大众辉腾电控悬架系统故障诊断与检修课程

编号 淮安信息淮安信息职业职业技技术术学院学院 毕毕业业论论文文 题 目 大众辉腾电控悬架系统的结大众辉腾电控悬架系统的结 构原理与检修构原理与检修 学生姓名孙昭洋 学 号 系 部汽车工程系 专 业汽车检测与维修技术 班 级 指导教师刘琼琼 助教 顾问教师 二一二年十一月 摘 要 I 摘 要 汽车的操控性和舒适性越来越受到人们的重视，车辆悬架系统在汽车的操 控性和舒适性方面起着至关重要的作用。采用电子控制主动悬架系统不仅可提 高乘坐舒适性，而且能够实现整车高度的自动升降，大大提高了车辆的舒适性， 所以电子控制主动悬架系统被认为是汽车的发展趋势之一。因此，掌握电控悬 挂系统的结构原理与检修非常重要。本文简单概述了现代高级汽车电控悬挂系 统的发展及功用，重点介绍了大众辉腾轿车电控悬架系统的结构原理，详细分 析了大众辉腾轿车电控悬架系统的检修及故障自诊断，最后结合具体的故障实 例分析了大众辉腾轿车电控悬架系统故障的排除。 关键词：关键词：电控悬架；结构原理；故障排除；检修 目 录 II 目 录 摘摘 要要I 第一章第一章 电控悬挂系统概述电控悬挂系统概述.1 1.1 国内外汽车电控悬架系统研究1 1.1.1 国外电控悬架系统研究.1 1.1.2 国内电控悬架系统研究.1 1.2 电子控制悬挂系统的功能特点2 1.3 电子控制悬挂系统的分类2 1.4 电子控制悬挂系统的发展趋势3 第二章第二章 大众辉腾轿车电控悬架系统的结构原理大众辉腾轿车电控悬架系统的结构原理.5 2.1 辉腾轿车电控悬架系统的总体结构5 2.2 主要传感器5 2.3 悬架电子控制单元（ECU）11 2.4 执行器元件12 第三章第三章 大众辉腾电控悬架系统的检修与故障诊断大众辉腾电控悬架系统的检修与故障诊断.17 3.1 检修电控悬架注意事项17 3.2 电控悬架的检查和调整17 3.3 电控悬架故障诊断与排除20 3.3.1 初步检查.20 3.3.2 利用自诊断系统进行故障检查.22 第四章第四章 大众辉腾轿车电控悬架系统的故障检修实例大众辉腾轿车电控悬架系统的故障检修实例.25 4.1 汽车高度控制不起作用25 4.2 驻车高度非常低25 4.3 压缩机不工作26 第五章第五章 总结与展望总结与展望.27 5.1 总结27 5.2 论文存在的不足及展望27 致致 谢谢.28 参考文献参考文献.29 第一章 电控悬挂系统概述 1 第一章 电控悬挂系统概述 1.1 国内外汽国内外汽车电车电控控悬悬架系架系统统研究研究 1.1.1 国外国外电电控控悬悬架系架系统统研究研究 汽车悬架系统对提高汽车行驶平顺性和操纵设备的隔振；美国首先在普尔 曼车上使用，空气弹簧的稳定性起着重要的作用。随着电子技术、测控技簧， 此后意大利、英国、法国及日本等国家相继对技术、机械动力学的研究等，使 车辆悬架系统由空气弹簧作了大量的研究工作。 传统被动隔振发展到振动主动控制。特别是信息气悬架发展经历了“钢板 弹簧气囊复合式悬架科学的研究以及以机械系统运动学、多体动力学架被 动全空气悬架主动全空气悬架（即和控制理论为核心的虚拟样机技术等各种 先进的 ECAS 电控空气悬架系统） ”的变化型式。 目前计算机仿真技术的迅速发展实现了空气悬架在国外高速客车和豪华城 市客车上策略和计算机信息技术的有机融合，使悬架系统的使用率已接近 100%，在中、重型载货汽车和挂电子控制技术在现代控制理论指导下更趋完善， 车上使用率已超过 80%，部分高级轿车也逐渐将同时已开始应用于车辆悬架系 统的振动控制，使空气悬架作为标准配置，在列车上应用也日益广 ECAS 振动 控制技术得以快速发展。 在一些特种车辆上，如对防震性要求高的仪表车、救护车及要求带高度调 节的集装箱运输车，电子控制空气悬架系统发展应用更为广泛。 1.1.2 国内国内电电控控悬悬架系架系统统研究研究 我国汽车悬架技术的研究和应用与欧美等发达国家相比还处于明显的落后 地位，随着高档客车制造技术的引进以及满足人们对舒适性要求的提高，加上 国家对客车等级划分的标准要求，空气悬架才开始逐步应用起来。目前，国内 拥有空气悬架项目的公司为数众多，但真正拥有空气悬架系统设计开发、制造 的却寥寥无几。国内具有代理性质但无实际设计能力的公司居多，对设计匹配 等技术环节往往存在先天不足。但是由于种种原因，这些研究成果大多还停留 在理论上，产业转化率非常低。其实我国早在 20 世纪 50 年代就开始对空气弹 簧进行研究，1957 年，长春汽车研究所开始了空气悬架技术的研究，不少高校 的相关专家学者及研究机构多年来也做了大量富有成效的工作，并取得了许多 重要研究成果。但这阶段的研究工作也存在一些问题，如高度控制阀的可靠性， 橡胶空气囊的寿命偏低，整个系统的密封性，悬架的稳定性以及空气弹簧的特 性理论等问题没有得到很好的解决。空气悬架产品的设计开发滞后，一方面表 现在设计手段落后，计算机应力分析、动态仿真在企业中应用还较少；另一方 面没有建立一套完善的设计评价体系。