现代汽车典型电控系统结构原理与故障诊断第4章

1、第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 4.1 汽车巡航控制系统汽车巡航控制系统 4.2 电控悬架系统电控悬架系统思考与练习思考与练习 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 4.1 汽车巡航控制系统汽车巡航控制系统 汽车巡航控制系统具有如下一些功能： (1) 车速设定功能。当按下“设定”开关，设定一个稳定行驶的车速，驾驶员不用踩加速踏板，汽车就能一直以这一车速稳定行驶。(2) 消除功能。当驾驶员根据运行情况需要踩下制动踏板时，车速设定功能就消失，驾驶员可按照常规方法操作，直到再按另外的功能开关为止。(3) 恢复功能。当路面情况允许，驾

2、驶员按“恢复”功能开关，汽车又可以按以前设定的车速稳定行驶。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 (4) 减速功能。按下“滑行”开关，汽车减速行驶，若开关一直按下不放，车速一直在减小，放松“滑行”开关，汽车就以放松“滑行”开关瞬间的车速稳定行驶。(5) 加速功能。按下“加速”开关，汽车在原设定车速的基础上加速行驶，开关一直按下不放，车速就一直增加，当放松“加速”开关，汽车就以放松“加速”开关瞬间的车速稳定行驶。(6) 低速自动消除功能。当车速小于低速极限时，一般为48 km/h，巡航控制系统不起作用，也不能存储小于这一速度的信息。(7) 开关自动消除功能。踩制动踏板，按驻车制动开关、

3、离合器控制开关、变速器挡位开关都有自动消除巡航控制的功能。第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 4.1.1 结构特点汽车巡航控制系统主要由以下几个部分组成。1. 电控单元汽车巡航控制系统电控单元的英文缩写为CCS ECU，由处理芯片、A/D、D/A、IC及输出隔离驱动和保护电路等模块组成。电控单元是一个计算机系统，通常装在一个金属薄板制成的封闭壳体内，封闭的金属壳体起电磁屏蔽和机械保护作用。其主要作用是将所有的反馈信号进行处理，在车速偏离人为预定的巡航车速时，给执行器一个电信号，控制执行器的动作，使实际车速与人为设定的车速相一致。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 2. 传

4、感器汽车巡航控制系统主要的传感器有车速传感器、节气门位置传感器、节气门控制摇臂位置传感器。图4-1所示为巡航控制系统主要元件图。(1) 车速传感器。车速传感器与发动机电控系统传感器共用，有磁脉冲式、霍尔式、光电式、磁阻式。车速传感器提供一个与汽车实际车速成比例的交变振荡的脉冲信号给电控单元， 电控单元将此信号进行处理。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 (2) 节气门位置传感器。节气门位置传感器与发动机电控系统传感器共用，它对电控单元提供一个与节气门开度位置成比例变化的电信号。(3) 节气门控制摇臂位置传感器。它是巡航控制系统专用的传感器，当前使用较多的是滑线电位计式，当节气门控制

5、摇臂转动时，电位计随之转动，输出一个与控制摇臂位置成比例变化的(或连续变化)的电信号。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-1 巡航控制系统主要元件图 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 3. 操作机构(1) 巡航控制开关。巡航系统控制具有车速设定、车速调节、取消巡航等功能。其操作手柄通常安装在转向盘的下方，主要有：巡航主控开关(CRUISE MAIN)、设置/巡航开关(SET/COAST)、恢复/加速开关(RES/ACC)、取消开关(CANCEL)。(2) 离合器开关。离合器开关装在驾驶室离合器踏板的上部，由驾驶员踩踏离合器踏板来使其闭合，当汽车在巡航状态下行驶，驾

6、驶员需要换挡、制动时，踩下离合器踏板，离合器开关由断开变为闭合，电控单元立即自动关闭巡航工作状态。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 (3) 变速器空挡启动开关。它适合于安装自动变速器的汽车，安装位置紧靠变速器操纵杆，并与变速器操纵杆联动，当变速器操纵杆置于空挡时，空挡启动开关由断开变成闭合。(4) 制动灯开关。在制动灯开关中原来常开触点上增加了与之联动的常闭触点，当驾驶员踩踏制动踏板时，在制动灯亮时，常闭触点断开，控制节气门动作摇臂的电磁离合器断开，节气门不再受巡航系统控制，迅速退出巡航控制的工作状态。(5) 驻车制动开关。安装位置紧靠驻车制动操纵杆并与驻车制动操纵杆联动，当拉驻

