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1、汽车车身电控系统,机 械 工 业 出 版 社 CHINA MACHINE PRESS,ISBN 978-7-111-25813-1,李晓 主编,目 录,模块4 行驶控制系统,模块5 汽车网络控制,模块4 行驶控制系统,4.3 电子控制电动助力转向系统,4.2 巡航控制系统,4.1 电子控制悬架系统,4.4 电子稳定程序（ESP）,返回目录,4.1 电子控制悬架系统,4.1.1 概述 1.汽车悬架系统的功能 2.电子控制悬架的工作原理与分类 4.1.2 电子控制悬架工作原理 1.半主动悬架系统工作原理 图4-1为一个由外部电磁铁控制的减振器简图。满足舒适性要求时，可选择较低阻尼级；车辆高速行驶时
2、，可选择较高阻尼级。高阻尼可提高车辆行驶安全性，但舒适性下降；低阻尼可降低系统自振频率，减少对车身的冲击，利于提高舒适性，但安全性下降。,4.1 电子控制悬架系统,图4-1 电磁铁控制的减振器简图,4.1 电子控制悬架系统,图4-2为一种阻尼力可连续调节的半主动悬架系统，其阻尼力能在几毫秒内由最小变到最大，其ECU接收速度、位移、加速度等传感器信号，计算出相应的阻尼值，向步进电动机发出控制信号，经阀杆调节阀门，使节流孔阻尼连续变化。,图4-2 阻尼力可连续调节的半主动悬架系统 1-节流孔 2-步进电机 3-ECU 4-阀杆 5-阀门,4.1 电子控制悬架系统,2.主动悬架系统工作原理 （1）主
3、动式空气悬架系统工作原理。电子控制主动式空气悬架系统元部件的车上布置如图4-3所示。,图4-3 主动式空气悬架系统元部件的车上布置图,4.1 电子控制悬架系统,当车身需要降低时，ECU控制电磁阀使空气弹簧主气室中压缩空气排到大气中去，如图4-4a所示，空气弹簧压缩，车身降低；当车身需要升高时，ECU控制空气电磁阀使压缩空气进入空气弹簧的主气室，如图4-4b所示，车身升高。,图4-4 车身高度调整过程 a）车身降低 b）车身升高,4.1 电子控制悬架系统,（2）主动式油气弹簧悬架系统工作原理。图4-5为雪铁龙XM轿车的主动式油气弹簧悬架布置图，该系统采用了5个基本行车状态传感器。,图4-5 雪铁
4、龙XM轿车的主动式油气弹簧悬架系统 1-ECU 2-转向盘转角传感器 3-加速度传感器 4-制动压力传感器 5-车速传感器 6-车身位移传感器 7-电磁阀 8-辅助液压阀 9-刚度调节器 10-前油气室 11-后油气室,4.1 电子控制悬架系统,系统工作原理如图4-6所示。,图4-6 油气主动悬架系统的工作原理 1-ECU 2-转向盘转角传感器 3-加速度传感器 4-制动压力传感器 5-车速传感器 6-车身位移传感器 7-电磁阀 8-辅助液压阀 9-刚度调节器 10-前油气室 11-后油气室,4.1 电子控制悬架系统,（3）带路况预测传感器的主动悬架系统工作原理。带有路况预测传感器的主动悬架系
5、统如图4-7所示，该系统包括一个悬架弹簧和一个单向液压执行器，控制阀6通过油管8与单向液压执行器的油压腔13相通。油管上还接有一个支管8a，该支管与一个蓄能器11相连，蓄能器内充有气体，该气体具有弹簧的作用。另外，支管中间还设有一个主节流孔12，以限制蓄能器和油压腔之间的油流，从而形成减振作用。在油管和蓄能器之间还设有一个旁通管路8b，该旁路上带有一个选择阀10和一个副节流孔9，副节流孔的直径大于主节流孔的直径。当选择阀打开时，油流通过选择阀的副节流孔，在蓄能器和油压腔之间流动，从而减小振动阻尼。因此，悬架系统在选择阀的作用下，具有两种不同的阻尼参数。,4.1 电子控制悬架系统,图4-7 带路
