电控悬架的检修ppt课件.ppt

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1、第二节 电控悬挂系统的检修,一 、电控悬架系统的分类与功用 汽车悬架的作用是缓和冲击、衰减振动、并将路面作用于车轮的各种力和力矩传递给车身 传统的悬架主要弹簧、减振器和导向装置三部分组成,由于传统的悬架系统弹簧刚度、减振器阻尼不能随路面状况和车速的变化而调整，舒适性较差，同时无法满足行驶平顺性操纵稳定性的要求，只能根据车辆的功用选择一种最优折衷。例如：轿车的悬架相对偏软，在平坦路面行驶时，比较舒适，但高速行驶或在起伏路面行驶时，操纵稳定性较差，悬架变形量也较大；载货车悬架较硬，满载时行驶，车身振动较小，但空载或轻载时，高速行驶振动较大，平顺性较差电控悬架系统，在车身电脑的控制下，弹簧刚度、减振

2、器阻尼可随车速、载荷、路面状况及汽车行驶条件而自动变化，提高了行驶的平顺性和操纵稳定性,电控悬架的分类 电控悬架根据工作原理可分为：半主动悬架和主动悬架两大类半主动悬架 可根据路面激励和车身的响应对悬架阻尼参数进行自适应控制，使车身上的振动响应始终补控制在某个范围内。由于阻尼变化响应快，很像一个主动系统，因此被称为半主动悬架系统。但这种半主动式悬架系统在转向、起动、制动等工况下不能对参数实施有效的控制，它比主动式悬架系统的优越性是不需要外加能量系统 半主动悬架根据阻尼是否能连续可调，分为有级半主动悬架和无级半主动悬架两种,主动悬架 是一种具有作功能力的悬架，在悬架系统中附加一个可控制作用力的装

3、置，因此，需要一套提供能量的设备。主动式悬架可根据汽车载荷、路面状况及行驶速度、转向、起动、制动等行驶条件的变化，自动调整悬架的刚度、阻尼及车身高度等控制参数，同时满足汽车行驶平顺性和操纵稳定性的要求。主动式悬架的主要缺点是能量消耗较大、成本较高、液压装置嗓声较大 主动式悬架根据组成的不同又分为：主动式空气弹簧悬架主动式油气弹簧悬架,电控悬架的功用 汽车电控悬架根据类型不同，功用也有所差别，但其基本功用是一致的，都是根据路面状况和行车状况自动调整悬架阻尼参数、对悬架的响应进行控制，确保行驶平顺性和操纵稳定性。同时，主动悬架还有以下功用：车身高度控制 悬架系统可根据路面起伏、车速高低、载荷大小自

4、动控制车身高度变化车身姿态控制 悬架系统能根据汽车行驶状况，自动调整弹簧刚度和减振器阻尼、前后悬架的匹配、抑制车身姿态的变化，防止转弯、制动、加速等状况造成的车身姿态的改变,二、电控悬架系统的工作原理半主动悬架的工作原理 从行驶的平顺性和舒适性出发，人们希望弹簧刚度和减振器的阻尼系数能够随汽车运行状态而变化，使悬架系统的性能总是处于最优状态附近。但是，弹簧刚度选定后，通常很难改变，因此，从改变减振器阻尼入手，将阻尼分为两级或三级，可由驾驶员选择或根据传感器信号自动选择所需要的阻尼级，这就是有级半主动悬架的基本思路,图为可调减振器阻尼调节原理,调节电动机带动控制杆使回转阀转动，来控制通、断油孔和

5、油路截面积的变化，使控制阀具有大、中、小三个位置，产生三个阻尼值，适应不同的行驶条件。高阻尼利于安全性的提高，但舒适性下降；低阻尼可降低系统的自振频率，减少对车身的冲击，有利于舒适性的提高,图为一种阻尼力可连续调节的半主动悬架系统简图 此装置的阻尼力能在几毫秒内由最小变到最大，电控单元从传感器接收速度、移位、加速度等信号，计算出所需相应的阻尼值，向步进电机发出控制信号，经阀杆调节阀门，使节流阀阻尼连续变化,主动悬架系统工作原理 主动悬架系统能够根据车身高度、车速、转向角度及速率、制动等信号，由电控单元控制悬架执行机构，使悬架系统的刚度、减振器的阻尼及车身高度等参数得到改变，使汽车具有良好的乘座