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 2 1.2 电电子控制子控制悬悬挂系挂系统统的功能特点的功能特点 ECAS 大大提高了悬架的相关性能以及系统的使用可靠性，减少了空气消耗， 在车辆行驶过程中无空气消耗，常规空气悬挂相比，ECAS 可节省大约 25%的空 气消耗。具体的控制内容如下: 1.减速抗点头 当车辆紧急制动时，安装空气悬架的车辆可以通过高度阀给前悬架空气弹 簧充气，增加其刚度，使后悬架的空气弹簧放气，降低其刚度，从而抑制点头。 2.加速抗仰头 通过节气门位置传感器检测节气门移动的速度和位移。当车辆快速加速时， ECU 通过执行器将弹簧刚度和减振器阻尼力调到高值，安装空气悬架的车辆可 以通过高度阀使前悬架的空气弹簧放气，降低其刚度，使后悬架的空气弹簧充 气，增加其刚度，从而抑制仰头。 3.转向防侧倾 当汽车急转弯时，安装空气悬架的车辆可以通过高度阀，由装在转向轴的 传感器检测转向盘的操作状况。在急转弯时，ECU 通过执行器使弹簧刚度和减振 器阻尼力转换到高值，使外侧的空气弹簧充气，增加其刚度；内侧的空气弹簧 放气，减小其刚度，从而减小车身侧倾。 4.调节车身高度 调节货箱到合适的高度，使之与货物平台能顺利对接，方便货物的装卸， 提高了工作效率。 5.改善汽车的行驶平顺性 可少对路面的损坏、限制货车超载。空气悬架的寿命由空气弹簧的橡胶气 囊决定，可以根据汽车的额定载荷设定气囊的最大载荷，让其在汽车超过额定 载荷后失效，从而有效地控制超载，这样既能降低车轮对路面的冲击载荷、减 少对路面的损坏、延长公路的使用寿命，又能极大地降低交通事故发生的可能 性。 1.3 电电子控制子控制悬悬挂系挂系统统的分的分类类 1.半主动电控悬挂系统 半主动悬架为无源控制。在汽车转向、起步及制动等工况时，不能对悬架 的刚度和阻尼进行有效控制，只能根据汽车运行是的振动及工况变化情况，对 悬架阻尼参数进行自动调整。 2.主动电控悬挂系统 主动悬架是一种有源控制悬架，它包括提供能量的设备和可控制作用力的 附加装置。主动悬架又分为主动空气悬架和主动油气悬架两种。 电子控制悬架系统的基本目的是通过控制调节悬架的刚度和阻尼力，突破 第一章 电控悬挂系统概述 3 传统被动悬架的局限性，使汽车的悬架特性与道路状况和行驶状态相适应，从 而保证汽车行驶的平顺性和操纵的稳定性要求都能得到满足。其基本功能有： （1）车高调整 无论车辆的负载多少，都可以保持汽车高度一定，车身保持水平，从而使 前大灯光束方向保持不变；当汽车在坏路面上行驶时，可以使车高升高，防止 车桥与路面相碰；当汽车高速行驶时，又可以使车高降低，以便减少空气阻力， 提高操纵稳定性。 （2）减振器阻尼力控制 通过对减振器阻尼系数的调整，防止汽车急速起步或急加速时车尾下蹲； 防止紧急制动时的车头下沉；防止汽车急转弯时车身横向摇动；防止汽车换挡 时车身纵向摇动等，提高行驶平顺性和操纵稳定性。 （3）弹簧刚度控制 与减振器一样在各种工况下，通过对弹簧弹性系数的调整，来改善汽车的 乘坐舒适性与操纵稳定性。 1.4 电电子控制子控制悬悬挂系挂系统统的的发发展展趋势趋势 虽然电子控制空气悬架被认为是汽车的发展趋势之一，但距离大面积市场 推广还有很长的路。毕竟这种高端产品的价格比普通空气悬架高一倍，一种先 进产品的推广主要靠政府法规的引导以及市场需求的发展，电子控制空气悬架 也不例外。不过公路条件的改善为汽车空气悬架创造了基本的使用条件；重型 汽车对路面破坏机理的研究及认识进一步加深，政府对高速公路养护的重视， 限制超载逐步在国内各地受到重视等，汽车的设计越来越以人为本的思想，采 用电子控制空气悬架系统不仅可提高乘坐舒适性，而且能够实现整车高度的自 动升降，还具有防侧倾功能，方便行动不便者上下车，大大提高了车辆的舒适 性等，都使空气悬架市场的应用也将进一步扩大。 当前的研究主要集中于以下 4 个方面: 1.控制策略 由于车身高度控制及车身姿态控制可在很大程度上提高车辆整车性能，而 且空气悬架在结构上保证了车高及姿态控制的方便实现，因此结合先进实用的 控制算法对电子控制空气悬架进行控制将成为未来发展的必然趋势，综合控制 应该是今后研究工作的一个重点，当然不管各种控制策略怎么组合，简单实用 最好，还要考虑成本等经济效益，纵观国内外都是如此。更高层次的改进是将 ABS， TCS， ASR 等控制系统与悬架控制系统的集成，即组成汽车动力学集成控 制系统，这将是车辆悬架系统与车辆其他控制系统集成化发展的方向。 2.执行机构 磁/电流变等新型减振器的应用与研发，新型传感器，车载计算机等硬件的 研发有助于电子控制技术的深化，目前已提出了多种的方案，并期待着这种新 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 4 式传感器的出现；地球环境来考虑，为进一步节约能源，悬架控制向高压力化、 高电压化、小型轻量化发展；并且出现了混合动力空气悬架汽车，电子控制悬 架将进一步向高性能方向发展。 3.