學習情境五汽車電子控制懸架系統(tǒng)結構與檢修

1、學習情境五汽車電子控制懸架系統(tǒng)結構與檢修,任務一 電子控制懸架系統(tǒng)結構概述,一、任務分析,? 電子控制懸架系統(tǒng)（Electronic Control Suspension System，ECS）又稱為電子調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)（Electronic Modulated Suspension System，EMS）。,? 電子控制懸架系統(tǒng)能夠通過控制和調(diào)節(jié)懸架的剛度和阻尼力，使汽車的懸架特性與道路狀況和行駛狀態(tài)相適應，從而使汽車的乘坐舒適性和操

2、縱穩(wěn)定性都得到滿足。 ? 本次任務就將向讀者介紹電子控制懸架系統(tǒng)的相關知識。,二、相關知識,（一）電控懸架系統(tǒng)的組成和工作原理1．電控懸架系統(tǒng)的組成? 電子控制懸架系統(tǒng)則是在傳統(tǒng)汽車懸架的基礎上加裝了電子控制單元、傳感器及開關、執(zhí)行機構等元件，如圖5-1所示。,? 電控懸架系統(tǒng)各元件在車上的安裝位置如圖5-2所示，各元件的作用如表5-1所示。,2．電控懸架系統(tǒng)的工作原理,? 電控懸架系統(tǒng)的一般工作原理如圖5-3所示。,（二）電

3、控懸架系統(tǒng)的控制功能,? 電控懸架系統(tǒng)主要有車身高度、車身姿態(tài)和對車速及路面感應三方面控制功能。,1．車身高度控制,? 不管車輛負載在規(guī)定范圍內(nèi)如何變化，都可以保持汽車高度一定，車身保持水平，可大大減少汽車在轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生的側(cè)傾。① 自動高度控制。② 高速感應控制。③ 點火開關OFF控制。,2．車身姿態(tài)控制,? 電控懸架系統(tǒng)能夠通過調(diào)節(jié)彈簧剛度、減振器阻尼力以對車身在轉(zhuǎn)向時側(cè)傾、制動時點頭、加速時后坐等姿態(tài)進行控制。① 轉(zhuǎn)向時側(cè)傾控

4、制。② 制動時點頭控制。③ 加速時后坐控制。,3．車速與路面感應控制,? 電控懸架系統(tǒng)能夠根據(jù)車速和道路的狀況對彈簧剛度和減振力進行控制，以抑制汽車在不平道路上行駛時的顛簸或上下跳動，從而改善汽車在不平道路上行駛時的乘坐舒適性。,① 當車速高時，提高彈簧剛度和減振器阻尼力，以提高汽車高速行駛時的操縱穩(wěn)定性。② 當前輪遇到突起時，減小后輪懸架彈簧剛度和減振器阻尼力，以減小車身的振動和沖擊。③ 當路面差時，提高彈簧剛度和減振器阻尼力

5、，以抑制車身的振動。,（三）電控懸架系統(tǒng)的分類,? 電控懸架系統(tǒng)可按以下方式進行分類。,1．按有源和無源進行分類,? 電控懸架系統(tǒng)按有源和無源可分為半主動懸架和全主動懸架。,2．按懸架介質(zhì)的不同進行分類,? 電控懸架系統(tǒng)按懸架介質(zhì)的不同可分為油氣式電控懸架和空氣式電控懸架。,,3．按懸架調(diào)節(jié)的方式不同進行分類,? 電控懸架系統(tǒng)按懸架調(diào)節(jié)的方式不同可分為有級調(diào)節(jié)式懸架和無級調(diào)節(jié)式懸架。,任務二 電控懸架系統(tǒng)的檢修,一、任務分析,? 當電