6、舒适性和操纵稳定性,主动式空气弹簧悬架系统工作原理 主动式空气弹簧悬架系统主要由：空气压缩机、干燥器、空气电磁阀车身高度传感器、带有减振器的空气弹簧、悬架控制执行器、悬架控制选择开关及电控单元等组成 空气压缩机由直流电机驱动， 形成压缩空气，压缩空气经 干燥器干燥后，由空气管道 经空气电磁阀送到空气弹簧 的主气室。当车身需要升高 时，电控单元控制空气电磁 阀使压缩空气进入空气弹簧 的主气室使空气弹簧伸长， 车身升高；,当车身需要降低时，电控单元控制电磁阀使空气弹簧主气室中的压缩空气排到大气中去，空气弹簧压缩，车身降低。在空气弹簧的主、辅气室之间有一连通阀，空气弹簧的上部装有悬架控制执行器 电控

7、单元根据各传感器输出信号，控制悬架执行器。一方面使空气弹簧的主、辅气室之间的连通阀发生改变，使主、辅气室之间的气体流量发生变化，而改变悬架的弹簧刚度； 另一方面，执行器驱动减振器的阻力调节杆，使减振器的阻尼力也得到改变,主动式油气弹簧悬架系统工作原理 油气弹簧以气体（一般是氮气）作为弹性介质，用油液作为传力介质。它一般由：气体弹簧和相当于液力减振器的液压缸组成。通过油液压缩气室中的空气，实现刚度特性，通过电磁阀控制油液管路中的小孔节流实现改变阻尼特性，如图,电磁阀7在电控单元的指令下向右移动，接通压力油道，使辅助液压阀8的阀心向左移动，中间的油气室9与主油气室连通，使总气室容积增加，气压减小，

8、而刚度变小，所以9又被称为刚度调节器。a、b小节流孔是阻尼器，在上图图示中系统处于“软”状态,在下图中，电磁阀7中无电流通过，在弹簧作用下，阀心左移，关闭压力油道，原本用于推动液压阀8的压力油通过阀7的左边油道泄放，阀8阀心右移，关闭刚度调节器9 ，气室总容积减小，刚度增大，系统处于“硬”状态 在正常行驶状态时，系统处于“软”状态，提高舒适性 当高速、转向、起步、制动时，系统处于“硬”状态，提高操纵稳定性,三、电控悬架系统主要部件的结构 电控悬架系统主要由：传感器、电控单元、悬架阻尼调节装置、悬架刚度调节装置和车身高度控制装置组成悬架阻尼调节装置 悬架阻尼调节的原理图9 已示，与阻尼调节杆连接

9、的回转阀4 上有三个阻尼孔，活塞杆3 上有两个通孔。执行器通过转动阻尼调节杆来控制阻尼孔的关闭，就可改变悬架阻尼的大小,A、B 、C三个截面的阻尼孔全部被回转阀封住时，只有下面的减振器的主阻尼孔仍在工作，此时的阻尼最大，减振器被调节至“硬”状态当回转阀从“硬”状态位置顺时针转动60度， B截面的阻尼孔打开，A、C两截面的阻尼孔仍关闭。因为多了一个阻尼孔加入工作，所以，减振器处于“中间”状态当回转阀从“硬”状态位置逆时针转动60度，三个截面的阻尼孔全部打开，此时，减振器的阻尼最小，减振器处于“软”状态,阻尼调节回转阀由阻尼调节执行器驱动。阻尼调节执行器安装在减振器的上部，由直流步进电机、减速齿轮

