學習情景三電控懸架系統故障診斷與維修Diagnosisandrepairofelectroniccontrolsuspensionsystems目錄CONTENTS開創新局面邁步新征程TakeanewjourneyBreaknewground任務一

汽車電控懸架系統認識任務二

汽車電控懸架系統故障診斷與維修1、掌握電控懸架系統的功用。2、了解電控懸架的要求和分類。3、掌握典型電控懸架系統的構造、工作原理。學習目標01任務一汽車電控懸架系統認識汽車電控懸架系統的功能和分類汽車電控懸架系統認知汽車電控懸架系統的組成及部件豐田LS400轎車電控空氣懸架系統認知一、汽車電控懸架系統認知電子控制汽車懸架系統主要由（車高、轉向角、加速度、路況預測）傳感器、ECU、懸架控制的執行器等組成。目前，電控懸架的控制形式主要有兩種，即液壓控制和氣壓控制。電子調整空氣懸架中儲有起彈簧作用的壓縮空氣，彈簧剛度和汽車高度控制可根據駕駛條件自動控制。減震器的阻尼力也由電子控制，以抑制車輛側傾、制動時前部栽頭和高速行駛后部下坐時汽車姿勢發生變化，因此能明顯保持乘坐的舒適性和操縱性。空氣懸架的彈性元件不再是傳統的鋼板彈簧或螺旋彈簧，而是充入了壓縮氣體的空氣彈簧，減震效果大大優于傳統的懸架，多用于高檔轎車或高檔客車上。1.電子控制懸架系統結構電子控制懸架系統基本結構是由四個部分組成：傳感器：車高傳感器、車速傳感器、加速度傳感器、轉向盤轉角傳感器、節氣門位置傳感器。開關：模式選擇開關、制動燈開關、停車開關、車門開關。電子控制單元：ECU。執行機構：可調阻尼力的減振器、可調節彈簧高度和彈性大小的彈性元件。圖3-1電子控制懸架系統構成圖2.電控懸架系統的基本工作原理車身狀態傳感器和開關給ECU提供加速度、位移及其他目標參數等信號，ECU根據各傳感器送來的信號進行運算分析，向懸架執行元件發出指令信號，使執行元件（如阻尼調節步進電機）產生一定的機械動作，調節懸架參數的執行器（電磁閥、步進電機等）改變懸架的剛度、阻尼系數和車身高度，使車輛在行駛過程中具有良好的平順性和操縱穩定性。圖3-2電控懸架系統的基本工作原理3.汽車電控懸架的形式現代電控懸架的形式有很多種：按懸架工作介質不同分為油氣懸架系統和空氣懸架系統。電子控制空氣懸架系統是使用空氣而不是使用液體來控制懸架系統，在系統中每個車輪上都安裝了一個空氣彈簧，電控單元ECU控制進入每個空氣彈簧的空氣量，通過空氣壓縮機和各種元件來操縱和控制車輛的懸架系統。按控制目的不同分為車高控制系統、剛度控制系統、阻尼控制系統、綜合控制系統等形式。按控制系統有源或無源，分為半主動懸架和主動懸架等。二、汽車電控懸架系統的功能和分類1.電子控制懸架系統的功能電子控制懸架系統的基本目的是通過控制調節懸架的剛度和阻尼力，突破傳統被動懸架的局限性，使汽車的懸架特性與道路狀況和行駛狀態相適應，從而保證汽車行駛的平順性和操縱的穩定性要求都能得到滿足。其基本功能有：（1）車身高度調整無論車輛的負載多少，都可以保持汽車高度一定，車身保持水平，從而使前大燈光束方向保持不變；當汽車在壞路面上行駛時，可以使車高升高，防止車橋與路面相碰；當汽車高速行駛時，又可以使車高降低，以便減少空氣阻力，提高操縱穩定性。（2）減振器阻尼力控制通過對減振器阻尼系數的調整，防止汽車急速起步或急加速時車尾下蹲；防止緊急制動時的車頭下沉；防止汽車急轉彎時車身橫向搖動；防止汽車換擋時車身縱向搖動等，提高行駛平順性和操縱穩定性。（3）彈簧剛度控制與減振器一樣在各種工況下，通過對彈簧彈性系數的調整，來改善汽車的乘坐舒適性與操縱穩定性。有些車型只具有其中的一個或兩個功能，而有些車型同時具有以上三個功能。2.電子控制懸架系統的分類現代汽車裝用的電子控制懸架系統類型很多。按傳力介質的不同可分為油壓式和氣壓式兩種。按控制理論不同電子控制懸架系統可分為半主動式、主動式兩大類。其中半主動式又分為有級半主動式（阻尼力有級可調）和無級半主動式（阻尼力連續可調）兩種；主動式懸架根據頻帶和能量消耗的不同，分為全主動式（頻帶寬大于15Hz）和慢全主動式（頻帶寬3-6Hz）；而根據驅動機構和介質的不同，可分為電磁閥驅動的油氣主動式懸架和由步進電動機驅動的空氣主動式懸架。無級半主動懸架可以根據路面的行駛狀態和車身的響應對懸架阻尼力進行控制，并在幾毫秒內由最小到最大，使車身的振動響應始終被控制在某個范圍內。但在轉向、起步、制動等工況時不能對阻尼力實施有效的控制。它比全主動式懸架優越的地方是不需要外加動力源，消耗的能量很小，成本較低。主動式懸架是一種能供給和控制動力源（油壓、空氣壓）的裝置。根據各種傳感器檢測到的汽車載荷、路面狀況、行駛速度、起動、制動、轉向等狀況的變化，自動調整懸架的剛度、阻尼力以及車身高度等。它能顯著提高汽車的操縱穩定性和乘坐舒適性。三、汽車電控懸架系統的組成及部件1.電子控制懸架系統傳感器傳感器的作用是將汽車行駛的速度、起動、加速度、轉向、制動和路面狀況、汽車振動狀況、車身高度等信號輸送給懸架ECU。汽車懸架系統所用的傳感器主要有：車身加速度傳感器、車身高度傳感器、車速傳感器、方向盤轉角傳感器、節氣門位置傳感器等。下面具體介紹這幾種傳感器。（1）車身高度傳感器車身高度傳感器的作用是把車身高度（汽車懸架裝置的位置量）轉換為電信號送給懸架ECU。高度傳感器的數量與車上裝備的電控空氣懸架系統的類型有關。高度傳感器的一端與車架連接，另一端裝在懸架系統上。在空氣懸架上，高度傳感器用于采集車身高度信息；在某些行駛平順性控制系統上，高度傳感器還用來探測懸架運動情況以確定是否需要硬阻尼。車身高度傳感器可以是模擬式的，也可以是數字式的；可以是線位移式，也可以是角位移式的。下面詳細介紹模擬式高度傳感器和數字式高度傳感器。圖3-3車身高度傳感器的安裝位置三、汽車電控懸架系統的組成及部件1）模擬式高度傳感器模擬式高度傳感器給懸架ECU提供與車身高度相關的、連續的電壓信號。每個高度傳感器在懸架ECU內都設定有一個基準電壓值，該基準值是高度傳感器在汽車處于正常行駛高度時傳給懸架ECU的電壓。懸架ECU將高度傳感器的實際電壓信號與設定的基準值比較，并根據此比較進行調整。模擬式傳感器有一個3線連接器，三線分別是地線、電源線和信號線。圖3-4模擬式高度傳感器及安裝位置模擬式高度傳感器的工作過程：汽車高度正常時，電控開關關閉，懸架ECU接收到汽車高度為正常的信號。當汽車高度增加時，磁性滑閥上移，超高開關打開，并向懸架ECU輸送車身高度增加的信號。懸架ECU收到此信號后，控制空氣彈簧電磁閥和排氣電磁閥打開，使空氣彈簧放氣，以降低車身高度，使其達到標準高度（即平衡高度，是指汽車正常行駛時車身應該保持的高度）。當車身高度降低時，磁性滑閥下移，欠高開關打開，并向懸架ECU輸送車身高度降低的信號（即欠高信號），懸架ECU收到欠高開關的信號后，控制空氣壓縮機繼電器接通，使空氣壓縮機工作，同時懸架ECU控制空氣彈簧電磁閥打開，使空氣壓縮機產生的壓縮空氣充入空氣彈簧，從而使車身高度增加，直至達到標準高度。警告：高度傳感器不能修理，損壞的傳感器必須整件更換。2）數字式高度傳感器現在應用最廣泛的是光電式數字車身高度傳感器，其工作原理如圖3-3所示。在傳感器內部有一個傳感器軸，軸外端安裝的連接桿與懸架臂相連接，軸上固定一個開有一定數量窄槽的遮光盤。遮光盤兩側對稱安裝有四組發光二極管和光敏三極管，組成四對光電耦合器（信號發生器）。當車身高度變化時，車身與懸架臂作相對運動，連接桿帶動傳感器軸和遮光盤一起轉動。當遮光盤上的槽對準耦合器時，光敏三極管通過該槽感受到發光二極管發出的光線，光電耦合器輸出導通（ON）信號，反之則輸出截止（OFF）信號。只要使遮光盤上的槽適當分布，就可以利用這四對光電耦合器導通和截止的組合，把車身高度的變化分成16個區域進行檢測，具體劃分見表3-1。這種高度傳感器有一個六線連接器──電源線、地線及四個信號線。