理论研究 目前在我国应加强空气弹簧基本理论研究，以掌握有自主知识产权的关键 技术；应继续对空气悬架关键部件的设计、制造技术进行探讨与创新；应对空 气悬架与整车匹配技术进行深入研究；空气弹簧的小型化；空气弹簧刚度多级 甚至无级可调；空气悬架控制的进一步智能化等。 4.虚拟样机技术(virtual proto typing)的应用 虚拟样机技术等各种先进技术和方法在 ECAS 研发中的应用也是关键，虚拟 样机技术是当前设计制造领域的一门新技术，是一种基于仿真的设计，以机械 系统运动学、多体动力学和控制理论为核心，加上成熟的三维计算机图形技术 和基于图形的用户界面的新技术，将分散的零部件设计和分析技术集成在一起， 提供了一个全新研发机械产品的设计方法。多体动力学分析软件在汽车工程中 应用到方方面面，并且与有限元，模态分析，优化设计等软件一起构成一个有 机的整体，这些软件结构性强、功用完备、操作方便，为汽车悬架动力学研究 提供了功能强大、效率颇高的研究工具。在众多的软件中，汽车工业中广泛应 用的 MSC.DAMS 则是非常具有代表性的一个运动学与动力学仿真软件，目前市场 上占有率最高，该软件在为客户提供通用平台同时还专门提供了用于车辆分析 的专门模块(ADAMS/CAR)，其中就含有功能齐全的悬架设计模块，集成了许多公 司在汽车设计、开发等方面的经验。在实际物理样机试验困难的情况下，虚拟 样机技术是进行空气设计效率；缩短产品开发周期，降低开发成本，提悬架的 设计和研究的有效方法。联合仿真产品的竞争力。虚拟样机技术为 ECAS 的设计， 在各种 CAD、CAE、CAM 技术中，利用虚拟样和开发提供了一种全新的方法。将 来的发展机技术对机械和控制系统进行联合仿真技术是近应该从这 4 方面入手， 并且应该加快实车应用的年来发展较快的一种。比较常见的有 ADAMS 进度，和 MATLAB 进行联合仿真，应用两种软件进行了整车虚拟样机操纵稳定性协同仿真。 第一章 电控悬挂系统概述 5 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6 第二章 大众辉腾轿车电控悬架系统的结构原理 2.1 辉腾轿车电辉腾轿车电控控悬悬架系架系统统的的总总体体结结构构 目前，汽车电控悬架系统由于控制功能和控制方法的不同，其结构形式虽 然多种多样，但它们的基本组成却是相同的，即由感应汽车运行状况的各种传 感器、开关、电子控制单元及执行机构等组成。传感器一般由车身高度传感器、 车速传感器、加速度传感器、方向盘转角传感器、节气门位置传感器等。开关 模式有选择开关、制动灯开关、停车等开关和车门开关等。执行机构有可调阻 尼的减震器，可调节弹簧高度和弹性大小的弹性元件等。具体位置如图 2-1 所示。 电控悬架系统的一般工作原理是利用传感器（包括开关）对汽车行驶时路 面的状况和车身的状态进行检测，将检测信号输入计算机进行处理，计算机通 过驱动电路控制悬架系统执行器动作，完成悬架特性参数的调整。 图 2-1 电子控制悬架系统元件在车身上的布置 1空气压缩机；2空气电子阀；3干燥器；4节气门位置传感器；5车身高度传感器；6 带减震器的空气弹簧；7悬架控制执行器；8转向传感器；9停车灯开关；10指示灯；11 电子多点视频器；12悬架控制开关；131 号高度控制器；142 号高度控制器；15显示 器用 ECU16诊断用接线柱；17车身高度传感器；18悬架用 ECU；19空气管道；20车 速传感器；21车身高度传感器 2.2 主要主要传传感器感器 1方向盘转向角传感器 方向盘转向角传感器用于检测方向盘的中间位置、转动方向、转动角度和 转动速度。在电子控制悬架中，电子控制单元根据车速传感器信号和转向角传 感器信号，判断汽车转向时侧向力的大小和方向，以控制车身的侧倾。 目前，汽车多采用光电式转向角传感器，图 2-2 是辉腾上应用的光电式转向 角传感器的安装位置和结构图。在方向盘的转向轴上装有一个带窄缝的圆盘， 传感器的光电单元（即发光二极管）和光敏接收元件（光敏三极管）相对地装 第二章 大众辉腾轿车电控悬架系统的结构原理 7 在遮光盘两侧形成遮光器。由于圆盘上的窄缝呈等距均匀分布，当方向盘的转 轴带动圆盘偏转时，窄缝圆盘将扫过遮光器中间的空穴，从而在遮光器的输出 端，即可进行 ON、OFF 转换，形成脉冲信号。电路原理图如图 2-4 所示，工作 原理图如图 2-3 所示。 图 2-2 名称光电式转向角传感器 1，2转角传感器；3光电元件；4遮光板；5转向轴；6，7圆盘； 图 2-3 光电式转向角传感器工作原理图 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 8 图 2-4 方向盘转向角传感器电路原理 2加速度传感器 在车轮打滑时不能以转向角和汽车车速正确判断车身侧向力的大小。为了 直接测出车身横向加速度和纵向加速度，可以利用加速度传感器。横向加速度 传感器主要用于检测汽车转向时，汽车因离心力的作用而产生的横向加速度， 并将产生的电信号输送给电子控制单元，使电子控制单元能判断悬架系统的阻 尼力改变的大小及空气弹簧中空气压力的调节情况，以维持车身的最佳姿势。 