畢業(yè)設計（論文）汽車電控懸架控制系統(tǒng)設計

1、武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計1摘要摘要 隨著人類生活水平的提高，人們對汽車的舒適性的要求也越來越高，傳統(tǒng)的汽車懸架系統(tǒng)，汽車空調系統(tǒng)等已不能滿足人們的要求。人們希望空調的溫度能隨環(huán)境的變化而自動調節(jié)；汽車車身的高度，懸架的剛度，減震器的阻尼的大小能隨汽車載荷，行駛速度，以及路面狀況等行駛條件的變化而變化。為了滿足人們對汽車舒適性的要求，20 世紀 90 年代 以來，在汽車電子技術以及高速公路發(fā)展的同時，各汽車公司相續(xù)開發(fā)了電子控制懸架系統(tǒng)等提高舒適型的電子系統(tǒng)。汽車懸架在協(xié)調汽車的舒適性和操作穩(wěn)定性方面起著至關重要的作用。傳統(tǒng)的被動懸架由于其自身固有的局限性而無法根據(jù)路面及行駛狀況的變化做出適

2、當調整從而汽車的整體行駛性能達到最佳。研制和開發(fā)新型的懸架勢在必行。電控懸架由于能夠改善汽車的整體行駛能而備受關注，其中主動懸架由于機構簡單，成本低而更具有實用性。 本文介紹了汽車懸架的發(fā)展現(xiàn)狀、結構組成及工作原理。重點分析了汽車電控懸架尤其主動懸架的控制技術最優(yōu)控制方法、發(fā)展現(xiàn)狀及應用的必要性和可能性。關鍵詞：懸架；減振器；武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計2taketake totowith the improvement of peoples living standard, people of automobile comfort requirements are increasingly

3、high, the traditional vehicle suspension systems, automotive air conditioning system already cannot satisfy the requirement of people. people hope that the air temperature with changes in the environment and automatic control ; the car body height, suspension stiffness, shock absorber damping with t

4、he car load, speed and road conditions and driving conditions change. in order to meet the requirements of automotive comfort, nineteen ninties since, in automobile electronic technology and highway development at the same time, the company continued development of automobile electronic control susp

5、ension system to improve the comfort of the electronic system. automobile suspension in the coordination of automobile comfort and operation stability plays a crucial role. the traditional passive suspension due to its inherent limitations and not according to the road surface and the running status

6、 changes and make appropriate adjustments to the cars overall travelling performance to achieve the best. research and development of new type suspension is necessary. electronic control suspension due to improve the cars overall driving can have attracted the attention of the active suspension due

7、to simple mechanism, low cost and high practicality.this paper introduces the development of cars suspension status, structure and working principle. focuses on the analysis of automobile electronic control suspension and active suspension control technology optimal control method, the development a

8、nd application of necessity and possibility.key words : suspension; vibration absorber武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計3 目目 錄錄第一章 緒 論.91.1 電控懸架的發(fā)展 .101.2 目前國內外汽車懸架發(fā)展的狀況 .111.3 我國空氣懸架的應用發(fā)展現(xiàn)狀 .12第二章 汽車懸架結構組成.132.1 汽車懸架的功用和組成 .132.1.1 汽車懸架的功用 .142.1.2 汽車懸架的組成 .152.2 汽車懸架的分類及設計時注意事項 .16第三章 電控懸架系統(tǒng)概述.173.1 電子控制懸架系統(tǒng)的功用.183.2

9、 電子控制懸架系統(tǒng)的組成及原理 .193.3 電控懸架的工作過程 .21四、電子控制懸架系統(tǒng)執(zhí)行器224.1 電控空氣懸架系統(tǒng)執(zhí)行器的功用224.2 電控空氣懸架系統(tǒng)執(zhí)行器的結構和工作原理234.3 電控空氣懸架系統(tǒng)執(zhí)行器的分類23五、電子控制懸架系統(tǒng)故障診斷與檢測235.1 驅動循環(huán)診斷武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計4245.2 維修間診斷255.3 彈簧充氣診斷30參考文獻31致謝32 第第 1 章章 緒緒 論論1.1 電控懸架的發(fā)展電控懸架的發(fā)展隨著人類生活水平的提高，人們對汽車舒適性的要求也越來越高，傳統(tǒng)的汽車懸架系統(tǒng) ， 汽車空調系統(tǒng)等已不能滿足人們的要求。人們希望空調調節(jié)的溫度能隨環(huán)

10、境的變化而自動調節(jié)；汽車車身的高度，懸架的剛度，減震器的阻尼的大小能隨汽車的載荷，行駛速度，以及路面狀況等行駛條件的變化而自動調節(jié)。為了滿足人們對汽車舒適性的要求，20 世紀90 年代以來，在汽車電子技術以及高速公路發(fā)展的同時，各汽車公司相續(xù)開發(fā)了電子控制懸架系統(tǒng)等提高汽車舒適性的電子控制系統(tǒng)。1.21.2 目前國內外汽車懸架發(fā)展的狀況目前國內外汽車懸架發(fā)展的狀況 20 世紀 30 年代初，美國凡世通輪胎公司首次把空氣彈簧應用于汽車工業(yè)。哈維凡世通（harvey firestone）在亨利福特一世（henry ford i）和托馬斯阿瓦愛迪生（thomas alva edison）的技術支持下

11、，在 1934 年研制出了柱式空氣彈簧懸架系統(tǒng)武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計5airede 空氣彈簧。1944 年通用汽車公司與凡世通公司合作，在其客車上進行了首輪試驗。試驗結果顯示了空氣懸架系統(tǒng)的內在優(yōu)越性。通用汽車公司經(jīng)過大量的產品研制開發(fā)工作，1953 年開始試生產裝有空氣懸架的客車，這是商用汽車采用空氣彈簧懸架的開始。20 世紀50 年代中葉，固特異輪胎公司研制出一種滾動凸輪式空氣彈簧，凸輪在活塞的型面上滾動，從而控制空氣彈簧的負載變化關系曲線。同時，空氣控制系統(tǒng)的巨大進步也為空氣懸架的應用起了很大的推動作用。隨后不久，空氣懸架技術在歐洲也得到很快發(fā)展，但歐洲的發(fā)展道路和北美有些不同。歐

