汽車底盤電控系統(tǒng)檢修 課件 學(xué)習(xí)任務(wù)5.2 電控空氣懸架系統(tǒng)檢修

汽車底盤電控系統(tǒng)檢修

主講人：12

學(xué)習(xí)任務(wù)5.3油氣懸架系統(tǒng)檢修3學(xué)習(xí)任務(wù)5.1電控懸架系統(tǒng)認(rèn)知學(xué)習(xí)任務(wù)5.2空氣懸架系統(tǒng)檢修項(xiàng)目五

電控懸架系統(tǒng)檢修學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修011.電子控制懸架系統(tǒng)的功能

電控空氣懸架為主動(dòng)懸架系統(tǒng)，包括空氣彈簧減振器總成、儲(chǔ)氣罐、高度傳感器、車身加速度傳感器、懸架控制單元（ECU）、供氣系統(tǒng)等，如圖5-8。學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修011.電子控制懸架系統(tǒng)的功能

空氣懸架的控制開關(guān)如圖5-9。開關(guān)安裝在自動(dòng)換擋桿后的中控臺(tái)上。通過右側(cè)的旋轉(zhuǎn)開關(guān)可以調(diào)節(jié)水平高度，通過位于中間的調(diào)節(jié)輪進(jìn)行減震設(shè)置。學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修022.電子控制懸架系統(tǒng)的控制原理

豐田L(fēng)S400轎車空氣懸架系統(tǒng)ECU根據(jù)各傳感器的信號(hào)、LRC開關(guān)及高度控制開關(guān)所選擇的模式信號(hào)，控制減振器阻尼力、彈簧剛度和車身高度，控制方式如表。開關(guān)位置減振力彈簧剛度預(yù)定車輛高度LRC開關(guān)NORM軟軟

SPORT中硬

高度控制開關(guān)NORM

標(biāo)準(zhǔn)SPORT

高學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修022.電子控制懸架系統(tǒng)的控制原理

豐田轎車采用的主動(dòng)空氣懸架，其車身高度、彈簧剛度和減振器阻尼力可以同時(shí)得到控制，如表。行駛情況控制狀態(tài)功

能傾斜路面

彈簧變硬

抑制側(cè)傾、改善操縱性不平坦路面

彈簧變硬或阻尼力中等

抑制汽車上下跳動(dòng)，改善汽車行駛時(shí)的乘坐舒適性制動(dòng)時(shí)

彈簧變硬

抑制汽車制動(dòng)前傾（點(diǎn)頭）加速時(shí)

彈簧變硬

抑制汽車加速后坐高速時(shí)

彈簧變硬和阻尼力中等

改善汽車高速行駛穩(wěn)定性和操縱性學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修033.電子控制懸架系統(tǒng)的組成

電控懸架系統(tǒng)的傳感器一般有車高傳感器、車速傳感器、加速度傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、節(jié)氣門位置傳感器等。開關(guān)有模式選擇開關(guān)、制動(dòng)燈開關(guān)、停車開關(guān)和車門開關(guān)等。執(zhí)行機(jī)構(gòu)有可調(diào)阻尼力的減振器、可調(diào)節(jié)彈簧高度和彈性大小的彈性元件等。033.電子控制懸架系統(tǒng)的組成

1）傳感器的組成

（1）轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器用于檢測(cè)轉(zhuǎn)向盤的中間位置、轉(zhuǎn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度。在電子控制懸架中，電子控制單元根據(jù)車速傳感器信號(hào)和轉(zhuǎn)角傳感器信號(hào)，判斷汽車轉(zhuǎn)向時(shí)側(cè)向力的大小和方向，以控制車身的側(cè)傾?，F(xiàn)代汽車多采用光電式轉(zhuǎn)角傳感器。學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修圖

光電式轉(zhuǎn)角傳感器的安裝位置和結(jié)構(gòu)

1、2-轉(zhuǎn)角傳感器；3-光電元件；4-遮光盤；5-轉(zhuǎn)向軸；6、7-傳感器圓盤033.電子控制懸架系統(tǒng)的組成學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修033.電子控制懸架系統(tǒng)的組成

（2）加速度傳感器在車輪打滑時(shí)，不能以轉(zhuǎn)向角和汽車車速正確判斷車身側(cè)向力的大小。為了直接測(cè)出車身橫向加速度和縱向加速度，可以利用加速度傳感器。橫向加速度傳感器主要用于檢測(cè)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，汽車因離心力的作用而產(chǎn)生的橫向加速度，并將產(chǎn)生的電信號(hào)輸送給電子控制單元ECU，使電子控制單元能判斷懸架系統(tǒng)的阻尼力改變的大小及空氣彈簧中空氣壓力的調(diào)節(jié)情況，以維持車身的最佳姿勢(shì)。學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修

