1、第六章第六章 汽车悬架电控技术汽车悬架电控技术 学习目标学习目标：1.掌握汽车电子调节悬架系统掌握汽车电子调节悬架系统EMSEMS的功能和组成。的功能和组成。2.掌握汽车掌握汽车车身高度控制系统车身高度控制系统的功能、分类、组成和调节原理和方法。的功能、分类、组成和调节原理和方法。3.掌握汽车掌握汽车悬架刚度电控系统悬架刚度电控系统的功能、分类、组成和调节原理和方法。的功能、分类、组成和调节原理和方法。4.掌握汽车变阻尼悬架系统的功能、优点、分类、组成和调节原理和方法。掌握汽车变阻尼悬架系统的功能、优点、分类、组成和调节原理和方法。5.熟悉电控悬架系统故障诊断方法？熟悉电控悬架系统故障诊断方法
2、？第一节第一节 电控悬架系统的组成电控悬架系统的组成 汽车悬架是连接在车身与车轮之间的所有汽车悬架是连接在车身与车轮之间的所有“传力装置传力装置”的总称。通常的总称。通常称为电子调节悬架系统称为电子调节悬架系统EMSEMS。电控悬架又称为主动悬架，其弹簧弹力、减振。电控悬架又称为主动悬架，其弹簧弹力、减振器阻尼力以及车身高度和行驶姿态都是主动发生变化的，故称为主动悬架。器阻尼力以及车身高度和行驶姿态都是主动发生变化的，故称为主动悬架。由于电控悬架结构复杂、成本高，通常配置在高级轿车上。由于电控悬架结构复杂、成本高，通常配置在高级轿车上。一、电控悬架系统的功能一、电控悬架系统的功能 电控悬架系统
3、的电控悬架系统的功能功能是：是：在汽车行驶路面、行驶速度和载荷变化时，自动调在汽车行驶路面、行驶速度和载荷变化时，自动调节车身高度、悬架刚度和减震器阻尼的大小，从而改善汽车行驶的平顺性（即乘节车身高度、悬架刚度和减震器阻尼的大小，从而改善汽车行驶的平顺性（即乘坐舒适性）。坐舒适性）。电控悬架的基本功能就是高度控制（包括自动高度控制、高车速控电控悬架的基本功能就是高度控制（包括自动高度控制、高车速控制和停车控制）、车身姿态控制（包括防侧倾控制、防点头控制、防后仰控制和制和停车控制）、车身姿态控制（包括防侧倾控制、防点头控制、防后仰控制和改变悬架阻尼力）。阻尼是指振动体或振荡电路的振幅随振动能量的
4、减小而相应改变悬架阻尼力）。阻尼是指振动体或振荡电路的振幅随振动能量的减小而相应减小的现象。减小的现象。电控悬架能够平衡地面对汽车的反力，使其对车身的冲击和振动减小到最低电控悬架能够平衡地面对汽车的反力，使其对车身的冲击和振动减小到最低程度。在装备电控悬架系统的汽车上，乘坐者在正常行驶情况下感觉悬架比较柔程度。在装备电控悬架系统的汽车上，乘坐者在正常行驶情况下感觉悬架比较柔软，而在急转弯、急加速和紧急制动的情况下能够感觉悬架比较刚硬。因此，近软，而在急转弯、急加速和紧急制动的情况下能够感觉悬架比较刚硬。因此，近年来其应用范围日趋广泛，不仅许多高挡轿车，而且中挡轿车、豪华大客车以及年来其应用范围
5、日趋广泛，不仅许多高挡轿车，而且中挡轿车、豪华大客车以及越野车都开始装备电控悬架系统。越野车都开始装备电控悬架系统。二、电控悬架系统的二、电控悬架系统的组成组成 1 1）电控悬架系统电控悬架系统EMSEMS基本组成基本组成：由前、后身高度传感器、转向盘转向与转角传由前、后身高度传感器、转向盘转向与转角传感器、节气门位置传感器、车速传感器、控制开关、执行器和电子调节悬架电控感器、节气门位置传感器、车速传感器、控制开关、执行器和电子调节悬架电控单元单元EMS ECUEMS ECU组成。组成。2 2）电控悬架系统电控悬架系统EMSEMS的工作过程的工作过程：车身高度传感器采集其、后车身高度信号、转：
6、车身高度传感器采集其、后车身高度信号、转向盘转向与转角传感器采集汽车行驶方向信号、节气门位置传感器采集驾驶员加向盘转向与转角传感器采集汽车行驶方向信号、节气门位置传感器采集驾驶员加速或减速信号、车速传感器采集汽车行驶速度信号速或减速信号、车速传感器采集汽车行驶速度信号传感器和控制开关向传感器和控制开关向EMS ECUEMS ECU输入车身以及汽车行驶的状态信息输入车身以及汽车行驶的状态信息EMS ECUEMS ECU接受上述各种信息后接受上述各种信息后经过比较、计经过比较、计算和判定算和判定然后向执行元件发出控制指令然后向执行元件发出控制指令使执行元件产生一定的机械动作使执行元件产生一定的机械