6、况预测传感器的主动悬架系统 1-油箱 2-油泵 3-滤清器 4-单向阀5-蓄能器 6-控制阀 7-回油管 8-油管 8a、8b-支管 9-副节流孔 10-选择阀11-蓄能器 12-主节流孔 13-油压腔 14-液压执行器 15-车轮 16-悬架弹簧,4.1 电子控制悬架系统,路况预测传感器如图4-8所示，该传感器通常为超声波传感器，频率为40Hz左右，它安装在车身的前面，以便对其下方的路面状况进行检测。,图4-8 路况预测传感器,4.1 电子控制悬架系统,图4-9所示为路况预测传感器的输出信号，输出信号的幅值与路面凸起物的大小成正比。,图4-9 路况预测传感器的输出信号,4.1 电子控制悬架系
7、统,4.1.3 主要部件的结构 1.悬架阻尼调节装置 （1）三级可调式减振器 三级可调式减振器阻尼调节的基本原理如图4-10所示。,图4-10 三级可调式减振器结构 1-阻尼调节杆 2-阻尼孔 3-活塞杆 4-回转阀,4.1 电子控制悬架系统,图4-11所示为三级可调式减振器阻尼控制执行器的结构与工作状态。,图4-11 三级可调式减振器阻尼控制执行器的结构与工作状态 1-直流电动机 2-挡块 3-挡块用电磁铁 4-减振器 5-减速齿轮,4.1 电子控制悬架系统,根据电动机与电磁铁的通电方式，可以形成3种阻尼，通电方式见表4-1。,表4-1 电动机与电磁铁的通电方式,4.1 电子控制悬架系统,（
8、2）压电式减振器。减振器阻尼力控制系统能根据车辆行驶状态信息，进行减振器阻尼力控制。但车辆在粗糙或不平路面行驶时，要求减振器阻尼力控制系统应具有检测并分辨行车路面条件的能力。为此采用了压电式减振器，其结构如图4-12所示。,图4-12 压电式减振器的结构 1-阻尼力变换阀 2-挺杆 3-活塞 4-压电执行器 5-活塞杆 6-压电传感器,4.1 电子控制悬架系统,图4-13为压电传感器的结构，压电元件有5层，每层厚度为0.5mm。,图4-13 压电传感器的结构 1、5-绝缘体 2、4-电极 3-压电元件 6-螺钉,4.1 电子控制悬架系统,ECU接收到压电传感器的电压信号后，立即对压电执行器施加
9、电压。图4-14所示为压电执行器的结构，由88个压电元件组成的压电执行器根据ECU发出的指令被施加电压后，使阻尼力变换阀动作。,图4-14 压电执行器的结构 1-引线 2-压电元件 3-凸缘 4-电极板 5-引线 6-绝缘管,4.1 电子控制悬架系统,2.空气悬架刚度调节装置 （1）空气悬架系统的结构。空气悬架系统的结构如图4-15所示，空气悬架主、辅气室为一体，使其质量轻、结构紧凑。,图4-15 空气悬架的结构 1-辅气室 2-主气室 3-低压惰性气体 4-减振器,4.1 电子控制悬架系统,（2）悬架刚度调节原理。如图4-16所示，主、辅气室之间的气阀体上有大小两个通路。,图4-16 悬架刚
10、度调节原理 1-阻尼调节杆 2-气阀控制杆 3-主辅气室通路 4-辅气室 5-主气室 6-气阀体 7-小气体通路 8-阀体 9-大气体通路,4.1 电子控制悬架系统,（3）悬架控制执行器。悬架控制执行器的基本结构如图4-17所示。,图4-17 悬架控制执行器的结构 1-电磁线圈 2-制动杆 3-步进电机 4-小齿轮5-阻尼调节杆 6-气阀控制杆 7-扇形齿轮,4.1 电子控制悬架系统,步进电动机的基本工作原理如图4-18所示。步进电动机的转子由永久磁铁制成，定子有两对磁极，其上绕有AB、CD两相绕组。,图4-18 步进电动机的工作原理及动作位置 a）工作原理 b）动作位置,4.1 电子控制悬架
11、系统,图4-19所示为另一种结构形式的空气悬架结构。其特点是主气室与辅气室为分开式结构，中间由连接管相通。主、辅气室的气体通路仍由步进电动机转动气阀体来控制。,图4-19 主、辅气室分开式空气悬架 1-减振器 2-主气室 3-阻尼调节器 4-连接管 5-辅气室 6-步进电动机 7-气阀体,4.1 电子控制悬架系统,图4-20所示为步进电动机3个不同位置时该悬架刚度变化情况。,图4-20 悬架刚度调节示意图 a）低刚度 b）中刚度 c）高刚度,4.1 电子控制悬架系统,3.车身高度控制装置 （1）系统组成及工作原理。图4-21所示为日本富士汽车空气悬架的车身高度控制系统。,图4-21 日本富士汽
