发动机控制-悬架

电控悬架系统了解电控悬架系统的类型及功用。掌握减振器阻尼控制系统的组成及工作原理。掌握车身高度控制系统的组成及工作原理。掌握电子调节空气悬架的组成及工作原理。掌握油气弹簧悬架的组成及工作原理。了解带路况预测传感器的主动悬架系统。能结合实例说明电控悬架系统的具体应用情况。能结合实例进行电控悬架系统故障诊断。第1节电控悬架系统概述

电控悬架能克服传统悬架的不足，可根据不同的路面条件，不同的载质量，不同的行驶速度等来控制悬架系统的刚度、调节减振器阻尼力的大小以及调整车身高度，从而使车辆的平顺性和操纵稳定性在各种行驶条件下达到最佳的组合。第1节电控悬架系统概述

半主动悬架：可根据汽车运行时的振动及工况变化，对悬架阻尼参数进行自动凋整。为无源控制，在汽车转向、起步及制动等工况时，不能对悬架刚度和阻尼进行有效控制。全主动悬架：简称主动悬架，为有源控制，可根据汽车载质量、路面状况、行驶速度、运行工况变化时，自动调整悬架的刚度和阻尼以及车身高度，能同时满足汽车行驶平顺性和操纵稳定性等要求。第2节电控悬架结构与工作原理

常见减振器阻尼控制系统有超声悬架系统（SSS）、自适应阻尼控制系统（ADS）、自动行驶控制系统（ARC）及丰田电子控制悬架系统（TEMS）。一、减振器阻尼控制系统ECU根据汽车行驶过程中各种传感器提供的状态信号计算车辆行驶状态，以确定减振器阻尼力的大小，并通过执行器进行调节。第2节电控悬架结构与工作原理

丰田电子控制悬架系统（TEMS）

模式选择开关：由驾驶员根据汽车行驶状态选择悬架运行模式，即NORMAL（标准）或SPORT（跑车），从而决定减振器阻尼力的大小。一、减振器阻尼控制系统第2节电控悬架结构与工作原理

丰田电子控制悬架系统（TEMS）

转向传感器一、减振器阻尼控制系统

检测转向盘的转动角度、转动速度、中间位置及转动方向。ECU根据转向传感器和车速传感器信号判断汽车转向时转向力的大小，以控制车身的倾角。第2节电控悬架结构与工作原理

丰田电子控制悬架系统（TEMS）

转向传感器一、减振器阻尼控制系统ECU根据汽车行驶过程中各种传感器提供的状态信号计算车辆行驶状态，以确定减振器阻尼力的大小，并通过执行器进行调节。第2节电控悬架结构与工作原理

丰田电子控制悬架系统（TEMS）——执行器一、减振器阻尼控制系统

由直流电动机、小齿轮、减速齿轮、控制杆和电磁铁等组成；根据电动机和电磁铁的供电方式，可形成3级阻尼。

目前角度

驱动角度

电动机

电磁铁

正极负极

—软—+OFF—运动+—OFF软硬+—ON运动硬—+ON第2节电控悬架结构与工作原理

丰田电子控制悬架系统（TEMS）——可调阻尼式减振器一、减振器阻尼控制系统②当回转阀从硬阻尼状态顺时针转动60º时，B截面阻尼孔打开，A、C截面阻尼孔仍关闭，因为多了一个阻尼孔参加工作，所以减振器处于运动状态。

③当回转阀从硬阻尼状态逆时针转动60º时，A、B、C三个截面的阻尼孔全部打开，此时减振器阻尼孔最小，减振器处于软阻尼状态。1-阻尼调节杆2-阻尼孔3-活塞杆4-回转阀①当A、B、C三个截面的阻尼孔全部被回转阀封住时，只有减振器下面的阻尼孔在工作，此时阻尼最大，减振器被调节至硬阻尼状态。第2节电控悬架结构与工作原理

