电控悬架系统控制原理和检修[1]

本科毕业设计（论文）电控悬架系统控制原理和检修2摘要电子技术与汽车技术的结合形成了一门新技术——汽车电子技术，随着汽车电子技术的日趋完善，时至今日，汽车电子化已达到相当高的程度。汽车电子技术已成为一个国家汽车工业发展的标志。本篇论文不仅对应用广泛的电子控制悬架系统的结构、原理进行了系统阐述，而且对其故障类型与产生原因进行分析，同时也对诊断与检测方法、流程也作了详细的介绍。关键词：电子控制，悬架系统，故障，诊断AbstractElectronicsandautomotivetechnologycombinetoformanewtechnology-automotiveelectronics,automotiveelectronicstechnologyismaturing,todate,automotiveelectronicshasreachedaveryhighlevel.Automotiveelectronicstechnologyhasbecomethesymbolofthedevelopmentofanationalautoindustry.Thisthesis,notonlyfortheapplicationofawiderangeofelectronicallycontrolledsuspensionsystemstructure,theprincipleofthesystemdescribed,anditsfailuretypesandcausesanalysis,diagnosisanddetectionmethods,theprocessisalsointroducedindetail.Keywords:Electronicallycontrolledsuspensionsystem,fault,diagnosis2目录1绪论.....................................................................11.1选题背景及意义.......................................................11.2国内外研究状况.......................................................11.3研究内容.............................................................22电子控制悬架系统概述.....................................................32.1电子控制悬架系统主要功能.............................................32.2电子控制悬架系统结构与工作原理.......................................43电子控制悬架系统传感器...................................................73.1车身高度传感器.......................................................73.2方向盘转角传感器.....................................................93.3车速传感器..........................................................103.4加速信号............................................................123.5车门信号............................................................123.6制动信号............................................................123.7悬架控制开关........................................................134电子控制悬架系统电子控制模块............................................154.1电控空气悬架系统电子控制模块（悬架ECU）功能.........................154.2电控空气悬架系统电子控制模块（悬架ECU）的结构和工作原理.............154.3电控空气悬架系统执行器的功能........................................174.4电控空气悬架系统执行器的结构、工作原理及分类........................185电子控制悬架系统故障诊断与检测..........................................205.1电子控制悬架系统故障诊断............................................205.2故障类型及原因......................................................205.3故障诊断方法........................................................215.4故障诊断流程及其诊断类型............................................23结论.......................................................................30参考文献...................................................................31致谢.......................................................................32311绪论1.1选题背景及意义随着生活水平的不断提高，对车辆乘坐舒适性和操纵稳定性提出了更高的要求。