6、控懸架系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，如何能夠?qū)﹄娍貞壹芟到y(tǒng)的故障進行快速有效的診斷與檢修，是電控懸架系統(tǒng)學習的重要內(nèi)容。 ? 本次任務就將向讀者介紹電控懸架系統(tǒng)檢修的相關知識，以便讀者能夠掌握電控懸架系統(tǒng)檢修的相關技能。,二、相關知識,（一）傳感器及開關的結構和工作原理1．車身高度傳感器（1）光電式車身高度傳感器? 光電式車身高度傳感器一般安裝在車身與車橋之間，如圖5-4所示，其結構及工作原理如圖5-5所示。,（2）片簧開關式車身高度傳感器

7、,? 片簧開關式車身高度傳感器的結構和工作原理如圖5-6所示。,（3）霍爾式車身高度傳感器,? 霍爾傳感器的結構和工作原理如圖5-7所示。,2．轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器,? 現(xiàn)代汽車多采用光電式轉(zhuǎn)角傳感器，圖5-8所示為光電式轉(zhuǎn)角傳感器的安裝位置和結構圖。,? 光電式轉(zhuǎn)角傳感器的工作原理及電路原理如圖5-9所示。,3．加速度傳感器,? 常用的加速度傳感器有差動變壓器式和鋼球位移式等。,（1）差動變壓器式加速度傳感器,? 圖5-10所示為差動變壓

8、器式加速度傳感器的結構圖，圖5-11所示為其工作原理圖。,（2）鋼球位移式加速度傳感器,? 鋼球位移式加速度傳感器的結構如圖5-12 所示。,4．節(jié)氣門位置傳感器5．車速傳感器,6．模式選擇開關,? 模式選擇開關位于變速器操縱手柄旁，如圖5-13所示。,7．高度控制開關,? 高度控制開關用來選擇汽車高度，一般有NORM和HIGH兩種模式，ECU檢測高度控制開關的狀態(tài)并相應地使汽車高度上升和下降，有的汽車還有高度控制ON/OFF開關，用

9、于停止車身高度控制。,8．制動燈開關,（二）電子控制單元ECU,? 電子控制單元一般由輸入電路、微處理器、輸出電路和電源電路等組成，如圖5-14所示。 ? ECU具有提供穩(wěn)壓電源、傳感器信號放大、輸入信號計算、驅(qū)動執(zhí)行機構和故障檢測及保護等功能。,（三）執(zhí)行機構,? 根據(jù)所用懸架結構的不同，執(zhí)行機構可分為空氣懸架執(zhí)行機構和油氣懸架執(zhí)行機構兩種。,1．空氣懸架執(zhí)行機構,? 如圖5-15所示，空氣懸架電子控制系統(tǒng)執(zhí)行元件主要有壓縮機、

10、調(diào)壓器、電動機、干燥器、排氣閥、高度控制電磁閥和空氣懸架等。,? 空氣懸架的結構如圖5-16所示，主要由執(zhí)行器、空氣彈簧和可調(diào)阻尼力減振器組成。,（1）懸架控制執(zhí)行器,? 懸架控制執(zhí)行器的功用是通過步進電動機驅(qū)動減振器阻尼孔的回轉(zhuǎn)閥和主、副氣室的空氣閥閥芯轉(zhuǎn)動，使懸架的各參數(shù)保持在穩(wěn)定的狀態(tài)，其結構如圖5-17所示。,（2）可調(diào)阻尼式減振器,? 可調(diào)阻尼式減振器主要由缸筒、活塞及活塞控制桿、回轉(zhuǎn)閥等組成，如圖5-18所示。,（3）懸架剛

11、度調(diào)節(jié)裝置,? 懸架剛度的調(diào)節(jié)是通過懸架剛度調(diào)節(jié)執(zhí)行機構改變主、副氣室之間氣體通道的大小，從而改變主、副氣室之間的氣體流量，使懸架剛度發(fā)生變化。 ? 懸架剛度調(diào)節(jié)執(zhí)行機構由懸架剛度控制閥和執(zhí)行機構等組成。,? 執(zhí)行機構位于減振器的頂部，與阻尼系數(shù)控制機構組裝在一起。 ? 剛度控制閥裝在空氣彈簧副氣室的中部，由空氣閥、閥體和空氣閥控制桿組成，其結構和控制原理如圖5-19所示。,（4）車身高度控制執(zhí)行機構,? 車身高度控制是指根

