汽车底盘电控技术 教案 项目三

项目三电子教案项目名称项目三电子控制悬架系统(EMS)教学内容电子控制悬架系统简介、结构及工作原理、实例分析、检修授课时间授课学时教学目标知识目标1.了解电子控制悬架系统的基本内容2.掌握电子控制悬架系统的结构及工作原理3.熟悉电子控制悬架系统的实例分析4.掌握电子控制悬架系统的检修技能目标1.能熟知电子控制悬架系统的结构及工作原理2.能辨析电子控制悬架系统实例分析中的差异及对应的检修方法素养目标具备良好的职业素养及吃苦耐劳、刻苦钻研、精益求精的学习精神实训目标1.了解电子控制悬架系统的功能2.熟悉电子控制悬架系统的工作原理3.掌握电子控制悬架系统检修过程中应注意的事项教学方法讲授、自学、运用多媒体等教学方法学习方法学生课前通过内容导览、项目预习、查阅资料，课上通过教师讲授、小组讨论交流，课后通过实训任务工单、反思总结、评价等方式进行本项目的学习信息化手段教材及配套的课件、教案、投影仪等 项目三教学过程引导问题引导1.汽车悬架系统的分类有哪几种?引导2.悬架电子控制单元的功能有哪些?引导3.半主动悬架系统由哪几个方面组成?任务名称任务一电控液力自动变速器简介教授新知一、汽车悬架系统的分类(一)传统被动式悬架大多数汽车都安装有由弹簧和减振器组成的机械式悬架。由于这种常规悬架系统内无能源供给装置,悬架的弹性和阻尼参数不会随外部状态而变化,因而称其为被动式悬架。这种悬架虽然采用参数优化的设计方法,以求尽量兼顾各种性能要求,但实际上由于最终设计的悬架参数是不可调节的,所以在使用中很难满足较高的行驶要求。(二)半主动式悬架半主动式悬架可视为由可变特性的弹簧和减振器组成的悬架系统,它没有动力源为悬架系统提供连续的能量输入,优点是工作时几乎不消耗动力。(三)主动式悬架主动式悬架是一种具有做功能力的悬架,通常包括产生力和转矩的主动作用器、测量元件和反馈控制器等。二、电子控制悬架系统的功能电子控制悬架系统的基本目的是控制调节悬架的刚度和阻尼力,突破传统被动悬架的局限性,使汽车的悬架特性与道路状况和行驶状态相适应,从而保证汽车行驶的平顺性和操纵稳定性要求都能得到满足,基本功能有以下三个方面。(一)车高调整(二)减振器阻尼力控制(三)弹簧刚度控制三、电子控制悬架系统的基本组成与基本工作原理电子控制悬架系统主要由感知汽车运行状况的各种传感器、开关、电控单元及执行机构等组成。电子控制悬架系统的基本工作原理:传感器和开关采集汽车行驶路面的状况和车身的状态参数信号(车身高度、车速、转向角度及速率、制动等),电控单元对采集的信号进行处理,并驱动电路控制悬架系统的执行机构,使悬架系统的刚度、减振器的阻尼力及车身高度等参数得以改变,从而使汽车具有良好的乘坐舒适性和操纵稳定性。任务名称任务二电子控制悬架系统的结构及工作原理教授新知一、传感器的结构与工作原理(一)转向盘转角传感器转向盘转角传感器安装在转向信号开关总成内,主要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等。在电子控制悬架系统中,电控单元根据转向盘转角传感器信号和车速传感器信号,判断汽车转向时侧向力的大小和方向,以控制车身的侧倾。(二)车身高度传感器车身高度传感器的作用是把车身高度即汽车悬架装置的位移量转化成电信号,输送给控制单元。常用的车身高度传感器主要有光电式高度传感器、霍尔高度传感器、片簧开关式高度传感器等。(三)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。横向加速度传感器主要用于检测汽车转向时,汽车因离心力的作用而产生的横向加速度,并将产生的电信号输送给电控单元ECU,使电控单元能判断悬架系统阻尼力改变的大小及空气弹簧中空气压力的调节情况,以维持车身的最佳姿势。(四)节气门位置传感器悬架控制系统中利用节气门位置传感器信号来判断汽车是否进行急加速。节气门位置传感器先将信号输入发动机电子控制装置,然后,发动机电子控制装置再将此信号输入悬架电子控制装置。(五)车速传感器汽车车身是汽车悬架系统常用的控制信号,汽车车身的侧倾程度取决于车速和汽车转弯半径的大小。通过对车速的检测,调节电控悬架的阻尼力,从而改善汽车行驶的安全性。(六)模式选择开关模式选择开关位于变速杆旁。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,从而决定减振器的阻尼力大小。二、悬架电子控制单元悬架电子控制单元ECU是一台小型专用计算机,一般由输入电路、微处理器、输出电路和电源电路等组成,是悬架控制系统的中枢,具有多种功能。(一)提供稳压电源控制装置内部所用电源和各种传感器的电源均由稳压电源提供。(二)传感器信号放大用接口电路将输入信号(如各种传感器信号、开关信号)中的干扰信号除去,然后放大、变换极值、比较极值,变换为适合输入控制装置的信号。(三)输入信号的计算电子控制单元根据预先写入只读存储器ROM中的程序对各输入信号进行计算,并将计算结果与内存的数据进行比较后,向执行机构(电动机、电磁阀、继电器等)发出控制信号。