7、车制动时，驻车制动开关由断开变为闭合。(6) 电源开关。巡航控制的工作电源取自蓄电池和发电机，其通断由此开关控制。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 4. 执行元件执行元件将电控单元输出的电流或电压信号转变为机械运动，从而控制节气门的开度，使车速得到最终的控制。执行元件有气动式和电动式两种类型。1) 气动式气动式执行元件由电磁铁、电磁线圈、阀弹簧、压力控制阀、汽缸、活塞、连杆、节气门拉杆等组成。气动式控制节气门的结构如图4-2所示。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-2气动式控制节气门结构简图 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 2) 电动式电动式控制节

8、气门执行元件的组成有电磁离合器、直流电动机、步进电机。直流电动机连续运转，它的运转速度与电控单元供给它的电压平均值有关。它的运转或停止由电控单元输出的电压的“有”或“无”来决定。它的运转方向由电控单元输出的电压方向来决定。步进电机的工作是对其通电一次，电机轴就转过一定的角度。当电磁离合器通电时，电动机的轴与节气门控制摇臂结合在一起；当电磁离合器断电时，电动机的轴与节气门控制摇臂分离，使节气门受到电动机和电磁离合器的双重控制，工作更加可靠。第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 5. 其他机构(1) 巡航控制系统指示灯、检测连接器等。(2) 与发动机电控单元的通信联络部分。(3) 工作电源

9、、稳恒和保护电路。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 4.1.2 工作原理工作原理1. 巡航控制系统的工作原理1) 巡航控制系统的工作过程图4-3所示为巡航控制单元工作原理图。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-3 巡航控制单元原理图 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 2) 巡航控制系统的取消(1) 车速低于48 km/h，巡航控制系统自行取消；(2) 实际车速低于设定的巡航车速15 km/h，巡航控制系统自行取消；(3) 按“取消”开关，可以使巡航控制系统取消；(4) 拉动手制动，使与之联动的停车制动开关闭合，巡航控制系统被取消；(5) 踏下制动踏板

10、，切断了电磁离合器的电源，巡航控制系统被取消；(6) 装有自动变速器的汽车将变速杆移至空挡位置，空挡启动开关闭合，巡航控制系统被取消；(7) 装有手动变速器的汽车，踏下离合器踏板，离合器开关闭合，巡航控制系统被取消。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 3) 巡航控制系统设定车速的恢复若在巡航控制时，通过操纵手柄、踩踏板使设定的车速消失，要恢复巡航控制系统设定的车速，则将操纵手柄向上扳动，置于恢复/加速位即可恢复。当车速低于48 km/h时，不可能恢复。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 2. 巡航控制系统的使用要求(1)不要使用巡航控制系统的情况有： 交通拥堵，汽车在雨

11、、冰、雪等湿滑路面上行驶，遇上大风天气时； 汽车行驶在陡坡上，若使用巡航控制系统时，会引起发动机转速变化过大； 仪表板上的指示灯“CRUISE”，若闪烁就是表明巡航控制系统是在故障状态。发现故障状态时，应停止使用巡航控制系统，待排除故障后再使用巡航控制系统。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 (2) 为了避免巡航控制系统误工作，在不使用巡航控制系统时，务必使巡航控制系统的控制开关处于关闭状态。(3) 下坡行驶中，须避免将车辆加速。如果车辆的实际行驶速度较设定的正常行车速度高出太多，可不用巡航控制装置，将变速器换成抵挡，利用发动机制动使车速得到控制。(4) 汽车巡航行驶时，对装备手动

12、变速器的汽车切记不能在未踩下离合器踏板的前提下就将变速杆移置于空挡，而造成发动机转速骤然升高。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 4.1.3 故障诊断与检修故障诊断与检修1. 巡航控制系统常见的故障现象(1) 巡航控制系统不起作用；(2) 车速超过或低于设定车速时不能自动调节；(3) 车速瞬时不稳定，即“游车”。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 2. 原因分析巡航控制系统常见故障的原因分析应从以下几个方面入手。1) 电子控制单元(1) 电子控制单元与电源、传感器、执行器、控制开关、接地线连接是否可靠；(2) 电子控制单元是否受潮、受振、受磁、受到污染，而不能工作。 第