7、动作从从而改变车身高度、空气弹簧的刚度或减震器的阻尼。而改变车身高度、空气弹簧的刚度或减震器的阻尼。丰田汽车电子调节悬架系统是组成如图丰田汽车电子调节悬架系统是组成如图6-16-1所示。所示。三、电控悬架系统的分类三、电控悬架系统的分类 根据根据EMSEMS控制功能的不同，电控悬架系统主要分为下列几种类型：控制功能的不同，电控悬架系统主要分为下列几种类型：1 1）电控变高度空气弹簧悬架系统；）电控变高度空气弹簧悬架系统；2 2）电控变刚度空气弹簧悬架系统；）电控变刚度空气弹簧悬架系统；3 3）电控变阻尼减振器悬架系统；）电控变阻尼减振器悬架系统；4 4）电控变高度与变刚度空气弹簧悬架系统；）电
8、控变高度与变刚度空气弹簧悬架系统；5 5）电控变高度、变刚度空气弹簧与变阻尼减振器悬架系统；）电控变高度、变刚度空气弹簧与变阻尼减振器悬架系统；第二节第二节 车身高度电控系统车身高度电控系统一、车身高度电控系统的功能与分类一、车身高度电控系统的功能与分类 1.车身高度电控系统的车身高度电控系统的功能功能车身高度控制系统又称电控变高度空气弹簧悬架系统，其功能是当车内乘员或载车身高度控制系统又称电控变高度空气弹簧悬架系统，其功能是当车内乘员或载荷变化时，自动调节车身高度，使汽车行驶姿态稳定，以提高通过性和乘坐舒适荷变化时，自动调节车身高度，使汽车行驶姿态稳定，以提高通过性和乘坐舒适性。性。2.车身
9、高度电控系统的车身高度电控系统的分类分类车身高度控制系统分为两大类：车身高度控制系统分为两大类：1 1）仅对两个后轮悬架控制仅对两个后轮悬架控制：如早期福特公司礼貌牌轿车所采用的电控变高度：如早期福特公司礼貌牌轿车所采用的电控变高度空气弹簧悬架系统。它仅对两个后轮悬架进行控制，主要由一只高度传感器、电空气弹簧悬架系统。它仅对两个后轮悬架进行控制，主要由一只高度传感器、电控单元、空气压缩机及其驱动电机和继电器、空气干燥器、排气电磁阀、空气软控单元、空气压缩机及其驱动电机和继电器、空气干燥器、排气电磁阀、空气软管以及后轮空气减振器等组成。其高度传感器安装在后车架与悬架控制臂之间，管以及后轮空气减振
10、器等组成。其高度传感器安装在后车架与悬架控制臂之间，用以检测车身后部高度的变化。用以检测车身后部高度的变化。2 2）进行四个车轮悬架的高度控制进行四个车轮悬架的高度控制：如福特公司后来生产的汽车，采用三只高：如福特公司后来生产的汽车，采用三只高度传感器。其中两只前悬架高度传感器安装在横悬臂与下控制臂之间；一只后悬度传感器。其中两只前悬架高度传感器安装在横悬臂与下控制臂之间；一只后悬架高度传感器安装在车架与悬架控制臂之间。由于该系统分别进行两个后轮和两架高度传感器安装在车架与悬架控制臂之间。由于该系统分别进行两个后轮和两个前轮的高度控制，不仅能够控制车身高度，而且能够控制悬架的刚度。个前轮的高度
11、控制，不仅能够控制车身高度，而且能够控制悬架的刚度。二、车身高度传感器的二、车身高度传感器的功能功能 车身高度传感器又称车身位置传感器。在汽车行驶过程中，当车辆载荷或乘车身高度传感器又称车身位置传感器。在汽车行驶过程中，当车辆载荷或乘员变化时，其高度就会变化。为了保证汽车的通过性、行驶稳定性、制动安全性员变化时，其高度就会变化。为了保证汽车的通过性、行驶稳定性、制动安全性和乘坐舒适性，均需要将车身高度控制在规定范围内。和乘坐舒适性，均需要将车身高度控制在规定范围内。车身高度传感器的车身高度传感器的功能功能是：是：及时将车身高度变化的信号及时将车身高度变化的信号输入到输入到EMS ECUEMS
12、ECU以以便便EMS ECUEMS ECU根据汽车各项性能的需要和既定的控制程序发出控制指令根据汽车各项性能的需要和既定的控制程序发出控制指令及时调节车及时调节车身高度身高度且将其控制在允许的范围之内（调节范围一般为且将其控制在允许的范围之内（调节范围一般为101030mm30mm）。）。三、车身高度电控系统的组成三、车身高度电控系统的组成 目前汽车普遍采用的车身高度控制系统如目前汽车普遍采用的车身高度控制系统如 图图6-2 6-2 所示：所示：三、车身高度电控系统的组成三、车身高度电控系统的组成 目前汽车普遍采用的车身高度控制系统如目前汽车普遍采用的车身高度控制系统如 图图6-2 6-2 所
13、示：所示：图图6-26-2 车身高度控制系统的执行器组成简图车身高度控制系统的执行器组成简图四、四、车身高度传感器的结构特点车身高度传感器的结构特点 车身高度传感器的结构特点如车身高度传感器的结构特点如 图图6-3 6-3 和和 图图6-4 6-4 所示：所示：图图6-36-3 车身高度传感器的结构车身高度传感器的结构a)a)传感器结构；传感器结构；b)b)信号发生器结构信号发生器结构图图6-46-4 车身高度传感器的连接关系车身高度传感器的连接关系 3.车身高度传感器的测量原理车身高度传感器的测量原理 光电耦合元件固定在传感器壳体上，传感器壳体固定在车架上。故当车身高光电耦合元件固定在传感器