加速度传感器常用的有差动变压器式和钢球位移式两种。 （1）差动变压器式加速度传感器 图 2-5 是差动变压器式加速度传感器的结构图，图 2-6 是其工作原理图 图 2-5 差动变压器式加速度传感器的结构 1弹簧；2封入硅油；3检测线圈；4励磁线圈；5心杆 第二章 大众辉腾轿车电控悬架系统的结构原理 9 图 2-6 差动变压器式加速度传感器工作原理 1，22 次线圈；3，61 次线圈；4电源；5心杆 在励磁线圈（一次绕组）通以交流电的情况下，当汽车转弯（或加、减速） 行驶时，心杆在汽车横向力（或纵向力）的作用下产生位移，随着心杆位置的 变化，检测线圈（二次绕组）的输出电压发生变化。所以，检测线圈的输出电 压与汽车横向力（或纵向力）一一对应，反应了汽车横向力（或纵向力）的大 小。悬架系统电子控制装置根据此输入信号即可正确判断汽车横向力（或纵向 力）的大小，对车身姿势进行控制。 （2）钢球位移式加速传感器 钢球位移式加速传感器的结构图如图 2-7 所示。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 10 图 2-7 钢球位移式加速度传感器 根据所检测的力（横向力、纵向力或垂直力）不同，加速传感器的安装方 向也不一样。如汽车转弯行驶时，钢球在汽车横向力的作用下产生位移，随着 钢球位移的变化，造成线圈的输出电压发生变化。所以，悬架系统电子控制装 置根据加速传感器输入的信号即可正确判断汽车横向力的大小，从而实现对汽 车车身姿势的控制 3车身高度传感器 车身高度传感器的作用是检测汽车行驶时车身高度的变化情况（汽车悬架 的位移量） ，并转化成电信号输入悬架系统的电子控制装置。车身高度传感器常 用的有片簧开关式高度传感器、霍尔集成电路式高度传感器、光电式高度传感 器。 （1）片簧开关式高度传感器 片簧开关式高度传感器的结构和工作原理如图 2-8 所示。 第二章 大众辉腾轿车电控悬架系统的结构原理 11 图 2-8 片簧开关式高度传感器的结构和工作原理 片簧开关式高度传感器有四组触点式开关，它们分别与两个三极管相连， 构成四个检测回路。用两个段子作为输出信号与悬架 ECU 连接，两个三极管均 受 ECU 输出端子的控制。该传感器将车身高度状态组合为四个检测区域，分别 是低、正常、高、超高。 当车身高度调定为正常高度时，如果因乘员数量的增加，而使车身高度偏 离正常高度。此时片簧开关式高度传感器的一对触点闭合，产生电信号输送给 ECU，ECU 随即作出车身高度偏低的判断，从而输出电信号到车身高度控制执 行器，促使车身高度恢复正常高度状态。 （2）霍尔集成电路式高度传感器 霍尔集成电路式高度传感器的结构和工作原理如图 2-9 所示。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 12 图 2-9 霍尔集成电路式高度传感器的结构和工作原理 霍尔集成电路式高度传感器分别由两个霍尔集成电路、磁体等组成。 其工作原理是当两个磁体因车身高度的改变而产生相对位移时，将在两个 霍尔集成电路上产生不同的霍尔电效应，形成相应的电信号，悬架的电控 装置根据这些电信号做出车身高度偏离调定高度的情况判别，从而驱动执 行器做出有关调整。由于两个霍尔集成电路和两个磁体安装时，它们的位 置进行了不同的组合，可以将车身高度状态分为三个区域进行检测。 图 2-10 光电式车身高度传感器工作原理 （3）光电式高度传感器 光电式高度传感器属于非接触式高度传感器，它在使用过程中不存在因磨 第二章 大众辉腾轿车电控悬架系统的结构原理 13 损而影响检测精度和灵敏度的缺点，因此现代轿车越来越多的采用了光电式高 度感器。其工作原理图如图 2-10 所示。 4车速传感器 车速是汽车悬架系统常用的控制信号，汽车车身的侧倾程度取决于车身和 汽车转弯半径的大小。通过对车速的检测来调节电控悬架的阻尼力，从而改善 汽车行驶的安全性。 常用的车速传感器的类型有舌簧开关式车速传感器、磁阻元件式车速传感 器、磁脉冲式车速传感器和光电式车速传感器。一般情况下，舌簧开关式和光 电式车速传感器安装在汽车仪表板上，与车速表装在一起，并用软轴与变速器 的输出轴相连；而磁阻元件式和磁脉冲式车速传感器装在变速器上，通过蜗杆 蜗轮机构与变速器的输出轴相连。 2.3 悬悬架架电电子控制子控制单单元（元（ECU） ） 悬架电子控制单元是一台小型专用计算机，如图 2-11。它是悬架控制系统的 中枢，具有多种功能。 图 2-11 悬架电子控制单元电路 1供稳压电源 装置内部所用电源和供各种传感器的电源均由稳压电源提供。 2传感器信号放大 用接口电路将输入信号（如各种传感器信号、开关信号）中的干扰信号除 去，然后放大、变换极值、比较极值，变换为适合输入控制装置的信号。 3输入信号的计算 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 14 电子控制单元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（电动机、电磁阀、 继电器等）发出控制信号。