13、四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 2) 传感器(1) 车速传感器不能正确地向电子控制单元提供车速信号；(2) 节气门传感器不能正确地向电子控制单元提供节气门开启角度的信号；(3) 节气门控制摇臂位置传感器不能正确地向电子控制单元提供节气门控制摇臂位置信号。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 3) 执行元件(1) 电磁离合器不能正常地通、断电；(2) 驱动电动机工作不正常。4) 操作机构(1) 主控开关失效；(2) 离合器、变速器开关失效；(3) 制动开关失效；(4) 点火开关断路。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 3. 巡航控制系统故障诊断巡航控制系统电控单

14、元有故障自诊断功能，并设有检测插口。对巡航控制系统的状态，通过不同的代码显示不同的状态。读出代码的常见顺序是：(1) 打开点火开关；(2) 将巡航控制系统操作手柄置于“设置/巡航”开关或“取消”位置，并保持；(3) 置主控开关于“ON”位置； 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 (4) 检查仪表板上的巡航指示灯，应该呈现“亮”；(5) 断开“设置/巡航”开关；(6) 按测量条件，进行诊断，表4-1 列出了丰田皇冠3.0巡航控制系统的诊断情况；(7) 读出诊断代码，表4-2列出了丰田系列车巡航控制系统的诊断代码。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 表4-1 丰田皇冠3.0巡

15、航控制系统的诊断情况 序号 测量条件 诊 断 代 码 诊 断 1 操纵手柄置于 SET/COAST 位置 亮1 s0.5 s灭 SET/COAST 电路正常 2 操纵手柄置于 RES/ACC 位置 亮1 s0.5 s灭 RES/ACC 电路正常 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 3 各取消开关分别置于取消位置(CANCEL)：制动灯开关，驻车制动开关，空挡启动开关，离合器开关等 亮灭 各取消开关正常 4 汽车车速低于 40 km/h 亮灭 车速传感器 电路正常 5 汽车车速高于 40 km/h 亮灭 车速传感器 (仪表内)电路正常 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 表4

16、-2 丰田系列车巡航控制系统的代码 故 障 码 诊 断 代 码 故 障 亮灭 正常 11 亮灭 驱动电动机电流过大 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 12 测试波形略 电磁离合器电流过大；电磁离合器断路 13 测试波形略 位置传感器电路故障；电动机断路 21 测试波形略 车速传感器 140 ms 或更长时间无信号输出 23 测试波形略 巡航车 速比设 定的车 速低 16 km/h 或更多 32 测试波形略 巡航控制开关短路 34 测试波形略 巡航主开关在巡航开始时未被切断 41 测试波形略 电控单元故障 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 4. 巡航控制系统主要部件的检修

17、1) 外部检查对于电控单元，可通过外部的端口间的电压、电阻来判断其好坏，可用万用表测试。2)电磁离合器的检修(1) 测量电磁离合器的线圈电阻值；(2) 检查节气门控制臂，在电磁离合器断电的情况下，控制臂能用手转动，在电磁离合器通电的情况下，控制臂不能用手转动，若以上两者都满足则电磁离合器为正常。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 3)车速传感器的检修(1) 车速信号的检查：在车速高于40 km/h时，打开巡航控制系统，巡航控制指示灯闪烁，在车速低于40 km/h时，打开巡航控制系统，巡航控制指示灯保持亮，满足以上两个条件，车速信号正常。(2) 检查各个配线、仪表板的连接情况。 第四

18、章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 4) 驱动电动机的检修(1) 使电磁离合器通电；(2) 向驱动电动机供电，电动机应转动，控制臂应摆动，且摆动平稳；(3) 驱动电动机转动使控制臂摆动到加速或减速的极限位置时，电动机应停止转动，控制臂停止摆动。能够顺利实现上述过程的电动机为状态良好，否则就有故障。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 5) 巡航控制开关的检修(1) 各个控制开关的信号检查：分别接通“设置/巡航(SET/Coast)”开关、“恢复/加速(RES/ACC)”开关、“取消(Cancel)”开关，注意观察仪表板上的巡航控制指示灯的闪烁形式。表4-3列出了丰田系列车巡航控