14、壳体上，传感器壳体固定在车架上。故当车身高度变化时，光电耦合元件便随车身一起上、下移动，同时，度变化时，光电耦合元件便随车身一起上、下移动，同时，“遮光盘遮光盘”将随悬架将随悬架臂的摆动而转动。臂的摆动而转动。当车身高度升高时，悬架臂右端离地间隙增大，并通过拉紧螺栓和连杆带动当车身高度升高时，悬架臂右端离地间隙增大，并通过拉紧螺栓和连杆带动传感器轴沿顺时针方向转动一个角度。反之，当车身高度降低时，悬架臂右端离传感器轴沿顺时针方向转动一个角度。反之，当车身高度降低时，悬架臂右端离地间隙减小，并通过拉紧螺栓和连杆带动传感器轴沿逆时针方向转动一个角度。地间隙减小，并通过拉紧螺栓和连杆带动传感器轴沿逆
15、时针方向转动一个角度。车身高度传感器的测量原理以及车身高度传感器的电路如车身高度传感器的测量原理以及车身高度传感器的电路如 图图6-5 6-5 所示：所示：图图6-56-5 车身高度传感器的电路车身高度传感器的电路表表6-16-1 车身高度与车身高度与4 4组耦合元件输出信号的关系组耦合元件输出信号的关系表表6-16-1 车身高度与车身高度与4 4组耦合元件输出信号的关系组耦合元件输出信号的关系表表6-26-2 车身高度与车身高度与2 2组耦合元件输出信号的关系组耦合元件输出信号的关系四、车身高度的控制四、车身高度的控制 车身高度控制系统的车身高度控制系统的控制原理控制原理是：是：1 1）当乘
16、员或载荷增加时）当乘员或载荷增加时EMS ECUEMS ECU将立即发出控制指令将立即发出控制指令控制悬架高度调节控制悬架高度调节机构机构自动调高悬架自动调高悬架使车身高度升高；使车身高度升高；2 2）当乘员或载荷减小时）当乘员或载荷减小时EMS ECUEMS ECU将立即发出控制指令将立即发出控制指令控制悬架高度调节控制悬架高度调节机构机构自动调低悬架自动调低悬架使车身高度降低。其控制过程可分为车身高度不变时悬使车身高度降低。其控制过程可分为车身高度不变时悬架系统的控制、车身高度降低时悬架系统的控制和车身高度升高时悬架系统的架系统的控制、车身高度降低时悬架系统的控制和车身高度升高时悬架系统的
17、控制三种情况，如控制三种情况，如 图图6-6 6-6 所示：所示：图图6-66-6 车身高度控制原理车身高度控制原理五、系统五、系统安全保护安全保护措施措施 为了使车身高度控制系统安全稳定的工作，采取了如下几项安全保护措施：为了使车身高度控制系统安全稳定的工作，采取了如下几项安全保护措施：1 1）保护干燥剂的再生系统保护干燥剂的再生系统：从减振器中放出的干燥空气：从减振器中放出的干燥空气经过干燥器时经过干燥器时带带走了其中干燥剂中的湿气走了其中干燥剂中的湿气这样，使得干燥剂经过一段时间的使用之后，不会被这样，使得干燥剂经过一段时间的使用之后，不会被湿气浸透。湿气浸透。此种能够保护干燥剂的再生系
18、统此种能够保护干燥剂的再生系统为许多空气悬架系统所采用。为许多空气悬架系统所采用。2 2）保持干燥器中的最小压力保持干燥器中的最小压力：不低于：不低于5555165Kpa165Kpa，以保证系统中始终有一以保证系统中始终有一定量的空气定量的空气当乘员或载荷减少当乘员或载荷减少使减振器伸长时使减振器伸长时使空气弹簧的气压腔不至于使空气弹簧的气压腔不至于“凹瘪凹瘪”。3 3）为了防止悬架系统正常运动时，为了防止悬架系统正常运动时，EMS ECUEMS ECU使车身升高或降低使车身升高或降低：采取采取“当高当高度传感器发出车身高度变化信号度传感器发出车身高度变化信号7 713s13s后后EMS EC
19、UEMS ECU才会向执行元件发出控制信号才会向执行元件发出控制信号”的措施的措施在这段时间内，如果高度传感器无输入信号在这段时间内，如果高度传感器无输入信号EMS ECUEMS ECU就不会改变车身高就不会改变车身高度。度。4 4）采取使得）采取使得EMS ECUEMS ECU控制控制空气压缩机每次运转时间最长不超过空气压缩机每次运转时间最长不超过2min2min；同时；同时排气排气电磁阀打开最长不超过电磁阀打开最长不超过1min1min以防系统漏气时，压缩机不停地工作，并阻止排气以防系统漏气时，压缩机不停地工作，并阻止排气孔不停地放气。孔不停地放气。第三节第三节 悬架刚度电控系统悬架刚度电