输入 ECU 的信号除了开/关信号外还有电压信号时， 还应进行 A/D 转换。 4驱动执行机构 悬架 ECU 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， 如电动机、电磁阀、继电器等，以实现对汽车悬架参数的控制。 5故障检测 悬架 ECU 用故障检测电路来检测传感器、执行器、线路等的障碍，当发生 故障时，将信号送入悬架 ECU，目的在于即使发生故障，也应使悬架系统安全 工作，而且在检修时容易确定故障所在位置。 ECU 的功用是接受车轮速度传感器及其它传感器的输入的信号，进行测量、 比较、分析、放大和判别处理，通过运算，获得制动车轮的滑移率、车轮的加 减速度，以判别车轮是否有抱死趋势，如有抱死趋势，再由其输出级发出控制 指令，控制制动压力调节器去执行压力调节任务。 2.4 执执行器元件行器元件 1空气弹簧 空气弹簧悬架的结构与特性如图 2-12 所示。空气弹簧安装于可调减震器的 上端，与可调减震器一起构成悬架支柱，上端与车架连接，下端装悬架摆臂上。 图 2-12 空气弹簧悬架的结构与特性 空气弹簧悬架的刚度调节原理如图 2-13 所示。空气弹簧由一个主气室和一 个副气室组成，并且由主、副气室设计为一体。主、副气室之间有大小两个通 道，控制执行器带动连通阀控制杆转动，气室阀阀芯随之转过相应角度，主、 副气室之间通道面积变化，使空气弹簧有效工作容积改变，悬架刚度发生变化。 第二章 大众辉腾轿车电控悬架系统的结构原理 15 空气弹簧的刚度可在低、中、高三种状态之间改变。 图 2-13 空气弹簧悬架的刚度调节原理 1阻尼调节杆；2空气阀控制杆；3主、副气室通路；4副气室；5主气室；6空气 阀阀体；7气体小通路孔；8空气阀阀芯；9气体大通路孔 2可调减震器 可调减震器的结构及工作原理如图 2-14 所示。活塞杆是中空结构，其中装 有控制杆。控制杆的上端与控制执行器连接，下端与回转阀连接。回转阀上有 三个阻尼孔，活塞杆上有两个通孔。悬架控制执行器工作时，通过控制杆带动 回转阀转动，使回转阀上的阻尼孔与活塞杆上的通孔接通或切断，使可调减震 器的阻尼孔面积改变，从而改变可调减震器的阻尼力。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 16 图 2-14 可调减震器的结构及工作原理 3悬架控制执行器 悬架控制执行器的结构和工作原理如图 2-15 所示。为适应汽车运行工况的 频繁变化，保证准确快速控制，减小驱动电流和部件质量，控制执行器通常采 用直流步进电动机和电磁制动开关。执行器安装在各车轮的悬架支柱上端，它 根据悬架 ECU 的控制指令，通过齿轮转动，驱动可调减震器的回转阀，以改变 可调减震器的阻尼 第二章 大众辉腾轿车电控悬架系统的结构原理 17 图 2-15 悬架控制执行器的结构和工作原理 1直流步进电机；2挡块；3电磁线圈；4可调减震器；5扇形齿轮；6小齿轮 直流步进电动机根据电磁原理工作，能够准确的对频繁变化的行驶工况做 出快速响应。步进电动机的电磁线圈由转子铁心和定子绕组组成。 通过给步进电动机和电磁线圈加载不同强度的电流，使可调减震器的回转 阀转到不同的位置，使可调减震器实现三级阻尼控制。 4空气压缩机总成 空气压缩机用于产生空气悬架所需的压缩空气，如车身高度控制所需的压 缩空气。其总成结构如图 2-16 所示。空气压缩机由直流电动机驱动，具有单缸 活塞式结构。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 18 图 2-16 空气压缩机结构 5模式选择开关 模式选择开关位于驾驶员座椅旁，由驾驶员根据汽车行驶状态，选择悬架 的运行模式。辉腾轿车半主动悬架模式选择开关的布置和操作方法如图 2-17 所 示。 驾驶员通过操纵模式选择开关，可使悬架系统工作在某种运行模式：自动、标 准；自动、运动；手动、标准；手动、运动。 图 2-17 模式选择开关的布置和操作方法 6高度控制电磁阀 辉腾汽车高度控制阀的安装位置如图 2-18 所示。二位二通高度控制电磁阀 的结构如图 2-18 所示，主要由阀芯、电磁线圈和柱塞等组成。其功用是控制空 气弹簧主气室的充气（将进气路和主气室相通）和排气（将主气室和排气阀相 第二章 大众辉腾轿车电控悬架系统的结构原理 19 通） 。 图 2-18 二位二通高度控制电磁阀 悬架 ECU 根据车身高度传感器信号来判断汽车的高度状态。当判定“车身 低了”时，控制空气压缩机运转，高度控制电磁阀打开，向空气弹簧主气室充 气，车身高度增加如图 2-19b)所示。反之，打开高度控制电磁阀和排气电磁阀， 使空气弹簧主气室空气排入大气，车身高度降低，如图 2-19a)所示。 图 2-19 空气弹簧充气 a)车身降低；b)车身升高 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 20 第三章 大众辉腾电控悬架系统的检修与故障诊断 3.1 检检修修电电控控悬悬架注意事架注意事项项 1当用千斤顶将汽车顶起时，应将高度控制 ON 或 OFF 开关拨到 OFF 位 置。