19、制开关正常时指示灯的闪烁形式。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 表4-3 丰田系列车巡航控制开关正常时指示灯的闪烁形式 开关接通状态 指示灯的闪烁形式 备 注 CANCEL(取消)开关 灭亮 SET/COAST( 设 定 ) 开关 灭亮 RESUME/ACC(恢复) 开关 灭亮 当每一个开关接通时，指示灯应如表内方式闪烁；当开关断开后，停止闪烁，表示开关与电控单元联系正常 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 (2) 检查控制开关的电阻值：表4-4为检查控制开关的电阻值。 表4-4 控制开关的电阻值 开关位置 电阻值/ 备 注 各开关均断开 RES/ACC(恢复)通 约

20、70 SET/COAST(设定)通 约 200 CANCEL(取消) 通 约 420 各个开关分别接通时，测端子“3”和“4”的电阻值，阻值如表内数据时， 开关性能良好， 否则开关电路有问题 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 (3) 制动灯开关的检修：踩制动踏板时，巡航控制状态被取消，同时还断开了电磁离合器的电流通路，起到迅速取消巡航控制状态的双重作用。制动灯开关的检修十分重要，其检查步骤如下： 检查制动灯的状态：踩下制动踏板，制动灯应亮。 制动灯开关的信号检查：踩下制动踏板，仪表板上的巡航控制指示灯闪烁6次为正常，否则为故障。 检查制动灯电路与电控单元的配线和连接器连接是否可靠。

21、 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 4.2 电控悬架系统电控悬架系统 电控悬架系统的功用可以概括为下面两点：(1) 弹簧弹性系数(悬架刚度)与减振器阻尼系数控制；(2) 高度调整功能。常用的电控悬架实际是电子控制油气悬架或空气悬架，它是用空气弹簧代替金属弹簧，利用液压减振器和空气弹簧中存在的压缩空气进行减振器阻尼系数与悬架刚度的有级调节和车高的自动调节控制。电控悬架系统具有车高调节、悬架刚度和减振器阻尼系数“软、中、硬”有级转换控制的功用。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 4.2.1 结构特点与工作原理结构特点与工作原理电控悬架系统由传感器、电控单元(ECU)、执行器

22、等组件组成。传感器包括车高传感器、车速传感器、节气门位置传感器、转向角传感器和制动开关、停车灯开关、车门开关等，这些传感器将相关信号转变成电信号传给电控单元，电控单元通过运算处理控制空气弹簧等执行器，进行适应性调节，以保持车辆平顺性和操纵稳定性。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 1. 传感器1) 车高传感器有的车型有3个车高传感器，而有的车型有4个车高传感器，在每个悬架上都装有一个车高传感器，通过它监测车身与悬架下臂之间的距离变化，来检测汽车高度和因道路不平坦而引起的悬架位移量。车高传感器如图4-4所示，有一个开口圆盘与连杆组合成一个组件一起上下旋转，两个光电传感器在开口圆盘的两

23、侧，车高变化时由于开口圆盘位置的变化，使发光二极管发出的光线被开口圆盘遮挡或通过，从而检测出不同的车高信号，并将它们转换送至ECU。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-4 车高传感器 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 2) 转向角传感器转向角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，主要为转弯时提高操纵稳定性防止侧倾，向ECU提供车态信号。其外形和工作原理如图4-5所示。转向角传感器由一个有槽圆盘和两个光电传感器组成。有槽圆盘随方向一起转动，并在圆盘上开有20个孔，圆盘的两侧有发光二极管和光敏晶体管组成的光电传感器，它们两者之间的光线变化随着圆

24、盘遮挡或通过转换成“通”或“断”信号。当操纵方向盘时，有槽圆盘随着一起转动而引起发光二极管发出的光线“通”或“断”信号，这种信号是与方向盘转动成正比的数字信号，并通过判断两个光电传感器信号的相位差来判断转弯方向。此时，当ECU判断方向盘的转动角度和车速大于设定值时，ECU会使弹簧刚度和减振力增加。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-5 转向角传感器(a) 外形；(b) 工作原理 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 3) 其它传感器和开关车速传感器安装在车轮上，检测出转速信号，ECU利用此信号，计算出车身的侧倾程度。节气门位置传感器可以间接检测汽车加速度信号。ECU利