12、洲的汽車生產廠商并未將空氣懸架變成單獨總成，而是各自開發(fā)滿足其獨特車型需要的空氣懸架。這種不同的發(fā)展道路使歐洲的空氣懸架設計只適用于某種具體車型，并采用一些復雜技術，因而其成本較高。而北美的空氣懸架通用性較強，應用較簡單，成本較低。美國紐威安柯洛克國際公司在 1951 年成立時即作為一家懸架系統(tǒng)的專業(yè)生產廠家，為公路和非公路行駛的重型車輛設計和制造鋼板彈簧懸架系統(tǒng)。不久，紐威公司向商用車市場投放了世界上第一種實際應用的空氣懸架系統(tǒng)。因其通用性強，結構簡單，成本較低，迅速占領了北美市場。隨后紐威公司開發(fā)了一系列空氣懸架產品，應用于世界各地的客車、貨車、小轎車及鐵道車輛上。目前國外高級大客車幾乎全

13、部使用空氣懸架，重型載貨車使用空氣懸架的比例也已達80%以上，空氣懸架在輕型汽車上的應用量也在迅速上升。部分轎車也逐漸安裝使用空氣懸架，如美國的林肯、德國的 benz300se 和 benz600 等。在一些特種車輛（如對防振要求較高的儀表車、救護車、特種軍用車及要求高度調節(jié)的集裝箱運輸車等）上，空氣懸架的使用幾乎為唯一選擇。國外汽車空氣懸架發(fā)展經(jīng)歷了“鋼板彈簧氣囊復合式懸架被動全空氣懸架主動全空氣懸架（即 ecas 電控空氣懸架系統(tǒng)）”的型式變化。主動全空氣懸架應用了電子控制系統(tǒng)，使傳統(tǒng)的空氣懸架系統(tǒng)的性能得到很大改善，汽車在各種路面、各種工況條件下能實現(xiàn)主動調節(jié)、主動控制，并增加了許多輔助

14、功能（如故障診斷功能等）。目前 ecas 系統(tǒng)在歐洲一些國家的大客車上已經(jīng)大量應用。隨著人們生活水平的提高，對汽車舒適性的要求越來越高，可以預見，ecas 這一先進的空氣懸架系統(tǒng)越來越普及。武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計61.31.3 我國空氣懸架的應用發(fā)展現(xiàn)狀我國空氣懸架的應用發(fā)展現(xiàn)狀目前國內擁有空氣懸架項目的公司為數(shù)眾多，但真正擁有空氣懸架系統(tǒng)設計開發(fā)、制造的寥寥無幾，規(guī)模也十分有限。目前國內具有代理性質但無實際設計能力的公司居多，主要以代理美國、德國、韓國、日本產品為主，公司規(guī)模一般不大，產品有限。由于代理公司主要是以追求經(jīng)營利潤為導向，對設計匹配等技術環(huán)節(jié)往往存在先天不足，導致主機廠出現(xiàn)

15、問題時無法及時解決等問題，影響被代理產品的聲譽及市場，因此，國外的制造公司也紛紛以不同的方式直接介入中國市場。比如，美國 fireston 公司在允許一定代理的同時，在上海設立了銷售辦事處，日本 nhk 彈簧公司在重慶合資成立 nhk 重慶公司，韓國大圓鋼業(yè)會社在天津合資成立大圓天津公司，丹麥丹拂斯公司在天津合資成立丹拂斯天津公司，美國固特異公司在大連、青島相繼建立工廠。另外，整車廠為降低成本，把空氣懸架系統(tǒng)細分成氣囊、推力桿、直拉桿、穩(wěn)定桿、高度閥、平衡閥、線束、減振器、導向臂等項目采購，也導致了國內空氣懸架產品的部件加工、制造正在往高度離散的方向發(fā)展?？諝鈶壹茉谖覈膽靡呀?jīng)落后國外幾十年

16、，直到近幾年隨著高檔客車制造技術的引進以及人們對舒適性要求的提高，加上國家對客車等級劃分的標準要求，空氣懸架才開始逐步應用起來。目前空氣懸架主要集中應用在高等級客車上，但是受多方面因素的制約，空氣懸架的配置率還很低，基本上還屬于“導入”階段。據(jù)掌握的不完全資料，國內部分數(shù)量相對較大的應用主要集中在鄭州宇通、廈門金龍、蘇州金龍、揚州亞星、一汽客車、東風杭汽等規(guī)模較大的主要客車及底盤廠家。此外，國內其它一些客車廠家也都是少批量、以選裝國外空氣懸架產品為主。目前汽車空氣懸架在載重貨車的應用國內尚處于起步階段。由于國內已經(jīng)能夠生產優(yōu)質的空氣懸架部件，以此為支撐，汽車主機廠開始自己設計空氣彈簧懸架產品。

17、其產品符合中國道路狀況和車輛實際條件，并選裝國內優(yōu)秀的部件，成本降低。以鄭州宇通客車股份有限公司為例，2000 年以前采用北京柯布克公司代理的產品，由于該產品與中國車輛、道路匹配出現(xiàn)了一系列問題，后來部分采用其他公司代理的產品，同樣出現(xiàn)了問題，而且存在成本昂貴的因素。所以宇通公司成立了“鄭州百特零部件公司”，自己設計匹配，分散采購。2002 年宇通公司本部生產空氣懸架客車 235 輛，除“猛獅”系列屬德國進口底盤外，國產車空氣懸架各部件大多為國內加工制造。由于一些主機廠本身在空氣懸架系統(tǒng)方面無研制開發(fā)能力，完全依賴于外部市場，從而采取了直接進口國外成熟的空氣懸架系統(tǒng)產品，或是依靠國內的有關公司