20、控系统 在电控悬架系统中，每个车轮上都采用了空气弹簧和普通减振器的结构。通在电控悬架系统中，每个车轮上都采用了空气弹簧和普通减振器的结构。通过改变空气弹簧气压腔中的压缩空气的压力，即可改变空气弹簧悬架的刚度。过改变空气弹簧气压腔中的压缩空气的压力，即可改变空气弹簧悬架的刚度。一、悬架刚度电控系统的组成一、悬架刚度电控系统的组成 悬架刚度电控系统又称变刚度空气弹簧悬架系统，由高度传感器、控制开关、悬架刚度电控系统又称变刚度空气弹簧悬架系统，由高度传感器、控制开关、EMS ECUEMS ECU刚度调节执行器（气压缸、高度控制电磁阀、空气压缩机、干燥器和空气刚度调节执行器（气压缸、高度控制电磁阀、空
21、气压缩机、干燥器和空气管路）等组成。可见变刚度空气弹簧悬架系统与变管路）等组成。可见变刚度空气弹簧悬架系统与变“高度高度”空气弹簧悬架系统的空气弹簧悬架系统的组成基本相同，主要区别在于空气弹簧气压内部结构及其调节机构不同。变刚度组成基本相同，主要区别在于空气弹簧气压内部结构及其调节机构不同。变刚度空气弹簧悬架系统内部结构如空气弹簧悬架系统内部结构如 图图6-7 6-7 所示：所示：图图6-7 6-7 变刚度空气弹簧悬架结构变刚度空气弹簧悬架结构二、空气弹簧悬架刚度的调节二、空气弹簧悬架刚度的调节 在主气压腔与在主气压腔与“辅气压腔辅气压腔”之间的气阀阀体上设有大小两个通道之间的气阀阀体上设有大
22、小两个通道气阀控制气阀控制杆由步进电机驱动杆由步进电机驱动当控制杆转动时，阀芯随之转动当控制杆转动时，阀芯随之转动当阀芯转过一定角度时当阀芯转过一定角度时气体通道的大小就会变化气体通道的大小就会变化主、辅气压腔之间的气体流量就会改变主、辅气压腔之间的气体流量就会改变从而使得空从而使得空气弹簧悬架的刚度发生变化气弹簧悬架的刚度发生变化其刚度分为其刚度分为“低低”、“中中”、“高高”三种状态。空三种状态。空气弹簧悬架刚度调节原理见气弹簧悬架刚度调节原理见 图图6-8 6-8：图图6-8 6-8 空气弹簧悬架刚度调节原理空气弹簧悬架刚度调节原理1-1-阻尼调节杆；阻尼调节杆；2-2-空气阀控制杆；空
23、气阀控制杆；3-3-主、辅气压腔通道；主、辅气压腔通道；4-4-辅气压腔；辅气压腔；5-5-主气压腔；主气压腔；6-6-气阀阀体；气阀阀体；7-7-小通道；小通道；8-8-阀芯；阀芯；9-9-大通道。大通道。第四节第四节 悬架阻尼电控系统悬架阻尼电控系统 在电控悬架系统中，最常用的是变阻尼悬架系统。其突出优点是质量轻。因在电控悬架系统中，最常用的是变阻尼悬架系统。其突出优点是质量轻。因为变阻尼悬架系统只需增加电控元件和改变减振器阻尼的执行元件。为变阻尼悬架系统只需增加电控元件和改变减振器阻尼的执行元件。一、悬架阻尼电控系统的组成一、悬架阻尼电控系统的组成 汽车变阻尼悬架系统的结构组成如汽车变阻
24、尼悬架系统的结构组成如 图图6-9 6-9 所示：所示：图图6-9 6-9 丰田汽车变阻尼悬架系统丰田汽车变阻尼悬架系统1-1-变阻尼执行元件；变阻尼执行元件；2-2-节气门位置传感器；节气门位置传感器；3-3-工作模式选择开关；工作模式选择开关；4-4-车速传感器；车速传感器；5-EMS ECU5-EMS ECU；6-6-制动灯开关；制动灯开关；7-7-转向与转角传感器；转向与转角传感器；8-8-空挡起动开关。空挡起动开关。二、变阻尼悬架系统控制部件的结构原理二、变阻尼悬架系统控制部件的结构原理 1.转向与转角传感器转向与转角传感器 转向盘转动方向与转动角度传感器简称转向与转角传感器，其功能
25、是检测转向转向盘转动方向与转动角度传感器简称转向与转角传感器，其功能是检测转向盘（或转向轴）的转动方向与转动角度。盘（或转向轴）的转动方向与转动角度。转向盘转动方向与转动角度传感器一般均采用光电式传感器，安装在转向轴上，其转向盘转动方向与转动角度传感器一般均采用光电式传感器，安装在转向轴上，其结构如结构如 图图6-10 6-10 所示：所示：图图6-106-10 光电式转向盘位置传感器的结构光电式转向盘位置传感器的结构a)a)安装位置；安装位置；b)b)传感器结构传感器结构1-1-传感器壳体；传感器壳体；2-2-信号圆盘；信号圆盘；3-3-光电耦合元件；光电耦合元件；4-4-透光孔；透光孔；5
