汽車電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與維修第2版8汽車電子控制懸架系統(tǒng)

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1、第八章 汽車電子控制懸架系統(tǒng) 第一節(jié) 電子控制懸架系統(tǒng)的組成第二節(jié) 電子控制變高度懸架系統(tǒng) 第三節(jié) 電子控制變剛度懸架系統(tǒng)第四節(jié) 電子控制變阻尼懸架系統(tǒng)第五節(jié) 變高度變剛度變阻尼懸架系統(tǒng) 第一節(jié) 電子控制懸架系統(tǒng)的組成 一、 電子控制懸架系統(tǒng)的功用電子控制懸架系統(tǒng)的功用是：在汽車行駛路面、行駛速度和載荷變化時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)車身高度、懸架剛度和減振器阻尼的大小，從而改善汽車的行駛平順性(即乘坐舒適性)。二、 電子控制懸架系統(tǒng)的組成電子控制懸架系統(tǒng)主要由前車身高度傳感器、后車身高度傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)角傳感器、節(jié)氣門位置傳感器和車速傳感器、控制開關(guān)、電子調(diào)節(jié)懸架電控單元(EMS ECU)和執(zhí)行器組成

2、。 下一頁 第一節(jié) 電子控制懸架系統(tǒng)的組成三、 電子控制懸架系統(tǒng)的分類根據(jù)電子控制懸架系統(tǒng)的功能不同，目前采用的電子控制懸架系統(tǒng)主要有以下幾種類型： (1) 電子控制變高度空氣彈簧懸架系統(tǒng)； (2) 電子控制變剛度空氣彈簧懸架系統(tǒng)； (3) 電子控制變阻尼減振器懸架系統(tǒng)； (4) 電子控制變高度與變剛度空氣彈簧懸架系統(tǒng)； (5) 電子控制變高度、變剛度空氣彈簧與變阻尼減振器懸架系統(tǒng)。返回上一頁 第二節(jié) 電子控制變高度懸架系統(tǒng) 一、 變高度控制懸架系統(tǒng)的組成車身高度控制系統(tǒng)的主要功用是當(dāng)車內(nèi)乘員或載荷變化時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)車身高度，使汽車行駛姿態(tài)穩(wěn)定，從而提高乘坐舒適性。車身高度控制系統(tǒng)分為兩大類型，

3、一類是僅對(duì)兩個(gè)后輪懸架進(jìn)行控制；另一類是對(duì)全部四個(gè)車輪的懸架進(jìn)行高度控制。兩種類型的控制原理基本相同。 目前，汽車普遍采用的車身高度控制系統(tǒng)組成簡圖如圖8-2所示，由4只高度傳感器(每個(gè)減振器下面各設(shè)1只)、控制開關(guān)、電控單元EMS ECU、高度調(diào)節(jié)執(zhí)行器等組成。 下一頁 圖8-2 車身高度控制系統(tǒng)組成簡圖 返回 第二節(jié) 電子控制變高度懸架系統(tǒng)二、 變高度控制懸架系統(tǒng)的控制過程變高度控制懸架系統(tǒng)在汽車乘員或載荷變化時(shí)，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)車身高度。當(dāng)乘員或載荷增加時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)調(diào)高車身高度；反之，當(dāng)乘員或載荷減小時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)調(diào)低車身高度。變高度控制懸架系統(tǒng)的控制過程如圖8-3所示。 1 車身高度不變

4、時(shí)懸架系統(tǒng)的控制過程 2 車身高度降低時(shí)懸架系統(tǒng)的控制過程 3 車身高度升高時(shí)懸架系統(tǒng)的控制過程 4 系統(tǒng)保護(hù)措施 返回上一頁 圖8-3 車身高度控制原理 返回 第三節(jié) 電子控制變剛度懸架系統(tǒng) 一、 變剛度懸架系統(tǒng)的組成變剛度空氣彈簧懸架系統(tǒng)也是由高度傳感器、控制開關(guān)、電控單元EMS ECU、剛度調(diào)節(jié)執(zhí)行器(氣壓缸、高度控制電磁閥、空氣壓縮機(jī)、干燥器和空氣管路)等組成。 二、 空氣彈簧懸架剛度的調(diào)節(jié)原理在汽車行駛過程中，為了防止或抑制車身出現(xiàn)“點(diǎn)頭”、“側(cè)傾”、“后坐”等現(xiàn)象，需要調(diào)節(jié)相應(yīng)懸架的高度和減振器的阻尼。 空氣彈簧懸架剛度的調(diào)節(jié)原理如圖8-5所示，在主氣壓腔與輔氣壓腔之間的氣閥閥體上