12、據(jù)乘員人數(shù)、裝載質(zhì)量和汽車的狀態(tài)自動調(diào)節(jié)汽車車身高度。 ? 車身高度控制是通過車身高度執(zhí)行機構控制空氣彈簧中主氣室空氣量的多少來進行調(diào)節(jié)。,? 執(zhí)行機構主要由空氣壓縮機、直流電動機、高度控制電磁閥、排氣電磁閥、空氣干燥器等組成，如圖5-20所示。,? 高度控制電磁閥是一個二位二通電磁閥，也稱進氣閥，如圖5-21所示，用于控制充入或排出空氣彈簧的壓縮空氣，從而改變彈簧的和車身的高度。,2．油氣彈簧懸架執(zhí)行機構,? 油氣彈簧懸架電子控制

13、系統(tǒng)執(zhí)行機構主要包括油氣彈簧、懸架剛度調(diào)節(jié)器、伺服電動機、電磁閥等，如圖5-22所示。,? 油氣彈簧是利用壓縮氮氣作為彈性元件，用油壓來壓縮密封氮氣的一種彈性元件，一般由氣體彈簧和相當于液力減振器的液壓缸組成，其結構如圖5-23所示。,三、任務實施—電子控制懸架系統(tǒng)檢修,? 下面主要以豐田雷克薩斯LS400轎車的電子控制懸架系統(tǒng)為例，介紹電子控制懸架系統(tǒng)檢修的基本方法。,（一）檢修要求及注意事項,① 維修過程中，當點火開關在打開狀態(tài)下時

14、，不要隨意斷開蓄電池接線，否則會丟失控制模塊中存儲的信息，也不要拆卸或安裝控制模塊及其插接器。,② 當用千斤頂將汽車頂起時，應將高度控制ON/OFF開關撥到OFF位置。,? 如果在高度控制ON/OFF開關撥到ON位置的情況下頂起汽車，則ECU中會記錄一個故障碼。 ? 如果記錄了故障碼，務必將其從存儲器中清除掉。,③ 在放下千斤頂或?qū)⑵噺闹Ъ苌戏畔轮?，應將汽車下面的所有物體挪走。,? 因為在維修過程中，可能進行了空氣懸架的放氣、空

15、氣管路拆檢等操作，此時空氣彈簧中的主氣室可能無氣或存有少量剩余氣體，汽車落地后，車身高度會降低，將下面的物體壓住。,④ 在開動汽車之前，應起動發(fā)動機將汽車的高度調(diào)整到正常狀態(tài)。,? 因為在維修過程中懸架中的空氣可能被放掉，因為在維修時空氣彈簧中的空氣被放掉，車身高度變的很低，如果此時汽車起步，會造成車身與懸架工輪胎等的相互摩擦或碰撞。,⑤ 如果汽車裝有安全氣囊系統(tǒng)，在維修電控懸架前，應先將安全氣囊系統(tǒng)斷開。,? 因為一些汽車的前安全氣囊

16、碰撞傳感器安裝在空氣壓縮機和1號車身高度控制閥上面。 ? 因此，除非必要時，不要觸及這個傳感器。,? 若要觸及，必須按照安全氣囊維修中的說明，在維修前拆下前安全氣囊碰撞傳感器，避免影響安全氣囊系統(tǒng)的正常工作。,⑥ 在控制系統(tǒng)的檢測中，必須使用生產(chǎn)廠家在維修手冊中要求的檢測工具，否則可能損壞控制系統(tǒng)的零部件。,（二）檢修方法及步驟,1．功能檢查? 電控懸架系統(tǒng)的功能檢查主要包括汽車高度調(diào)整功能的檢查、溢流閥的檢查和系統(tǒng)漏氣檢查。,（

