1、四川交通职业技术学院（论文）第 1页汽车电子控制悬架系统的检修摘要随着汽车技术的发展，人们对汽车的性能也提出了更高的要求，人们希望汽车的车身的高度，悬架的刚度等能随汽车的行驶条件的变化而自动调节，通过电子技术实现汽车悬架的控制，提高汽车的舒适性和操作的稳定性。本篇论文首先介绍了汽车悬架的发展历史，并对汽车悬架系统的工作原理，分类等，同时着重介绍了如何检修电子控制悬架系统。关键词 电子控制悬架系统 传感器 ECU 执行器 检测与维修四川交通职业技术学院（论文）第 2页目录1.电控悬架系统的概述 .21.1 电控悬架的发展历程 .21.2 电控悬架的分类 32 电控悬架系统的结构和功能 .32.1
2、 电控悬架的结构与工作原理 .32.2 电控悬架系统的传感器 .43.电控悬架系统的检修 .63.1电子控制悬架系统故障诊断 63.2汽车“后仰”故障检查 73.3汽车“点头”故障的诊断 73.4汽车“侧倾”故障的诊断 7结束语 .9致谢 .9参考文献 10四川交通职业技术学院（论文）第 3页1.电控悬架系统的概述1.1 电控悬架的发展历程传统悬架的弹性部件和减震器是确定悬架刚度的部件，对路面的条件和车辆的适应性有很大的局限性。而且汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性是互相矛盾的，如果要保证汽车的乘坐舒适性，就要求悬架比较柔和。要保证汽车的操纵稳定性，对悬架的弹簧刚度和阻尼力较大的减振器具有较大的要求
3、。如果这两方面任意地加强一面，均会使另一方面受到影响。因此，在设计汽车时，为了对它们同时进行优化，只能采用折中措施，根据汽车的行驶状况、道路状况等情况进行优化设计。尽管如此，汽车的悬架系统也只能适应特定的道路和行驶条件，无法满足变化莫测的道路条件和汽车行驶的各种状况。而且这种悬架只能被动地承受地面对车身的各种作用力，不能对各种情况进行自动的调节车身状况，使汽车的操纵稳定性与乘坐的舒适性达到最佳。为了更进一步地提高汽车的性能，提升汽车质量，各国汽车行业对汽车的悬架系统也进行了切实有效的改良。随着各国汽车技术的发展，用这些技术装备起来的汽车悬架系统，既能使汽车的舒适性达到了令人满意的程度，又使汽车
4、的稳定性得到了可靠的保证。1.2 电控悬架的分类现代汽车装用的电子控制悬架系统种类很多。 按传力介质的不同可分为气压式和油压式两种。 按控制理论不同电子控制悬架系统可分为半主动式、主动式两大类。其中半主动式又分为有级半主动式和无级半主动式两种；主动式悬架根据频带和能量消耗不同，可分全主动式和慢全主动式；而根据驱动机构和介质不同，可分为电磁阀驱动的油气悬架和由步进电动机驱动的空气悬架。半主动悬架可以根据车身的响应情况和车辆的行驶状态对悬架阻尼力进行控制，并在极快的时间内变化到最大，使车身的振动响应始终控制在相应的范围内。但在起步转向制动时不能对阻尼力实施有效的控制。它比全主动式悬架优越的地方是消
5、耗的能量很少，成本较低，不用外加动力源。 主动式悬架是一种能供给和控制动力源的装置。根据传感器检测到的汽车载荷起动制动转向等状况的变化，自动调整悬架刚度阻尼力以及车身的高度。它能显著提高汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性四川交通职业技术学院（论文）第 4页2 电控悬架系统的结构和功能2.1 电控悬架的结构与工作原理目前，电控空气悬架主要由各种传感器、电控悬架 ECU 和执行器组成，如图所示 2.1。系统根据得到的悬架车身高度、车速、转向、制动等信号，由 ECU 控制执行器，改变悬架的特性，以适应各种复杂的行驶工况对悬架特性的不同要求。图 2.1 电控主动悬架的系统原理图空气弹簧元件是由双气室、阀门、
