电子控制悬架系统检修

电子控制悬架系统检修第一页，共58页。单元二电子控制悬架系统检修学习情境一位客户所驾驶的雷克萨斯ＬＳ４００型轿车车身高度控制功能失灵，车身高度控制不起作用、车身高度出现不规则变化。经维修技师检查，车辆其他系统技术状况良好，故障可能出现在电子控制悬架系统，需对电子控制悬架装置进行检修。第二页，共58页。单元二主讲内容生产任务相关知识课堂讨论相关技能小组工作思考题第三页，共58页。生产任务：汽车车身高度控制功能失效故障检修１、工作对象待检修装备电子控制悬架系统的车辆１台。２、工作内容（１）领取所需的工具，做好工作准备。（２）检查电子控制悬架系统的工作。（３）拆卸、检查电子控制悬架系统主要零部件并进行检测，分析检测结果，制订修复方案。（４）安装电子控制悬架系统零部件，确定系统工作正常。（５）检查、评价工作质量。（６）整理工具，清洁工作场地。第四页，共58页。３、工作目标与要求（１）学生应以小组工作的方式，完成本项工作任务。（２）学生应当能在小组成员的配合下，利用汽车维修手册（或实训指导书）制订工作计划，实施工作计划。（３）能通过阅读资料和现场观察，辨别所检修电子控制悬架系统的结构类型。（４）能认识所检修电子控制悬架系统零部件，口述电子控制悬架系统的工作原理和各零部件的作用。（５）能向客户解释所修电子控制悬架系统故障原因和修复方案。（６）能按规范的步骤，完成电子控制悬架系统主要零部件的拆卸和安装。（７）在工作过程中，注意工作安全，做好废料的处理，保持工作环境整洁。第五页，共58页。相关知识2.1概述2.2传感器及开关2.3电子控制单元（ECU）2.4执行机构2.5LS400电子控制悬架系统第六页，共58页。2.1概述传统的悬架系统一般具有固定的弹簧刚度和减振器阻尼，不能同时满足汽车行驶平顺性和操纵稳定性的要求：降低弹簧刚度，平顺性会变好，使乘坐舒适，但悬架偏软会使操纵稳定性变差；而增加弹簧刚度会提高操纵稳定性，但较硬的弹簧又使车辆对路面的不平度很敏感，使平顺性降低。因此，理想的悬架系统应在不同的使用条件下具有不同的弹簧刚度和减振器阻尼力，这样既能满足平顺性的要求又能满足操纵稳定性的要求，电子控制悬架系统就是这种理想的悬架系统。第七页，共58页。2.1.1电控悬架系统的分类电子控制悬架系统主要有半主动悬架和主动悬架两种。半主动悬架是指悬架元件中的弹簧刚度和减振器阻尼力之一可以根据需要进行调节。主动悬架能根据需要自动调节弹簧刚度和减振器的阻尼力，从而能够同时满足汽车行驶平顺性和操纵稳定性等各方面的要求。主动悬架按照弹簧的类型可分为空气弹簧主动悬架和油气弹簧主动悬架。第八页，共58页。2.1.2电控悬架系统的控制功能电控悬架系统主要对车速及路面感应、车身姿态和车身高度三方面进行控制。１、车速及路面感应控制２、车身姿态控制３、车身高度控制第九页，共58页。2.1.3电控悬架系统的基本组成和工作原理电子控制悬架系统一般由传感器及开关、电子控制单元和执行机构等组成。电控悬架系统的一般工作原理是：利用传感器（包括开关）把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的执行器动作，完成悬架特性参数的调整，其工作原理如图２—１所示。第十页，共58页。2.2传感器及开关2.2.1转向盘转角传感器转向盘转角传感器装在转向轴上，用于检测转向盘的中间位置、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角传感器信号，判断汽车转向时侧向力的大小和方向，提高操纵稳定性、防止侧倾。第十一页，共58页。现代汽车多采用光电式转角传感器，图２—２所示为光电式转角传感器的安装位置和结构。第十二页，共58页。