但是传统悬架形式所采用的固定刚度和确定阻尼的弹簧、减震器满足现代汽车所要求的舒适性及操纵稳定性.这样却势必导致车身在行驶的过程中位移偏大，需要相应的提高车身高度，这会随之带来增加车身重心高度.另一方面，为提高汽车的操纵稳定性，一般要求悬架具有较大的弹簧刚度和减震器阻尼，这显然与改善舒适性的要求相矛盾。由于电子控制悬架的应用数量不断扩大，便使电子控制悬架的维护逐渐的被人重视，但是，相关人才的增长速度跟不上电控悬架的普及速度或者缺乏相关知识，致使这方面的维护比较混乱，因此，本篇论文将重点阐述电控悬架的结构及维护。1.2国内外研究状况电子控制悬架在国外高速客车和豪华城市客车上的使用率已接近100%,在其中、重型载货汽车和挂在车上使用率已超过80%,部分高级轿车也逐渐将电控悬架作为标准配置,在列车上应用也日益广泛;在一些特种车辆上,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,空气弹簧悬架的应用更为广泛.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,电控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,但真正拥有电控悬架系统设计开发、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年代就开始对电控弹簧进行研究,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效的工作,并取得了许多重要研究成果。21.3研究内容本研究设计在过去的研究的基础上，分别从四个部分来写的：第一部分：电子控制悬架系统的概述（包括简介、功能、和组成部分）；第二部分：电子控制悬架系统传感器（传感器类型）第三部分：电子控制悬架系统电子控制模块及执行器（包括电子控制悬架系统电子控制模块和执行器的功能、结构、工作原理和执行器的类型）第四部分：电子控制悬架系统故障诊断与检测（故障类型及其原因、故障诊断工具、故障诊断流程和检测方法）32电子控制悬架系统概述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。悬架是车身与车轮之间的一切传力连接装置的总称。它的作用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都传递到车身上，以保证汽车的正常行驶。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。2.1电子控制悬架系统主要功能汽车悬架类型可分为被动悬架，半主动悬架和主动悬架。其中，被动悬架是由弹簧和减振器组成的机械式悬架系统，半主动悬架是由可变特性的弹簧和减振器组成的悬架系统，主动悬架是可主动调节悬架的刚度和阻尼的系统。半主动悬架和主动悬架系统都属于电子控制悬架系统，目前，电子控制悬架系统主要有四种结构形式：空气悬架、液压悬架、电磁悬架以及电子液力悬架。电子控制悬架系统包括动力源（液压泵或空气压缩机等），产生力和扭矩的主动作用器（油缸、汽缸、伺服电机、电磁阀等）、测量元件（如加速度、位移和力传感器等）和控制系统等，主要结构如图2.1。电子控制悬架系统主要功能是能够根据车身高度、车速、转向角度及速率、制动等信号，由电子控制单元（ECU）控制悬架执行机构，使悬架系统的刚度、减振器的阻尼力及车身高度等参数得以改变，从而使汽车具有良好的乘坐舒适性和操纵稳定性。图2.1电子控制悬架系统结构42.2电子控制悬架系统结构与工作原理1,电子控制悬架系统基本是由四个部分组成，如图2.2。（1）传感器：车高传感器、车速传感器、加速度传感器、转向盘转角传感器、节气门位置传感器（2）开关：模式选择开关、制动灯开关、停车开关、车门开关（3）电子控制单元：ECU（4）执行机构：可调阻尼力的减振器、可调节弹簧高度和弹性大小的弹性元件等。图2.3是丰田凌志LS400轿车电控空气悬架组成图图2.2电子控制悬架系统构成图5图2.3丰田凌志LS400轿车电控空气悬架组成图2,电控悬架系统的基本工作原理，如图2.4。车身状态传感器和开关给ECU提供加速度、位移及其他目标参数等信号,ECU根据各传感器送来的信号进行运算分析,向悬架执行元件发出指令信号,使执行元件(如阻尼调节步进电机)产生一定的机械动作,调节悬架参数的执行器(电磁阀、步进电机等)改变悬架的刚度、阻尼系数和车身高度,使车辆在行驶过程中具有良好的平顺性和操纵稳定性。2.4电控悬架系统的基本工作原理3,汽车电控悬架的形式和控制种类现代电控悬架的形式有很多种：（1）按悬架工作介质的不一样分两类，分别油气悬架系统和空气悬架系统。在这里介绍6一下空气悬架系统。电子空气悬架系统使用空气而不是使用液体来控制悬架系统。在系统中，每个车轮上都安装了一个空气弹簧。计算机控制进入每个空气弹簧的空气量。系统有空气压缩机和各种元件来操纵和控制车辆的悬架系统。（2）按控制目的不一样分四类，他们分别是车高控制系统、刚度控制系统、阻尼控制系统、综合控制系统等形式。（3）按控制系统有源或无源，可以分为半主动悬架和主动悬架等。当前，汽车悬控主要一下几种：1.车高调整不管车辆负载多少，一定保持汽车高度。另外，汽车在坏路上行驶时，车高升高，防止车桥与地面相碰；汽车在高速行驶时，使车高降低，这样可以减少空气的阻力，从而提高操的稳定性2.减震器阻尼力控制通过减震器阻尼力系数