5、設(shè)有大小兩個(gè)通道。氣閥控制桿由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，控制桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，閥芯隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。 返回 圖8-5 空氣彈簧懸架剛度調(diào)節(jié)原理 返回 第四節(jié) 電子控制變阻尼懸架系統(tǒng) 一、 變阻尼懸架系統(tǒng)的組成 豐田公司采用的變阻尼電子控制懸架系統(tǒng)如圖8-6所示，由車速傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)動(dòng)方向傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、減振器工作模式選擇開關(guān)、制動(dòng)燈開關(guān)、空擋啟動(dòng)開關(guān)、電控單元和阻尼調(diào)節(jié)執(zhí)行器等組成。變阻尼懸架系統(tǒng)采用的控制方式分為以下三種： (1) 根據(jù)汽車行駛狀況進(jìn)行控制； (2) 根據(jù)駕駛員選擇的運(yùn)行模式進(jìn)行控制； (3) 根據(jù)汽車行駛狀況和駕駛員選擇的運(yùn)行模式進(jìn)行控制。 下一頁 圖8-6 豐田汽車變阻尼懸架系統(tǒng)

6、返回 第四節(jié) 電子控制變阻尼懸架系統(tǒng)二、 減振器阻尼控制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1 運(yùn)行模式選擇開關(guān)電子控制懸架系統(tǒng)減振器阻尼的工作模式選擇開關(guān)又稱為運(yùn)行模式選擇開關(guān)，用于選擇減振器阻尼的工作模式。駕駛員選擇的工作模式不同，減振器阻尼的狀態(tài)也不相同。減振器阻尼的狀態(tài)一般設(shè)有“標(biāo)準(zhǔn)”、“中等硬度”和“堅(jiān)硬”三種。 在以下條件時(shí)，控制單元將自動(dòng)使減振器從“柔軟”或“中等硬度”變?yōu)椤皥?jiān)硬”狀態(tài)工作： (1) 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向傳感器顯示汽車急轉(zhuǎn)彎時(shí)； (2) 車速傳感器和節(jié)氣門位置傳感器顯示汽車在低于20 km/h的速度下急加速時(shí)；下一頁上一頁 第四節(jié) 電子控制變阻尼懸架系統(tǒng) (3) 車速傳感器和制動(dòng)燈開關(guān)顯示

7、汽車在高于60 km/h的速度下制動(dòng)時(shí)； (4) 車速傳感器和空擋啟動(dòng)開關(guān)顯示汽車在低于10 km/h的速度下，自動(dòng)變速器從空擋或停車擋換入任何其他擋位時(shí)。在下列條件下，控制單元將自動(dòng)控制減振器從“堅(jiān)硬”變?yōu)椤爸械扔捕取被颉叭彳洝睜顟B(tài)工作： (1) 根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)程度，轉(zhuǎn)彎行駛2 s或2 s以上時(shí)間時(shí)； (2) 加速時(shí)間達(dá)到3 s或汽車速度達(dá)到50 km/h時(shí)； (3) 制動(dòng)燈開關(guān)斷開2 s時(shí)間之后時(shí)； (4) 自動(dòng)變速器從空擋或停車擋位置換入其他擋位達(dá)到3 s或汽車速度達(dá)到15 km/h時(shí)。 下一頁上一頁 第四節(jié) 電子控制變阻尼懸架系統(tǒng) 2 變阻尼執(zhí)行元件豐田汽車電子調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)的執(zhí)行元件安

8、裝在減振器支柱頂部，結(jié)構(gòu)如圖8-7所示。 三、 減振器阻尼的控制過程 1 阻尼“柔軟”的控制過程當(dāng)電控單元EMS ECU根據(jù)傳感器和控制開關(guān)信號(hào)確定阻尼為“柔軟”狀態(tài)時(shí)，控制單元向步進(jìn)電機(jī)發(fā)出控制指令使其沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，因此小齒輪驅(qū)動(dòng)扇形齒輪沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到扇形齒輪凹槽的一邊靠在擋塊上為止。 下一頁上一頁 圖8-7 變阻尼減振器執(zhí)行元件 返回 第四節(jié) 電子控制變阻尼懸架系統(tǒng) 2 阻尼“中等”的控制過程當(dāng)電控單元EMS ECU根據(jù)傳感器和控制開關(guān)信號(hào)確定阻尼為“中等”狀態(tài)時(shí)，控制單元向步進(jìn)電機(jī)發(fā)出控制指令使其沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，因此小齒輪便驅(qū)動(dòng)扇形齒輪沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到扇形齒輪凹槽的另