25、用此信号作为防下坐控制的一个工作状态参数。车门传感器是为了防止行驶过程中车门未关闭而设置的。高度控制开关用来选择汽车高度，ECU检测高度控制开关的状态并相应地使汽车高度上升或下降。有的车辆上还有高度控制ON/OFF开关，用于停止车高控制。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 模式选择开关用来选择悬架的“软”、“中”或“硬”状态，ECU检测到开关的状态后，操纵悬架控制执行器，从而改变减振器的弹簧刚度和阻尼系数。当踩下制动踏板时，制动灯开关接通，ECU接收这个信号作为防栽头控制用的一个起始状态。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 2. 电控单元(ECU)电控单元接收各传感器输

26、入的信号，通过运算处理，控制执行器进行适应性调节，保持车辆的平顺性和操纵稳定性。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 3. 执行器1) 空气弹簧空气弹簧如图4-6所示。电控悬架用空气弹簧代替传统悬架的螺旋弹簧或钢板弹簧，空气弹簧在其气室内装入空气而具有弹性功能，关键是用ECU对汽车行驶的状态进行车高、弹簧刚度和阻尼系数的调节，使车辆的性能得到提高。空气弹簧有主气室、副气室、弹性刚度执行机构、阻尼转换执行机构和液压减振器等组成。弹簧刚度执行机构在主气室与副气室之间，在减振器的上部装有阻尼转换执行机构，减振器的内部有阻尼旋转阀，因此，弹簧刚度是通过主气室与副气室进行调节的，阻尼系数是通过

27、减振器进行调节的。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-6 空气弹簧第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 弹簧刚度的调节：弹簧刚度越小，即弹簧柔软，振动就较小，乘坐舒适性、平顺性就越好；弹簧坚硬，操纵稳定性得到提高。弹簧刚度的调节通过弹簧刚度执行机构，开闭主气室与副气室的隔板，改变气室的容积而改变弹簧的刚度，增大容积使刚度变小，减小容积使刚度增加。ECU根据车辆状态信号及时调节弹簧刚度，高速行驶转换为大刚度，低速行驶转换为小刚度。在制动时使前弹簧刚度增加，在加速时使后弹簧刚度增加。而在转弯时使左右弹簧刚度调节以减少侧倾。例如有的车辆可以实现弹簧刚度的“软、中、硬”的有级

28、转换控制。在城镇公路或高速公路行驶时，弹簧刚度调节为“软”；在高速行驶(速度大于110 km/h)或在弯曲道路上行驶时弹簧刚度调节为“中”；而在加速、转弯情况时，弹簧刚度调节为“硬”，以减少汽车高度的变化提高操纵稳定性。一般减小空气弹簧刚度会使汽车增大侧倾、下坐或栽头，因此弹簧刚度的控制多数情况下是和汽车高度和阻尼系数的调节相结合使用，以便于从总体上改善平顺性。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 车高控制：是指汽车高度可以根据乘员人数、载质量变化和汽车的状态自动调节。就是当乘员人数和载质量增加或减少时，汽车高度自动保持一定使汽车行驶平稳；当在高低不平的路面上行驶时，为防止发生车架与

29、车身之间的撞击，ECU控制悬架弹簧的行程在一定的范围内；当高速行驶时，为减少空气阻力而降低车高；而当汽车停车后，乘员下车或货物卸完后车高会增加，ECU会控制空气弹簧在几秒钟将空气少量排出，为保持汽车外形的美观而降低车高保持标准。因此，车高控制具有自动高度控制、高速行驶时车高控制、驻车时车高控制等功能。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 车高控制主要是利用空气弹簧中主气室空气量的多少来进行调节。当ECU接到车高传感器、车速传感器、车门开关等传来的信号，经过处理判断，若是增加车高，则控制执行机构向空气弹簧主气室充气增加空气量，使汽车高度增加；若是降低车高，则控制执行机构打开排气装置向外