圖

壓電式加速度傳感器工作原理

033.電子控制懸架系統(tǒng)的組成學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修

圖

差動(dòng)變壓器式加速度傳感器工作原理

033.電子控制懸架系統(tǒng)的組成學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修033.電子控制懸架系統(tǒng)的組成

（3）車身高度傳感器車身高度傳感器的作用是檢測(cè)汽車行駛時(shí)車身高度的變化情況（汽車懸架的位移量），并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入懸架系統(tǒng)的電子控制單元ECU。車身高度傳感器包括：磁性滑網(wǎng)式、片簧開關(guān)式等。學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修圖

磁性滑閥式車身高度傳感器

1-防塵罩；2-卡子；3-球頭螺釘；4-磁性滑閥；5-閥殼與電控開關(guān)；6-導(dǎo)線線束033.電子控制懸架系統(tǒng)的組成學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修圖5-12片簧式車身高度傳感器

1-車身高度傳感器；2-磁體；3-片簧式開關(guān)033.電子控制懸架系統(tǒng)的組成學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修033.電子控制懸架系統(tǒng)的組成

（4）節(jié)氣門位置傳感器懸架控制系統(tǒng)中利用節(jié)氣門位置傳感器信號(hào)判斷汽車是否在進(jìn)行急加速。節(jié)氣門位置傳感器先將信號(hào)輸入發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置，然后，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置再將此信號(hào)輸入懸架電子控制裝置。

（5）車速傳感器車速是汽車懸架系統(tǒng)常用的控制信號(hào)，汽車車身的側(cè)傾程度取決于車速和汽車轉(zhuǎn)向半徑的大小。通過對(duì)車速的檢測(cè)，調(diào)節(jié)電控懸架的阻尼力，從而改善汽車行駛的安全性。車速傳感器與發(fā)動(dòng)機(jī)共享，一般安裝在變速器輸出軸上，或車速表軟軸的輸出端內(nèi)。學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修3.電子控制懸架系統(tǒng)的組成

（6）重力加速度傳感器重力加速度傳感器安裝在汽車的四角。后重力加速度傳感器安裝在車架后部，靠近后懸架支架處；前重力加速度傳感器安裝在減振器支架上，它將車身垂直方向的加速度信息變成相應(yīng)的電壓信號(hào)傳給控制單元。圖

后重力加速度傳感器

1-加速度傳感器；2-后懸架支架；3-傳感器防松片圖

前重力加速度傳感器1-加速度傳感器；2-前減振器拱座；3-傳感器防松片03學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修3.電子控制懸架系統(tǒng)的組成

（7）停車燈開關(guān)停車燈開關(guān)是當(dāng)踩下制動(dòng)踏板時(shí)，停車燈開關(guān)便接通，ECU接收這個(gè)信號(hào)作為防點(diǎn)頭控制用的一個(gè)起始狀態(tài)。

（8）車門開關(guān)車門開關(guān)是為了防止行駛過程中車門未關(guān)閉而設(shè)置的。

（9）制動(dòng)開關(guān)制動(dòng)開關(guān)為安裝在制動(dòng)閥總成上的常開式開關(guān)。當(dāng)制動(dòng)壓力達(dá)到2758kPa時(shí)，制動(dòng)傳感器開關(guān)閉合。

（10）模式選擇開關(guān)模式選擇開關(guān)用來選擇懸架的“軟”、“中”或“硬”狀態(tài)，ECU檢測(cè)到該開關(guān)的狀態(tài)后，操縱懸架控制執(zhí)行器，從而改變減振器的彈簧剛度和阻尼系數(shù)。03學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修044.空氣懸架系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

空氣懸架執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括可調(diào)阻尼減振器執(zhí)行裝置和空氣彈簧組件（空氣彈簧、空氣彈簧閥、空氣壓縮機(jī)），如圖。a）安裝位置b)結(jié)構(gòu)圖

空氣懸架執(zhí)行機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修044.空氣懸架系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