如果在高度控制 ON/OFF 开关拨到 ON 位置的情况下顶起汽车，则 ECU 中 会记录一个故障码。如果记录了故障码，务必将它从存储器中清除掉。 提示：将高度控制 ON/OFF 开关拨到 OFF 位置时，会显示故障码 71，这是 正常的。将开关重新拨到 ON 位置后，该故障码即自动被清除。 2在放下千斤顶前，应将汽车下面的所有物件搬走。 3在开动汽车之前，应将汽车的高度调整到正常状态。 4脱开一只接触式空气管接头，再将它重新接上。脱开和重新装上一只接 触式管接头的顺序如下： （1）拆开支座。 （2）张开卡簧，缓缓的将管子直接拔出（在拔出管子时会喷出压缩空气） 。 （3）应防止管子上的 O 型圈黏上杂质（不要抹掉 O 型圈上的润滑脂） 。 （4）拆下卡簧，装上一只新的卡簧（脱开管子后，务必更换一只新的卡簧） 。 （5）直接将管子推入并将它装好（应将管子推入到卡簧发出“卡塔”声为 止） 。 （6）装上支座。 （7）检查是否漏气。 5前安全气囊传感器安装在空气悬架压缩机和 1 号高度控制阀上面，除非 必要，否则不要触及这个传感器。应按照 SRS 安全气囊维修中的说明，进行安 全气囊传感器的所有操作。 3.2 电电控控悬悬架的架的检查检查和和调调整整 1悬架高度的检查和调整 把轮胎气压符合标准的车辆停放在水平地面上。将悬架刚度阻尼模式转换 开关拨到 NORM 标准位置，如图 3-1 所示。 第三章 大众辉腾轿车电控悬架系统的检修与故障诊断 21 图 3-1 转换开关拨到 NORM 标准位置 上下摇动汽车，前后推动汽车，使悬架和车轮处于稳定位置。把变速杆推 到 N 位，起动发动机。如图 3-2 所示， 拨动高度开关到 HIGH（高）位置，使汽车高度升高，等待 2min 后，再拨 动高度开关到“NORM（标准） ”位置，并等待 2min。重复上述操作一次，使 4 个悬架充分稳定。 图 3-2 拨动高度开关到 HIGH（高）位置 2测量高度 如图 3-3 所示，分别测量前、后部下悬架安装螺栓到地面的高度。大众辉腾 轿车，前部高度为（22810）mm，后部高度（210.510）mm。不符合要求时 要进行调整。 图 3-3 测量高度 3高度调整 高度调整部位为高度传感器连接杆螺栓。如图 3-4 所示，拧松锁紧螺母，转 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 22 动连接杆螺栓（以改变螺栓长度） ，调整悬架高度，直到符合要求为止。再检查 测量连接杆露出螺纹部分的长度，应不小于 13mm。最后拧紧锁紧螺栓。 图 3-4 4高度调节功能的检查 起动发动机，如图 3-5 所示，把高度控制开关从 NORM 位置拨到 HIGH 位 置。 图 3-5 控制开关从 NORM 位置拨到 HIGH 位置 5车身升高 如图 3-6 所示，测量车身升高 1030mm 所用的时间是否符合标准，要求从 拨动开关起到悬架压缩机起动的时间约 2s，从压缩机起动到完成升高动作的时 间为 20 到 40s。若不符合要求，说明悬架系统有故障，应及时排除。 第三章 大众辉腾轿车电控悬架系统的检修与故障诊断 23 图 3-6 车身升高 10-30mm 6检查排气阀的排气 如图 3-7 所示。若有空气排除，则正常；若压缩机运转的时间较长后，仍无 空气排除，则排气阀可能存在故障，需要检修。 图 3-7 检查排气阀的排气 7悬架系统漏气的检查 起动发动机，把高度控制开关拨到 HIGH 位置，再将发动机熄火。使用肥 皂水图涂抹在供气管路和各个接头处，如图 3-8 所示，检查漏气情况。若有漏气， 应更换管路、接头或密封垫圈。 图 3-8 悬架系统漏气的检查 3.3 电电控控悬悬架故障架故障诊诊断与排除断与排除 检查、分析、判断与检测不仅是电子控制系统故障排除的前提，而且是主 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 24 要的任务。这是由于汽车电子控制系统的元器件大部分是密封式设计，损坏后 一般不易修复，即使修复，其可靠性也大打折扣。因此，故障找到后，通常是 用更换损坏的元器件来排除故障。 电控悬架系统故障的诊断分析应按照检查、检测、故障分析和排除的程序 进行。 3.3.1 初步初步检查检查 1汽车高度调整功能的检查 在轮胎气压符合规定要求、汽车处于正常高度的状态下，测量车身高度。 检查车度自动升高和降低所需的时间和车身高度变化量。若不符合要求， 应做进一步检查，查找故障码、故障部位，采取相应的维修办法。 2溢流阀检查和管路漏气检查 溢流阀检查时迫使压缩机工作，检查溢流阀能否正常动作，查看溢流阀是 否排放空气。如果不能排气，则应检查是否有管路漏气、溢流阀赌赛、压缩机 工作不正常的故障现象，这些都将引起压力不正常，影响悬架刚度和车身高度 调整。管路漏气检查的一般方法是在接头处加肥皂水，观察是否有冒泡现象。 