30、排气，使空气弹簧主气室的空气量减少而降低汽车高度。车高控制原理如图4-7所示。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-7 车高控制原理 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 2) 减振器电控悬架中的减振器一改过去固定阻尼系数的特点，而变为连续变化阻尼系数和有级变化阻尼系数两种。这种阻尼控制是在减振器结构中采用简单的控制阀，通过在最大、中等、最小的通流面积之间的变换，改变减振液的流通快慢，达到阻尼系数的有级调节。减振器的结构原理如图4-8所示。在空气悬架的下边，与控制杆连接的回转阀上有3个阻尼孔(油孔)，回转阀外面的活塞杆上有两个阻尼孔(油孔)，控制机构可以带动控制杆使回转

31、阀旋转，从而改变阻尼孔的开闭组合，实现阻尼系数“软、中、硬”的有级转换。阻尼系数调节原理如图4-9所示。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 当需要将阻尼系数调节为“软(低)”状态时，控制杆带动回转阀旋转一角度，3个截面的阻尼孔全部开通，悬架的阻尼系数最小；当需要将阻尼系数调节为“中(运动)”状态时，同样控制杆带动回转阀又旋转一角度，此时只有截面中的小阻尼孔开通，而两个截面中阻尼孔被关闭，悬架阻尼系数处于中间；当需要将阻尼系数调节为“硬(高)”状态时，同样控制杆带动回转阀又旋转一角度，此时3个截面的阻尼孔全部关闭，仅靠减振器中的单向阀产生阻尼，悬架阻尼系数为最大。因此，电控悬架ECU

32、根据转向操作，节气门位置、速度、加速度等信号调节悬架阻尼系数的“软、中、硬”，控制汽车制动、加速、急转弯时产生的汽车姿态变化，从而提高汽车的平顺性和操纵稳定性。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-8 减振器的结构原理图 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-9 阻尼系数调节原理图 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 3) 阻尼转换执行机构阻尼转换机构装在减振器的上部，它由直流电动机、减速齿轮、控制杆、电磁铁和挡块等组成。阻尼转换执行机构如图4-10所示。电控悬架ECU根据接收到的信号，使直流电动机驱动扇形的减速齿轮左右制动，通过控制杆带动减振器中的回转

33、阀旋转，有级地改变阻尼孔的开闭，从而改变阻尼系数即减振阻力。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-10 阻尼转换执行机构 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 4) 弹簧刚度执行机构弹簧刚度执行机构由刚度控制阀和执行机构等组成，如图4-11所示。执行机构位于减振器的顶部，与阻尼系数控制机构组装在一起。刚度控制阀装在空气弹簧副气室的中部，如图4-12所示。由空气阀、阀体和空气阀控制杆组成，空气阀在截面上一个空气孔，外部的阀体在截面上有不同大小的空气孔。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-11弹簧刚度执行机构第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图

34、4-12刚度控制阀 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 4. 空气压缩机和高度控制阀空气压缩机由驱动电机、排气阀、干燥器等组成，如图4-13所示。高度控制阀是一个二位二通电磁阀，通过向空气弹簧的主气室内进气和排气，从而控制汽车的高度，如图4-14所示。电控悬架ECU根据车高传感器送来的信号和控制模式指令，向高度控制阀发出指令。当车高需要升高时，高度控制阀打开，压缩空气进入空气弹簧的主气室，车身升高；高度控制阀关闭时，空气弹簧主气室的空气量保持不变，车身维持一定的高度不变。当车身需要降低时，压缩机停止工作，高度控制阀打开，此时排气阀也打开，悬架的主气室中的空气通过高度控制阀、管路，最后

35、由排气阀排出，车身高度下降。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-13 空气压缩机 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-14 高度控制阀 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 5. 电控悬架的控制逻辑电控悬架在控制悬架刚度和阻尼系数均有两种或3种控制模式，即“标准、运动、高”模式，而每一种模式又可以根据悬架高度和阻尼系数的大小依次有“软(低)、中、硬(高)”3种状态。模式的选择一般根据路面情况通过模式选择开关由驾驶员用手来操纵。当选择“标准”模式时，悬架处于低刚度和阻尼系数的“软”状态；当选择“运动”模式时，悬架此时处于中等刚度和阻尼系数的“中”状态。而

