第五章 6-汽车电子控制悬架系统课件

第五章6电子控制悬架系统检修电子控制悬架系统（ElectronicControlSuspensionSystem，ECS）又称为电子调节悬架系统（ElectronicModulatedSuspensionSystem，EMS）。1第五章6-汽车电子控制悬架系统相关知识2.1概述2.2传感器及开关2.3电子控制单元（ECU）2.4执行机构2.5LS400电子控制悬架系统2第五章6-汽车电子控制悬架系统2.1概述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.降低弹簧刚度，平顺性会变好，使乘坐舒适，但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。3第五章6-汽车电子控制悬架系统2.1.1电控悬架系统的分类电子控制悬架系统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和减振器阻尼力之一可以根据需要进行调节。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可分为空气弹簧主动悬架和油气弹簧主动悬架。4第五章6-汽车电子控制悬架系统2.1.2电控悬架系统的控制功能１、车速及路面感应控制２、车身姿态控制３、车身高度控制5第五章6-汽车电子控制悬架系统1、车速与路面感应控制•电控悬架系统能够根据车速和道路的状况对弹簧刚度和减振力进行控制，以抑制汽车在不平道路上行驶时的颠簸或上下跳动，从而改善汽车在不平道路上行驶时的乘坐舒适性。6第五章6-汽车电子控制悬架系统①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。②当前轮遇到突起时，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。③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。7第五章6-汽车电子控制悬架系统2、车身姿态控制•电控悬架系统能够通过调节弹簧刚度、减振器阻尼力以对车身在转向时侧倾、制动时点头、加速时后坐等姿态进行控制。①转向时侧倾控制。②制动时点头控制。③加速时后坐控制。8第五章6-汽车电子控制悬架系统3、车身高度控制•不管车辆负载在规定范围内如何变化，都可以保持汽车高度一定，车身保持水平，可大大减少汽车在转向时产生的侧倾。①自动高度控制。②高速感应控制。③点火开关OFF控制。9第五章6-汽车电子控制悬架系统2.1.3电控悬架系统的基本组成和工作原理电子控制悬架系统一般由传感器及开关、电子控制单元和执行机构等组成。10第五章6-汽车电子控制悬架系统11第五章6-汽车电子控制悬架系统2.1.3电控悬架系统的基本组成和工作原理电控悬架系统的一般工作原理是：利用传感器（包括开关）把汽车行驶时路面的状况和车身的状态进行检测，将检测信号输入计算机进行处理，计算机通过驱动电路控制悬架系统的执行器动作，完成悬架特性参数的调整。图2-1电控悬架系统的工作原理12第五章6-汽车电子控制悬架系统2.2传感器及开关2.2.1转向盘转角传感器转向盘转角传感器装在转向轴上，用于检测转向盘的中间位置、转动方向、转动角度和转动速度。在电子控制悬架中，电子控制单元根据车速传感器信号和转角传感器信号，判断汽车转向时侧向力的大小和方向，提高操纵稳定性、防止侧倾。13第五章6-汽车电子控制悬架系统现代汽车多采用光电式转角传感器，图2-2所示为光电式转角传感器的安装位置和结构。图2-214第五章6-汽车电子控制悬架系统光电式转角传感器的工作原理如图2-3所示，其电路原理如图2-4所示。15第五章6-汽车电子控制悬架系统2.2.2车身高度传感器车身高度传感器的功用是将车身与车桥之间的相对高度变化（悬架变形量的变化）转换为电信号并送给电控单元。车身高度传感器常用的有片簧开关式、霍尔式和光电式传感器。16第五章6-汽车电子控制悬架系统光电式车身高度传感器一般安装在车身与车桥之间（图2-5），其结构及工作原理如图2-6所示（与转向盘转角传感器类似）。图2-5光电式车身高度传感器的安装位置17第五章6-汽车电子控制悬架系统2.2.3加速度传感器当车轮打滑时，不能以转向角和汽车车速正确判断车身侧向力的大小。为了直接测出车身横向加速度和纵向加速度，可以利用加速度传感器。