a）結構圖

（b）導通（ON）

（c）截止（OFF）圖3-5

車身高度傳感器的工作原理1—光電耦合器；2—傳感器軸；3—連接桿；4—遮光盤表3-1車身高度控制區域與傳感器信號的關系表3-1車身高度控制區域與傳感器信號的關系光電耦合器車身高度區間ECU判斷結果光電耦合器車身高度區間ECU判斷結果1號2號3號4號1號2號3號4號0FF0FFON0FF15超高ONONON0FF7標準0FF0FFONON14ONONONON6ON0FFONON13高0FFONONON5低ON0FFON0FF120FFONON0FF4ON0FF0FF0FF110FFON0FF0FF3ON0FF0FFON100FFON0FFON2ONON0FFON9標準0FF0FF0FFON1過低ONON0FF0FF80FF0FF0FF0FF0懸架ECU根據傳感器輸入的“ON”、“OFF”信號得到車身位移信息。根據車身高度變化的幅度和頻率，可以判斷車身的振動情況，根據一段時間（一般為10ms）車身高度在某一區域的百分比來判斷車身高度。（2）方向盤轉角傳感器方向盤轉角傳感器用于檢測方向盤的中間位置、轉動方向、轉動角度和轉動速度。在電控懸架中，懸架ECU根據車速傳感器信號和方向盤轉角傳感器信號，判斷汽車轉向時側向力的大小，以控制車身的傾斜。方向盤轉角傳感器用于檢測汽車轉向輪的偏轉方向。光電式轉角傳感器是電控空氣懸架中比較常用的方向盤轉角傳感器，其結構和工作原理見圖3-6所示。在壓入轉向軸的遮光盤上有一定數量的窄槽，遮光盤的兩端分別有兩個發光二極管和兩個光敏三極管，組成兩對光電耦合器（信號發生器）。當轉動方向盤時，轉向軸帶動遮光盤旋轉，當轉到窄槽處時，光敏三極管感受到發光二極管發出的光，就會輸出“ON”信號；當遮光盤轉到除窄槽以外的其它位置時，光敏三極管感受不到發光二極管的光線，就會輸出“OFF”信號。這樣隨著轉向盤的轉動，兩個光電耦合器的輸出端就形成“ON/OFF”的變換。懸架ECU根據兩個光電耦合器輸出“ON/OFF”變換的速度，檢測出轉向軸的轉向速度。此外由于兩個光電耦合器變換的相位錯開約90°，所以通過判斷哪個遮光盤首先轉變為“ON”狀態，就可以檢測出轉向軸的轉動方向。1—轉角傳感器；2—光電耦合器；3—遮光盤；4—轉向軸；5—傳感器圓盤圖3-6