18、。以安凱、西沃為典型代表。武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計7以空氣彈簧懸架取代傳統(tǒng)的鋼板彈簧懸架，既是必然趨勢，也是現(xiàn)實的客觀要求。目前，擺在國內商用車廠商面前的形勢是：誰先掌握了汽車空氣懸架的開發(fā)技術 ，誰領先開發(fā)出配置空氣懸架的成熟車型，誰就掌握了今后若干年內商用車市場的先機和主動。因此，對于我國汽車業(yè)界而言，空氣懸架項目不僅僅是一個難得的商機，更重要的意義在于空氣懸架的廣泛應用可以較快提升我國商用車的檔次、技術水平和市場競爭力，縮短與國外商用車的技術、等級差距，鞏固和擴大國產商用車的市場份額。 我國長春汽車研究所早在 1957 年就開始了空氣懸架技術的研究，不少高校的相關專家及研究機構多年來

19、也做了大量富有成效的工作，并取得了許多重要研究成果。但是由于種種原因，這些研究成果大多還停留在理論上，產業(yè)轉化率非常低，導致許多有價值的研究沒能繼續(xù)堅持和深入下去。我國汽車懸架技術的研究和應用與歐美等發(fā)達國家相比處于明顯的落后地位。目前，我國在汽車懸架系統(tǒng)方面，除了鋼板彈簧懸架的設計及應用比較成熟以外，其它懸架技術的應用絕大部分還處于車型引進、仿制或直接購買產品階段。懸架產品的設計開發(fā)滯后，一方面表現(xiàn)在設計手段落后，計算機應力分析、動態(tài)仿真在企業(yè)中應用還較少；另方面沒有建立一套完善的設計評價體系。在美國，由于空氣懸架的普遍應用，已經(jīng)成就了一批專門從事空氣懸架設計、制造的懸架專業(yè)公司。我國交通行

20、業(yè)標準營運客車類型劃分及等級評定已經(jīng)規(guī)定，高級大、中型客車要采用空氣懸架，但既沒有一家整車廠能獨立設計出空氣懸架并成功地應用于整車，也沒有一家懸架專業(yè)公司能夠設計出并向市場提供成熟的空氣懸架產品。雖然我國加入 wto 之后，汽車及零部件產業(yè)會全面融入全球經(jīng)濟一體化，汽車行業(yè)可以實現(xiàn)全球采購，但是不能擁有懸架設計和制造的關鍵技術，整車的市場競爭力肯定會削弱。根據(jù)這種狀況，我國汽車零部件企業(yè)應當抓住機遇，加快研發(fā)空氣懸架產品。首先必須明確劃分空氣懸架系統(tǒng)設計開發(fā)的權限與分工，由研發(fā)部門負責研發(fā)方向、確定系統(tǒng)特性參數(shù)，指定具體的二級開發(fā)單位，實現(xiàn)產品的快速研發(fā)和升級換代；其次，要從產品的工藝路線入手

21、，制定合理的開發(fā)配套模式，集中于一家公司采取“二級開發(fā)、總成集配、模塊供貨”。武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計8最后，應摒棄狹隘的自主開發(fā)理念，積極開展與國外強勢企業(yè)的合資合作，加快融入空氣懸架領域的國際競爭、合作和發(fā)展，最終實現(xiàn)我國商用汽車整體技術水平及競爭實力的提升。第第 2 2 章章 汽車懸架結構組成汽車懸架結構組成2.1 汽車懸架的功用和組成汽車懸架的功用和組成懸架是保證車輪或車橋與汽車承載系統(tǒng)(車架或承載式車身)之間具有彈性聯(lián)系并能傳遞載荷、緩和沖擊、衰減振動以及調節(jié)汽車行駛中的車身位置等有關裝置的總稱。2.1.12.1.1 汽車懸架的功用汽車懸架的功用汽車懸架最主要的功能是傳遞作用在車

22、輪和車架(或車身)之間的一切力和力矩，并緩和武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計9汽車駛過不平路面時所產生的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，以保證汽車的行駛平順性。為此必須在車輪與車架或車身之間提供彈性聯(lián)接，依靠彈性元件來傳遞車輪或車橋與車架或車身之間的垂向載荷，并依靠其變形來吸收能量，達到緩沖的目的。采用彈性聯(lián)接后，汽車可以看作是由懸掛質量(即簧載質量)、非懸掛質量(即非簧載質量)和彈簧 (彈性元件)組成的振動系統(tǒng)，承受來自不平路面、空氣動力及傳動系、發(fā)動機的激勵。為了迅速衰減不必要的振動，懸架中還必須包括阻尼元件，即減振器。此外，懸架中確保車輪與車架或車身之間所有力和力矩可靠傳遞并決定車輪相對

23、于車架或車身的位移特性的連接裝置統(tǒng)稱為導向機構。導向機構決定了車輪跳動時的運動軌跡和車輪定位參數(shù)的變化，以及汽車前后側傾中心及縱傾中心的位置，從而在很大程度上影響了整車的操縱穩(wěn)定性和抗縱傾能力。在有些懸架中還有緩沖塊和橫向穩(wěn)定桿。2.1.22.1.2 汽車懸架的組成汽車懸架的組成盡管一百多年來汽車懸架從結構型式到作用原理一直在不斷地演進，但從結構功能而言，它都是由彈性元件、減振裝置和導向機構三部分組成。在有些情況下，某一零部件兼起兩種或三種作用，比如圖 2-1 鋼板彈簧非獨立懸架兼起彈性元件及導向機構的作用，2-2 麥克弗遜懸架 (mcpherson strut suspension，或稱滑柱