12、车空气悬架的车身高度控制系统 1、2-电磁阀 3-干燥器 4-排气阀 5空气压缩机 6-进气阀 7-储气罐 8-调压阀 9-ECU 10-减振器 11-伸缩膜 12-高度传感器,4.1 电子控制悬架系统,图4-22为压缩机总成的结构图。,图4-22 日本富士汽车空气悬架压缩机总成 1-储气罐 2-调节阀 3-进气阀 4-空气压缩机 5-干燥器,4.1 电子控制悬架系统,（2）车身高度传感器。车身高度传感器将车身高度转换为电信号，输送给ECU。常见的光电式车身高度传感器的结构如图4-23所示。,图4-23 光电式车身高度传感器 1-光电耦合元件 2-遮光盘 3-盖 4-电缆 5-金属封油环 6-
13、壳 7-轴,4.1 电子控制悬架系统,在传感器内部，有一个靠连杆带动旋转的轴，在轴上装有一个开有许多槽的遮光板，遮光板的两侧装有4组光电耦合元件，如图4-24所示。,图4-24 车身高度传感器 a）工作原理 b）工作电路 1-遮光器 2-窄缝板 3-导杆 4-转轴,4.1 电子控制悬架系统,图4-25所示为车身高度传感器的安装位置及工作状态。拉紧螺栓的上端与传感器的连杆铰链，下端与后悬架臂相连。,图4-25 车身高度传感器安装位置及工作状态,技能训练,1.电控悬架系统的认识 图4-26所示为丰田凌志LS400轿车电控悬架系统的组成和安装位置。,图4-26 丰田凌志LS400轿车电控悬架系统的组
14、成和安装位置,技能训练,2.功能检查与调整 （1）汽车高度调整功能检查 （2）溢流阀的检查。连接高度控制插座上的端子1与7，迫使压缩机工作，等压缩机工作一段时间后，检查溢流阀是否漏气。这时ECU中会记录一个故障码。 （3）漏气检查。将高度控制开关拨到HIGH位置，使汽车高度上升，检查空气软管和软管接头是否漏气。 （4）汽车高度调整 1）拧松车身高度传感器两个锁紧螺母。 2）转动螺栓以调节长度，每转一圈能使汽车高度改变大约4mm。 3）检查传感器连接杆的尺寸是否小于极限值，前后悬架的极限值均为13mm，如图4-27所示。,技能训练,图4-27 调整传感器连接杆,技能训练,3.电控悬架主要装置的检
15、查 （1）模式选择开关的检查。如图4-28b所示，拆下并拔开模式选择开关的连接器，用万用表的欧姆档测量连接器1和2端子的导通性。 （2）转向角传感器的检查 1）先将转向盘转至直线行驶位置，再将选择开关置于NORMAL位置，然后短接诊断连接器上的端子16（TS）和3（E1），如图4-28a所示。接通点火开关后，指示灯S、F均应闪亮。 2）将转向盘右转约30，此时指示灯F闪亮，S熄灭。 3） 用万用表电压档测量连接器端子1和2之间的电压，如图4-28b所示，正常值为3.54.2V。 4）缓慢转动转向盘时，测量传感器连接器的端子3、4与端子2之间的电压。,技能训练,图4-28 连接器及其检测 a）诊
16、断连接器 b）转向角传感器连接器,技能训练,（3）执行器检查 1）接通点火开关，并将选择开关置于SPORT位置，再短接诊断连接器端子16（TS）和3（E1），如图4-28a所示，然后关断点火开关，拆下各减震器上的执行器并拔开连接器。 2）如图4-29所示，按表4-2所示的各种位置，向电机和电磁阀的连接器端子（1、2、3、4）提供电压（注意电压极性），查看电机和电磁阀是否动作。,图4-29 执行器检查,技能训练,表4-3 在各位置向电机和电磁阀的连接器端子提供电源电压,习题4.1,1.电子控制悬架有哪些调剂功能？ 2.电子控制悬架分几种类型？ 3.悬架阻尼调节装置工作原理是什么？ 4.车高传感器有几种类型？是如何工作的？,返回本章目录,4.2 巡航控制系统,4.2.1 概述 1.汽车巡航控制系统的作用 2.汽车巡航控制系统的发展与现状 汽车巡航控制系统已有30多年的发展历史，主要经历了机械控制系统、晶体管控制系统、模拟计算机控制系统和数字微型计算机控制系统4个阶段。数字微型计算机自1981年起开始应用到巡航控制系统，目前应用广泛。 数字微型计算机巡航