光電式方向盤轉角傳感器（3）車速傳感器懸架ECU可從車速傳感器、各種其它模塊或多路傳輸網絡接收車速信號輸入，用于實現系統的各種控制功能。變速器、驅動軸或分動箱通過齒輪驅動車速傳感器輸出的車速傳感器信號是交流波形信號，其頻率和電壓隨車速提高而增加，由信號頻率便可獲知車速。車速信號也可以由其它模塊直接提供給懸架ECU（直接連接），此信號為直流變化信號。車速信號也可以以數據信號形式從汽車多路傳輸網絡提供給懸架ECU。圖3-7

車速信號的輸入（4）加速信號一般來說，電控懸架系統不用設置專門的加速度傳感器。通常利用發動機節氣位置傳感器信號來判斷汽車是否在進行急加速。懸架ECU采集加速信號的原理如下：懸架系統中的傳感器（車速傳感器、高度傳感器等）都是將信號直接輸入懸架ECU，但節氣門位置傳感器信號則是輸入發動機電子控制系統，然后發動機電子控制系統再將此信號輸入懸架ECU。當汽車起動或突然加速時，動力傳動控制模塊根據節氣門位置傳感器信號（探測到節氣門開度超過90%）或質量式空氣流量傳感器信號生成加速信號，然后將加速信號提供給懸架ECU，懸架ECU控制執行器使其轉換到硬阻尼狀態，以便減少汽車“抬頭”（“后坐”）。少數情況下也采用加速度傳感器來采集加速度信號，如車輪打滑時。加速度傳感器一般有差動變壓式和鋼球位移式兩種，這里不作詳細介紹。（5）車門信號懸架ECU利用車門信號實現系統的某些功能，如在車門打開時防止排氣或保持目前行駛高度等。當車門關閉時，系統恢復正常工作狀態。（6）制動信號當汽車制動時，制動開關給懸架ECU一個制動信號，懸架ECU收到制動信號后，控制執行器將懸架由軟轉換到硬的狀態，以防止汽車“點頭”（“翹尾”）。（7）懸架控制開關懸架控制開關包括懸架剛度和阻尼選擇（LRC）開關、高度控制開關和鎖止開關（高度控制ON/OFF開關），前兩個開關一般都裝在駕駛室內選擋操縱手柄旁邊（圖3-8），鎖止開關一般裝在后備箱內（圖3-9）。（a）懸架剛度和阻尼選擇開關（LRC）（b）高度控制開關圖3-8

懸架剛度和阻尼選擇開關（LRC）開關和高度控制開關①懸架剛度和阻尼選擇（LRC）開關LRC開關用于選擇懸架的剛度和阻尼力參數，它行兩個擋位：當LRC開關處于“NORM”（軟）位置時，系統進入“常規行駛自動控制”；當LRC開關處于“SPORT”（硬）位置時，系統進入“高速行駛自動控制”。每一種模式下按照剛度與阻尼的大小依次又有低、中、高三種狀態。當“NORM”（軟）和“SPORT”（硬）模式通過LRC選定后，就由懸架ECU根據傳感器的輸入信號在低、中、高三種狀態間自動調節剛度和阻尼系數。圖3-9

鎖止開關（高度控制ON/OFF開關）的安裝位置②高度控制開關高度控制開關也有兩種控制模塊，即“NORM”和“HIGH”，按照車身的高度從低到高的順序，每一種模式又有低、中、高三種狀態。在“NORM”模式時，車身高度常處于“低”狀態，系統對車身高度進行“常規值自動控制”。在“HIGH”模式肘，車身高度常處于“高”狀態，系統對車身高度進行“高值自動控制”。③鎖止開關（高度控制ON/OFF開關）鎖止開關（高度控制ON/OFF開關）一般裝在后備箱內。當鎖止開關位于“ON”時，系統按照駕駛員通過高度控制開關選定的模式進行車身高度控制；當鎖止開關位于“OFF”時，系統不進行車身高速的調節。警告：頂升或舉升汽車時，如果鎖止開關不在“OFF"位置，可能會損壞電控空氣懸架系統。所以舉升汽車前，必須將鎖止開關置于“OFF”位置。2.電子控制懸架系統電子控制模塊（1）電控懸架系統電子控制模塊（懸架ECU）的功用控制懸架系統的電子控制模塊（懸架ECU）是懸架控制系統的中樞，它具有多種功能。1）傳感器信號放大用接口電路將輸入信號（如傳感器的信號、開關信號）中的干擾信號除去，然后放大、變換極值、比較極值，變換為適合輸入懸架ECU的信號。2）輸入信號的計算懸架ECU根據預先寫入只讀存儲器ROM中的程序對各輸入信號進行計算，并將計算結果與內存中的數據進行比較后，向執行器（電機、電磁閥、繼電器等）發出控制信號。輸入懸架ECU的信號除了開關信號外，還有電壓值，還應進行A/D變換。3）驅動執行器懸架ECU用輸出驅動電路將輸出驅動信號放大，然后輸送到各執行器，如電機、電磁閥、繼電器等，以實現對汽車懸架參數的控制。4）故障檢測懸架ECU用故障檢測電路來檢測傳感器、執行器和線路的故障，當發生故障時將信號送入懸架ECU，目的在于即使發生故障，也能使懸架系統安全工作，另外在修理故障時容易確定故障所在位置。（2）電控空氣懸架系統電子控制模塊（懸架ECU）的結構它是由輸入電路、微機和輸出電路等三部分組成，如圖3-10所示。圖3-10