26、-5-转向轴。转向轴。二、变阻尼悬架系统控制部件的结构原理二、变阻尼悬架系统控制部件的结构原理 1.转向与转角传感器转向与转角传感器 转向盘转动方向与转动角度传感器简称转向与转角传感器，其功能是检测转向转向盘转动方向与转动角度传感器简称转向与转角传感器，其功能是检测转向盘（或转向轴）的转动方向与转动角度。盘（或转向轴）的转动方向与转动角度。转向盘转动方向与转动角度传感器一般均采用光电式传感器，安装在转向轴上，其转向盘转动方向与转动角度传感器一般均采用光电式传感器，安装在转向轴上，其结构如结构如 图图6-10 6-10 所示：所示：图图6-106-10 光电式转向盘位置传感器的结构光电式转向盘位
27、置传感器的结构a)a)安装位置；安装位置；b)b)传感器结构传感器结构1-1-传感器壳体；传感器壳体；2-2-信号圆盘；信号圆盘；3-3-光电耦合元件；光电耦合元件；4-4-透光孔；透光孔；5-5-转向轴。转向轴。图图6-116-11 光电式转向盘位置传感器的工作原理光电式转向盘位置传感器的工作原理a)a)耦合元件电路；耦合元件电路；b)b)输出信号波形输出信号波形2.变阻尼执行元件变阻尼执行元件 丰田汽车的电控悬架系统的执行元件安装在减振器支柱的顶部，其结构原理丰田汽车的电控悬架系统的执行元件安装在减振器支柱的顶部，其结构原理见见图图6-126-12：图图6-12 6-12 变阻尼减震器执行
28、元件变阻尼减震器执行元件1-1-挡块；挡块；2-2-扇形齿轮；扇形齿轮；3-3-驱动小齿轮；驱动小齿轮；4-4-步进电机；步进电机；5-5-电磁线圈；电磁线圈；6-6-阻尼控制杆。阻尼控制杆。2.变阻尼执行元件变阻尼执行元件 丰田汽车的电控悬架系统的执行元件安装在减振器支柱的顶部，其结构原理丰田汽车的电控悬架系统的执行元件安装在减振器支柱的顶部，其结构原理见见图图6-126-12：图图6-12 6-12 变阻尼减震器执行元件变阻尼减震器执行元件1-1-挡块；挡块；2-2-扇形齿轮；扇形齿轮；3-3-驱动小齿轮；驱动小齿轮；4-4-步进电机；步进电机；5-5-电磁线圈；电磁线圈；6-6-阻尼控制
29、杆。阻尼控制杆。回转阀的结构如回转阀的结构如 图图6-13 6-13 所示：所示：图图6-13 6-13 回转阀的结构回转阀的结构回转阀的结构如回转阀的结构如 图图6-13 6-13 所示：所示：图图6-13 6-13 回转阀的结构回转阀的结构 3.运行模式选择开关运行模式选择开关 电控悬架系统减振器阻尼的工作模式选择开关又称为运行模式选择开关。其电控悬架系统减振器阻尼的工作模式选择开关又称为运行模式选择开关。其功能是用于选择减振器阻尼的工作模式。一般分为功能是用于选择减振器阻尼的工作模式。一般分为“标准标准”、“中等硬度中等硬度”、“坚硬坚硬”3 3种模式。种模式。【案例案例6-1】丰田汽车
30、电控悬架系统调节减振器阻尼的工作模式丰田汽车电控悬架系统调节减振器阻尼的工作模式 1）两种工作模式两种工作模式：丰田汽车电控悬架系统调节减振器阻尼分为：丰田汽车电控悬架系统调节减振器阻尼分为“NORMNORM（标准）（标准）”和和“SPOTSPOT（运动）（运动）”两种模式。驾驶员可以根据汽车运行条件，通过操作仪表盘两种模式。驾驶员可以根据汽车运行条件，通过操作仪表盘上的工作模式开关进行选择。上的工作模式开关进行选择。2）当仪表盘上的工作模式开关处于当仪表盘上的工作模式开关处于“NORMNORM（标准）（标准）”模式时模式时：EMS ECUEMS ECU将使将使减振器保持减振器保持“柔软柔软”
31、状态工作。但是当当车速超过状态工作。但是当当车速超过120Km/h120Km/h时时EMS ECUEMS ECU将自动控将自动控制减振器制减振器变为变为“中等硬度中等硬度”状态工作。而当车速下降到状态工作。而当车速下降到100Km/h100Km/h时时EMS ECUEMS ECU将将再控制减振器变为再控制减振器变为“柔软柔软”状态工作。状态工作。3 3）当驾驶员选择当驾驶员选择“SPORTSPORT（运动）（运动）”模式时模式时：EMS ECUEMS ECU将控制减振器处于将控制减振器处于“中中等硬度等硬度”状态工作。但在下列条件下，状态工作。但在下列条件下，EMS ECUEMS ECU将控制