24、擺臂式獨立懸架)中的減振器柱兼起減振器及部分導向機構的作用，有些主動懸架中的作動器則具有彈性元件、減振器和部分導向機構的功能。武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計102-1 鋼板彈簧非獨立懸架武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計11 圖 2-2 麥克弗遜懸架武漢理工大學華夏學院畢業(yè)論文122.22.2 汽車懸架的分類及設計時注意事項汽車懸架的分類及設計時注意事項根據(jù)導向機構的結構特點，汽車懸架可分為非獨立懸架和獨立懸架兩大類。圖 2-3 汽車懸架示意圖非獨立懸架如上圖 2-3 汽車懸架示意圖(a)所示。其特點是兩側車輪安裝于一整體式車橋上，當一側車輪受沖擊力時會直接影響到另一側車輪上，當車輪上下跳動時定位參數(shù)

25、變化小。若采用鋼板彈簧作彈性元件，它可兼起導向作用，使結構大為簡化，降低成本。目前廣泛應用于貨車和大客車上，有些轎車后懸架也有采用的。非獨立懸架由于非簧載質量比較大，高速行駛時懸架受到?jīng)_擊載荷比較大，平順性較差。獨立懸架是兩側車輪分別獨立地與車架（或車身）彈性地連接，當一側車輪受沖擊，其運動不直接影響到另一側車輪，獨立懸架所采用的車橋是斷開式的。這樣使得發(fā)動機可放低安裝，有利于降低汽車重心，并使結構緊湊。獨立懸架允許前輪有大的跳動空間，有利于轉向，便于選擇軟的彈簧元件使平順性得到改善。非獨立懸架 2-3 汽車懸架示意圖（b）的鮮明特色是左、右車輪之間由一剛性梁或非斷開式車橋聯(lián)接，當單邊車輪駛過

26、凸起時，會直接影響另一側車輪。圖 2-3 汽車懸架中(a)獨立懸架中沒有這樣的剛性梁，左右車輪各自“獨立”地與車架或車身相連或構成斷開式車橋，按結構特點又可細分為橫臂式、縱臂式、斜臂式等等除上述非獨立懸架和獨立懸架外，還有一種近似半獨立懸架，它與近似半剛性的非斷開式后支持橋相匹配。當左右車輪跳動幅度不一致時，后支持橋中呈 v 形斷面并與左右縱臂固結在一起的橫梁受扭，由于其具有一定的扭轉彈性，故此種懸架既不同于非獨立懸架，也與獨立懸架有別。該彈性橫梁還兼起橫向穩(wěn)定桿的作用。按照彈性元件的種類，汽車懸架又可以分為鋼板彈簧懸架、螺旋彈簧懸架、扭桿彈簧懸架、空氣懸架以及油氣懸架等。武漢理工大學華夏學院

27、畢業(yè)論文13按照作用原理，可以分為被動懸架、主動懸架和介于二者之間的圖 2-4 的半主動懸架。圖 2-4 汽車被動懸架主動懸架有作為直接力發(fā)生器的動作器，可以根據(jù)輸入與輸出進行最優(yōu)的反饋控制，使懸架有最好的減震特性，以提高汽車的平順性和操縱穩(wěn)定性。它由彈性元件 c 和一個力發(fā)生器fe 組成。 半主動懸架可看作由可變特性的彈簧和減振器組成的懸架系統(tǒng)，雖然它不能隨外界的輸入進行最優(yōu)的控制和調節(jié)，但它可按存儲在計算機的各種條件下最優(yōu)彈簧和減振器的優(yōu)化參數(shù)指令來調節(jié)彈簧的剛度和減振器的阻尼狀態(tài)。它由彈性元件 c 和一個一個阻尼系數(shù)能在較大范圍內調節(jié)的阻尼器組成。 如前所述，汽車懸架和懸掛質量、非懸掛質

28、量構成了一個振動系統(tǒng)，該振動系統(tǒng)的特性很大程度上決定了汽車的行駛平順性，并進一步影響到汽車的行駛車速、燃油經(jīng)濟性和運營經(jīng)濟性。該振動系統(tǒng)也決定了汽車承載系和行駛系許多零部件的動載，并進而影響到這些零件的使用壽命。此外，懸架對整車操縱穩(wěn)定性、抗縱傾能力也起著決定性的作用。因而在設計懸架時必須考慮以下幾個方面的要求：(1)通過合理設計懸架的彈性特性及阻尼特性確保汽車具有良好的行駛平順性，具有較低的振動頻率、較小的振動加速度值和合適的減振性能，并能避免在懸架的壓縮伸張行程極限點發(fā)生硬沖擊，同時還要保證輪胎具有足夠的接地能力；(2)合理設計導向機構，以確保車輪與車架或車身之間所有力和力矩的可靠傳遞，保

29、證車輪跳動時車輪定位參數(shù)的變化不會過大，并且能滿足汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性要求；武漢理工大學華夏學院畢業(yè)論文14(3)導向機構的運動應與轉向桿系的運動相協(xié)調，避免發(fā)生運動干涉，否則可能引起轉向輪擺振；(4)側傾中心及縱傾中心位置恰當，汽車轉向時具有抗側傾能力，汽車制動和加速時能保持車身的穩(wěn)定，避免發(fā)生汽車在制動和加速時的車身縱傾(即所謂“點頭”和“后仰”)；(5)懸架構件的質量要小尤其是其非懸掛部分的質量要盡量?。?6)便于布置，在轎車設計中特別要考慮給發(fā)動機及行李箱留出足夠的空間；(7)所有零部件應具有足夠的強度和使用壽命；(8)制造成本低；(9)便于維修、保養(yǎng)。懸架設計可以大致分為結構型式

30、及主要參數(shù)選擇和詳細設計兩個階段，有時還要反復交叉進行。由于懸架的參數(shù)影響到許多整車特性，并且涉及其他總成的布置，因而一般要與總布置共同協(xié)商確定。武漢理工大學華夏學院畢業(yè)論文15第第 3 3 章章 電控懸架電控懸架系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述3.13.1 電子控制懸架系統(tǒng)的功用電子控制懸架系統(tǒng)的功用電子控制懸架系統(tǒng)(ecss， electronic controlled suspension system)，又稱電子調節(jié)懸架系統(tǒng)(electronic modulated suspension system)，簡稱為 ems。對于傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)而言，當其結構確定后，就具有固定的懸架剛度和阻尼系數(shù)，在車輛行駛