输入ECU的信号除了开/关信号还有电压信号时,还应进行A/D转换。(四)驱动执行机构悬架ECU用输出驱动电路将输出驱动信号放大,然后输送到各执行机构,如电动机、电磁阀、继电器等,以实现对汽车悬架参数的控制。(五)故障诊断悬架ECU用故障检测电路来检测传感器、执行器、线路等故障。当发生故障时,将信号送入悬架ECU,目的在于即使发生故障,也应使悬架系统安全工作,并且在修理时容易确定故障所在位置。三、执行机构的结构与工作原理(一)阻尼力控制执行机构1.可调阻尼力减振器2.直流电动机式执行器(二)侧倾刚度控制的执行机构汽车的侧倾刚度与汽车的转向特性密切相关。为改变汽车的侧倾刚度,可以通过改变横向稳定杆的扭转刚度实现。侧倾刚度控制系统根据电子控制单元ECU的信号,通过一执行器来控制横向稳定杆液压缸内的油压,达到调节横向稳定杆扭转刚度的目的。1.横向稳定杆执行器横向稳定杆执行器由直流电动机、涡轮、蜗杆、行星齿轮机构和限位开关等组成。2.液压缸液压缸安装在横向稳定器与悬架下控制臂之间,通过改变液压缸内的油压来改变横向稳定杆的扭转刚度。(三)弹簧刚度控制的执行机构气动缸由封入低压惰性气体和阻尼力可调的减振器、旋转式膜片、主气室、副气室和悬架元件组成。(四)车高控制的执行机构通过向空气弹簧的主气室内充放气实现车身高度的调节。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。任务名称任务三电子控制悬架系统的实例分析教授新知一、半主动悬架系统丰田雷克萨斯LS400轿车的电子控制悬架系统是一种典型的半主动悬架系统。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,因此,具有良好的乘坐舒适性和操纵稳定性。它由空气压缩机、干燥器、排气电磁阀、高度控制阀、高度控制开关、悬架电子控制单元、悬架控制开关、高度传感器、转向盘转角传感器、悬架控制执行器、空气弹簧、可调阻尼力减振器和节气门位置传感器等组成。(一)悬架控制开关(二)高度控制ON/OFF开关(三)车身高度指示灯(四)LRC指示灯(五)高度控制插座(六)转向盘转角传感器(七)高度传感器(八)1号和2号高度控制阀(九)悬架电子控制单元ECU(十)悬架控制执行器(十一)空气弹簧(十二)可调减振器二、主动悬架系统三菱轿车上装备的电子控制主动悬架系统(A-ECS),它能够根据本身的负载情况、行驶状态和路面情况等,主动地调节包括悬架系统的阻尼力、汽车车身高度和行驶状态、弹性元件的刚度在内的多项参数,使汽车的相关性能处于最佳状态。该系统主要由空气弹簧、普通螺旋弹簧、电子控制单元、车速传感器、G传感器、转角传感器、节气门位置传感器、高度传感器、阻尼力转换执行器、电磁阀、空气压缩机、储气筒、空气管路和继电器等组成。(一)系统用五个传感器来检测汽车行驶状态1.转角传感器用于检测汽车转向操作。2.节气门位置传感器用于检测汽车加速度。3.高度传感器用于检测汽车车身高度。4.G传感器用于检测汽车转弯时的横向加速度。5.压力传感器用于检测空气弹簧中的空气压力。(二)汽车车身高度调节系统的结构及工作原理ECS空气压力回路为封闭回路,由空气压缩机、空气干燥器、储气筒、流量控制电磁阀、前后悬架控制电磁阀、空气弹簧和它们之间的连接管路等组成。空气弹簧排出的空气不排入大气,而是排入稍加压的低压腔。(三)可调阻尼力减振器的执行器可调阻尼力减振器的执行器是安装于悬架系统上方的步进电动机。步进电动机根据电子控制单元ECU发出的脉冲信号的波形数量驱动减振器回转阀动作,改变减振器油孔的通流截面来改变减振器的阻尼力,使悬架系统具有软、中、硬三种阻尼力的模式。任务名称任务四电子控制悬架系统的检修教授新知一、检修过程中应注意的事项(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。(2)当用千斤顶将汽车顶起时,应将高度控制ON/OFF开关拨到OFF位置。(3)当点火开关在打开状态下时,不要拆卸或安装悬架ECU及其电子插头。(4)如果汽车生产厂的维修手册没有指明,就不要将电子控制悬架系统的任何电路或元件加电压或接地。(5)在电子控制悬架系统的检测中,必须用生产厂家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。(6)在放下千斤顶前,应将汽车下面所有的物体搬走。(7)在开动汽车之前,应启动发动机将汽车的高度调整到正常状态。(8)前安全气囊碰撞传感器安装在空气压缩机和1号车身高度控制阀上面。二、功能检查与调整(一)车高的检查1.汽车高度的检查2.车身高度调整步骤3.车身高度调整功能的检查(二)漏气的检查检查空气软管和软管接头是否漏气。(1)将高度控制开关拨到HIGH位置使汽车高度上升。(2)将发动机熄火。(3)在空气软管和软管接头处涂肥皂水,检查是否漏气。三、自诊断系统当电子控制悬架系统出现故障时,