36、在某些模式下，状态之间的转换是ECU根据接收的信号自动地调节，从而使汽车维持最佳状态，提高平顺性和操纵稳定性。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 同样，车高控制也有“标准、运动、高”3种模式，而且每一种模式又可以根据汽车高低分为“低、中(标准)、高”3种状态。如果选择“标准”或“运动”模式时，汽车高度由ECU根据车速在“低”与“中(标准)”之间转换；当选择“高”模式时，汽车的高度会根据车速和路况在“高”与“中(标准)”之间转换。另外，在一般的情况下，车身高度不受乘员人数和载质量增加、减少的影响，由ECU控制在所选模式的正常状态高度。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 6

37、. 丰田TEMS系统结构和工作原理丰田TEMS系统的组成如图4-15所示。 图4-15 丰田TEMS系统的组成 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 1) 选择器开关选择器开关安装在中间操纵盒内，由驾驶员选择想要的减震力方式，即NORMAL(标准)或SPORT(跑车)方式，如图4-16所示。施加在TEMS ECU的SW-S端子上的电压，在跑车方式时是12 V，标准方式时是0 V。TEMS ECU就据此判断驾驶员选择的是什么方式。选择器开关电路图如图4-17所示，当点火开关转至ON时，选择器开关的LED(发光二极管)亮。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-16 选择器开

38、关第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-17 选择器开关电路图 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 2) 传感器(1) 转向角传感器。转向角传感器可检测方向盘的转动角度和方向，它由转向角传感器组件和开槽圆盘组成，用于检测方向盘最大转向角和方向盘已转动的方向。转向角传感器组件有两个LED和光电晶体管，固定在转向柱管上。转向角传感器如图4-18所示。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-18 转向角传感器 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 (2) 制动灯开关，如图4-19所示。这个开关安装在制动踏板支架上。制动踏板踩下时，这个开关接通，其结果是1

39、2 V电压施加在ECU的STP端子上。ECU利用这一信号判断是否使用了制动器。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-19 制动灯开关 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 (3) 车速传感器，如图4-20所示。这个传感器包括一个磁铁和一个簧片开关，组合在车速里程表内。磁铁与车速里程表软轴一起转动，每转一圈，簧片开关就产生4个信号脉冲。这些信号被传送至TEMS ECU的SPD端子，ECU利用这些信号判断车速。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-20 车速传感器 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 (4) 节气门位置传感器，如图4-21所示。这个

40、传感器安装在节气门阀体上，以电子方式测量节气门开度，并将这些数据以电压信号形式，经发动机ECU传送至TEMS ECU。 发动机ECU将一恒定5 V电压施加在这个传感器的VC端子上。当触点根据节气门开度沿可变电阻器滑动时，电压与之成比例地施加在VTA端子上。发动机ECU将这一VTA电压转换为代表节气门开度的8个信号中的一个，告诉TEMS ECU节气门的开度。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-21 节气门位置传感器第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-22 空挡启动开关第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 (5) 空挡启动开关(仅限于自动变速器车辆)。这个

41、开关安装在自动变速箱上，用于测量变速箱的换挡位置(挡位)，如图4-22所示。当换挡位置在“N”或“P”挡位时，这个开关接通，使TEMS ECU的NTR端子的电压变为0 V。这使ECU有可能判断换挡位置是N还是P。(请注意：这个开关在有的车型上不用作TEMS传感器) 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 3) 执行器(1) 构造。执行器位于每个气动缸的顶部。这些执行器驱动减震器的旋转滑阀，改变减震器的减震力。这种执行器是电磁驱动的，所以能对频繁变化的行驶情况做出准确反应。电磁铁包括4个定子铁芯和两对定子线圈，其结构如图4-23所示。 电流流至每对定子线圈，使连接至减震器控制杆的永久磁铁转

42、动。ECU将定子铁芯的极性从N改变为S，或相反改变，或改变为非极性状态。定子线圈所产生的磁力的吸引力，使永久磁铁转动。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-23 执行器结构 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 (2) 工作原理如图4-24所示。4个执行器各自安装在一个减震器上，用并联方法连接，同时工作。ECU励磁电磁线圈，每次约0.15 s。 当减震力从“硬”或“软”变为“中”时，电流从ECU的S端子流至S端子再流至电磁线圈，使永久磁铁沿顺时针方向转至“中”位置。 当减震力从“硬”或“中”变为“软”时，电流从ECU的S端子流至S+端子再流至电磁线圈，使永久磁铁沿逆时针