丰田电子控制悬架系统（TEMS）——压电式减振器一、减振器阻尼控制系统

由压电传感器、压电执行器和阻尼力变换阀三部分组成。

a）结构b）硬工况c）软工况1-阻尼力变换阀2-挺杆3-活塞4-压电执行器5-活塞杆6-压电传感器第2节电控悬架结构与工作原理

丰田电子控制悬架系统（TEMS）——压电式减振器一、减振器阻尼控制系统

当由颠簸路面而引起的冲击力作用在减振器支撑杆上时，在压电传感器上约2μs内产生电压信号。压电元件有5层，每层厚度为0.5mm。1、5-绝缘体2、4-电极3-压电元件6-螺钉

压电传感器第2节电控悬架结构与工作原理

丰田电子控制悬架系统（TEMS）——压电式减振器一、减振器阻尼控制系统

根据ECU指令被施加电压后，由于压电负效应，在约5μs内产生50μm左右的位移，经活塞和推杆放大后，使阻尼力变换阀动作。

压电执行器1-引线2-压电元件3-凸缘4-电极板5-引线6-绝缘管第2节电控悬架结构与工作原理

丰田电子控制悬架系统（TEMS）——TEMS指示灯一、减振器阻尼控制系统

ECU向仪表板上的TEMS指示灯输出信号。仪表板上有3个指示灯，当减振器处于软阻尼位置时，左边指示灯亮；当减振器处于运动阻尼位置时，左边和中间指示灯亮；减振器处于硬阻尼位置时，3个指示灯都亮。另外，接通点火开关时指示灯亮2s，以检查灯泡是否烧坏。当系统发生故障时，TEMS指示灯亮用以提示。

丰田电子控制悬架系统（TEMS）——系统控制功能

正常行驶减振控制——正常行驶时，减振力按照模式选择开关的设置方式确定，当开关置于NORM位置时，减振力为软；开关置于SPORT位置时，减振力为中。第2节电控悬架结构与工作原理

丰田电子控制悬架系统（TEMS）——系统控制功能一、减振器阻尼控制系统

防车尾下坐控制——用于防止汽车起动或急加速时车辆后端下坐。第2节电控悬架结构与工作原理

丰田电子控制悬架系统（TEMS）——系统控制功能一、减振器阻尼控制系统

防侧倾控制——用于防止汽车转弯或沿S弯路行驶时的车身侧倾。第2节电控悬架结构与工作原理

丰田电子控制悬架系统（TEMS）——系统控制功能一、减振器阻尼控制系统

防车头下沉控制——用于防止汽车制动时汽车头部下沉程度。第2节电控悬架结构与工作原理

丰田电子控制悬架系统（TEMS）——系统控制功能一、减振器阻尼控制系统

高速控制（仅限于标准控制）——用于提高高速行车中的方向稳定性。第2节电控悬架结构与工作原理

丰田电子控制悬架系统（TEMS）——系统控制功能一、减振器阻尼控制系统

预防换档时车尾下坐（A/T车型）——用于防止自动变速器车辆起动时车辆后端下坐的程度。第2节电控悬架结构与工作原理

系统组成及工作原理二、车身高度控制系统

ECU根据传感器信号等，对电磁阀发出指令。车身需要升高，电磁阀动作，压缩空气进入空气悬架的主气室，车身上升；若电磁阀不动作，车身维持一定高度。若车身降低，ECU控制电磁阀通电打开，对悬架主气室充气；当车身需要下降时，空气压缩机停止工作，电磁阀通电打开，同时排气阀也通电打开，悬架主气室的气体通过电磁阀、空气管路、干燥器、排气阀而排出，车身下降。第2节电控悬架结构与工作原理

系统组成及工作原理——压缩机二、车身高度控制系统

直流电动机带动空气压缩机工作，从压缩机出来的压缩空气经干燥器干燥后进入储气罐，储气罐气体压力由调压阀进行调节。1-储气罐2-调节阀3-进气阀4-空气压缩机5-干燥器第2节电控悬架结构与工作原理