三菱GALANT轎車電控空氣懸架系統懸架ECU的框圖1）輸入處理電路ECU的輸入信號主要有三種形式，模擬信號、數字信號（包括開關信號）、脈沖信號。模擬信號通過A/D轉換為數字信號提供給微處理器。控制系統要求模擬信號轉換具有較高的分辨率和精度（>10位）。為了保證測控系統的實時性，采樣間隔一般要求小于4ms。數字信號需要通過電平轉換，得到計算機接受的信號。對超過電源電壓，電壓在正負之間變化，帶有較高的振蕩和噪聲，帶有波動電壓等輸入信號，輸入電路也對其進行轉換處理。2）微處理器微處理器首先完成傳感器信號的A/D轉換、周期脈沖信號測量和其它有關汽車行駛狀態信號的輸入處理，然后計算并控制所需的輸出值，按要求適時地向執行機構發送控制信號。過去微處理器多數是8位和l6位的，也有少數采用32位的。現在多用16位和32位的。3）輸出處理電路微處理器輸出的信號往往用作控制電磁閥、指示燈、步進電機等。微處理器輸出信號功率小，使用+5v的電壓，汽車上執行機構的電源大多數是蓄電池，需要將微處理器的控制信號通過輸出處理電路處理后再驅動執行機構。（3）電控空氣懸架系統電子控制模塊（懸架ECU）的工作原理預先將懸架ECU的控制程序寫入只讀存儲器ROM，懸架控制過程中，按控制程序規定的順序進行計算、分析和比較。系統起動后，首先對懸架ECU內存儲器RAM、執行器進行初始化，然后讀取各種傳感器輸入信號和各種開關信號，根據駕駛員所選擇的系統控制模式，對輸入信號進行計算、分析，并發出控制信號進行汽車行駛姿態控制，隨后再讀取各種輸入信號，如此往返循環。懸架ECU對信號的處理速度快于汽車的運動，以微秒級進行1次運算，所以，按照以上順序進行處理，在控制上沒有任何問題。（3）電控空氣懸架系統電子控制模塊（懸架ECU）的工作原理預先將懸架ECU的控制程序寫入只讀存儲器ROM，懸架控制過程中，按控制程序規定的順序進行計算、分析和比較。系統起動后，首先對懸架ECU內存儲器RAM、執行器進行初始化，然后讀取各種傳感器輸入信號和各種開關信號，根據駕駛員所選擇的系統控制模式，對輸入信號進行計算、分析，并發出控制信號進行汽車行駛姿態控制，隨后再讀取各種輸入信號，如此往返循環。懸架ECU對信號的處理速度快于汽車的運動，以微秒級進行1次運算，所以，按照以上順序進行處理，在控制上沒有任何問題。3.電子控制懸架系統執行器（1）電控空氣懸架系統執行器的功用懸架執行器的作用就是驅動主、副氣室的空氣閥閥心和減振器阻尼孔的回轉閥，使其轉動，從而實現對懸架剛度和阻尼參數的控制。電控空氣懸架系統的控制功能主要包括以下三方面的控制：1）車速與路面感應控制這種控制主要是隨著車速和路面的變化，改變懸架的剛度和阻尼系數，使之處于低，中，高三種狀態。車速和路面感應主要有以下三種：高速感應：當車速很高時，控制模塊輸出控制信號，使懸架的剛度和阻尼系數相應增大，以提高汽車高速行駛時的操縱穩定性。前后車輪關聯感應：當汽車前輪在遇到路面單個的凸起時，控制模塊輸出控制信號，相應減少后輪懸架的剛度和阻尼系數，以減小車身的震動和沖擊。壞路面感應：當汽車進入差路面行駛時，為了控制車身產生大的震動，控制模塊輸出控制信號，相應增大懸架的剛度和阻尼系數。2）車身姿態控制當汽車起步，制動和轉向時，會造成車身姿態的急刷改變。這種車身姿態的改變既降低了汽車的乘坐舒適性，又由于車身的過度順斜容易使汽車失去穩定性，所以應該對其進行控制。這種控制主要包括三個方面：轉向時車身的順斜控制、制動時車身的點頭控制、起步或者加速時車身的后坐控制。3）車身高度控制車身高度控制是在汽車行駛車速和路面變化時，懸架ECU對執行元件輸出控制信號，控制調節車身的高度，以確保汽車行駛的穩定性和通過性。車身高度控制主要有兩方面：高速感應控制、連續差路面行駛控制。（2）電控空氣懸架系統執行器的結構和工作原理空氣懸架系統執行器的結構和工作原理如圖3-11所示。當懸架ECU控制步進電機動作時，帶動小齒輪轉動，小齒輪驅動扇形齒輪轉動。與扇形齒輪同軸的阻尼調節桿帶動回轉閥旋轉，從而使阻尼孔開閉的數量發生變化，達到調節減振器阻尼的目的。同時阻尼調節桿上通過齒輪帶動空氣閥控制桿轉動，使空氣閥閥心轉動，隨著閥心轉動角度的改變，使空氣彈簧的剛度也得到調節。懸架系統執行器上還有一個電磁線圈，當電磁線圈不通電時，由它控制的制動開關松開，制動桿處于扇形齒輪的滑槽內，扇形齒輪可以轉動；當電磁線圈通電而吸合制動開關時，制動桿往回拉，各齒輪處于鎖止狀態，阻尼調節桿和空氣閥控制桿都不能轉動，此時懸架的剛度參數和阻尼參數都為固定值，懸架系統處于相對穩定的狀態。圖3-11

懸架系統執行器的結構四、豐田LS400轎車電控空氣懸架系統認知豐田LS400的電控懸架系統為空氣彈簧主動懸架，可根據行駛條件自動控制彈簧剛度、減振器阻尼力及車身高度，以抑制加速時后坐、制動時點頭、轉向時側傾等汽車行駛狀態的變化，明顯改善乘坐的舒適性和操縱的穩定性。圖3-12