32、减振器从将控制减振器从“柔软柔软”或或“中等中等硬度硬度”状态变为状态变为“坚硬坚硬”状态工作：状态工作：当转向盘转角转向传感器显示汽车急转弯时；当转向盘转角转向传感器显示汽车急转弯时；车速传感器和节气门位置传感器显示汽车在低于车速传感器和节气门位置传感器显示汽车在低于20Km/h20Km/h的速度下进行急加速时；的速度下进行急加速时；车速传感器和制动灯开关显示汽车在高于车速传感器和制动灯开关显示汽车在高于60Km/h60Km/h的速度下进行制动时；的速度下进行制动时；车速传感器和空挡起动开关显示汽车在低于车速传感器和空挡起动开关显示汽车在低于10Km/h10Km/h的速度下，自动变速器从空的
33、速度下，自动变速器从空挡或停车挡换为其他挡时。挡或停车挡换为其他挡时。反之，在下列条件下，反之，在下列条件下，EMS ECUEMS ECU将控制减振器从将控制减振器从“坚硬坚硬”变为变为“中等硬度中等硬度”状态状态 或或“柔软柔软”状态工作：状态工作：根据转向盘转动程度，转弯行驶根据转向盘转动程度，转弯行驶2s2s或或2s2s以上时间时；以上时间时；加速时间达加速时间达到到3s3s或汽车上的达到或汽车上的达到50Km/h50Km/h时；时；制动灯开关断开制动灯开关断开2s2s时间之后时；时间之后时；自动变速器从空挡或停车挡位置换为其他挡位达到自动变速器从空挡或停车挡位置换为其他挡位达到3s3s
34、或汽车速度达到或汽车速度达到1515 Km/hKm/h时。时。三、减震器阻尼的控制三、减震器阻尼的控制 减震器阻尼的控制过程可分为阻尼减震器阻尼的控制过程可分为阻尼“柔软柔软”、阻尼、阻尼“中等中等”和阻尼和阻尼“坚硬坚硬”三种情三种情况，如况，如 图图6-136-13、图图6-14 6-14 和和 图图6-15 6-15 所示，分述如下：所示，分述如下：1.阻尼阻尼“柔软柔软”的控制的控制 阻尼阻尼“柔软柔软”的控制过程如的控制过程如 图图6-14 6-14 所示：所示：图图6-14 6-14 扇形齿轮旋转方向与位置扇形齿轮旋转方向与位置a)a)柔软阻尼；柔软阻尼；b)b)坚硬阻尼；坚硬阻尼
35、；c)c)中等阻尼中等阻尼2.阻尼阻尼“中等中等”与与“坚硬坚硬”的控制过程的控制过程 阻尼阻尼“中等中等”与与“坚硬坚硬”的控制过程如的控制过程如 图图6-15 6-15 所示：所示：图图6-15 6-15 阻尼孔与油液孔的相对位置阻尼孔与油液孔的相对位置 4.变阻尼悬架系统变阻尼悬架系统指示灯指示灯的控制的控制 EMS ECU EMS ECU在控制执行器的同时，还必须控制仪表盘上的在控制执行器的同时，还必须控制仪表盘上的3 3只悬架系统指示灯只悬架系统指示灯。当悬架减振器处于当悬架减振器处于“柔软柔软”阻尼状态时，控制左边的一只指示灯发亮；阻尼状态时，控制左边的一只指示灯发亮；当悬架减振器
36、处于当悬架减振器处于“中等中等”阻尼状态时，控制左边和中间的两只指示灯阻尼状态时，控制左边和中间的两只指示灯发亮；发亮；当悬架减振器处于当悬架减振器处于“坚硬坚硬”阻尼状态时，控制三只指示灯全部发亮。阻尼状态时，控制三只指示灯全部发亮。当接通点火开关时，悬架系统的指示灯大约发亮当接通点火开关时，悬架系统的指示灯大约发亮2s2s之后自动熄灭。以便驾之后自动熄灭。以便驾驶员检查指示灯及其线路是否完好。而当悬架控制系统出现故障时，驶员检查指示灯及其线路是否完好。而当悬架控制系统出现故障时，EMS ECUEMS ECU将将指令这些指示灯闪烁报警，以提醒驾驶员检修故障。指令这些指示灯闪烁报警，以提醒驾驶
37、员检修故障。第五节第五节 电控悬架系统综合实例电控悬架系统综合实例【案例案例6-2】三菱汽车变高度、变刚度、变阻尼悬架系统的组成与工作过程三菱汽车变高度、变刚度、变阻尼悬架系统的组成与工作过程一、三菱车变高度、变刚度、变阻尼悬架系统的组成一、三菱车变高度、变刚度、变阻尼悬架系统的组成 三菱汽车变高度、变刚度、变阻尼悬架系统的组成如三菱汽车变高度、变刚度、变阻尼悬架系统的组成如 图图6-16 6-16 所示：所示：图图6-16 6-16 三菱汽车变高度、变刚度、变阻尼悬架系统的组成三菱汽车变高度、变刚度、变阻尼悬架系统的组成11空气压缩机继电器；空气压缩机继电器；2-2-空气弹簧；空气弹簧；3-
38、3-前变阻尼执行器；前变阻尼执行器；4-4-节气门位置传感器；节气门位置传感器；5-5-前控制阀总成；前控制阀总成；6-6-系统功能指示灯；系统功能指示灯；7-7-转向与转角传感器；转向与转角传感器；8-8-后控制阀总成；后控制阀总成；9-EMS ECU9-EMS ECU；10-10-后变阻尼执行器；后变阻尼执行器；11-11-后高度传感器；后高度传感器；12-12-门控灯开关；门控灯开关；13-13-车速传感器；车速传感器；14-14-电源继电器；电源继电器；15-15-制动灯开关；制动灯开关；16-16-空气压缩机；空气压缩机；17-17-横向加速度传感器；横向加速度传感器；18-18-前