系统组成及工作原理——车身高度传感器二、车身高度控制系统

将车身高度转换成电信号，输送给ECU。1-光电耦合元件2-遮光盘3-盖4-电缆

5-金属封油环6-壳7-轴第2节电控悬架结构与工作原理

系统组成及工作原理——车身高度传感器二、车身高度控制系统

光电耦合元件之间交替透光，光电耦合元件将此变化转换成电信号输入到ECU。利用这4组光电耦合元件导通与截止的组合，即可将车身高度的变化分为16个区域进行检测。

a）工作原理b）工作电路1-光电耦合元件2-遮光盘3-连杆4-轴ONOFF第2节电控悬架结构与工作原理

系统组成及工作原理二、车身高度控制系统车高光电耦合组件的状态车高范围计算机的判断结果No1.(SH1)No2.(SH2)No3.(SH3)No4.(SH4)

高↑┆↓低OFFOFFONOFF15……OVERHIGH……HIGH

……NORMAL

……LOW……OVERLOWOFFOFFONON14ONOFFONON13ONOFFONOFF12ONOFFOFFOFF11ONOFFOFFON10ONONOFFON9ONONOFFOFF8ONONONOFF7ONONONON6OFFONONON5OFFONONOFF4OFFONOFFOFF3OFFONOFFON2OFFOFFOFFON1OFFOFFOFFOFF0

第2节电控悬架结构与工作原理

系统组成及工作原理——车身高度传感器二、车身高度控制系统

车身高度传感器安装位置及工作状态1-后悬架臂2-轮胎3-车架4-减振器5-螺旋弹簧6-连杆7-槽8-光电元件9-遮光盘10-拉紧螺栓第2节电控悬架结构与工作原理

EMAS具有“软”、“硬”两种弹性，可调节减振器具有“软”、“中”、“硬”三种不同的阻尼特性。三、电子调节空气悬架控制项目功能防侧倾控制使弹簧刚度和减振力变成“坚硬”状态，该项控制能抑制汽车侧倾而使汽车的姿势变化减至最小，以改善操纵性防点头控制使弹簧刚度和减振力变成“坚硬”状态，该项控制能抑制汽车制动时“点头”而使汽车的姿势变化减至最小防下坐控制使弹簧刚度和减振力变成“坚硬”状态，该项控制能抑制汽车加速时后部下坐而使汽车的姿势变化减至最小高车速控制使弹簧刚度变成“坚硬”状态和使减振力变成“中等”状态。该项控制能改善汽车高车速时的行驶稳定性和操纵性不平整道路控制使弹簧刚度和减振时需要变成“中等”或“坚硬”状态，以抑制汽车车身在悬架上下垂，从而改善汽车在不平坦道路上行驶时的乘坐舒适性颤动控制使弹簧刚度和减振力变成“中等”或“坚硬”状态。它能抑制汽车在不平坦道路上行驶时的颤动跳振控制使弹簧刚度和减振力变成“中等”或“坚硬”状态。该项控制能抑制汽车在不平坦道路上行驶时的上下跳振弹簧刚度和减振器阻尼力控制第2节电控悬架结构与工作原理

EMAS具有“软”、“硬”两种弹性，可调节减振器具有“软”、“中”、“硬”三种不同的阻尼特性。三、电子调节空气悬架车身高度控制项目控制功能自动高度控制

不管乘客和行李质量情况如何使汽车高度保持某一个恒定的高度位置。操作高度控制开关能使汽车的目标高度变为“正常”或“高”的状态高车速控制

当高度控制开关在“HIGH（高）”位置时，汽车高度会降低到“正常”状态，改善高车速行驶时的空气动力学和稳定性HIGH（高）”位置时，汽车高度会降低到“正常”状态，改善高车速行驶时的空气动力学和稳定性点火开关OFF控制OFF控制

当点火开关关断后因乘客质量和行李质量变化而使汽车高度变为高于目标高度时，能是汽车高度降低到目标高度，改善汽车驻车时的姿势第2节电控悬架结构与工作原理

EMAS的组成三、电子调节空气悬架第2节电控悬架结构与工作原理

EMAS部件的车上布置三、电子调节空气悬架1-高度控制压缩机2-1号高度控制阀3-主节气门位置传感器4-门控灯开关5-悬架ECU6-2号高度控制继电器7-后悬架控制执行器8-高度控制连接器9-高度控制开关10-2号控制阀和溢流阀11-后高度控制传感器12-LRC开关13-高度控制开关14-转向传感器15-停车灯开关16-前悬架控制执行器17-前高度控制传感器18-1号高度控制继电器19-IC调节器20-干燥器和排气阀第2节电控悬架结构与工作原理