豐田LS400電子控制空氣懸架系統系統由空氣壓縮機、干燥器、排氣閥、高度控制閥、高度控制繼電器、高度傳感器、轉向傳感器、懸架控制執行器、懸架電控單元、懸架剛度調節裝置和減振阻尼力調節裝置等組成，如圖3-12所示。1.系統組成（1）懸架控制開關懸架控制開關由LRC開關和高度控制開關組成。LRC開關用于選擇控制懸架的剛度、阻尼力參數。當LRC開關處于“SPORT（運動）”位時，系統進入“高速行駛自動控制”；當LRC處于“NORM（標準）”位置時，系統對懸架的剛度、阻尼力進行“常規值自動控制”，著重于乘坐舒適性，通常用于一般的行駛。此時，懸架的電子控制單元（ECU）根據車速傳感器等信號，使懸架的剛度、阻尼力自動地調整到軟、中或硬的狀態。高度控制開關用于選擇控制車身高度，當高度控制開關處于HIGH位置時，系統對車身高度進行“高值自動控制”，HIGH位置在不平道路上行駛時選用；當高度控制開關處于“NORM（標準）”時，車身高度則進入“常規值自動控制”狀態，NORM位置在一般道路上行駛時選用。（2）高度控制ON/OFF開關高度控制ON/OFF開關安裝在汽車尾部后備箱的左邊。當高度控制ON/OFF開關處于ON位置時，系統可按駕駛的選擇方式進行車身高度自動控制；當該開關處于OFF位置時，系統不執行車身高度控制。當車輛被舉升或停在不平的路面時不能對車身高度進行調節，這樣可以避免空氣彈簧中的壓縮空氣排出，防止車身高度的下降。（3）車身高度指示燈指示燈位于組合儀表上，用于指示所選擇的車身高度。當高度控制開關的位置改變時，指示燈能馬上指示出所切換到的位置，但到達所設定的車身高度需要一定的時間。（4）LRC指示燈此燈也位于組合儀表上，用于指示當前減振器和空氣彈簧的工作模式（“NORMALAUTO”或“SPORTAUTO”）。選擇“SPORTAUTO”模式時燈亮，否則燈熄滅。（5）高度控制插座連接該插座上的相應端子，可以不通過ECU而直接控制空氣壓縮機電動機、高度控制電磁閥及排氣電磁閥，從而使檢修方便。此插座上還提供了用于清除存儲器中故障代碼的端子。（6）轉向盤轉角傳感器采用光電式轉向傳感器。（7）高度傳感器采用光電式高度傳感器。（8）1號和2號高度控制閥兩個高度控制閥分別裝在前、后懸架上，其作用是根據ECU的控制信號控制空氣彈簧的充氣和排氣，1號高度控制閥用于前懸架，此閥中有兩個電磁閥，分別控制左右空氣彈簧。2號高度控制閥用于后懸架，也是由兩個電磁閥組成，它與1號高度控制閥不同的是，它們不是單獨控制，而是同時動作。在2號高度控制閥中還裝有一個安全閥，用于防止管路中壓力過高。（9）懸架電控單元ECU懸架電控單元ECU用于控制減振器的阻尼力、懸架的剛度及車身高度。懸架電控單元ECU具有故障自診功能，工作中一旦發現懸架的電子控制系統出現故障，ECU便將故障以代碼形式存在內存中，并及時向駕駛員報警。ECU的失效保護功能使其在系統出現故障時暫停對懸架的控制。（10）懸架控制執行器懸架控制執行器（直流電動機式）裝在各空氣彈簧和減振器的上方，用于同時驅動減振器的轉閥和空氣彈簧的連通閥，以改變減振器的阻尼力和空氣彈簧的剛度。（11）空氣彈簧空氣彈簧安裝于可調減振器的上端，與可調減振器一起構成懸架支柱，上端與車架連接，下端裝在懸架擺臂上。空氣彈簧由一個主氣室和一個副氣室組成。主、副氣室之間有大小兩個通道。執行器帶動連通閥控制桿轉動，使閥芯轉過一個角度，改變主、副氣室之間通道的大小，即改變主、副氣室之間的空氣流量，從而使空氣彈簧有效工作容積改變，懸架剛度發生變化。懸架的剛度可以在低、中、高三種狀態之間變化。車身高度的調節通過1號和2號高度控制閥控制充入或釋放到主氣室內壓縮空氣的排氣閥來實現。（12）可調減振器減振器阻尼系數的變化靠改變活塞阻尼孔的開度來實現，阻尼孔的開度則由控制桿驅動的旋轉閥控制。豐田LS400的電控懸架系統主要對車速及路面感應、車身姿態、車身高度三個方面進行控制。（1）車速與路面感應控制1）當車速高時，提高彈簧剛度和減振器阻尼力，以改善汽車調整行駛的平順性和操縱穩定性。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，以抑制車身的振動。（2）車身姿態控制①轉向時側傾控制：急轉向時，提高彈簧剛度和減振器阻尼力，以抑制車身的側傾。②制動時點頭控制：緊急制動時，提高彈簧剛度和減振器阻尼力，以抑制車身的點頭。③加速時后坐控制：急加速時，提高彈簧剛度和減振器阻尼力，以抑制車身的后坐。（3）車身高度控制1）高速感應控制：車速超過90km／h時，降低車身高度，以減少空氣阻力，提高汽車行駛的穩定性。2）連續差路面行駛控制：車速在40～90km／h時，提高車身高度，以提高汽車的通過性。3）點火開關0FF控制：駐車時，當點火開關關閉后，降低車身高度，便于乘客的乘坐。4）自動高度控制：當乘客和載質量變化時，保持車身高度恒定。（4）彈簧剛度和減振阻尼力控制懸架系統彈簧剛度和減振器阻尼力控制執行器安裝在空氣彈簧的上部，ECU將信號送至懸架控制器，同時驅動減振器的阻尼調節桿和空氣彈簧的氣閥控制桿，從而改變減振器的阻尼力和懸架彈簧剛度。2.系統控制功能圖3-13

LS400轎車電控空氣懸架系統工作原理圖圖3-14

汽車高度控制系統空氣流通圖表3-2

豐田LS400轎車電控空氣懸架系統控制功能表控制項目功

能防側傾控制使彈簧剛度和減振力變成“堅硬”狀態，能抑制側傾而使汽車的姿勢變化減至最小，以改善操縱性防點頭控制使彈簧剛度和減振力變成“堅硬”狀態，能抑制汽車制動時點頭而使汽車的姿勢變化減至最小防下坐控制使彈簧剛度和減振力變成“堅硬”狀態，能抑制汽車加速時后部下坐而使汽車的姿勢變化減至最小高車速控制使彈簧剛度變成”堅硬”狀態或使減振力變成“中等”狀態，能改善汽車高速時的行駛穩定性和操縱性不平整路面控制使彈簧剛度和減振力視需要變成“中等”或“堅硬”狀態，以抑制汽車車身在懸架上下垂，從而改善汽車在不平坦路面上行駛時的乘坐舒適性顛動控制使彈簧剛度和減振力變成“中等”或“堅硬”狀態，抑制汽車在不平坦路面上行駛時的顛動跳振控制使彈簧剛度和減振力視需要變成“中等”或“堅硬”狀態，能抑制汽車在不平坦路面上行駛時的上下跳振自動高度控制不管乘客和行李質量情況如何，使汽車高度保持某一恒定的高度位置，操作高度控制開關使汽車的目標高度變為“正常”或“高”的狀態高車速控制當高度控制開關在“NORM”位置時，汽車高度會降低至”正常”狀態，從而改善高速行駛時的穩定性點火開關OFF控制當點火開關關閉后因乘客和行李質量變化而使汽車高度變為高于目標高度時，能使汽車高度降低至目標高度，從而改善汽車駐車時的姿勢1.電控懸架的傳感器主要有哪些？2.電控懸架系統的執行機構有哪些？3.電控懸架系統又稱電子調節懸架系統，其英文簡稱是什么？4.請敘述電控空氣懸架系統的工作原理。思考練習Thankyou謝謝觀看學習情景三電控懸架系統故障診斷與維修Diagnosisandrepairofelectroniccontrolsuspensionsystems目錄CONTENTS開創新局面邁步新征程TakeanewjourneyBreaknewground任務一