17、1）汽車高度調(diào)整功能的檢查,① 檢查輪胎氣壓。 ? 檢查輪胎氣壓是否正常，如果不正常，應調(diào)整到正常值。,② 檢查汽車高度。,? 將高度控制開關處于NORM位置，車輛停放在水平面上，在相應的測量點檢查車身高度是否合適，如圖5-24所示。,③ 汽車高度調(diào)整。,? 如果車輛高度不符合標準，必須先將高度調(diào)整到標準范圍內(nèi)。 ? 可旋松車身高度傳感器連桿上的兩只鎖緊螺母，轉(zhuǎn)動車身高度傳感器連接桿的螺栓進行調(diào)節(jié)車身高度，如圖5-25所示。,④

18、高度調(diào)整功能檢查。,? 起動發(fā)動機，將高度控制開關由NORM轉(zhuǎn)換到HIGH，如圖5-26所示，車身高度應升高10～30mm；將高度調(diào)整開關從HIGH位置轉(zhuǎn)換到NORM位置，車輛高度應降低10～30mm，每次調(diào)整所需時間大約為20～40s。,（2）溢流閥的檢查,? 當壓縮機工作時，檢查溢流閥是否工作，其檢查方法如下。① 將點火開關置于ON，將高度控制連接器的1、7端子跨接，如圖5-27所示，使壓縮機工作。,② 壓縮機工作一會后，檢查溢

19、流閥是否放氣，如圖5-28所示；如果不放氣說明溢流閥堵塞、壓縮機故障或有漏氣的部位。③ 檢查結束后，將點火開關置于OFF，清除故障碼。,（3）漏氣檢查,? 漏氣檢查主要是檢查空氣軟管和軟管接關是否漏氣，其具體方法如下。① 將高度控制開關置于HIGH位置，使車輛高度升高。② 使發(fā)動機熄火。③ 在管子的接頭處涂抹肥皂水，檢查是否漏氣，具體檢查位置如圖5-29所示。,2．故障自診斷,（1）指示燈檢查? 電控懸架中的指示燈有兩個，一個

20、是高度控制指示燈NORM，另一個是剛度阻尼指示燈LRC。 ? 還有一個高度控制照明燈HEIGHT，懸架系統(tǒng)指示燈如圖5-30所示。,? 當點火開關轉(zhuǎn)到ON時，LRC指示燈（SPORT指示燈）和高度控制指示燈（NORM和HI指示燈）應點亮2s后熄滅，2s后，各指示燈的亮滅則取決于其控制開關的位置。,? 如果LRC和高度控制開關分別設定到SPORT和HIGH位置，則SPORT和高度指示燈（HI）將點亮。 ? 如果高度指示燈以每1s的

21、間隔閃亮時，表明ECU中存有故障碼，如果出現(xiàn)故障，應檢查相應電路。,（2）讀取故障碼,① 點火開關置于ON。② 跨接TDCL或檢查連接器的TC與E1端子，如圖5-31所示。,③ 通過NORM指示燈閃爍頻率和間歇次數(shù)讀取故障碼，具體方法如圖5-32所示。,? 第一次閃爍代表故障代碼的第一位數(shù)字，在停歇1.5s后，數(shù)第二次閃爍的次數(shù)，它代表故障代碼的第二位數(shù)字。,? 如果故障代碼不止一個，將會有一個較長的間歇（2.5s），然后顯示下一個故

22、障代碼的第一位和第二位數(shù)字。 ? 如果ECU內(nèi)存儲的代碼多于一個，則由小數(shù)字向大數(shù)字逐個顯示。,? 故障代碼如表5-2所示。,（3）清除故障碼,? 系統(tǒng)故障排除后要將故障代碼清除，清除系統(tǒng)故障代碼有以下兩種方法。,① 點火開關置于OFF，拆下1號接線盒中的ECU-B熔絲10s以上，如圖5-33所示，便可清除故障代碼。,② 將點火開關置于OFF，跨接高度控制連接器的E（8號）與CLE（9號）端子，同時使檢查連接器的端子TS與E1連接，