常用的加速度传感器有差动变压器式和钢球位移式等。18第五章6-汽车电子控制悬架系统１、差动变压器式加速度传感器图2-7所示为差动变压器式加速度传感器的结构，图2-8所示为其工作原理。图2-7/8差动变压器式加速度传感器的结构和工作原理19第五章6-汽车电子控制悬架系统２、钢球位移式加速度传感器钢球位移式加速度传感器的结构如图2-9所示。图2-9钢球位移式加速度传感器的结构20第五章6-汽车电子控制悬架系统2.2.4模式选择开关驾驶员根据汽车的行驶状况和路面情况选择悬架的运行模式，即悬架的“软”、“中”或“硬”状态，从而决定减振器的阻尼力大小。图2-10模式选择开关的位置和操作方法21第五章6-汽车电子控制悬架系统2.2.5其他传感器及开关１、车速传感器２、节气门位置传感器３、车门传感器４、高度控制开关５、制动灯开关22第五章6-汽车电子控制悬架系统2.3电子控制单元（ＥＣＵ）悬架电子控制单元接收各传感器、开关输入的信号，通过运算处理，控制执行器进行适应性调节，保持车辆的平顺性和操纵稳定性，如图2-11所示。23第五章6-汽车电子控制悬架系统24第五章6-汽车电子控制悬架系统2.4执行机构2.4.1空气弹簧空气弹簧主要由主气室、副气室、弹性刚度执行机构、阻尼转换执行机构和液压减振器等组成，如图2-12所示。主气室被压缩的空气量发生变化，即可改变空气弹簧的刚度。执行器带动阻尼调节杆转动可改变活塞上阻尼孔的大小，从而改变减振器的阻尼系数。弹簧刚度是通过主气室与副气室进行调节的，阻尼系数是通过减振器进行调节的。25第五章6-汽车电子控制悬架系统2.4.2悬架阻尼调节装置１、可调阻尼式减振器可调阻尼式减振器主要由缸筒、活塞及活塞控制杆、回转阀等组成，如图2-13所示。26第五章6-汽车电子控制悬架系统２、阻尼转换执行机构阻尼转换执行机构装在减振器的上部，由直流电动机、减速齿轮、控制杆、电磁铁和挡块等组成，如图2-14所示。图2-+-14阻尼转换执行机构27第五章6-汽车电子控制悬架系统2.4.3悬架刚度调节装置悬架刚度的调节是通过悬架刚度调节执行机构改变主、副气室之间气体通道的大小，从而改变主、副气室之间的气体流量，使悬架刚度发生变化。•悬架刚度调节执行机构由悬架刚度控制阀和执行机构等组成。28第五章6-汽车电子控制悬架系统执行机构位于减振器的顶部，与阻尼系数控制机构组装在一起。图2-15悬架刚度执行机构29第五章6-汽车电子控制悬架系统刚度控制阀装在空气弹簧副气室的中部，如图2-16所示。由空气阀、阀体和空气阀控制杆组成，空气阀在截面上有一个空气孔，外部的阀体在截面上有不同大小的空气孔。图2-16刚度控制阀30第五章6-汽车电子控制悬架系统2.4.4车高控制执行机构车高控制是指根据乘员人数、装载质量和汽车的状态自动调节汽车高度。当乘员人数和装载质量增加或减少时，汽车高度自动保持一定，使汽车行驶平稳；当在高低不平的路面上行驶时，为防止发生车架与车身之间的撞击，ＥＣＵ控制悬架弹簧的行程在一定的范围内；当高速行驶时，为减少空气阻力而降低车高；当汽车停车后，乘员下车或装载质量减少后车高会增加，ＥＣＵ会控制空气弹簧在几秒钟内将空气少量排出，降低车高。31第五章6-汽车电子控制悬架系统车高控制执行机构主要由空气阀、空气压缩机和设置在悬架之上的主气室组成。车高控制主要是利用空气弹簧中主气室空气量的多少来进行调节。车身高度控制原理如图2-17所示。图2-17车身高度控制原理图32第五章6-汽车电子控制悬架系统2.5LS400电子控制悬架系统LS400电子控制悬架系统为主动式空气弹簧悬架。它可以对车身高度、弹簧刚度及减振器阻尼力进行综合控制，可以抑制车辆侧倾、制动时前部点头和高速行驶进后部下沉等汽车行驶状态变化，因此具有良好的乘坐舒适性和操纵稳定性。33第五章6-汽车电子控制悬架系统2.5.1系统的组成电控悬架系统元件在车上的位置如图2-20所示。34第五章6-汽车电子控制悬架系统2.5.2系统操作LS400电子控制悬架系统有３个操作选择开关：平顺性开关、高度控制开关和高度控制ＯＮ／ＯＦＦ开关。高度ＯＮ／ＯＦＦ控制开关安装在汽车尾部后备箱的左边。当高度ＯＮ／ＯＦＦ控制开关处于ＯＮ位置时，系统可按选择方式进行车身高度自动控制；该开关处于ＯＦＦ位置时，系统不执行车身高度控制。35第五章6-汽车电子控制悬架系统2.5.3工作原理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ＥＣ