汽車電控懸架系統認識任務二

汽車電控懸架系統故障診斷與維修1、能夠根據汽車電控懸架系統常見故障現象進行故障原因的診斷。2、能夠對抵觸電控懸架系統故障進行分析和排除。學習目標01任務一汽車電控懸架系統故障診斷與維修電控懸架系統故障診斷與維修實施要求電控空氣懸架系統的基本檢查與調整電控懸架自診斷系統故障檢測步驟電控懸架壓縮空氣系統檢修懸架控制系統電路檢修故障診斷與維修案例一、電控空氣懸架系統的基本檢查與調整基本檢查的內容有：車身高度調整功能檢查、減壓閥檢查、漏氣檢查和車身高度初始調整。（1）車身高度調整功能檢查通過操作高度控制開關來檢查汽車車身高度的變化（圖3-15），步驟如下：1.基本檢查圖3-15

車身高度調整檢查①檢查輪胎充氣壓力是否正確。②檢查汽車高度。③起動發動機，將高度控制開關從“NORM”位置切換到“HIGH”位置。檢查完成高度調整所需的時間和汽車車身高度的變化量，標準見表3-3。④在汽車處于“HIGH”高度時，起動發動機并將高度控制開關從“HIGH”位置切換至“NORM”位置。檢查完成高度調整所需的時間和汽車車身高度的變化量，標準見表3-4。表3-3

車身高度調整時間及高度變化量標準從操作高度控制開關至壓縮機啟動≈2s從壓縮機起動至高度調整完畢20~40s車身高度的改變量10~30mm表3-4

車身高度調整標準從操作高度控制開關至排氣電磁閥打開≈2s從排氣電磁閥打開至高度調整完畢20~40s車身高度改變量10~30mm（2）減壓閥檢查迫使壓縮機工作以檢查減壓閥的動作，方法如下：①將點火開關轉到ON位置，連接高度控制連接器的端子3和6，使壓縮機工作（如圖3-16）。注意：連接時間不能超過15s。②壓縮機工作一段時間后，檢查減壓閥應有空氣逸出（如圖3-16）。③將點火開關轉至OFF位置。④清除故障代碼。注意：當迫使壓縮機運行時，懸架ECU會記錄下故障代碼。檢查完成后，要清除故障代碼。圖3-16