23、如圖5-34所示，保持這一狀態(tài)10s以上，然后接通點火開關，并脫開以上各端子，即可清除故障代碼。,3．輸入信號檢查,? 此項功能主要是檢查輸入ECU的轉(zhuǎn)向傳感器和停車開關的信號是否正常，具體操作方法如下。,① 將點火開關轉(zhuǎn)到ON位置。② 將每個檢查項目調(diào)整到表5-3中的“操作內(nèi)容l”欄所示狀態(tài)。,③ 短接發(fā)動機室內(nèi)的診斷插接器TS和E1端子。,? 注意：這時，在發(fā)動機停機狀態(tài)下，高度控制NORM指示燈會以0.25s的間隔閃爍，并一直持

24、續(xù)到發(fā)動機運轉(zhuǎn)時為止（這表明系統(tǒng)已經(jīng)進入輸入信號檢查狀態(tài)）。,,④ 再將每個檢查項目調(diào)到表5-3“操作內(nèi)容2”欄所示狀態(tài)，檢查NORM指示燈的狀態(tài)是否與表5-3中所示的狀態(tài)一致。,4．線路及元件檢查,? 對系統(tǒng)進行線路檢查時，需要參照系統(tǒng)線路圖進行分析。 ? 圖5-35所示為LS400電子控制空氣懸架系統(tǒng)的線路連接圖。 ? 圖5-36所示為懸架系統(tǒng)ECU連接器的端子。,圖5-35 LS400電子控制空氣懸架系統(tǒng)的線路連接圖,?

25、 表5-4所示為連接器各接線端子與ECU連接對象的對應關系。,（1）車身高度傳感器線路檢查,? 當車身高度線路出現(xiàn)故障時，ECU存儲器中存入故障碼11、12、13或14。 ? 在車身高度傳感器向ECU輸入正常信號之前，汽車高度控制、減振器阻尼力和彈簧剛度控制被禁止。,? 車身高度傳感器線路如圖5-37所示，電路檢查流程如圖5-38所示。,（2）懸架控制執(zhí)行器線路檢查,? 當懸架控制執(zhí)行器線路出現(xiàn)故障時，ECU存儲器中存入故障碼21或

26、22，此時減振器阻尼力和彈簧剛度控制被禁止。 ? 懸架控制執(zhí)行器線路如圖5-39所示，線路檢查流程如圖5-40所示。,（3）高度控制閥、排氣閥線路檢查,? 1號高度控制閥用于前懸架控制，它由兩個電磁閥分別控制左、右氣壓缸。 ? 2號高度控制閥用于后懸架控制，它也由兩個電磁閥組成，但這兩個電磁閥不是單獨工作。,? 為了防止空氣管路中產(chǎn)生不正常的壓力，2號高度控制閥中有一個溢流閥。 ? 1、2號高度控制電磁閥線路如圖5-41所

27、示，線路檢查流程如圖5-42所示。,? 將點火開關置于ON位置，當高度控制連接器的端子按表5-5所示方式連接時，檢查汽車高度的變化（為了保護電路，切勿將端子1與8連接）。,（4）空氣壓縮機電動機電路檢查,? 當壓縮機電動機電路出現(xiàn)故障時，ECU存儲器中存入故障碼42，此時，汽車高度控制及減振阻尼力和彈簧剛度控制被禁止。 ? 壓縮機電動機線路如圖5-43所示，線路檢查流程如圖5-44所示。,（5）高度控制ON/OFF開關線路檢查,?