43、方向转至“软”位置。 当减震力从“软”或“中”变为“硬”时，电流从ECU的SOL端子流至电磁线圈，使永久磁铁沿任一方向转至“硬”位置。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-24 执行器工作原理第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 4) 减震器(1) 构造。减震器的构造和运作，基本上与普通型减震器一样。与普通减震器的区别在于：其减震力能用额外的量孔的开合调节。如图4-25所示，活塞杆和旋转滑阀(与控制杆作为一整体转动)在3个位置有量孔。当旋转滑阀转动时，量孔如图4-26所示开启，减震力则分3级变化。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-25 减震器结构图

44、第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 (2) 工作过程： 减震力变为“软”，所有3个量孔打开，减震器油如图4-26所示流动。 减震力变为“中”，量孔B打开，量孔A和C关闭，减震器油如图4-26所示流动。 减震力变为“硬”，所有3个量孔都关闭，减震器油如图4-26所示流动。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-26 量孔的开合情况 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 5) TEMS指示灯这些指示灯(LED)显示当时减震器的减震力，置于组合仪表内。TEMS ECU使电流根据减震力从SL、ML或FL端子流出，如图4-27所示接通指示灯。这些指示灯也用作诊断和失效保护

45、指示灯。点火开关接通约2 s后，所有3个指示灯亮，作为对LED是否烧坏的检查。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 图4-27 TEMS指示灯 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 6) TEMS控制系统TEMS ECU按照来自各个传感器的信号，进行下列控制。(1) 减震方式。正常行驶时，减震力是按照选择开关的方式设置确定的。当开关在NORMAL方式时，减震力为“软”；当开关在SPORT方式时，减震力为“中”。(2) 防止车尾下坐控制。这个控制限制启动或迅速加速时发生的车辆后端下坐。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 ECU使电流从其SOL端子流出，在下列情况下，

46、将执行器设置在“硬”位置： ECU判断车速在20 km/h(13 mi/h)以下； ECU判断来自节气门位置传感器的信号，节气门开度较大或正突然打开时。在这种情况发生约3 s后或车速达到50 km/h(31 mi/h)时，防车尾下坐控制取消。电流从端子S或S流至执行器，与TEMS设置在“硬”以前一样。这就使减震力恢复到原来的设置。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 (3) 防侧倾控制。这个控制限制转弯时或沿“S”弯路行驶时的车身侧倾。车速传感器信号输入至ECU的SPD端子，转向角传感器信号输入至ECU的SS1和SS2端子，使ECU能判断当时车速和最大转向角。ECU于是使电流从SOL

47、端子流出，将执行器设置在“硬”位置，从而限制侧倾。防侧倾控制在其启动约2 s后取消，电流从端子S或S流至执行器，与TEMS设置在“硬”一样，这就使减震力恢复到原来的设置。但是，在减震力已经设置在“硬”位置时，如果以来回摆动方式操纵方向盘或在转弯中方向盘转得过多，则控制时间延长。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 (4) 防车头下沉控制。这个控制限制制动中的汽车头部下沉程度。当ECU判断车速在60 km/h(37 mi/h)或以上时，如果制动信号从制动灯开关输入，ECU就使电流从SOL端子流出，将执行器设置在“硬”位置，从而限制汽车头部下沉。防车头下沉控制在停车灯熄灭约2 s后取消，电流从端子S或S流至执行器，与TEMS设置在“硬”一样，这就使减震力恢复到原来的设置。 第四章 汽车行驶系电控系统结构原理与故障诊断 (5) 高速控制(仅限于“标准”方式)。这个控制提高高速行驶中的转向稳定性。当ECU判断车速在120 km/h(75 mi/h)或以上时，就使电流从S端子流出，经执行器流至S端子，将执行器从“软”位置改变至“中”位置，以稍稍增加减震力，从而在高速时提高转向稳定性。当车速降至100 km/h(62 mi/h)以下时，高速控制取消，电流又开始从端子S流至执行器，与TEMS设置在“中”一样，这就使减震力恢复到原来的“软”位