31、過程中無法進行調節(jié)，也就是在汽車行駛過程中不能人為地加以控制，因此懸架減振性能的進一步提高受到了限制。這種車輛在行駛過程中懸架剛度和阻尼系數(shù)不能改變的懸架稱為被動懸架。顯然，被動懸架在汽車行駛過程中平順性和操縱穩(wěn)定性不能兼而有之。為了滿足汽車懸架系統(tǒng)平順性和操縱穩(wěn)定性兩項性能要求，克服被動懸架的剛度和阻尼系數(shù)不能調節(jié)的弱點，便出現(xiàn)了汽車主動懸架的概念。主動懸架能夠根據(jù)車輛的運動狀態(tài)和路面狀況主動做出反應，抑制車體的運動，使懸架始終處于最優(yōu)的減振狀態(tài)。車輛在行駛過程中懸架剛度和阻尼系數(shù)可人為地加以控制，并不斷變化的懸架稱為主動懸架。所以主動懸架的特點就是能夠根據(jù)外界輸入或車輛本身狀態(tài)的變化進行動

32、態(tài)自適應調節(jié)。隨著電子技術的發(fā)展，在汽車懸架系統(tǒng)中采用了電子控制技術，便形成了電子控制懸架系統(tǒng)，簡稱電控懸架。顯然，電子控制懸架系統(tǒng)就是主動懸架系統(tǒng)。3.23.2 電子控制懸架系統(tǒng)的組成及原理電子控制懸架系統(tǒng)的組成及原理武漢理工大學華夏學院畢業(yè)論文16圖 3-1 豐田凌志 ls400 轎車電控空氣懸架結構圖各種車型的電控懸架雖有一定的區(qū)別，但其基本結構和工作原理都是一樣的。主要由如圖3-1豐田凌志ls400轎車電控空氣懸架結構圖 ，前、后車身高度傳感器、方向盤轉向和轉角傳感器、節(jié)氣門位置傳感器和車速傳感器、控 制開關、電子調節(jié)懸架電控單元(ems ecu)和執(zhí)行器等組成。，車身高度傳感器采集前

33、后車身的高度信號，方向盤轉向和轉角傳感器采集汽車行駛方向信號，節(jié)氣門位置傳感器采集駕駛員加、減速信號，車速傳感器采集汽車行駛速度信號。傳感器和控制開關向 ems ecu輸入車身以及汽車行駛的狀態(tài)信息，ems ecu 接受傳感器和控制開關輸入的電信號，并向執(zhí)行元件發(fā)出控制命令，執(zhí)行元件產生一定的機械動作，從而改變車身高度、彈簧剛度和減振器的阻尼力。3.33.3 電控懸架的工作過程電控懸架的工作過程現(xiàn)代社會典型的電控懸架由電子控制元件（ecu）、空氣壓縮機、車高傳感器、轉向角度傳感器、速度傳感器、制動傳感器、空氣彈簧元件等組成?？諝鈴椈稍怯呻娍販p振器、閥門、雙氣室所組成。電控減振器頂部有一個小

34、型電動機，可通過它轉動一個調整量孔大小的控制桿將阻尼分成多級，從而實現(xiàn)控制阻尼的目的。閥門也充當了一個調節(jié)氣流的作用，通常雙氣室是連通的，合起來的總容積起著空氣彈簧的作用，比較柔軟；但當關閉雙氣室之間的閥門時，則以一個氣室的容量來承擔空氣彈簧的作用，就會變得硬，因此閥門起到控制“彈簧”變軟變硬的作用。圖 3-2 電控懸架圖示 3-2 ecu、壓縮機(5)、閥門(3)(4)、空氣彈簧元件(1)(2)。電控懸架工作時，閥武漢理工大學華夏學院畢業(yè)論文17門的相互作用控制通向空氣彈簧元件的氣流量。傳感器檢測出汽車的行駛狀態(tài)并反饋至ecu，ecu 綜合這些反饋信息計算并輸出指令控制空氣彈簧元件的電動機和

35、閥門，從而使電控懸架隨行駛及路面狀態(tài)不同而變化：在一般行駛中，空氣彈簧變軟、阻尼變弱，獲得舒適的乘坐感；在急轉彎或者制動時，則迅速轉換成硬的空氣彈簧和較強的阻尼，以提高車身的穩(wěn)定性。同時，該系統(tǒng)的電控減振器還能調整汽車高度，可以隨車速的增加而降低車身高度可以隨車速的增加而降低車身高度（減小離地間隙），減少風阻以節(jié)省能源；在車速比較慢時車身高度又可恢復正常。武漢理工大學華夏學院畢業(yè)論文18第第 4 4 章章電子控制懸架系統(tǒng)執(zhí)行器電子控制懸架系統(tǒng)執(zhí)行器4.1 電控空氣懸架系統(tǒng)執(zhí)行器的功用 懸架執(zhí)行器的作用就是驅動主、副氣室的空氣閥閥心和減振器阻尼孔的回轉閥，使其轉動，從而實現(xiàn)對懸架剛度和阻尼參數(shù)的

36、控制，如圖 4 - 1 所示。4.2 電控空氣懸架系統(tǒng)執(zhí)行器的結構和工作原理 空氣懸架系統(tǒng)執(zhí)行器的結構和工作原理如圖 4 - 2所示。當懸架 ecu 控制步進電機動作時，帶動小齒輪轉動，小齒輪驅動扇形齒輪轉動。與扇形齒輪同軸的阻尼調節(jié)桿帶動回轉閥旋轉，從而使阻尼孔開閉的數(shù)量發(fā)生變化，達到調節(jié)減振器阻尼的目的。同時阻尼調節(jié)桿上通過齒輪帶動空氣閥控制桿轉動，使空氣閥閥心轉動，隨著閥心轉動角度的改變，使空氣彈簧的剛度也得到調節(jié)。 懸架系統(tǒng)執(zhí)行器上還有一個電磁線圈，當電磁線圈不通電時，由它控制的制動開關松開，制動桿處于扇形齒輪的滑槽內，扇形齒輪可以轉動；當電磁線圈通電而吸合制動開關時，制動桿往回拉，各