6、电控减振器所组成。电控减振器上方有一台小型电动机，可通过它转动控制杆将阻尼分成多级，从而实现控制悬架阻尼的目的。阀门在其中起到了一个调节气流的作用，其中双气室是连通的，它们加起来的总容积起着空气弹簧的作用。电控悬架工作时，阀门的相互作用能够控制流向空气弹簧元件的空气流量。传感器能够检测汽车行驶的状态并将这个状态信号反馈至ECU，ECU 通过这些信号计算然后输出控制指令，从而控制空气弹簧元件的电动机、阀门，从而使电控悬架随车辆行驶状态的不同而变化。在行驶途中急转弯或者制动时，则迅速转换成硬的空气弹簧以及较强的阻尼，提高车身的稳定性。同时，该悬四川交通职业技术学院（论文）第 5页架系统的电控减振器
7、可以调整汽车的高度，可以随车速的增加而降低车身高度，在车速比较慢时车身高度又可恢复正常。2.2 电控悬架系统的传感器汽车电子控制悬架系传感器作用是将汽车行驶的起步、行驶速度、加速度、制动等信号输送给汽车悬架 ECU。汽车悬架系统所用的传感器有车身高度传感器、 转向传感器、车速传感器、节气门位置传感器等。四川交通职业技术学院（论文）第 6页图 2.2 传感器位置2.2.1 车身高度传感器车身高度传感器用于检测汽车行驶时车身高度的变化情况和道路不平坦而引起的悬架位移量。其中最常用的是光电式车身高度传感器，它通常安装于车身上，并通过连杆和转轴与悬架臂相连接，而连杆会随着汽车高度的变化上下摆动。不同车
8、高时，由于开口圆盘位置的变化而使光电传感器发出的光线通或断。从而检测出不同的车高信号，并将他们传递给 ECU2.2.2 转向传感器转向传感器装在转向器上，用来检测转向时的转向角度和汽车转弯的方向，并向 ECU 提供信号，能够在转弯时提高操作稳定性并防止侧倾。转向传感器由一个有槽圆盘和两个光电传感器组成。有槽圆盘随着转向一起转动，并在圆盘上开有 20 个孔，圆盘的两侧有光敏晶体管、发光二极管组成的光电传感器，它们两者之间的光线变化随着圆盘遮挡转换成“通”或“断”信号。当操纵转向盘时，有槽圆盘随着一起转动而引起发光二板管发出光线的“通”或“断”信号，这种信号是与转向盘转动成正比的数字信号，并通过判
9、断两个光电传感器信号的相位差判断转弯方向。此时，当 ECU 判定转向盘的转动角度和车速大于设定值时，ECU 会使减振力和弹簧刚度增加。2.2.3 其他传感器和开关车速传感器安装在车轮上，用于检测转速信号。FCU 利闭此信号，计算出车身的侧倾程度。节气门开度传感器可以间接检测汽车加速度信号。ECU 利用此信号作为防下坐控制能一个工作状态参数。车门传感器是为了防止行驶过程中车门未关闭而设置的。高度控制开关可以控制汽车车身的高度，ECU 会检测高度控制开关的状态从而使汽车高度上升或了降。有的车辆上还有高度控制 ON/OPF 开关，用于停止车高控制。四川交通职业技术学院（论文）第 7页2.3 电子控制
10、单元 ECU电子控制单江 ECU 包括个 8.位微型计算机、输入接口电路和输出驱动电路。其攻能有以下几项。第一个为传感器信号放大，用接口电路将输入信号中的干扰信号除去，然后放大、变换极值、比较极值，变换为适合输人控制装置的信号。第二个是输人信号的计算，电子控制装置根据预先写入只读存储器 ROM 中的程序对各输入信号进行计算，并将计算结果与内存的数据进行比较后，向执行机构发出控制信号。第三个驱动执行机构，电子控制装置用输出驱动电路将输出驱动信号放大，然后输送到各执行机构。其主要作用是故障检测，电子控制装置用故障检测电路来检测传感器、执行器、线路等的故障，当发生故障时，将信号送入控制装置，便于让悬