減壓閥檢查（3）漏氣檢查檢查空氣懸架系統的軟管、硬管及其連接處是否漏氣。①將高度控制開關切換至“HIGH”位置，升高車身。②發動機熄滅。③在軟、硬管連接處涂抹肥皂水檢查是否有漏氣（如圖3-17）。圖3-17漏氣檢查（4）車身高度初始調整此項調整是使車身初始高度處于標準范圍內。調整時，高度控制開關必須在“NORM”位置，汽車要停在平坦的路面上。①檢查車身高度。②測量高度傳感器控制桿的長度（如圖3-18）。標準值為：前59.3mm，后35.0mm。若測量值不符，則按下述③進行調整。③調整車身高度。擰松高度傳感器控制桿上的2個鎖緊螺母。轉動高度傳感器控制桿螺栓以調節長度如圖3-18（b）。螺栓每轉一圈，車身高度的改變約為5mm。檢查如圖3-18（c）所示的長度，應小于：前10mm；后14mm。暫時擰緊2個鎖緊螺母。再次檢查車身高度。擰緊鎖緊螺母。注意：在擰緊鎖緊螺母時應確保球節與托架平行。④檢查車輪定位。圖3-18車身高度初始調整二、電控懸架系統故障診斷與維修實施要求檢修電控懸架時應注意以下幾點：（1）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。如果在高度控制開關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，務必將它從存儲器中清除掉。提示：將高度控制ON/OFF開關撥到OFF位置時，會顯示故障碼71，這是正常的。將開關重新撥到ON位置后，該故障碼即自動被清除。（2）在放下千斤頂前應將汽車下面的所有物件搬走。因為在維修過程中，可能進行了空氣懸架的放氣、空氣管路的拆檢等操作，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，因自身的重量使車身高度很低，就會將下面的物體壓住。（3）在開動汽車之前應將汽車的高度調整到正常狀態。因為在維修時空氣彈簧中的空氣被放掉，車身高度變得很低，如果此時汽車起步，勢必造成車身與懸架或輪胎相互碰撞。因此，維修后首先起動發動機，用空氣壓縮機給空氣彈簧氣室輸送壓縮空氣，使汽車高度恢復正常，這樣汽車便可正常行駛。（4）脫開一支接觸式空氣管接頭，再將它重新裝上。脫開和重新裝上一支接觸式空氣管接頭的順序是：1）拆開支座。2）張開卡簧，緩慢地將管子直接拔出（在拔出管子時會噴出壓縮空氣）。3）應防止管子上的O形圈粘上雜質（不要抹掉O形圈上的潤滑脂）。4）拆下卡簧，裝上一只新的卡簧（脫開管子后務必更換一只新的卡簧）5）直接將管子推入并將它裝好（應將管子推入到卡簧發出“咔嗒”聲為止）。6）裝上支座。7）檢查是否漏氣。（5）前安全氣囊傳感器安裝在空氣懸架壓縮機和1號高度控制閥上面，除非必要，否則不要觸及這個傳感器。應按照SRS安全氣囊維修中的說明，進行安全氣囊傳感器的所有操作。三、電控懸架自診斷系統故障檢測步驟電控懸架一般都具有故障自診斷系統，當懸架系統出現故障時，ECU將故障信息以代碼的形式存在存儲器內；同時儀表板上的電控懸架指示燈亮，提示系統出現故障。在排除故障和檢修時，可以將存儲器內的故障碼調出，根據故障碼顯示內容判斷故障部位及原因，有針對性地檢修有關部件和線路。在進行自診斷測試時，首先應使系統進入自診斷測試狀態。自診斷系統需要利用指示燈讀取故障碼，因此要先進行指示燈檢查。1.指示燈檢查打開點火開關，HEIGHT照明燈一直點亮。儀表板上的LRC指示燈（懸架控制指示燈）和高度控制指示燈應亮2s左右。2s后，把LRC開關撥到SPORT位置，LRC指示燈仍舊亮；當把LRC開關撥到NORM位置時，LRC指示燈2s后熄滅。當高度控制開關撥到NORM或HIGH側時，相應的高度控制指示燈NORM或HIGH也點亮。如果高度控制開關NORM指示燈以每1s間隔閃亮時，這說明ECU存儲器中存有故障碼。懸架控制系統存在故障，應讀取故障碼并排除故障。①打開點火開關。②將診斷盒（TDCL）或檢查插接器的端子Tc與E1短接。③通過觀察儀表板上高度控制“NORM”指示燈的閃爍規律，讀取故障碼。3.故障碼的清除根據讀取的故障碼內容對故障部位檢修后，還需要將存儲在計算機存儲器內的故障碼清除，以便在以后工作中記錄和存儲新的故障碼。如不清除舊故障碼，當再出現其他故障時，系統會將所有存儲的故障碼輸出，維修人員便不知哪些是當前存在的故障，哪些是以前排除過的故障，給維修工作帶來不必要的麻煩。清除故障碼有兩種方法：①在關閉點火開關的情況下，拆下1號接線盒中的ECU-B熔絲10s以上。②在關閉點火開關的情況下，同時將高度控制插接器的9號端子（CLE）與8號端子E以及檢查插接器的Ts端子與E1端子短接10s以上，接通點火開關并拆掉各端子的短接導線。清除故障碼后，再經過運行，如報警燈不再亮，說明故障已得到排除。如運行后報警燈仍然點亮，說明故障沒有被徹底排除或還存在其它故障，需要重新調取故障碼和排除故障。2.讀取故障碼如果在進行診斷代碼檢查時顯示一個正常代碼而汽車電控懸掛仍然出現（重復出現）故障，這時可根據故障現象進行每個故障的排除，按故障排除規定的次序檢修每個與故障現象有關的電路。如果相關電路沒有任何不正常現象，故障卻依然出現，最后一步就應該更換懸掛系統ECU。4.根據故障現象進行檢修四、電控懸架壓縮空氣系統檢修在輪胎氣壓符合規定要求、汽車處于正常高度的狀態下，測量車身高度。檢查車身高度自動升高和降低所需的時間和車身高度變化量。若不符合要求，應做進一步檢查，查找故障原因、故障部位，采取相應的維修辦法。2.排氣閥的檢查溢流閥檢查時迫使壓縮機工作，檢查溢流閥能否正常動作，查看溢流閥是否排放空氣。如果不能排氣，則應檢查是否有管路漏氣、溢流閥堵塞、壓縮機不工作不正常的故障現象，這些都將引起壓力不正常，影響懸架剛度和車身高度調整。1.車輛高度調節功能的檢查管路漏氣檢查的一般方法是在接頭處加肥皂水，觀察是否有冒泡現象。4.工作過程試驗輸入信號檢查的目的是檢查來自各傳感器和開關信號是否正常地輸入ECU，步驟如下：①打開點火開關，將懸架剛度和阻尼控制均固定在“硬”的狀態；②將發動機室內的插接器端子TS與E1短接，如果存儲器中沒有故障碼輸出，則其對應的控制設備故障，若符合要求，表明被檢查系統信號正常輸入ECU。3.各管路的檢查五、懸架控制系統電路檢修1.車身高度傳感器電路檢查圖3-19

高度傳感器電路檢測步驟：2.懸架控制執行器電路檢查圖3-20懸架控制執行器電路檢測步驟：3.高度控制閥、排氣閥電路檢查圖3-21高度控制電磁閥和排氣電磁閥圖3-22

高度控制電磁閥、排氣電磁閥電路檢測步驟：4.壓縮機電動機電路檢查圖3-23壓縮機電機電路檢測步驟：5.至空氣懸架繼電器的恒定電流檢查電路簡述：故障代碼診斷故障部位51向空氣懸架繼電器供電，驅動壓縮機電機至少7min·壓縮機電機·壓縮機·空氣管道·高度控制電磁閥·排氣電磁閥·高度傳感器控制桿·高度傳感器·減壓閥·懸架ECU由于壓縮空氣的釋放壓力為980kPa，如車輛在陡坡上、超載荷或在發動機運轉時用千斤頂頂起車輛等情況下，試圖進行車輛高度控制，則壓縮機電機便會連續運轉，以升高車輛，并使電流流過空氣懸架繼電器的時間不少于7min。這時可能輸出51故障代碼，并使車輛高度控制暫時中斷（這并非不正常）。但是在這種情況下，將點火開關接通約70min后，車輛高度控制便可恢復。檢測步驟：6.至排氣閥的持續電流檢查檢測步驟：7.高度控制ON/OFF開關電路檢查圖3-24

高度控制開關電路檢測步驟：8.LRC開關電路檢查LRC指示燈位于組合儀表上，如圖3-26所示。這個指示燈用來指示當前減振器和空氣彈簧的工作模式（“NORM”或“SPORT”）。當選擇“SPORT”（運動）模式時，指示燈亮；當選擇“NORM”（常規）模式時，指示燈滅。圖3-25