3输入信号的检查 输入信号检查的目的是检查来自各传感器和开关的信号是否能正常的输入 ECU，步骤如下： （1）打开点火开关，将悬架刚度和阻尼控制均固定在“硬”的状态； （2）将发动机室内的插接器端子短接，若存储器中没有故障码输出，可按表 3- 1 中操作一、操作二的顺序进行操作，若符合要求，表明被检查系统信号正常输 入 ECU。 表 3-1 输入信号检查 发动机工作状态发动机工作状态发动机工作状态发动机工作状态 项目检查项目检查操作一操作一 停机运行 操作二操作二 停机运行 转向传感器转向直前闪烁常亮转向 45常亮闪烁 停车灯开关 OFF，制 动踏板不 踩下 闪烁常亮 ON，制动踏 板踩下 常亮闪烁 门控灯开关 OFF 所有 车门关闭 闪烁常亮 ON，所有车 门开启 常亮闪烁 节气门位置传 感器 不踩加速 踏板 闪烁常亮 加速踏板全 部踩下 常亮闪烁 第三章 大众辉腾轿车电控悬架系统的检修与故障诊断 25 1 号汽车车速 传感器 车速低于 20KM/h 闪烁常亮 车速在 20KM/h 以 上 常亮闪烁 高度控制开关NORM 位置闪烁常亮HIGH 位置常亮闪烁 悬架控制开关NORM 位置闪烁常亮SPORT 位置常亮闪烁 高度控制 ON/OFF 开关 ON 位置闪烁常亮OFF 位置常亮闪烁 3.3.2 利用自利用自诊诊断系断系统进统进行故障行故障检查检查 电控悬架一般都具有故障自诊断系统，当悬架系统出现故障时，ECU 将故 障信息以代码形式储存在存储器内；同时仪表板上的电控悬架指示灯亮，提示 系统出现故障。在排除故障和检修时，可以将存储器内的故障码调出，根据故 障码形式内容判断故障部位及原因，有针对性的检修有关部件和线路。 在进行自诊断测试时，首先应使系统进入自诊断测试状态。自诊断系统需 要利用指示灯读取故障码，因此要对指示灯进行检查。 1指示灯检查 打开点火开关，HEIGHT 照明灯一直点亮，仪表板上的指示灯（悬架控制 指示灯）和高度控制指示灯应亮 2s 左右，2s 后，把开关拨到 SPORT 位置，指 示灯仍旧亮；当把开关拨到 NORM 位置时，指示灯 2s 后熄灭。当高度控制开关 拨到 NORM 或 HIGH 侧时，相应的高度控制指示灯 NORM 或 HIGH 也点亮。 如果高度控制 NORM 指示灯以每秒间隔闪亮时，这表明 ECU 存储器正存有故 障码。悬架控制系统存在故障，应读取故障码并排除故障。如果在指示灯检查 过程中，出现表 3-2 中的情况，应进行相关电路的检查并排除故障。 表 3-2 电控悬架系统故障征兆及检查部位 故障征兆故障征兆检查部位检查部位 点火开关接通后，SPORT/HIGH 和 NORM 指示灯不亮 汽车高度控制电源电路、指示 灯电路 打开点火开关后，SPORT/HIGH 和 NORM 指示灯亮 2s，然后全部熄灭 - 有些指示灯 SPORT/HIGH 和 NORM 或 HEIGHT 照明灯 不亮 指示灯电路或“HEIGHT”照明 灯电路 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 26 悬架控制开关拨到 NORM 侧，NORM 指示灯仍旧亮着悬架控制开关电路 仍旧亮着的汽车高度指示灯与高度控制开关所选定 的汽车高度不一致 高度控制开关电路 2读取故障码 1打开点火开关。 2将诊断盒或检查插接器的端子 Tc 与 E1 短接。 3通过观察仪表盘上高度控制“NORM”指示灯的闪烁规律读取故障码。 故障码含义见表 3-3。 表 3-3 故障码含义 故障码故障码故障诊断故障诊断故障范围故障范围 11 右前车身高度传感器电路短路 12 左前车身高度传感器电路短路 13 右后车身高度传感器电路短路 14 左后车身高度传感器电路短路 车身高度传感器线束及插件 车身高度传感器 ECU 21 前悬架控制执行器电路短路或短路 22 后悬架控制执行器电路短路或短路 悬架控制执行器线束及插件 悬架控制执行器 ECU 31 1 号高度控制阀电路短路或短路 33 2 号高度控制阀电路（右后悬架） 短路或断路 34 2 号高度控制阀电路（左后悬架） 短路或断路 高度控制阀线束及插件 高度控制器 ECU 35 排气阀电路短路或断路排气阀线束及插件；排气阀；ECU 41 1 号高度控制继电器电路短路或短 路 1 号高度控制继电器线束及插件 1 号高度控制继电器 ECU 42 压缩机电动机卡滞或电路短路 压缩机电动机线束及插件；压缩机电动机； ECU 51 向 1 号高度控制继电器（控制压缩 机电动机）的供电时间超限 压缩机；空气弹簧；高度控制阀；车身高度 传感器；干燥器；排气阀；管路；ECU 第三章 大众辉腾轿车电控悬架系统的检修与故障诊断 27 52 向排气阀的供电时间超限 排气阀；空气弹簧；高度控制阀；车身高度 传感器；由于举升等造成的弹簧连续伸张； ECU 61 悬架 ECU 有故障悬架 ECU 71 高度控制 ON/OFF 开关位于 OFF 位 置或开关电路短路 高度控制 ON/OFF 开关线束及插件；高度控 制 ON/OFF 开关；ECU 72 悬架 ECU 供电电路（+B）断路或短 路 悬架 ECU 供电电路线束及插件；AIR SUS 熔 丝；高度控制插座；ECU 3故障码的清除 根据读取的故障码内容对故障部位的检修后，还需要将储存在计算机储存 器内的故障码清除，以便在以后的工作中记录和存储新的故障码。