11、架系统安全工作，也容易确定故障所在位置。四川交通职业技术学院（论文）第 8页3.电控悬架系统的检修3.1电子控制悬架系统故障诊断电子控制悬架系统具有自诊断功能，这种系统能够自行诊断系统本身的故障，以便于驾驶人员或维修人员及时发现故障并进行维修。当电子控制空气悬架系统运行有故障的时候，电子悬架 ECU 就检测到，这时候就会点亮故障指示灯。对电控悬架系统进行检修时，应先进行车身高度调整功能检查、漏气检查和车身高度初始调整等，以确认电控悬架的故障性质，避免将故障复杂化。3.1.1故障诊断方法（1）汽车高度调整方法：第一，将锁紧的的高度传感器螺母拧松；第二，转动高度控制传感器的连接杆，完成螺栓长度的调
12、节。高度传感器的连接杆每经过一周的旋转能够使汽车的高度改变大约 4mm；第三，在进行汽车高度的调节时，应当检查高度传感器的连接杆尺寸是否超过了极限值；第四，暂时将连接杆上的锁紧螺母拧紧；第五，再次进行汽车高度的检查，确保汽车高度处于合理的范围之内；第六，按照手册要求的力矩大小将锁紧螺母拧紧。（2）漏气检查方法：认真检查空气悬架系统中各个管道之间连接的严密性，在管道的各个连接处涂抹肥皂水，检查空气管路接头处是否有气泡出现，如果有气泡出现，则表明有漏气现象，此时应该检查管道的严密性。3.2汽车“后仰”故障检查汽车在起步、加速时，前后轴的载荷会有所变化，各个指示灯应全部点亮，表明悬架刚度、高度属于较
13、强层次，否则就会产生“后仰”故障，影响平顺性。3.2.1故障分析与排除（1） 检查车速传感器电路，即悬架 ECU 的 SPD 端子至车速传感器至搭铁的线路是否正常，若线路正常时，车速里程表轴每转 1 圈，用万用表检测 SPD、端子和GND 端子之间的电路应导通 4 次，且电压在 06V 之间变化，不正常时，表明车速传感器有故障，要更换。（2） 检查悬架 ECU、发动机 ECU、节气门位置传感器之间电路是否正常，线路正常时，接通点火开关，逐渐踩下加速踏板则悬架 ECU 中 L1、GND 两端子间电压变化应为 05V，L2、GND 间电压为 5V05V，L3、GND 间电压为四川交通职业技术学院（
14、论文）第 9页5V05V05V。不正常时，应检查节气门位置传感器各输出端子之间的电阻值及发动机悬架 ECU 是否正常，若上述检查正常，表明悬架 ECU 有故障，应修理或更换。3.3汽车“点头”故障的诊断汽车以 60kmh 速度行驶，采用紧急制动时，不管悬架控制模式选择开关处于“NORM”或“SPORT”位置，指示灯 S、M、F 应全部点亮，表明悬架刚度、高度都处于“强层次”，否则会出现“点头”故障，影响平顺性。首先检查车速传感器电路，与上述“汽车后仰故障检查”中的（1）方法相同，然后检查制动灯开关、制动灯与悬架 ECU 之间的连接是否正常，若线路正常，在不踩制动踏板时，悬架 ECU 上STP、
15、GND 两端子间电压为 OV，当踩下制动踏板时，STP、GND 之间电压为 12V。如果电压不正常，则为制动灯开关有故障，应予以更换；如果电压正常，则需检修或更换悬架 ECU。3.4汽车“侧倾”故障的诊断汽车以 40 kmh 行驶，突然转向时，不管悬架控制模式选择开关处于“NORM”或是“SPORT”位置，指示灯 S、M、F 应全部点亮，表明悬架刚度高度都处于“强层次”， 否则会出现“侧倾”和“摆头”故障，影响稳定性和平顺性。首先检查车速传感器电路，与上述“汽车后仰故障检查”中的（1）方法相同，然后检查转向传感器与悬架 ECU 之间的连接线路是否正常，线路正常时，接通点火开关，检查悬架ECU