豐田L(fēng)S400轎車電子控制懸架系統(tǒng)的空氣彈簧安裝在阻尼可調(diào)減振器的上端，與阻尼可調(diào)減振器一起構(gòu)成了懸架支柱，上端與車架連接，下端安裝在懸架擺臂上?？諝鈴椈捎芍鳉馐液透睔馐医M成，主、副氣室之間有大小兩個(gè)通道，執(zhí)行器帶動(dòng)連通氣閥控制桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使閥芯轉(zhuǎn)主個(gè)角度，以改變主、副氣室之間通道的大小，改變主、副氣室之間的空氣流量，使空氣彈簧的有效容積改變，從而使懸架剛度（空氣彈簧的彈性系數(shù)）發(fā)生變化。學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修044.空氣懸架系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1）電動(dòng)機(jī)懸架控制執(zhí)行器安裝在空氣彈簧和減振器的上方，它不僅控制減振器的回轉(zhuǎn)閥進(jìn)行阻尼調(diào)節(jié)，同時(shí)還驅(qū)動(dòng)空氣彈簧氣壓缸主、輔氣室的閥芯進(jìn)行剛度調(diào)節(jié)。

為了適應(yīng)頻繁變化的工況，并保證精確的定位，采用了直流步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。它通過驅(qū)動(dòng)減振器的阻尼調(diào)節(jié)桿和空氣彈簧氣缸的氣閥控制桿來改變減震器豐田雷克薩斯LS400轎車的懸架控制執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)見圖。圖

懸架控制執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)1.電磁線圈;2.擋塊;3.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)4.小齒輪;5.阻尼調(diào)節(jié)桿6.氣閥控制桿;7.扇形齒輪學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修044.空氣懸架系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

2）減振器

液力式阻尼可調(diào)減振器的結(jié)構(gòu)與阻尼調(diào)整原理，如圖?；剞D(zhuǎn)閥上有3個(gè)油孔．活案桿上有2個(gè)通道，執(zhí)行器通過控制桿帶動(dòng)回轉(zhuǎn)閥旋轉(zhuǎn)，以打開、封閉油孔和控制油路截面積的變化，從而在軟、運(yùn)動(dòng)和硬3檔之間轉(zhuǎn)換阻尼力。當(dāng)A、B、C三個(gè)截面的阻尼孔全部被回轉(zhuǎn)閥封住時(shí)，只有減振器下面的阻尼孔（D部）在工作，此時(shí)阻尼最大，減振器處于硬狀態(tài)；當(dāng)回轉(zhuǎn)閥從硬狀態(tài)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)60°時(shí)，B截面阻尼孔打開，A、C截面阻尼孔仍被關(guān)閉，由于比硬狀態(tài)時(shí)多了一個(gè)阻尼孔參加工作，所以減振器處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)回轉(zhuǎn)閥從硬狀態(tài)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)60°時(shí)，A、B、C三個(gè)截面的阻尼孔全部打開，此時(shí)減振器阻尼最小，減振器處于軟狀態(tài)。學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修044.空氣懸架系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)3）彈簧剛度控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)

圖為空氣懸架氣動(dòng)缸的基本結(jié)構(gòu)剖面圖。氣動(dòng)缸由封入低壓惰性氣體和阻尼力可調(diào)的減振器、旋轉(zhuǎn)式膜片、主氣室、副氣室和懸架執(zhí)行元件組成。

主氣室是可變?nèi)莘e的，在它的下部有一個(gè)可伸展的隔膜，壓縮空氣進(jìn)入主氣室可升高懸梁的高度，反之使懸架高度下降。

懸架的上方與車身相連，隨著車身與車輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，主氣室的容積不斷交化。主氣室與副氣室之間有一個(gè)通道，氣體可以相互流通。改變主、副氣室的氣體通道的大小就可以改變空氣懸架的剛度。學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修4）車身高度控制

電子控制空氣懸架系統(tǒng)的車身高度控制子系統(tǒng)主要由車身高度傳感器、懸架ECU、直流電動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、高度控制電磁閥、排氣電磁閥、調(diào)壓閥和空氣干燥器等組成，其工作原理如圖。圖

車身高度控制原理示意圖1.壓縮機(jī)及調(diào)壓器;2.電動(dòng)機(jī);3.干燥器及排氣閥;4高度控制電磁閥5.空氣彈簧;6.懸架指示燈;7.懸架ECU;8.車身高度傳感器4.空氣懸架系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)04學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修044.空氣懸架系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