10、、限制减速齿轮旋转的档块、带动档块的的电磁铁组成.如图,悬架刚度调节装置空气弹簧悬架的构造图为空气弹簧悬架的基本结构剖面图,悬架缸由阻尼力可调的减振器、旋转式膜片、主气室、副气室和悬架执行元件组成。主、副气室设计为一体即节省空间，又减轻了重量。悬架的上端与车身相连，下端与车轮相连。随着车身与车轮的相对运动，主气室的容积在不断变化。主气室与副气室之间通过一个通路，气体可相互流动。改变主、副气室之间的气体通路大、小，就可改变空气悬架的刚度,悬架刚度的自动调节装置 悬架刚度的自动调节原理如图 主、副气室间的气阀体6上有大小两个通路。步进电机根据电控单元的指令，带动空气阀控制杆2转动，使空气阀阀心8转

11、过一个角度，改变气体通路的大小，就可改变主、副气室间的气体流量，使悬架刚度发生变化,悬架刚度可以在低、中、高三种状态下变化。阀心8的开口转到对准图示的低位置时，气体通路的大孔被打开。主气室的气体经过阀心中间的孔，阀体的侧面通道与副气室间的气体相通，两气室之间空气流量增大，相当于参与工作的气体容积增大，悬架刚度处于低状态阀心的开口对准图示中位置时，气体通路的小孔被打开。两气室之间的流量小，悬架刚度处于中状态阀心的开口转到对准图示的高位置时，两气室的气体通路全部被封住，两气室之间的气体不能相互流动。悬架在振动过程中，只有主气室的气体单独承担缓冲工作任务，悬架刚度处于高状态,车身高度控制装置 车身高

12、度控制装置由直流电机、压缩机、排气阀、调压阀和干燥器组成 图,直流电机带动空气压缩机工作，从压缩机中出来压缩气体进入干燥器，经干燥器后被送到电磁阀，由电磁阀来控制悬架气室的充气量 气室的压力由调压阀实行控制 排气阀打开时，可以排出干燥器中的水分,电控单元根据车身高度传感器信号的变化和驾驶员选择的控制模式指令，当车需要升高时，电磁阀动作，压缩气体进入空气悬架的主气室，主气室的充气量增加，车身上升。若电磁阀停止动作，悬架主气室的气量保持不变，车身则维持在一定高度.如果乘客增加而使车身高度降低时，车身高度传感器给出信号将与电控单元存贮的车身高度不相符，电控单元就会发出指令电磁阀通电打开，给悬架主室充

13、气，直到车身高度达到规定的高度。当车身需要下降时，压缩机停止工作，电磁阀打开，同时，排气阀线圈通电也打开，悬架主室的气体通过电磁阀、管路和排气阀排出，车身下降,汽车正常行驶时，车身高度传感器0.008s测定一次车身高度位置。车高数据被记忆下来，并与控制模式中的标准车高进行比较，判断此时的车高位置是否适当。 若在正常模式，车高应该在中状态；若在高模式，则车高应该在高状态。如果判断车高位置不适当，电磁阀将动作，将车身高度调整到适当的位置,在发动机起动、车门打开、车高模式转换等瞬间，是电控单元将缩短采样时间，以适应人员增减、控制模式转换等变化，在短时间内将车身高度调整到适应的高度。如果某个车轮驶上石

14、块或凹陷，可能因为振动而使车轮跳离地面，此时，电控单元会发出指令，使车身高度控制过程暂停，待到正常行驶时再重新实施控制,四、电控悬架的故障诊断与检修实例 图为凌志LS400轿车的电控悬架系统布置,电控悬架系统的组成与电路 电控悬架系统由：空气压缩机、干燥器、排气阀、高度控制阀、高度控制阀继电器、高度传感器、转向传感器、悬架控制执行器、电控单元、悬架刚度调节装置和减振器阻尼力调节装置等组成,图为电控悬架系统电路图,电控悬架系统的故障诊断故障码的读取与消除将点火开关转到ON的位置，用跨接线连接TDCL 诊断插座的TC与E1端子，在仪表板高度控制“NORM”指示灯上读取故障代码故障排除后，关闭点火开

15、关，拆下一号接线盒中的ECU-B 熔断器10s以上即可消除故障码,故障代码的内容LS400轿车的电控悬架系统故障代码和内容表4,电控悬架系统常见故障的检查与修理显示故障代码11、12、13或14故障部位ECU与高度传感器之间的配线或连接器故障高度控制传感器故障高度传感器故障ECU故障,检查步骤 检查高度控制传感器电路，步骤如图,显示故障代码21、22故障部位ECU与悬架控制执行器之间的配线或连接器故障悬架控制执行器故障ECU故障检查步骤拆下前悬架执行器盖和执行器，拆下生座椅和装饰板并拆下后悬架执行器盖和执行器，将点火开关转到ON的位置，在LRC开关接到SPORT和NORM侧的情况下，检查悬架控