16、中 Vs、GND 两端子间电压应为 3.54.2V。如果 Vs、GND 之间电压不正常，表明悬架 ECU 有故障，应予以检修或更换。慢慢转动转向盘时，检查 SS1 端子与 GND 端子间电压，SS2 端子与 GND 端子间电压。两个电压均应在 50V 反复变化。如果SS1、GND 间和 SS2、GND 间电压不正常，表明转向传感器有故障，应予以修理或更换。四川交通职业技术学院（论文）第 10页总结悬架系统是汽车实现操纵稳定性和乘坐舒适性的重要机械结构。车辆悬架系统性能的优劣直接影响车辆的乘坐舒适性和操纵安全性。传统的被动悬架系统设计参数一旦优化确定后就无法动态改变，难以使汽车具有良好的平顺性。
17、电子控制悬挂系统可以根据车身高度、车速、转向角和制动等传感器信号以及不同的路面条件，不同的载重质量，由电子控制单元（ECU）控制悬架执行机构，从而改变悬系统的刚度、减振器的阻尼力及车身高度等参数，从而使汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性达到最佳。电子控制主动悬架代表了目前汽车悬架的发展方向。 本论文首先介绍汽车悬架的发展历程、对汽车悬架系统的要求、汽车悬架的分类，说明了汽车悬架的重要性。同时着重分析了电子控制主动悬架的结构组成和工作原理。最后简单介绍电子悬架的检修。电控主动悬架性能优越，由于成本原因还只能成为高级轿车和豪华客车的装备。我认为它的研究重点在于高性能的减震器和执行器。采用新型电控技术，研
18、究和开发一类控制有效、能耗低、造价合理的无级可调阻尼减振器和算法简单有效的控制策略将是主动悬架走向大众的必经之路。由于每种车型的电子悬系统具体结构不尽相同,特别是采用不同的动力源系统时，其机理不同，因此具体的检修方法和步骤会有所不同。无论其结构怎样变化，都是从基础的结构上发展过来的，因此主要掌握其基本原理和基本的维修技术，对于进一步熟练掌握其维修技术并不困难。对于我国汽车业而言，随着高档汽车制造技术的引进及人们对舒适性要求的提高，加上国家对汽车等级划分的标准要求，汽车电控悬架才开始逐步应用起来。随即产生的汽车电控悬架的检测与诊断技术也日益成熟起来。四川交通职业技术学院（论文）第 11页结束语三
19、年的大学学习和生活，我始终以提高自身的综合素质为目标，自我的全面发展为努力方向。我树立了自己的人生观，有一定的分析问题、解决问题的能力，有较强的动手能力。通过三年系统完善的汽车专业知识的学习，我学习到了以前从不知道的东西，也学会了的汽车专业知识，在这三年里我也了解中国汽车产业发展动态方向，特别是汽车后市场服务领域。在未来的日子里我会努力做到更好。四川交通职业技术学院（论文）第 12页致谢论文是在我的指导老师陈俊璋老师的悉心指导下完成的，从本文的选题和几次的修改过程中，指导老师耐心细致的指导让我由衷的钦佩和感动。在三年的学习生活中老师给予我无尽的关怀，老师的教导必将使我受益终身。在此，谨向尊敬的
20、指导教师致以衷心的感谢！四川交通职业技术学院（论文）第 13页参考文献1 杨占鹏.怎样维修巡航、电控悬架、电控动力转向系统M.北京：机械工业出版社，2012：34.2 陈幼平，曾昭茂.汽车电子控制悬架系统的故障诊断与检修J.汽车技术，2011（02）：41-44.3 朱华. 汽车空气悬架系统综述J. 汽车工程师,2012(12)4 周力.关于车辆悬架系统的研究J.专用汽车,2007(3).5 吴基安.汽车电子技术M.北京:人民邮电出版社,1999.6 周林福.汽车底盘构造与维修M.北京:人民交通出版社，2002.7 李春明 汽车底盘电控技术M北京：机械工业出版社，2007，(7)8 陈家瑞.张建文汽车构造M北京：机械工业出版社，吉林大学，2007