光电式转角传感器的工作原理如图２—３所示，其电路原理如图２—４所示。第十三页，共58页。2.2.2车身高度传感器车身高度传感器的功用是将车身与车桥之间的相对高度变化（悬架变形量的变化）转换为电信号并送给电控单元。有的车型有３个车身高度传感器，而有的车型有４个，在每个悬架上都装有一个车身高度传感器，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而引起的悬架位移量。车身高度传感器常用的有片簧开关式、霍尔式和光电式传感器。第十四页，共58页。光电式车身高度传感器一般安装在车身与车桥之间（图２—５），其结构及工作原理如图２—６所示。第十五页，共58页。第十六页，共58页。2.2.3加速度传感器当车轮打滑时，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。常用的加速度传感器有差动变压器式和钢球位移式等。第十七页，共58页。１、差动变压器式加速度传感器图２—７所示为差动变压器式加速度传感器的结构，图２—８所示为其工作原理。第十八页，共58页。２、钢球位移式加速度传感器钢球位移式加速度传感器的结构如图２—９所示。第十九页，共58页。2.2.4模式选择开关模式选择开关位于变速器操纵手柄旁，如图２—１０所示。驾驶员根据汽车的行驶状况和路面情况选择悬架的运行模式，即悬架的“软”、“中”或“硬”状态，从而决定减振器的阻尼力大小。第二十页，共58页。2.2.5其他传感器及开关１、车速传感器车速传感器安装在车轮上，检测出转速信号，汽车车身的侧倾程度取决于车速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。２、节气门位置传感器节气门位置传感器可以间接检测汽车加速信号，判断汽车是否在进行急加速，利用此信号作为防下坐控制的一个工作状态参数。３、车门传感器车门传感器可防止行驶过程中车门未关闭。第二十一页，共58页。４、高度控制开关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的使汽车高度上升和下降，有的汽车还有高度控制ＯＮ／ＯＦＦ开关，用于停止车高控制。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。５、制动灯开关当踩下制动踏板时，制动灯开关接通，ＥＣＵ接收这个信号作为防点头控制的一个起始状态。第二十二页，共58页。2.3电子控制单元（ＥＣＵ）悬架电子控制单元接收各传感器、开关输入的信号，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。悬架电子控制单元ＥＣＵ电路一般由输入电路、微处理器、输出电路和电源电路等组成，如图２—１１所示。ＥＣＵ具有提供稳压电源、传感器信号放大、输入信号计算、驱动执行机构和故障检测等功能。第二十三页，共58页。第二十四页，共58页。2.4执行机构2.4.1空气弹簧空气弹簧主要由主气室、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，如图２—１２所示。第二十五页，共58页。悬架上端与车身连接，下端与车轮连接。主气室的容积是可变的，在它的下部有一个可伸展的隔膜，压缩空气进入主气室可升高悬架高度，反之使悬架下降。悬架刚度执行机构在主气室与副气室之间，主、副气室之间通过一个通路有气体相互流动，改变主、副气室之间气体通路的大小，使主气室被压缩的空气量发生变化，即可改变空气弹簧的刚度。减振器活塞通过中心杆和悬架控制执行器连接，执行器带动阻尼调节杆转动可改变活塞上阻尼孔的大小，从而改变减振器的阻尼系数。由此可见，弹簧刚度是通过主气室与副气室进行调节的，阻尼系数是通过减振器进行调节的。