气动缸三、电子调节空气悬架1-悬架控制执行器2-空气阀3-副气室4-主气室5-气动缸6-旋转滑阀控制杆7-活塞量孔8-减振器

主、辅气室之间通过一个通路有气体相互流动，改变主、辅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，即可改变空气悬架的刚度。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。第2节电控悬架结构与工作原理

悬架控制执行器三、电子调节空气悬架

控制减振器的回转阀进行阻尼调节，同时还驱动主、辅气室的阀芯，进行刚度调节。步进电动机带动小齿轮驱动扇形齿轮转动，与扇形齿轮同轴的阻尼调节杆带动回转阀转动，使阻尼孔开闭的大小发生变化，从而调节减振器的阻尼。齿轮系带动与气室阀芯相连接的气阀控制杆转动，改变气室阀芯的角度，从而调节悬架的刚度。第2节电控悬架结构与工作原理

控制原理——步进电动机三、电子调节空气悬架当A-B绕组接通正向电流时，永磁转子将在定子磁极磁场的作用下，处于“低状态”位置；当A-B绕组不通电，C-D绕组通电时，永磁转子处于“高状态”位置；当A-B绕组通反向电流时，与低状态时相比，左右磁极磁性相反，永磁转子处于“中状态”位置。第2节电控悬架结构与工作原理

主、辅气室分开式空气悬架三、电子调节空气悬架

主、辅气室分开式空气悬架1-减振器2-主气室3-阻尼调节杆4-连接管5-辅气室6-步进电动机7-气阀体第2节电控悬架结构与工作原理

悬架控制执行器——步进电动机三、电子调节空气悬架气阀体的小通气孔与辅气室相通，主、辅气室间气体流量增大，悬架刚度处于低状态；气阀体的小通气孔与辅气室相通，主、辅气室间气体流通有阻尼存在，悬架刚度处于中状态；气阀体完全关闭，只有主气室参加工作，悬架刚度处于高状态。

悬架刚度调节示意图

第2节电控悬架结构与工作原理

控制原理三、电子调节空气悬架

ECU根据来自各传感器的信号和LRC开关及高度控制开关的位置信号，控制减振器阻尼、弹簧刚度和车身高度。

开关位置减振力弹簧刚度预定车辆高度LRC开关

NORM软软—SPORT中硬—高度控制开关

NORM——标准HIGH——高减振器阻尼、弹簧刚度和车身高度控制方式第2节电控悬架结构与工作原理

悬架刚度调节原理三、电子调节空气悬架

主、辅气室之间的气阀体上有大小两个通路。悬架控制执行器带动气阀体控制杆转动，使阀芯转过一个角度，改变通路的大小，即可改变主、辅气室之间的气体流量，使悬架刚度发生变化，有低、中、高3种状态。

1-阻尼调节杆2-气阀控制杆3-主、辅气室通路4-辅气室5-主气室6-气阀体7-小气体通路8-阀体9-大气体通路第2节电控悬架结构与工作原理

车身高度控制原理三、电子调节空气悬架

ECU对高度控制电磁阀通电后，将高度控制阀打开并将压缩空气引向气动缸，使汽车高度上升；当ECU使高度控制阀电磁和排气阀电磁线圈通电时，排气阀打开，将气缸中的压缩空气排入大气，汽车高度下降。

1-压缩机2-干燥器3-排气阀4-空气阀5-1号高度控制阀6-2号高度控制阀7、8-气动缸第2节电控悬架结构与工作原理

车身高度控制电路三、电子调节空气悬架第2节电控悬架结构与工作原理

主动式油气弹簧悬架系统四、油气弹簧悬架系统1-ECU2-转向传感器3-加速度传感器4-制动压力传感器5-车速传感器6-车身高度传感器7