37、齒輪處于鎖止狀態(tài)，阻尼調節(jié)桿和空氣閥控制桿都不能轉動，此時懸架的剛度參數(shù)和阻尼參數(shù)都為固定值，懸架系統(tǒng)處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。圖 4-1 空氣懸架的組成1執(zhí)行器；2副氣室；減振器調整桿；4主氣門；5減振器活塞桿；6滾動膜；7 減振器武漢理工大學華夏學院畢業(yè)論文19圖 4 - 2 懸架系統(tǒng)執(zhí)行器的結構和原理1阻尼調節(jié)桿；2小齒輪；3步進電機；4制動桿；5電磁線圈；6扇形齒輪；7空氣閥驅動齒輪；8空氣閥控制桿4.3 電控空氣懸架系統(tǒng)執(zhí)行器的分類 現(xiàn)在常見的有三種空氣懸架系統(tǒng)執(zhí)行器：4 線執(zhí)行器、2 線執(zhí)行器和 3 線執(zhí)行器。1、4 線執(zhí)行器 4 線執(zhí)行器是一個雙向直流電機。執(zhí)行器安裝在減振器的頂部，執(zhí)

38、行器驅動減振器內的一根軸來改變減振器閥門。這類執(zhí)行器由懸架ecu 通過一對稱為硬/軟繼電器的繼電器來控制，4 線執(zhí)行器可以從減振總成上取下單獨更換，4線執(zhí)行器內帶位置傳感器。4 線執(zhí)行器的原理圖如圖 4 - 3 所示。2、2 線執(zhí)行器 2 線執(zhí)行器是一個 on/off（接通斷開）電磁閥。如果電磁閥處于“off” （斷開）位置，減振器處于硬阻尼狀態(tài)；如果電磁閥處于“on”（接通）位置，減振器處于軟阻尼狀態(tài)。2 線執(zhí)行器與減振器為一體式，不可單獨維護。其原理圖如圖 4-43、3 線執(zhí)行器 3 線執(zhí)行器是一個直流電機，位于減振器頂部，只能單向旋轉。電機轉動時，通過減速齒輪總成帶動減振器的活塞桿改變減

39、振阻尼。3 線執(zhí)行器與減振器也是一體化的，無法單獨維護。 3 線執(zhí)行器也帶有位置傳感器。其原理圖如圖 45 所示。圖 4-3 4 線執(zhí)行器的原理圖武漢理工大學華夏學院畢業(yè)論文20圖 4-4 2 線執(zhí)行器的原理圖第第 5 5 章電子控制懸架系統(tǒng)故障診斷與檢測章電子控制懸架系統(tǒng)故障診斷與檢測當電控空氣懸架系統(tǒng)運行有故障時，懸架 ecu 就會檢測到，并點亮故障指示燈。電控空氣懸架系統(tǒng)的診斷與維修過程因不同的車輛而不同，在維修時應參照相應汽車制造商的維修手冊或相關資料中提供的步驟進行。 警告警告 維修過程中若斷開蓄電池，將會丟失懸架 ecu 中存儲的信息。 在吊起、支起或拖動汽車之前，應該將懸架控制開

40、關置于“off”位置或斷開電瓶負極。 當點火開關在接通狀態(tài)下，不要拆卸或安裝懸架 ecu 及其電子插頭。 如果汽車生產廠商的維修手冊沒有指明，就不要將系統(tǒng)的任何電路或元件加電壓或接地。 如果汽車安裝有安全氣囊系統(tǒng)，在維修電控空氣懸架前，應先將安全氣囊系統(tǒng)斷開，否則可能造成人身傷害或財產損失。 在控制系統(tǒng)的檢測中，必須用生產廠商在維修手冊中提到的檢測工具，否則可能損壞控制系統(tǒng)的零部件。 下面以福特汽車電控空氣懸架系統(tǒng)為例，介紹電控空氣懸架的故障診斷，其它空氣懸架系統(tǒng)的故障診斷可以參考相關車型和懸架類型的維修手冊進行操作。福特汽車電控空氣懸架系統(tǒng)的故障診斷分為兩個專項內容：直觀檢查和依步驟診斷。1

41、、福特汽車電控空氣懸架的直觀檢查 在連接任何測試設備之前，先檢查空氣壓縮機、空氣管路和系統(tǒng)高度傳感器桿系是否有損壞，包括有無泄漏、裂紋和安裝是否正確以及線束連接是否正確，芯腳有無彎曲、折斷，引線有無銹蝕、松動，線路布置是否適當?shù)鹊?。如果檢查控制系統(tǒng)和高度傳感器有機械損傷跡象，則先做必要的修理后再往下進行。圖 4-5 3 線執(zhí)行器的原理圖武漢理工大學華夏學院畢業(yè)論文21 警告警告 開始診斷之前，先執(zhí)行起動和運行汽車測試所需的所有安全步驟，執(zhí)行完測試的驅動循環(huán)部分后，一定要拉上手剎，將擋位掛在“p”位置，墊住驅動輪。同時，關掉收音機、燈、風機、空調和其它電氣附件。 在直觀檢查完畢后就要進入依步驟診