39、高度传感器；前高度传感器；19-19-空气干燥器；空气干燥器；20-20-流量控制阀；流量控制阀；21-21-储气罐。储气罐。现代汽车所使用的电控悬架系统中，一般同时采用了空气弹簧和变阻尼减震现代汽车所使用的电控悬架系统中，一般同时采用了空气弹簧和变阻尼减震器。其中，减震器的螺旋弹簧用于支承汽车的质量，减震器控制系统用于调节减器。其中，减震器的螺旋弹簧用于支承汽车的质量，减震器控制系统用于调节减震器的阻尼，而空气弹簧则用于调节车身的刚度和高度。震器的阻尼，而空气弹簧则用于调节车身的刚度和高度。二、三菱车二、三菱车变高度变高度、变刚度变刚度、变阻尼变阻尼悬架系统的控制悬架系统的控制 驾驶员可能选
40、择的车身高度模式有驾驶员可能选择的车身高度模式有“高位高位”和和“自动自动”两种状态，能够选择两种状态，能够选择的减震器阻尼模式有的减震器阻尼模式有“运动运动”、“自动自动”、“柔软柔软”3 3种模式。种模式。当选择当选择“自动自动”车身高度模式时，车身高度模式时，EMS ECUEMS ECU能够根据道路状况决定空气弹簧高能够根据道路状况决定空气弹簧高度。只要按一下仪表盘上的高度选择按钮，就可将悬架设置在度。只要按一下仪表盘上的高度选择按钮，就可将悬架设置在“高位高位”状态，并状态，并给空气弹簧充气，使车身高度升高。当汽车在坏路上行驶时，为了防止车身底部给空气弹簧充气，使车身高度升高。当汽车在
41、坏路上行驶时，为了防止车身底部碰撞路面，应当选择碰撞路面，应当选择“高位高位”模式。模式。当选择当选择“运动运动”减震器阻尼模式时，减震器阻尼模式时，EMS ECUEMS ECU将使减振器阻尼在任何情况下都将使减振器阻尼在任何情况下都很很“坚硬坚硬”。当选择。当选择“自动自动”减震器阻尼模式时，减震器阻尼模式时，EMS ECUEMS ECU根据传感器和开关信号，根据传感器和开关信号，可将减震器阻尼调节为可将减震器阻尼调节为“坚硬坚硬”、“中等硬度中等硬度”或或“柔软柔软”状态。当系统处于状态。当系统处于“自动自动”模式时，若再按模式时，若再按“自动自动”按钮，系统将以按钮，系统将以“中等硬度中
42、等硬度”状态工作。当状态工作。当选择选择“柔软柔软”模式工作时，模式工作时，EMS ECUEMS ECU能够改变减振器阻尼硬度，使之在能够改变减振器阻尼硬度，使之在“坚硬坚硬”、“中等硬度中等硬度”和和“柔软柔软”之间转换，选择之间转换，选择“柔软柔软”模式工作要比模式工作要比“自动自动”模式稍模式稍微柔软一些。微柔软一些。下面将具体分析车身侧倾、前仰、后仰、前后颠簸以及上下跳动几种运动状下面将具体分析车身侧倾、前仰、后仰、前后颠簸以及上下跳动几种运动状态时，悬架控制系统的控制过程。态时，悬架控制系统的控制过程。1.抗侧倾控制抗侧倾控制 EMS ECU EMS ECU通过转向盘转角与转动方向传
43、感器以及侧向加速度传感器来监视车身通过转向盘转角与转动方向传感器以及侧向加速度传感器来监视车身的侧倾的侧倾“情况情况”。当这些传感器输入的信号表明汽车要急转弯时，。当这些传感器输入的信号表明汽车要急转弯时，EMS ECUEMS ECU将给空将给空气弹簧和转向外侧减振器阻尼调节元件发出控制指令，调节空气弹簧的刚度和减气弹簧和转向外侧减振器阻尼调节元件发出控制指令，调节空气弹簧的刚度和减振器的阻尼，从而减小车身侧倾的程度，并改善操纵性。振器的阻尼，从而减小车身侧倾的程度，并改善操纵性。2.抗点头控制抗点头控制3.抗仰头（后坐）控制抗仰头（后坐）控制 4.前后颠簸和上下跳动的控制前后颠簸和上下跳动的
44、控制 电控悬架系统设有前后电控悬架系统设有前后2 2只或只或4 4只高度传感器，故可检测汽车在不平整路面只高度传感器，故可检测汽车在不平整路面（即（即“搓衣板搓衣板”路面）时行驶时悬架颠簸的运动状态。路面）时行驶时悬架颠簸的运动状态。6.车身高度控制车身高度控制 当空气弹簧的工作模式开关选择在当空气弹簧的工作模式开关选择在“自动自动”模式时，模式时，EMS ECUEMS ECU能够调节能够调节“高位高位”、“正常正常”和和“低位低位”3 3种车身高度状态。在大多数情况下，种车身高度状态。在大多数情况下，EMS ECUEMS ECU将使汽车处于正常将使汽车处于正常高度状态下行驶，并根据车速高度传