28、當高度控制ON/OFF開關在OFF位置時，該線路接通；當高度控制ON/OFF開關在ON位置時，該電路斷開。 ? 當開關在OFF位置時，不執(zhí)行汽車高度控制，則輸出故障碼71。,? 高度控制ON/OFF開關線路如圖5-45所示，線路檢查流程如圖5-46所示。,（6）LRC開關線路檢查,? LRC開關撥到SPORT時接通，撥到NORM時斷開。 ? ECU檢查LRC開關的狀態(tài)后，操縱懸架控制執(zhí)行器，從而改變減振器的阻尼力和空氣彈簧的剛

29、度。,? LRC開關線路如圖5-47所示，線路檢查流程如圖5-48所示。,（7）制動燈開關線路檢查,? 當踩下制動踏板時，制動燈開關接通，蓄電池電壓加到ECU的STP端子上。 ? ECU利用這個信號作為防栽頭控制用的一個起始狀態(tài)。 ? 停車燈開關線路如圖5-49所示，線路檢查流程如圖5-50所示。,（8）轉(zhuǎn)角傳感器電路檢查,? 轉(zhuǎn)角傳感器檢測方向盤的轉(zhuǎn)動方向和角度并輸入懸架ECU，當ECU判定方向盤的轉(zhuǎn)角和車速大于設定值時，就促

30、使減振阻尼力和彈簧剛度增加。 ? 轉(zhuǎn)向角傳感器電路如圖5-51所示，電路檢查流程如圖5-52所示。,（9）節(jié)氣門開度信號電路檢查,? 懸架ECU通過與發(fā)動機和ECT ECU之間的通信聯(lián)系檢測節(jié)氣門的開啟角度和開啟速度。 ? 懸架ECU利用這一信號作為防下坐控制的一個工作狀態(tài)。,? 節(jié)氣門開度信號線路如圖5-53所示，線路檢查流程如圖5-54所示。,5．常見故障分析,（1）懸架剛度和阻尼系數(shù)控制失靈? 懸架剛度和阻尼系數(shù)控制失靈

31、故障分析如表5-6所示。,（2）汽車車身高度控制失靈,? 汽車車身高度控制失靈故障分析如表5-7所示。,任務三 典型電控懸架系統(tǒng),一、任務分析,? 為了便于讀者更好地理解掌握電控懸架系統(tǒng)，本次任務將向讀者介紹一種典型的電控懸架系統(tǒng)——三菱車系電控懸架系統(tǒng)。,? 該系統(tǒng)為主動式空氣彈簧懸架，它可以對車身高度、彈簧剛度及減振器阻尼力進行綜合控制，可以抑制車輛側(cè)傾、制動時前部點頭和高速行駛進后部下沉等汽車行駛狀態(tài)變化，因此具有良好的乘坐舒適

32、性和操縱穩(wěn)定性。,二、相關知識,（一）系統(tǒng)組成? 三菱GALANT轎車上裝備的電控空氣主動懸架系統(tǒng)（A-ECS），它能夠根據(jù)本身的負載情況、行駛狀態(tài)和路面情況等，主動地調(diào)節(jié)包括懸架系統(tǒng)的阻尼力、汽車車身高度和行駛姿態(tài)、彈性元件的剛度在內(nèi)的多項參數(shù)，使汽車的相關性能處于最佳狀態(tài)。,? 該系統(tǒng)在車上的布置如圖5-59所示。,（二）工作原理,1．汽車車身高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作原理? ECS系統(tǒng)車身高度的調(diào)節(jié)也是通過向空氣彈簧內(nèi)充放壓縮空氣來

33、實現(xiàn)的。 ? 其空氣回路的布置如圖5-60所示。,2．減振器阻尼力的調(diào)節(jié),? 此系統(tǒng)減振器的阻尼力的調(diào)節(jié)也是通過可調(diào)阻尼力的減振器來實現(xiàn)的。 ? 可調(diào)阻尼力減振器的執(zhí)行器是安裝于懸架系統(tǒng)上方的步進電動機。,? 步進電動機根據(jù)電子控制單元ECU發(fā)出的控制信號驅(qū)動可調(diào)阻尼力液壓減振器回轉(zhuǎn)閥動作，改變減振器油孔的流通截面來改變減振器的阻尼力，使懸架系統(tǒng)具有軟、中、硬3種阻尼力的模式。,3．空氣彈簧剛度的自動調(diào)節(jié),? 空氣彈簧剛度的自動