車高控制懸架的結(jié)構(gòu)通過向空氣彈簧的主氣室內(nèi)充放氣實(shí)現(xiàn)車身高度的調(diào)節(jié)。車高控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由空氣閥、空氣壓縮機(jī)和設(shè)置在懸架之上的主氣室組成?？諝鈮嚎s機(jī)由一個(gè)小直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，根據(jù)懸架ECU信號(hào)向干燥器輸送提高車高所必需的壓縮空氣。干燥器有一個(gè)裝有硅膠的小箱子，可以將空氣中的水分過濾掉。排氣閥從系統(tǒng)中放出壓縮空氣，同時(shí)排掉干燥器濾出的空氣水分。圖

車高控制懸架的結(jié)構(gòu)(a)車身降低(b)車身升高學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修5.電子控制懸架系統(tǒng)的ECU（1）懸架控制系統(tǒng)功能

懸架電子控制單元ECU一般由輸入電路、微處理器、輸出電路和電源電路等組成。它是懸架控制系統(tǒng)的中樞，具有多種功能。

提供穩(wěn)壓電源：控制裝置內(nèi)部所用電源和供各種傳感器的電源均由穩(wěn)壓電源提供。

傳感器信號(hào)放大：用接口電路將輸入信號(hào)（如各種傳感器信號(hào)、開關(guān)信號(hào)）中的干擾信號(hào)除去，然后放大、變換極值、比較極值，變換為適合輸入控制裝置的信號(hào)。04學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修2.電子控制懸架系統(tǒng)的ECU

輸入信號(hào)的計(jì)算：電子控制單元根據(jù)預(yù)先寫入只讀存儲(chǔ)器ROM中的程序?qū)Ω鬏斎胄盘?hào)進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與內(nèi)存的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電動(dòng)機(jī)、電磁閥、繼電器等）發(fā)出控制信號(hào)。輸入ECU的信號(hào)除了開／關(guān)信號(hào)外還有電壓信號(hào)時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：懸架ECU用輸出驅(qū)動(dòng)電路將輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)放大，然后輸送到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如電動(dòng)機(jī)、電磁閥、繼電器等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車懸架參數(shù)的控制。

故障檢測(cè)：懸架ECU用故障檢測(cè)電路檢測(cè)傳感器、執(zhí)行器、線路等的故障，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，將信號(hào)送入懸架ECU，目的在于即使發(fā)生故障，也應(yīng)使懸架系統(tǒng)安全工作，而且在修理故障時(shí)容易確定故障所在位置。04學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修【任務(wù)實(shí)施】1.空氣懸系統(tǒng)檢修1）空氣懸架系統(tǒng)檢測(cè)

①檢查蓄電池電壓達(dá)到12V以上，各線路有無明顯的損壞或脫落，檢查懸架是否在最低位，如在高位則應(yīng)做放氣處理；

②打開點(diǎn)火開關(guān)，高度指示燈、LRC指示燈點(diǎn)亮，幾秒后只有一高度指示燈亮；

③隨后壓縮機(jī)開始工作，同時(shí)可以看到空氣彈簧的充氣過程；

④當(dāng)高度傳感器感應(yīng)到一定的位移后，壓縮機(jī)停止工作。05學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修【任務(wù)實(shí)施】

2）檢查與更換電控懸架步進(jìn)電機(jī)

（1）檢查電機(jī)線圈是否燒壞

用萬用表測(cè)量該電機(jī)線圈的直流電阻值，并與正常電阻值進(jìn)行比較，判斷電機(jī)線圈是否燒壞；

（2）檢查電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

若電機(jī)線圈一相或兩相燒壞，只要線圈骨架沒有變形，就可以按照電機(jī)原來的線圈和匝數(shù)自行繞制；

05學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修【任務(wù)實(shí)施】

3）檢查與更換電控懸架步進(jìn)電機(jī)

（1）檢查電機(jī)線圈是否燒壞

用萬用表測(cè)量該電機(jī)線圈的直流電阻值，并與正常電阻值進(jìn)行比較，判斷電機(jī)線圈是否燒壞；

（2）檢查電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

若電機(jī)線圈一相或兩相燒壞，只要線圈骨架沒有變形，就可以按照電機(jī)原來的線圈和匝數(shù)自行繞制；

05學(xué)習(xí)任務(wù)5.2電控空氣懸架系統(tǒng)檢修

3）檢查與更換電控懸架步進(jìn)電機(jī)

（3）檢查骨架是否變形

若骨架變形，須更換骨架，若找不到合適的骨架，需要相仿的骨架改制，也可用耐高溫阻燃絕緣材料自制，用膠粘在一起形狀與原骨架相同即可。

（4）若步進(jìn)電機(jī)損壞，應(yīng)同時(shí)檢測(cè)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)