第二十六页，共58页。2.4.2悬架阻尼调节装置１、可调阻尼式减振器可调阻尼式减振器主要由缸筒、活塞及活塞控制杆、回转阀等组成，如图２—１３所示。第二十七页，共58页。如图２—１３所示，Ａ－Ａ、Ｂ－Ｂ、Ｃ－Ｃ三个截面的阻尼孔全部被回转阀封住，此时只有减振器下面的主阻尼孔仍在工作，所以这时阻尼为最大，减振器被调节到“硬”状态。当回转阀从“硬”状态位置顺时针转动６０°时，Ｂ－Ｂ截面的阻尼孔打开，Ａ－Ａ、Ｃ－Ｃ两截面的阻尼孔仍关闭，因为多了一个阻尼孔参加工作，所以减振器处于“运动”状态。当回转阀从“硬”状态位置逆时针转动６０°时，Ａ－Ａ、Ｂ－Ｂ、Ｃ－Ｃ三个截面的阻尼孔全部打开，这时减振器的阻尼最小，减振器处于“软”状态。第二十八页，共58页。２、阻尼转换执行机构阻尼转换执行机构装在减振器的上部，由直流电动机、减速齿轮、控制杆、电磁铁和挡块等组成，如图２—１４所示。第二十九页，共58页。2.4.3悬架刚度调节装置悬架刚度调节是通过悬架刚度执行机构开闭主气室与副气室的隔板，改变气室的容积而实现的，即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悬架刚度，高速行驶转换为大刚度，低速行驶转换为小刚度；在制动时使前悬架刚度增加，在加速时，使后悬架刚度增加；而转弯时使左右悬架刚度调节以减少侧倾。一般减小空气弹簧刚度会使汽车增大侧倾、下坐或点头，因此悬架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。第三十页，共58页。悬架刚度执行机构由刚度控制阀和执行机构等组成，如图２—１５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。第三十一页，共58页。刚度控制阀装在空气弹簧副气室的中部，如图２—１６所示。由空气阀、阀体和空气阀控制杆组成，空气阀在截面上有一个空气孔，外部的阀体在截面上有不同大小的空气孔。第三十二页，共58页。2.4.4车高控制执行机构车高控制是指根据乘员人数、装载质量和汽车的状态自动调节汽车高度。当乘员人数和装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，乘员下车或装载质量减少后车高会增加，ＥＣＵ会控制空气弹簧在几秒钟内将空气少量排出，降低车高。第三十三页，共58页。车高控制执行机构主要由空气阀、空气压缩机和设置在悬架之上的主气室组成。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。车身高度控制原理如图２—１７所示。第三十四页，共58页。2.5ＬＳ４００电子控制悬架系统ＬＳ４００电子控制悬架系统为主动式空气弹簧悬架。它可以对车身高度、弹簧刚度及减振器阻尼力进行综合控制，可以抑制车辆侧倾、制动时前部点头和高速行驶进后部下沉等汽车行驶状态变化，因此具有良好的乘坐舒适性和操纵稳定性。第三十五页，共58页。2.5.1系统操作ＬＳ４００电子控制悬架系统有３个操作选择开关：平顺性开关、高度控制开关和高度控制ＯＮ／ＯＦＦ开关。高度ＯＮ／ＯＦＦ控制开关安装在汽车尾部后备箱的左边。当高度ＯＮ／ＯＦＦ控制开关处于ＯＮ位置时，系统可按选择方式进行车身高度自动控制；该开关处于ＯＦＦ位置时，系统不执行车身高度控制。第三十六页，共58页。高度控制开关和平顺性开关安装在驾驶室内变速操纵杆的旁边。高度控制开关用于选择控制车身高度，当高度控制开关处于ＨＩＧＨ（高）位置时，系统对车身高度进行“高值自动控制”；当高度控制开关处于ＮＯＲＭ时，车身高度则进入“常规值自动控制”状态。平顺性开关用于选择控制悬架的刚度、阻尼力参数。