如不清除旧 故障码，当再出现其他故障后，系统会将所有储存的故障码输出，维修人员便 不知道哪些是当前存在的故障，哪些是以前排除过的故障，给维修工作带来不 必要的麻烦。清楚故障码有两种方法： 1在关闭点火开关的情况下，查下 1 号接线盒中的 ECU-B 熔丝 10s 以上。 2在关闭点火开关的情况下，同时将高度控制插接器的 9 号端子与 8 号端 子 E 以及检查插接器的 Ts 端子 E1 端子短接 10s 以上，然后接通点火开关并拆 掉各端子的短接导线。 清除故障码后，在经过运行，如报警灯不再亮，说明故障以得到排除。如 运行后报警灯仍然点亮，说明故障没有被彻底排除或还存在其他故障，需要重 新调去故障码和排除故障。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 28 第四章 大众辉腾轿车电控悬架系统的故障检修实例 29 第四章 大众辉腾轿车电控悬架系统的故障检修实例 4.1 汽汽车车高度控制不起作用高度控制不起作用 1故障现象 一辆辉腾轿车，电控悬架系统车身高度控制不起作用，该车行驶 35684 公 里，以前电控悬架系统没出现过故障。 2故障分析 接到车子后，将车辆开到诊断工位发现仪表显示发动机及电控悬架指示灯 常亮；借用大众专用诊断仪调取所有故障代码（11、12、13、14） ，车身高度传 感器信号故障。确认有故障存在且故障码删除后又会重新出现。查看维修资料， 故障可能发生的症状部位，车身高度传感器继电器故障；传感器与 ECU 之间电 路故障；ECU 故障。车身高度传感器电路图如图所示。 3故障排除 （1）拆下前轮胎，脱开车身高度传感器连接器，将点火开关置于 ON 位置， 测量车身高度传感器连接器端子 1 与车身搭铁之间的电压，发现与供电电压一 样，说明前车身高度传感器继电器正常。 （2）检查悬架 ECU 与车身高度传感器之间的配线与连接器，发现电压与 供电电压一样，说明，配线与连接器没问题。 （3）更换一只完好的车身高度传感器，故障消失，说明是车身高度传感器 损坏。 4维修总结 在此次维修中，我们使用了逐一排查法，因为不能具体得知是哪个部件出 现故障，所以用逐一排除法是很有用的，再有就是及时询问车主以前有没有关 于电控系统的维修，这样可以减少维修时间，提高维修效率。 4.2 驻车驻车高度非常低高度非常低 1故障现象 一辆辉腾轿车，在长时间行驶后停下，该车的车身高度非常低，且会听到 明显的压缩机工作声音。 2故障分析 可能是压缩机故障、空气泄漏，或者悬控制 ECU 出现故障。 3故障检修 首先进行路试，在行驶一点时间后停车，发现车身明显较低，且伴随着空 气压缩机的声音，拆开前翼子板衬垫，脱开压缩机电动机连接器，检查压缩机 电路，电压正常，初步断定是空气泄漏。检查压缩机后面的管路，用肥皂水涂 抹管路，发现有气泡产生，说明是压缩机后的管路漏气，更换压缩机后的管路， 故障消除。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 30 4.3 压缩压缩机不工作机不工作 1故障现象 一辆辉腾轿车在行驶途中想要升高车身，但是压缩机不工作，无法升高车 身。 2故障分析 用解码器读取故障码，ECU 存储器中存在故障码 42，此时，汽车高度控制 及减震阻尼力和弹簧刚度控制被禁止，用解码器清除故障码后，试车后，故障 码再次出现，说明是压缩机电动机故障。 3故障检修 （1）拆下行李箱右侧盖，将点火开关转到 ON 位置，连接高度控制连接器 端子 1 与 7 压缩机电动机正常运转。 （2）脱开悬架 ECU 连接器，检查 ECU 连接端子 RM+与 RM-之间的导通， 发现不导通。 （3）更换悬架 ECU 连接器，重复第二步骤，发现已经导通，进一步试车， 发现故障排除。 4故障总结 压缩机电动机控制电路容易出现故障的部位一般是连接器，或者压缩机电 动机配线，而 ECU、空气压缩机一般不会出现损坏现象，所以当遇到压缩机部 位故障的时候应该先考虑配线以及连接器是否故障，在检查后，若没故障再去 看看压缩机是否出现故障，若压缩机也无故障，再考虑是不是悬架 ECU 故障。 第五章 总结与展望 31 第五章 总结与展望 5.1 总结总结 电控悬架系统是为使高速行驶的汽车减速或停车防止侧倾等问题而设计的， 在现代乘用车中在大力普及，它直接影响汽车的安全性。在查阅了大量电控悬 架系统相关参考文献资料的基础上，本论文选择了具有典型结构特点的大众辉 腾轿车电控悬架系统为研究对象，主要完成了以下工作： 1简要分析了电控悬架系统的发展过程、应用现状、功用及基本结构，结 合汽车电控技术的发展分析了电控悬架系统的发展趋势。 2总体介绍了大众辉腾轿车电控悬架系统的结构及各部件的功能，为了加 深对大众辉腾轿车