将使“NORM”指示灯每秒闪烁一次报警，这时可通过专用仪器进行检查，首先使用故障自诊系统，读取故障码，分析故障原因后，排除故障。如图10.24所示。图10.24解码器检查电控悬架故障任务10.2典型车型电控悬架系统工作异常故障检修10.2.1丰田凌志LS400轿车电控空气悬架系统检查

4.故障分析在进行故障分析时，有许多故障原因可能与悬架ECU有关，但实际上悬架ECU的故障率是很低的，因此在检查故障部位时，应先检查ECU以外可能发生故障的部位，待确定这些部位均正常而故障现象不能消除时，再考虑检查或更换悬架ECU。下面以丰田凌志LS400轿车电子控制悬架系统为例，介绍悬架电子控制系统的故障检修方法。雷克萨斯LS400轿车电控空气悬架系统中包括内充压缩空气的4组悬架弹簧、阻尼力可调的减振器及悬架电子控制系统等。通过ECU（自动控制）及手动开关可改变悬架弹簧的刚度和减振器的阻尼力。如图10.25所示。任务10.2典型车型电控悬架系统工作异常故障检修10.2.1丰田凌志LS400轿车电控空气悬架系统检查故障诊断时要对悬架控制电路进行检查，确定故障部位，以便迅速找出故障点。通常在不断开悬架ECU的情况下，试图通过控制开关使执行器动作来判断故障是不可能的。我们可以通过电路图10.26分析LS400轿车的悬架故障。LRC开关（模式选择开关）的作用是控制悬挂控制执行器的工作，对减振器的减振力和气压缸的弹簧刚度进行自动控制。LRC开关拨到SPORT侧时接通，系统进入高速行驶自动控制状态；LRC开关拨到NORM侧时断开，系统进入常规自动控制状态。当高度控制ON/OFF开关（也称车身高度调节控制开关）位于后备箱内，在ON位置时，该电路接通，电控悬挂系统可以对车身高度进行自动控制；在OFF位置时，电路断开，电控悬挂系统不进行车身高度控制。任务10.2典型车型电控悬架系统工作异常故障检修10.2.2三菱轿车电控空气悬架系统检修

1.三菱轿车电控空气悬架系统结构三菱轿车电控空气主悬