42、斷。下面介紹福特汽車電控空氣懸架系統(tǒng)的診斷步驟。2福特汽車電控空氣懸架系統(tǒng)的診斷步驟 包括以下內容，診斷時應按此順序進行。驅動循環(huán)診斷：檢查汽車被驅動時是否出現(xiàn)故障；維修間診斷：檢查整個系統(tǒng)在汽車靜止時是否有故障；彈簧充氣診斷：檢查四個空氣彈簧的充氣、排氣功能。 上述三個診斷程序均需使用 rotunda star 測試儀（007 - 00004）或 rotunda super star2 測試儀（007-00041） ，見圖 5-1 警告警告 懸架 ecu 內存中最多可以存放 32 個故障碼，在點火開關轉到“off”位置后，故障碼最多可以保留 1h。在此期間，點火開關必須處于“off”位置，行

43、李艙內的空氣懸架開關必須處于“on”位置，否則故障碼就會被清除。5.1 驅動循環(huán)診斷 驅動循環(huán)診斷顯示汽車上次驅動后發(fā)生的故障碼。該測試主要用于測試車速輸入和檢測間歇性故障，這些問題在維修間診斷時可能無法實現(xiàn)。 一個故障可能會引起幾個故障碼，診斷中顯示的每個故障碼都有相應的定點測試。這些測試都標有診斷優(yōu)先級，第一級最高，第七級最低，要從最高診斷優(yōu)先級開始執(zhí)行定點測試。定點測試的具體內容可參見相應的汽車維修手冊的詳細介紹。 進行循環(huán)診斷的步驟如下： 1）以 24 km/h 以上車速驅動汽車至少 4 min，然后將點火開關轉到“off”位置。 2）打開行李艙蓋，確認空氣懸架“on/off開關在“o

44、n”位置。 3）松開“star”測試按鈕使它處于“hold”位置。 4）將“star”測試儀連接到空氣懸架診斷插座上，然后將“star”測試儀轉到“on”位置。至少等待 5 s 后，按下“star”測試按鈕，使它處于壓下的“test”位置。在 20 s 內， “star”測試儀應該持續(xù)顯示下列代碼之一： 15：驅動循環(huán)診斷完成，無故障。斷開“star”測試儀，退出驅動循環(huán)診斷。 40 到 71：驅動循環(huán)診斷完成，而且系統(tǒng)內發(fā)生故障。記錄系統(tǒng)所有的故障，然后運行維修間診斷。 所有其他代碼：根據(jù)維修手冊或中車在線（）數(shù)據(jù)庫中的相關內容進行相應的定點測試。 驅動汽車進行檢測，直到懸架控制指示燈點亮或

45、技師覺得無故障出現(xiàn)。完成驅動循環(huán)診斷后，要執(zhí)行維修間診斷。武漢理工大學華夏學院畢業(yè)論文22圖 5-1 測試儀 star25.2 維修間診斷 維修間診斷有三部分內容：一是自動/手動測試；二是故障碼顯示；三是功能測試。 自動/手動測試：該測試讓空氣懸架 ecu 進行自檢以及檢查各部件的操作。執(zhí)行完這些測試后“star”測試儀會顯示“12/ok 開始手動測試”或“13/有故障，開始手動測試” 。此時應執(zhí)行手動輸入檢查 故障碼顯示：可以用“star”測試儀顯示故障碼。每個檢測到的故障碼將顯示 15 s。故障碼將一直顯示到不再需要時為止。此時應記下故障碼。 功能測試：驅動循環(huán)診斷期間記錄的故障碼應與維修

46、間診斷期間記錄的故障碼進行比較。兩個測試中都出現(xiàn)的故障碼是硬故障。只在驅動循環(huán)診斷中出現(xiàn)的故障碼是間歇性故障。 1）維修間診斷的步驟 維修間診斷的測試步驟見表 5-1表 5-1 維修間診斷的步驟測試步驟結果措施武漢理工大學華夏學院畢業(yè)論文23 為了進入/起動維修間診斷，需執(zhí)行下列步驟： 將蓄電池充電器與汽車連接起來，并在測試過程中保持連接 如需要，松開“star”測試按鈕，使它處于彈起的“hold”位置 打開行李艙蓋，將“star”測試儀連接到空氣懸架診斷插座上，并且將“star”測試儀轉到“on”位置 把空氣懸架“on/off” （鎖止）開關轉到“off”位置后再撥回“on”位置 檢查客廂和

47、行李艙中的載荷，卸掉所有負荷；汽車必須處于整備重量 確認點火開關位于“off”位置并等待 10 s 不踩制動踏板，把點火開關打到“on/run”位置， （沒必要起動發(fā)動機） 確認大燈、加熱風扇、風窗刮水器斷電 等待最少 5 s 后，按下“star”測試按鈕，使它處于壓下的“test”位置 在 20 s 內“star”測試儀持續(xù)顯示下列代碼之一： “10 “21”到“28” “80 執(zhí)行維修間診斷自動測試 根據(jù)維修手冊或中車在線數(shù)據(jù)庫中的有關內容進行相應故障碼診斷 2）修間診斷自動測試 維修間診斷自動模式測試步驟見表 5-2 3）維修間診斷手動測試 維修間診斷的手動測試步驟見表 5-3。表 5-

48、2 維修間診斷自動模式測試步驟結果措施 “star”試儀正在顯示代碼“10” ?？諝鈶壹芤呀?jīng)完成自檢，正執(zhí)行自動診斷。在進行自動檢測期間（“star”顯示代碼“10”時） ，禁止觸摸或倚靠車輛。如果沒有空氣調平故障，測試大約需要 3-4 min。如果有空氣調平故障，測試可能需要 14 min。測試結束時， “star”測試儀將 “star”測試儀顯示代碼： “12” “13” 自動測試未測到系統(tǒng)故障，轉入下一步手動測試自動測試測到系統(tǒng)故武漢理工大學華夏學院畢業(yè)論文24顯示代碼“12”或“13”障，轉入下一步的手動操作表 5-3 維修間診斷的手動測試步驟測試步驟結果措施 空氣懸架 ecu 已經(jīng)完

