汽車電控系統(tǒng)結構與維修第2版8汽車電子控制懸架系統(tǒng)

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，自動調節(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、轉向盤轉向與轉角傳感器、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)

2、和執(zhí)行器組成。,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)的主要功用是當車內乘員或載荷變化時，自動調節(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

3、度控制系統(tǒng)分為兩大類型，一類是僅對兩個后輪懸架進行控制；另一類是對全部四個車輪的懸架進行高度控制。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(每個減振器下面各設1只)、控制開關、電控單元EMS ECU、高度調節(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，能夠自動調節(jié)車身高度。當乘員或載荷增加時，系統(tǒng)將自動調高車身高度；反之，當乘員或載荷減小時，系統(tǒng)將自動調低車身高度。變高度控制懸架系統(tǒng)的控制過程如圖8

4、-3所示。 1 車身高度不變時懸架系統(tǒng)的控制過程 2 車身高度降低時懸架系統(tǒng)的控制過程 3 車身高度升高時懸架系統(tǒng)的控制過程 4 系統(tǒng)保護措施,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、電控單元EMS ECU、剛度調節(jié)執(zhí)行器(氣壓缸、高度控制電磁閥、空氣壓縮機、干燥器和空氣管路)等組成。 二、 空氣彈簧懸架剛度的調節(jié)原理 在汽車行駛過程中，為了防止或抑制車身出現“點頭”、“側傾”、“后坐”等現象，需要調節(jié)相應懸架的高度和減振器的阻尼。 空氣彈簧懸架剛度的調節(jié)原理如圖8-5所示，在

5、主氣壓腔與輔氣壓腔之間的氣閥閥體上設有大小兩個通道。氣閥控制桿由步進電機驅動，控制桿轉動時，閥芯隨之轉動。,返回,圖8-5 空氣彈簧懸架剛度調節(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、轉向盤轉角與轉動方向傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、減振器工作模式選擇開關、制動燈開關、空擋啟動開關、電控單元和阻尼調節(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) 根據汽車行駛狀況進行控制； (2) 根據駕駛員選擇的運行模式進行控制； (3) 根據汽車行駛狀況和駕駛員選擇的運行模式進行控制。,下一頁

6、,圖8-6 豐田汽車變阻尼懸架系統(tǒng),返回,第四節(jié) 電子控制變阻尼懸架系統(tǒng),二、 減振器阻尼控制機構的結構特點 1 運行模式選擇開關 電子控制懸架系統(tǒng)減振器阻尼的工作模式選擇開關又稱為運行模式選擇開關，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)一般設有“標準”、“中等硬度”和“堅硬”三種。 在以下條件時，控制單元將自動使減振器從“柔軟”或“中等硬度”變?yōu)椤皥杂病睜顟B(tài)工作： (1) 轉向盤轉角轉向傳感器顯示汽車急轉彎時； (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；,下一頁,上一頁,第四節(jié) 電子控制變阻尼

7、懸架系統(tǒng),(3) 車速傳感器和制動燈開關顯示汽車在高于60 km/h的速度下制動時； (4) 車速傳感器和空擋啟動開關顯示汽車在低于10 km/h的速度下，自動變速器從空擋或停車擋換入任何其他擋位時。 在下列條件下，控制單元將自動控制減振器從“堅硬”變?yōu)椤爸械扔捕取被颉叭彳洝睜顟B(tài)工作： (1) 根據轉向盤轉動程度，轉彎行駛2 s或2 s以上時間時； (2) 加速時間達到3 s或汽車速度達到50 km/h時； (3) 制動燈開關斷開2 s時間之后時； (4) 自動變速器從空擋或停車擋位置換入其他擋位達到3 s或汽車速度達到15 km/h時。 ,下一頁,上一頁,第四節(jié) 電子控制變阻尼懸架系統(tǒng),2

8、變阻尼執(zhí)行元件 豐田汽車電子調節(jié)懸架系統(tǒng)的執(zhí)行元件安裝在減振器支柱頂部，結構如圖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 當電控單元EMS ECU根據傳感器和控制開關信號確定阻尼為“柔軟”狀態(tài)時，控制單元向步進電機發(fā)出控制指令使其沿順時針方向旋轉，因此小齒輪驅動扇形齒輪沿逆時針方向轉動，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 當電控單元EMS ECU根據傳感器和控制開關信號確定阻尼為“中等”狀態(tài)時，控制單元向步進電機發(fā)出控制指令使其沿逆時針方向旋轉，因此

9、小齒輪便驅動扇形齒輪沿順時針方向轉動，直到扇形齒輪凹槽的另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“堅硬”的控制過程 當電控單元EMS ECU根據傳感器和控制開關信號確定阻尼為“堅硬”狀態(tài)時，控制單元將同時向步進電機和電磁線圈發(fā)出控制指令，使步進電機和扇形齒輪從阻尼“柔軟”或“中等”的極限位置旋轉約60，接通電磁線圈電流，其電磁吸力將擋塊吸出，使擋塊進入扇形齒輪凹槽中間部位的一個凹坑內，如圖8-9(b)所示。,下一頁,上一頁,圖8-9 扇形齒輪旋轉方向與位置,返回,第四節(jié) 電子控制變阻尼懸架系統(tǒng)

10、,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)出控制信號外，同時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。 當減振器處于“柔軟”阻尼狀態(tài)時，控制左邊一只指示燈發(fā)亮；當減振器處于“中等”阻尼位置時，控制左邊和中間共兩只指示燈發(fā)亮；當減振器處于“堅硬”阻尼位置時，控制三只指示燈全部發(fā)亮。 懸架系統(tǒng)指示燈在接通點火開時，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

11、制開關接受信息，包括控制模式選擇開關、轉向盤轉角與轉動方向傳感器、橫向加速度傳感器(側向慣性力傳感器)、節(jié)氣門位置傳感器、車速傳感器、制動燈開關、車身高度傳感器、車高選擇開關、門控燈開關、倒車燈開關、前照燈開關、空氣供給系統(tǒng)的壓力傳感器和壓力開關等等。 ,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”兩種狀態(tài)、能夠選擇的減振器阻尼工作模式有“運動”、“自動”和“柔軟”三種模式。 下面結合三菱汽車電子控制懸架系統(tǒng)，具體分析車身側傾、前俯、后仰、前后顛簸及上下跳動幾種運動狀態(tài)時，懸架控制系統(tǒng)的控制過程。,下一頁,上一頁,第五節(jié) 變高度變剛度變阻尼懸架系統(tǒng),1 抗側傾控制 2 抗點頭控制 3 抗仰頭(后坐)控制 4 前后顛簸和上下跳動的控制 5 車速變化時阻尼的控制 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，因此各個減振器同時起作用，其工作情況與前述豐田公司電子調節(jié)懸架系統(tǒng)相似。在減振器活塞桿內設有一個由步進電機驅動的控制桿，控制