LRO指示燈及其電路9.制動燈開關電路檢查圖3-26制動燈開關電路檢測步驟：10.轉角傳感器電路檢查圖3-27

轉向傳感器電路檢測步驟：11.節氣門開度信號電路檢查圖3-28節氣門位置信號電路檢測步驟：12.車速傳感器電路檢查圖3-29車速傳感器電路檢測步驟：13.門控燈開關電路檢查圖3-30門控燈開關電路檢測步驟：14.IC調節器電路（發動機電路）檢查圖3-31發電機IC調節器電路（交流發電機電路）檢測步驟：六、故障診斷與維修案例（1）故障現象一輛2009年5月生產的寶馬X5SUV，底盤型號為E53，已行駛120000km。該車車身傾斜，左后車身高度明顯比右后車身高度偏低，在啟動工作模式下，左右兩側懸架均可工作，但靜止后左后側總是比右后側車身低了大約15cm。連接GT1診斷儀進行自診斷，選擇X系E53底盤車型，點擊“快速測試”鍵，對全車電控系統進行掃描，完成后點擊“控制模塊功能”鍵，選擇“EHC單軸空氣彈簧”項目，并無故障代碼顯示。（2）故障原因分析根據GT1專用診斷儀無法掃描到電控空氣懸架任何的故障，結合寶馬X5電控空氣懸架的控制原理以及維修經驗判斷分析，產生該故障的主要原因有如下幾點：空氣彈簧電磁閥至空氣彈簧某處漏氣；空氣懸架故障；空氣彈簧電磁閥堵塞、卡滯或損壞；電控系統故障。（3）故障檢查與診斷1）氣路和空氣懸架的檢查與分析首先，使用診斷儀的專項功能對氣路進行檢查，查找是否有漏氣部位。選取“部件控制功能”中的“升高左后減振支柱”項目，點擊“激活”鍵，此時可聽到空氣壓縮機運轉聲，然后仔細聆聽空氣軟管和空氣氣囊各部位，并無任何漏氣聲。最后對減震彈簧及其附屬部件進行詳細檢查，均無任何損壞。說明電控懸架氣路和空氣懸架無故障。2）空氣彈簧電磁閥的檢查與分析根據空氣懸架的控制原理，如果空氣彈簧電磁閥有卡滯、堵塞或損壞，就會造成空氣彈簧無法進行正常的充氣，從而引起空氣彈簧充氣不足而過低。從左側車身高度的測量值看，左側車身高度是過低的，所以對左側空氣彈簧電磁閥進行了檢查分析。首先檢查電磁閥電阻，阻值正常；然后進行了反復的通電試驗，電磁閥開閉正常且無卡滯現象，通電時電磁閥進出口氣流通暢，說明并無堵塞故障。3）電控系統的檢查與分析EHC對空氣彈簧電磁閥的控制信號的檢查連接GT1診斷儀，讓空氣懸架工作，通過GT1診斷儀讀取左后和右后空氣彈簧電磁閥的開啟和關閉工作情況。通過讀取的結果發現，空氣懸架每次工作時，左側開啟的時間總是比右側開啟的時間短些。電磁閥的開啟時間由EHC控制，開啟時間決定進氣量，而進氣量決定了車身高度的大小，通過分析說明EHC控制單元可能有故障。于是更換了一個新的EHC控制模塊，故障現象卻沒有消失。車身高度信號的檢查由于電控懸架主要是根據車身高度傳感器反饋的信號對空氣彈簧電磁閥進行控制，當需要對車身高度進行調整時，電控懸架EHC就會根據車身高度信號控制空氣彈簧電磁閥開閉時間，完成對空氣彈簧的充氣或放氣，使車身高度目標值和實際值達到一致。于是，猜測會不會是車身高度傳感器信號失準了呢？為了驗證猜測，對左右兩側車身高度傳感器的信號進行了檢查和分析。首先通過診斷儀讀取左右兩側車身高度傳感器的信號電壓，發現每次電控懸架調整結束后，左右兩側車身高度信號值完全一樣。正常情況下，只有車身高度相同，車身高度信號才會相同。但為何車身高度不同，車身高度信號卻相同呢？通過查閱相關維修資料得知，每一個車身高度信號值都與一個相應的車身高度對應，車身高度信號值必須與車身高度相匹配，否則就是車身高度傳感器有故障或信號失準。為了進一步驗證筆者的推斷，查閱維修手冊找出該車型車身高度傳感器的正常信號范圍是0.5～4.5V，然后拆卸左右2個高度傳感器鉸接桿，上下改變高度傳感器的高度大小，同時將診斷儀退回至EHC自診斷菜單，選擇“診斷應答”功能的“電壓值”測試項目。隨著高度的變化，對左右2個傳感器的信號做出對比，右后側高度傳感器信號變化范圍是0.5～4.5V，左后側高度傳感器高度信號僅在0.52～2.57V之間變化。（4）故障分析通過上述檢查結果我們不難發現2個問題，雖然左后側車身高度傳感器的信號在正常的范圍內，但小于標準變化范圍的0.5～4.5V；左后側靜態車身高度信號值與標準車身高度值不匹配。通過這2點就不難得出右后側車身高度信號有故障，高度信號與車身高度不匹配，它總是向EHC控制單元提供一個比標準車身高度較小的高度信號，從而導致左側電磁閥開啟時間比標準時間總是短些。原來電控懸架控制異常是由接收信號失準引起的，由于EHC控制單元無法檢測電磁閥進、出氣口的工作狀態，只能從車身高度傳感器的反饋信號，來判斷車身高度的目標值與實際值的偏差，所以電控懸架每次依此信號，對車身高度進行控制并達到了目標車身高度時，卻已經低于實際要達到的車身高度了，這就是導致左后側車身高度總是過低的原因。在正常情況下，EHC控制單元內部的監控軟件檢查到車身高度傳感器有故障，就會記錄故障代碼，但為何車身高度傳感器有故障而無故障代碼呢？這個問題要從故障自診斷的工作原理來解釋。電控系統工作時，各傳感器和其他信號不斷地輸入EHC電控單元，EHC電控單元內設置有信號監測軟件，用來判別輸入的信號是否異常，每一種被監測的傳感器都設定了正常的信號范圍。若某個傳感器的信號超過了正常范圍或信號丟失，信號監測軟件就判定該傳感器有故障或線路有問題，同時控制單元驅動儀表上相應的故障指示燈點亮，并將故障內容以故障代碼的形式儲存在隨機儲存器中。但是如果