45、感器和车速传感器的输入信号来改变车身高度。高度状态下行驶，并根据车速高度传感器和车速传感器的输入信号来改变车身高度。三、三菱车变高度、变刚度、变阻尼悬架系统三、三菱车变高度、变刚度、变阻尼悬架系统执行元件执行元件的工作情况的工作情况 1 1）三菱车悬架系统减振器的执行元件相互并联连接三菱车悬架系统减振器的执行元件相互并联连接：因此，各个减振器同时起作用。：因此，各个减振器同时起作用。在减振器活塞杆内设有一个由步进电机驱动的控制杆在减振器活塞杆内设有一个由步进电机驱动的控制杆控制杆转动回转控制杆转动回转“阀阀”时时便能便能改变阻尼孔的大小改变阻尼孔的大小从而改变减振器阻尼的大小。从而改变减振器阻
46、尼的大小。2 2）空气弹簧的执行元件能够分别动作空气弹簧的执行元件能够分别动作：空气供给系统由空气压缩机、干燥器、储气：空气供给系统由空气压缩机、干燥器、储气罐、流量控制阀、前阀总成、后阀总成等组成。从空气压缩机输出的空气经干燥器后送罐、流量控制阀、前阀总成、后阀总成等组成。从空气压缩机输出的空气经干燥器后送到储气罐。储气罐由高压分罐、与低压分罐、高压开关、低压开关和回收泵组成。到储气罐。储气罐由高压分罐、与低压分罐、高压开关、低压开关和回收泵组成。3 3）高压罐为系统存储高压空气：高压罐为系统存储高压空气：当空气压力低于当空气压力低于745KPa745KPa时时高压开关接通信号输入高压开关接
47、通信号输入控制单元控制单元EMS ECUEMS ECU发出指令发出指令起动压缩机转动；当空气压力达到起动压缩机转动；当空气压力达到930KPa930KPa时时高压开关断高压开关断开信号输入控制单元开信号输入控制单元EMS ECUEMS ECU发出指令发出指令停止压缩机转动。停止压缩机转动。4 4）当当EMS ECUEMS ECU发出指令降低空气弹簧压力时，空气排到低压分罐：发出指令降低空气弹簧压力时，空气排到低压分罐：当低压分罐压力当低压分罐压力达到达到140140 KPaKPa时时低压开关断开信号输入控制单元低压开关断开信号输入控制单元EMS ECUEMS ECU接通回收泵接通回收泵使空气从
48、低压使空气从低压罐压入高压罐；当低压分罐压力小于罐压入高压罐；当低压分罐压力小于7070 KPaKPa时时低压开关接通低压开关接通EMS ECUEMS ECU发出指令发出指令使回使回收泵停止运转。收泵停止运转。5 5）流量控制阀的组成：流量控制阀的组成：流量控制阀由流速改变阀、前放气阀、后放气阀流量控制阀由流速改变阀、前放气阀、后放气阀3 3个电个电磁阀组成。流速改变阀控制压缩空气从高压罐通过前、后阀总成流入前后空气弹磁阀组成。流速改变阀控制压缩空气从高压罐通过前、后阀总成流入前后空气弹簧。前放气阀控制空气从前空气弹簧通过前阀总成流入低压罐及压缩机的排气阀。簧。前放气阀控制空气从前空气弹簧通过
49、前阀总成流入低压罐及压缩机的排气阀。后放气阀控制空气从后空气弹簧通过后阀总成流入低压罐及压缩机的排气阀。后放气阀控制空气从后空气弹簧通过后阀总成流入低压罐及压缩机的排气阀。6 6）前、后阀总成结构相似：前、后阀总成结构相似：前阀总成由前供气阀、前右阀、前左阀前阀总成由前供气阀、前右阀、前左阀3 3个电磁阀个电磁阀组成。后阀总成由后供气阀、后右阀、后左阀组成。后阀总成由后供气阀、后右阀、后左阀3 3个电磁阀组成。在前、后阀总成中，个电磁阀组成。在前、后阀总成中，供气阀控制空气从流速改变阀流入左、右阀。这些阀的操作方式相同，从供气阀供气阀控制空气从流速改变阀流入左、右阀。这些阀的操作方式相同，从供
50、气阀接受压缩空气，然后通到空气弹簧；或从空气弹簧将排气导入流量控制阀的前、接受压缩空气，然后通到空气弹簧；或从空气弹簧将排气导入流量控制阀的前、后放气阀。后放气阀。四、三菱车变高度、变刚度、变阻尼悬架系统四、三菱车变高度、变刚度、变阻尼悬架系统指示灯指示灯的功能的功能 电子控制悬架系统具有多种控制功能，并设有模式选择开关，故采用了许多电子控制悬架系统具有多种控制功能，并设有模式选择开关，故采用了许多指示灯来显示悬架的工作状态，指示灯安装在组合仪表盘中央，如指示灯来显示悬架的工作状态，指示灯安装在组合仪表盘中央，如 图图6-17 6-17 所示：所示：图图6-17 6-17 三菱汽车电控悬架系统