当平顺性开关处于ＳＰＯＲＴ位置时，系统进入“高速行驶自动控制”；当平顺性处于ＮＯＲＭ位置时，系统对悬架刚度、阻尼力进行“常规值自动控制”。此时，悬架ＥＣＵ根据车速传感器等信号，使悬架的刚度、阻尼力自动地处于平顺性软、平顺性中或平顺性硬３个位置。第三十七页，共58页。2.5.2系统的组成电控悬架系统元件在车上的位置如图２—２０所示。第三十八页，共58页。2.5.3工作原理１、车身高度控制车身高度控制系统由压缩机、干燥器、排气阀、１号高度控制继电器、２号高度控制继电器、１号高度控制阀、２号高度控制阀、前后左右４个空气弹簧、４个车身高度传感器及悬架ＥＣＵ等组成。图２—２１所示为车身高度控制系统示意图。第三十九页，共58页。第四十页，共58页。２、弹簧刚度和减振器阻尼力控制电子控制悬架系统空气弹簧的结构如图２—２５所示。第四十一页，共58页。2.5.4系统电路图图２—２７所示为ＬＳ４００电子控制空气悬架系统的线路连接图。第四十二页，共58页。课堂讨论（１）请分析汽车电控悬架系统车身高度控制失灵的故障原因。（２）请分析汽车电控悬架系统刚度和阻尼系数控制失灵的故障原因。第四十三页，共58页。相关技能本部分以ＬＳ４００电子控制悬架系统为例进行介绍。第四十四页，共58页。2.6初步检查１、汽车高度调整功能的检查（１）检查轮胎气压是否正常（前后分别为０．２３ＭＰａ和０．２５ＭＰａ）。（２）检查汽车高度（下横臂安装螺栓中心到地面的距离）。（３）高度控制开关。起动发动机，将高度控制开关由ＮＯＲＭ位置转换到ＨＩＧＨ位置，车身高度应升高１０～３０ｍｍ，从操作高度开关到压缩机起动的时间应为２ｓ，从压缩机起动到高度调整完成，所需时间为２０～４０ｓ。（４）使车辆处于ＨＩＧＨ高度调整状态，起动发动机，将高度调整开关从ＨＩＧＨ位置转换到ＮＯＲＭ位置，车辆高度变化应为１０～３０ｍｍ，从操作高度开关到压缩机起动的时间应为２ｓ，从开始排气到高度调整结束的时间应为２０～４０ｓ。第四十五页，共58页。２、溢流阀的检查当压缩机工作时，检查溢流阀是否工作。（１）点火开关置于ＯＮ，将高度控制连接器的１、７端子跨接，如图２３０所示，使压缩机工作。（２）压缩机工作一会儿后，检查溢流阀是否放气，如图２３１所示；如果不放气说明溢流阀堵塞、压缩机故障或有漏气的部位。（３）检查结束后。将点火开关置于ＯＦＦ，清除故障码。第四十六页，共58页。３、漏气检查（１）将高度控制开关置于ＨＩＧＨ位置，使车辆高度升高。（２）使发动机熄火。（３）在管子的接头处涂抹肥皂水，如图２—３２所示。第四十七页，共58页。４、汽车高度调整在进行汽车高度调整时，必须将高度控制开关处于ＮＯＲＭ位置。应在水平面上进行高度调整，务必将汽车的高度调整到标准范围以内。（１）检查汽车高度。在相应的测量点检查车身高度是否合适，如图２—３３所示。第四十八页，共58页。（２）调整汽车高度①旋松车身高度传感器连杆上的两只锁紧螺母。②转动车身高度传感器连接杆的螺栓以调节长度。车身高度传感器连接杆每转一圈能使汽车高度改变大约４ｍｍ。③检查车身高度。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。④预拧紧两只锁紧螺母。⑤再检查一次汽车高度。⑥旋紧锁紧螺母，拧紧力矩为４．４Ｎ·ｍ。注意：在拧紧锁紧螺母时应确保球节与托架平行。（３）检查车轮定位第四十九页，共58页。2.7故障自诊断１、指示灯检查（１）点火开关置于ＯＮ位置。（２）ＬＲＣ指示灯（ＳＰＯＲＴ指示灯）和ＨＥＩＧＨＴ指示灯（ＮＯＲＭ和ＨＩ指示灯）应点亮２ｓ，指示灯的位置如图２—３５所示。（３）如果ＮＯＲＭ指示灯以每１ｓ的间隔闪亮时，表明ＥＣＵ中存有故障码；如果出现故障，应检查相应电路。第五十页，共58页。２、读取故障码（１）点火开关置于ＯＮ位置。（２）跨接ＴＤＣＬ或检查连接器的ＴＣ与Ｅ