16、制执行器是否动作,如果不动作，则检测以下电路：悬架执行器连接端子1-2之间电阻为3-6；端子3-4之间电阻为3-6；端子2-4间电阻为2.3-4.3k给端子之间加蓄电池电压，悬架执行器应该有以下变化：端子1搭接正极、端子2搭接负极，悬架应变为“硬”状态；端子3搭接正极、端子4搭接负极，悬架应变为“中等”状态；端子2搭接正极、端子1搭接负极，悬架应变为“软”状态如检测结果不符合步骤2的要求，应该更换悬架执行器；如果符合要求，应该检测、修理悬架执行器与ECU或搭铁之间配线或连接器,显示故障代码31、33、34或35故障部位ECU与高度控制阀之间的配线或连接器故障ECU与排气阀之间配线或连接器故障（

17、代码35）高度控制阀故障排气阀故障（代码35）ECU故障,检查步骤 首先按以下要求检查高度控制阀电路是否正常拆下行李架右侧盖，检查高度连接器各端子间的电阻是否正常。标准值为端子2、3、4、5、6与端子8之间的电阻值均为9-15然后，将点火开关转到ON的位置，当高度控制连接器端子按表6 所示方法连接时，检查汽车高度的变换是否符合要求，如果步骤1的检查结果不符合要求，则进行步骤3，如果符合则进行步骤2检查悬架ECU与高度控制连接器之间的配线和连接器是否正常，若不正常，应该修理或更换,拆下右前翼子板衬垫，拔下1号高度控制阀和排气阀的连接器，拆下行李箱装饰板，拔下2号高度控制阀的连接器检测各端子之间的

18、电阻是否正常。对于1号高度控制阀连接器的端子1-3、2-3；2号高度控制阀连接器端子1-4、2-4，排气阀连接器端子1-2之间的电阻均为9-15同时，给上述各端子分别接蓄电池电压时（符号“-”前部端子接正极，后部端子接负极），检查高度控制阀和排气阀的动作如果不符合以上要求，则应该更换高度控制阀或排气阀如符合要求则检修连接器和配线,显示故障代码41故障部位ECU与1号高度控制阀继电器之间的配线或连接器1号高度控制阀继电器ECU检查步骤检查1号高度控制阀继电器电路流程，如图,显示故障代码42故障部位ECU与压缩机电机之间的配线或连接器压缩机电机故障检查步骤 检查压缩机电路，步骤如图,显示故障代码5

19、1故障部位空气压缩机、空气管1、2号高度控制阀、 排气阀高度传感器ECU检查步骤检查步骤如图,显示故障代码52故障部位高度控制阀、排气阀、空气管高度控制传感器连接杆、高度控制传感器ECU检查步骤 检查至排气阀持续电流，检查步骤如图,第三节 电控动力转向系统的检修,汽车转向时对转向系统的灵敏性和轻便性有较高的要求，但普通机械转向系统只能满足其中一项，二者不能兼顾 液压动力转向系统，利用发动机带动液压泵，转向时有液压助力，能够同时满足转向灵敏性和轻便性的要求，所以在汽车上得到广泛应用,但随着汽车行驶速度越来越高，液压动力转向系统的缺点也逐渐显露出来，即汽车转向助力不能随车速的变化而改变，当车辆高速

20、行驶时，方向已经比较轻，这时仍存在转向助力，容易造成高速转向过度而出现意外，存在安全隐患 电控动力转向系统即能保持转向系统的灵敏和轻便，又能确保高速行车的安全性,一、电控动力转向系统的分类与特点 电子控制动力转向系统EPS（EIectronic ControI Power Steering） 根据动力源不同又可分为：液压式电子控制动力转向系统（液压式EPS）和电动式电子控制动力转向系统（电动式EPS） 液压式电子控制动力转向系统是在传统的液压动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感器和电控单元等，电控单元根据检测到的车速信号，控制电磁阀，使转向动力放大倍率实现连续可调，因而满足