9、一邊靠在擋塊上為止，如圖8-9(c)所示。 下一頁上一頁 圖8-9 扇形齒輪旋轉(zhuǎn)方向與位置 返回 第四節(jié) 電子控制變阻尼懸架系統(tǒng) 3 阻尼“堅(jiān)硬”的控制過程當(dāng)電控單元EMS ECU根據(jù)傳感器和控制開關(guān)信號(hào)確定阻尼為“堅(jiān)硬”狀態(tài)時(shí)，控制單元將同時(shí)向步進(jìn)電機(jī)和電磁線圈發(fā)出控制指令，使步進(jìn)電機(jī)和扇形齒輪從阻尼“柔軟”或“中等”的極限位置旋轉(zhuǎn)約60，接通電磁線圈電流，其電磁吸力將擋塊吸出，使擋塊進(jìn)入扇形齒輪凹槽中間部位的一個(gè)凹坑內(nèi)，如圖8-9(b)所示。 下一頁上一頁 圖8-9 扇形齒輪旋轉(zhuǎn)方向與位置 返回 第四節(jié) 電子控制變阻尼懸架系統(tǒng) 4 變阻尼懸架系統(tǒng)指示燈的控制電控單元除了向執(zhí)行元件發(fā)出控制信

10、號(hào)外，同時(shí)還向汽車儀表盤上的三只懸架系統(tǒng)指示燈發(fā)出控制指令。當(dāng)減振器處于“柔軟”阻尼狀態(tài)時(shí)，控制左邊一只指示燈發(fā)亮；當(dāng)減振器處于“中等”阻尼位置時(shí)，控制左邊和中間共兩只指示燈發(fā)亮；當(dāng)減振器處于“堅(jiān)硬”阻尼位置時(shí)，控制三只指示燈全部發(fā)亮。懸架系統(tǒng)指示燈在接通點(diǎn)火開時(shí)，大約發(fā)亮2 s后熄滅，以便駕駛員檢查指示燈及其線路是否完好。如果控制單元發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)有故障，將使這些指示燈閃爍，提示駕駛員系統(tǒng)有故障。 返回上一頁 第五節(jié) 變高度變剛度變阻尼懸架系統(tǒng) 一、 變高度變剛度變阻尼懸架系統(tǒng)的組成電子控制懸架系統(tǒng)的控制單元從各種傳感器和控制開關(guān)接受信息，包括控制模式選擇開關(guān)、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)動(dòng)方向傳感器、橫向加速

11、度傳感器(側(cè)向慣性力傳感器)、節(jié)氣門位置傳感器、車速傳感器、制動(dòng)燈開關(guān)、車身高度傳感器、車高選擇開關(guān)、門控?zé)糸_關(guān)、倒車燈開關(guān)、前照燈開關(guān)、空氣供給系統(tǒng)的壓力傳感器和壓力開關(guān)等等。 下一頁 第五節(jié) 變高度變剛度變阻尼懸架系統(tǒng)二、 變高度變剛度變阻尼懸架系統(tǒng)的控制過程在三菱公司電子控制變高度、變剛度和變阻尼懸架系統(tǒng)汽車上，駕駛員能夠選擇的車身高度工作模式有“高位”和“自動(dòng)”兩種狀態(tài)、能夠選擇的減振器阻尼工作模式有“運(yùn)動(dòng)”、“自動(dòng)”和“柔軟”三種模式。下面結(jié)合三菱汽車電子控制懸架系統(tǒng)，具體分析車身側(cè)傾、前俯、后仰、前后顛簸及上下跳動(dòng)幾種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，懸架控制系統(tǒng)的控制過程。 下一頁上一頁 第五節(jié) 變高

12、度變剛度變阻尼懸架系統(tǒng) 1 抗側(cè)傾控制 2 抗點(diǎn)頭控制 3 抗仰頭(后坐)控制 4 前后顛簸和上下跳動(dòng)的控制 5 車速變化時(shí)阻尼的控制 6 車身高度控制 下一頁上一頁 第五節(jié) 變高度變剛度變阻尼懸架系統(tǒng)三、 變高度變剛度變阻尼懸架系統(tǒng)執(zhí)行元件的工作情況三菱汽車懸架系統(tǒng)減振器的執(zhí)行元件相互并聯(lián)連接，因此各個(gè)減振器同時(shí)起作用，其工作情況與前述豐田公司電子調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)相似。在減振器活塞桿內(nèi)設(shè)有一個(gè)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的控制桿，控制桿轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)閥時(shí)便能改變阻尼孔的大小，從而改變了減振器阻尼的大小。 下一頁上一頁 第五節(jié) 變高度變剛度變阻尼懸架系統(tǒng)四、 變高度變剛度變阻尼懸架系統(tǒng)指示器功能電子控制懸架系統(tǒng)具有多種控制功能，并設(shè)有模式選擇開關(guān)，因此采用了許多指示燈來顯示懸架系統(tǒng)的工作狀態(tài)，指示燈安裝在組合儀表盤中央，如圖8-12所示。 返回上一頁 圖8-12 三菱汽車懸架系統(tǒng)工作狀態(tài)指示燈 返回