49、成自動檢測，正等待技師執(zhí)行下列手動操作： 打開司機側車門，開著司機車門坐到車上 完全踩下加速踏板，然后松開 用力踩下制動踏板，然后松開 方向盤左右轉動至少 1/4 圈 下車，關閉司機側車門，然后逐個打開、關閉其它三個車門 上述步驟完成好，松開“star”測試按鈕到“hold”位置 5 s 后，再接下“star”測試按鈕以便保持在壓下的“test”位置 “star”測試儀正顯示以下代碼之一： “1l” “40”至“79” 完成維修間診斷，未發(fā)現(xiàn)故障 完成維修間診斷，發(fā)現(xiàn)故障。只計入至少顯示 2 次的故障，進行相應的故障碼診斷 4）維修間診斷檢測到的系統(tǒng)故障 如果驅動循環(huán)診斷故障列表中包括代碼“5

50、5” ，把它加到剛剛作出的“維修間診斷”故障列表中。 驅動循環(huán)診斷檢測出的故障在維修間診斷中沒有重復出現(xiàn)的故障碼將按間歇性故障處理。 為了節(jié)省修復系統(tǒng)故障的時間和人力，對故障碼進行了分組。由于某些系統(tǒng)故障能夠而且確實會產生其他系統(tǒng)故障，因此按照故障優(yōu)先級順序進行處理是十分重要的。 在驅動循環(huán)診斷或維修間診斷過程中，是否檢查到系統(tǒng)故障時的處理辦法： 如果檢測到系統(tǒng)故障：則參照維修手冊中的優(yōu)先級列表，確定要采取的糾正措施。 如果沒有檢測到系統(tǒng)故障：則點火開關轉到“off”位置，退出維修間診斷。 警告警告 檢測到系統(tǒng)故障碼將以數(shù)碼順序逐個顯示。最好一個系統(tǒng)故障碼顯示完畢后，故障碼列表會重復顯示。只要

51、 star 測試按鈕處于“test”位置，故障碼列表會一直滾動顯示。武漢理工大學華夏學院畢業(yè)論文255.3 彈簧充氣診斷 有時定點測試需維修人員進行彈簧充氣診斷。彈簧充氣診斷允許對各彈簧分別充氣、排氣和進行個別檢查。 1）彈簧充氣診斷步驟 彈簧充氣檢測的步驟見表 5-4表 5-4 彈簧充氣檢測的步驟測試步驟結果措施 為了進行彈簧充氣診斷，需執(zhí)行下列步驟： 將蓄電池充電器與汽車蓄電池連接起來，并在測試過程中保持連接 如需要，松開“star”測試按鈕，使它處于彈起的“hold”位置 把空氣懸架“on/off” （鎖止）開關轉到“off”位置后再撥回到“on”位置 檢查行李艙中的物品，搬走所有的物品

52、 確認點火開關位于“off”位置并等待 10 s，再轉到“on/run”位置（沒必要起動發(fā)動機） ，5 s 后松開制動踏板 關閉大燈、加熱風扇、風窗刮水器等 等待至少 5 s 后，按下“star”測試按鈕 在 20 s 內“star”測試儀持續(xù)顯示下列代碼之一： “21”到“28” 其他 進行彈簧充氣診斷 根據(jù)維修手冊或中車在線數(shù)據(jù)庫中的有關內容進行相應故障碼診斷 2）進入彈簧充氣診斷程序 進入彈簧充氣診斷程序的步驟見表 5-5。武漢理工大學華夏學院畢業(yè)論文26表 5-5 進入彈簧充氣診斷程序的步驟測試步驟結果措施已進入彈簧充氣診斷。為了選擇/起動所需的彈簧充氣測試，在所需的故障碼顯示至少 5

53、 s 后，松開“star”測試按鈕，使它處于彈起的“hold”位置。只要“star”測試按鈕處于“hold”位置，所選的功能便持續(xù)作用。當充氣量或排氣量達到要求時，按下“star”測試按鈕，使它處于壓下的“test”位置，這將停止測試并再次開始滾動顯示測試碼 “star”測試儀顯示下列代碼： “21 - 右前空氣彈簧排氣” “22 - 左前空氣彈簧排氣” “23 - 右后空氣彈簧排氣” “24 - 右前空氣彈簧充氣” “25 - 左前空氣彈簧充氣” “26 - 右后空氣彈簧充氣” “27 - 左后空氣彈簧排氣” “28 - 左后空氣彈簧充氣” 要退出彈簧充氣點火開關轉到“off”位置 警告警告

54、 汽車任何一角的空氣彈簧排氣和充氣的每個代碼，將按大小順序逐個顯示。最大的代碼顯示之后，代碼列表將重復顯示。只要“star”測試按鈕處于壓下的“test”位置，這種滾動顯示方式，就會持續(xù)下去。 武漢理工大學華夏學院畢業(yè)論文27參參 考考 文文 獻獻 1.付百學編著. 汽車電子控制技術.機械工業(yè)出版社，20002.陳家瑞主編. 汽車構造.交通出版社，2003 3.盧曉春. 汽車機械基礎.機械工業(yè)出版社, 20024.王望予. 汽車設計.機械工業(yè)出版社, 20055.樂玉漢. 轎車車身設計.高等教育出版社, 20006.周云山. 汽車電控系統(tǒng)理論與設計.北京理工大學出版社, 19997.周云山. 汽車電子控制技術，北京：機械工業(yè)出版社，20058.余志生. 汽車理論，北京機械工業(yè)出版社，20059.劉惟信主編. 汽車設計.北京：清華大學出版社, 200110李春明主編. 汽車底盤電控技術.北京：北京理工大學出版社, 200911王憲成汽車典型電控系統(tǒng)的結構與維修m北京：高等教育出版杜，200412. 李春明汽車底盤電控技術m北京：機械工業(yè)出版社，2007，(7)13陳家瑞，張建文汽車構造m北京：機械工業(yè)出版社，吉林大學，200714.吳濤汽車電器設備與維修西安：西安電子科技大學出版社，200628致謝致謝汽車電控懸架在汽車上得到廣泛