21、高、低速时的转向助力要求,电动式电子控制动力转向系统是利用直流电动机作为动力源，电控单元根据转向参数和车速等信号，控制电动机扭矩的大小和方向 电动机扭矩由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力,电控动力转向系统的主要特点是： 能够根据车速高低和转向盘转动的角速度控制汽车转向助力效果的大小，当车速较低时，助力效果较大；当车速较高时，减小助力效果或不产生助力 有部分车型的电控动力转向系统还能够在高速行驶时加大转向系统的阻力，使方向盘略微沉重，保证高速转向时的安全,二、电控液压式动力转向系统的结构与原理 电控液压式动力转向系统是在传统液压动力转向系

22、统的基础上增加了电控装置构成的 按其结构和控制方式不同又分为： 流量控制式、反力控制式和阀灵敏度控制式三种 现以日产（NISSAN）蓝鸟轿车流量式电控动力转向系统为例介绍其结构及原理,电控装置的组成与工作原理 图为蓝鸟轿车电控动力转向系统,流量式电控动力转向系统的电控装置主要有：旁通流量控制阀、车速传感器、转向盘转角传感器、电控单元和控制开关等。在转向液压泵与转向器之间设有旁通管路，在旁通管路中设有旁通油量控制阀。电控单元根据车速传感器、控制开关和转向角度传感器输入的信号，控制旁通流量控制阀的开度，改变旁通管路中的液压油流量，达到调整流向转向器的液压油量，改变转向助力的大小,旁通流量控制阀的结

23、构与工作原理 图为旁通流量控制阀工作原理,旁通流量控制阀在阀体内装有主滑阀1和稳压滑阀2，在主滑阀的右端与电磁线圈柱塞3连接、主滑阀与电磁线圈的推力成正比移动，从而改变主滑阀左端流量主孔6的开口面积。调整调节螺钉4可以调节旁通流量的大小,稳压滑阀的作用是保持流量主孔前后压差稳定，使旁通流量与流量主孔的开口面积成正比。当因为转向负荷变化而使流量主孔前后压差偏离设定值时，稳压滑阀阀心将在其左侧弹簧张力和右侧高压油压的作用下发生滑移。如果压差大于设定值，则阀心左移，使节流孔开口面积减小，流入阀内的液压油量减少，前后压差减小；如果压差小于设定值，则阀心右移，使节流孔开口面积增大，流入阀内的液压油量增多

24、，前后压差增大。流量主孔前后压差的稳定，保证了旁通流量的大小只与主滑阀控制的流量主控的开口面积有关,三、电控电动式动力转向系统的结构与工作原理电控装置的组成与工作原理 图为电控电动式动力转向系统,电动式电控动力转向系统的电控装置主要由转向盘转矩传感器、车速传感器、电控单元、电动机、电磁离合器和减速机构等组成电控电动式动力转向系统是利用电动机作为助力源，根据转向参数和车速等，由电控单元完成助力控制的，其工作原理为： 当操纵转向盘时，装在转向轴上的转矩传感器（也称转向传感器）不断测出转向轴上的转矩，并产生一个电压信号。该信号与车速信号同时输入电控单元，电控单元的处理器根据输入的信号进行运算处理，确

25、定助力转矩的大小和转向，也就是选定电动机的电流和转向，调整转向的辅助动力。电动机的转矩由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力,电子控制动力转向有许多液力式动力转向所不具备的优点，主要有：结构紧凑，重量轻，没有液力式动力转向所必须的常运转油泵；电动机只是在需要转向时才接通电源运转，节省了发动机动力；没有液压系统，不需要给油泵补充油，也不需担心漏油，工作更可靠可根据不同情况产生适合各种车速的动力转向，不受发动机停止运转的影响，在停车时也可获得最大的转向助力；在汽车行驶过程中，电子控制装置可调整电动机的反力，改善“路感”，还有助于四轮转向的实现

26、，并促进悬挂系统的发展,主要电控装置的结构与工作原理电动机 它与起动电机在原理上基本相同，但一般采用永磁电动机。为了降低噪声和减少振动，有些电动机转子外圆表面开有斜槽。用于小型轿车的电动动力转向电机最大电流为30A左右，电压为DC12V，额定转矩为10Nm 转向助力用的电动机需要正反转控制,图为一种比较简单适用的转向助力电动机正反转控制电路,1、2为触发信号端，从电控单元的D/A转换器得到的直流信号输入到1、2端，用以触发电动机产生正反转当1端 得到输入信号时，晶体管T3导通，T2管得到基极电流而导通，电流经T2管的发射极和集电极、电动机M、T3的集电极和发射极搭铁、电动机有电流通过而正转当1

27、端得到输入信号时，T4管导通，T1管得到基极电流而导通，电流经过T1管的发射极和集电极、电动机M、T4的集电极和发射极搭铁、电动机有反向电流通过而反转。控制触发信号端的电流大小，就可以控制电动机通过电流的大小,离合器 图为电磁离合器的工作原理,工作电压为DC12V，额定转速时的传递转矩为15Nm。线圈电阻（20度时）为19.5。当电流通过滑环进入离合器时，主动轮产生电磁吸力，带花键的压板被吸引与主动轮压紧，电动机的动力经过轴、主动轮、压板、花键、从动轴传给执行机构。由于转向助力的工作范围限定在一定速度的区域内，所以离合器一般设定一个车速范围，例如，当车速超过30km/h时，离合器便分离，电动机

28、也停止工作，这时没有辅助转向的作用。当电动机停止工作时，为了不使电动机和离合器的惯性影响转向系统的工作，离合器应及时分离，切断辅助动力。当系统中电动机等发生故障时，离合器会自动分离，这时仍可以恢复手动控制转向 为了减少与不加转向助力时驾驶车辆感觉的差别，离合器不仅具有滞后输出的特性，同时还具有半离合器状态区域,减速机构 减速机构是电动动力转向系统不可缺少的部件，目前使用的减速机构有多种组合方式，一般采用涡轮涡杆与转向轴驱动组合式，也有采用两级行星齿轮与传动齿轮组合式 为了抑制噪声和提高耐久性，减速机构中的齿轮有的采用树脂材料制成、有的采用特殊齿形,四、电控动力转向系统电控装置的检修实例凌志LS

29、400流量式电控液压动力转向系统电控电路图,使用中常见故障有：汽车怠速、低速行驶时，动力转向系统助力不足、操纵费力；汽车高速行驶时，转向太灵敏等在对电控动力转向系统的检修过程中，首先要排除液压转向装置的故障，例如：液压油不足、液压压力低、液压系统中有空气，其次，检查转向机构是否滑润良好、杆件是否变形、轮胎气压是否正常等。最后检查电控系统是否正常,一般电路检修 检测步骤如图,ECU电路的检修ECU搭铁电路的检测 检测ECU +B端子与车身接地之间的电压，如果是蓄电池电压，则说明搭铁正常。否则熔断器与ECU +B端子之间的配线断路,ECU GND端子与车身接地之间电路检查 检测ECU GND端子与

30、车身接地之间是否导通，如果导通说明线路正常，否则是ECU GND端子与车身接地之间配线断路或车身接地不良,ECU SPD端子与车速传感器电路检测 用千斤顶顶起一侧后轮，把电压表接到ECU 的SPD端子和GND端子上，转动后轮，对于UCF10系列的车型，表的读数应该是0V5V0V ；对于UCF20系列的车型，表的读数应该是0V无穷大0V 如果不符合上述要求，则为SPD端子与转速传感器之间配线存在断路或短路以及车速传感器故障。应该进行线路检修或更换传感器,端子SOL+与SOL-以及GND的检查用欧姆表检测端子OL+或SOL-与GND之间是否导通，如果导通，说明是端子SOL+与SOL-之间配线短路或电磁阀故障用欧姆表检测端子SOL+与SOL-之间电阻值，表的读数应该在6-11之间，否则是端子SOL+与SOL-之间配线断路或电磁阀故障。应该进行线路的检修或更换电磁阀如果以上检测最后确定是ECU故障，则应更换ECU,