AAS系统模块

理实一体化教案（冯健）1电控悬架系统和动力转向系统电控空气悬架系统（AAS）课题1电控空气悬架系统的检测任务引入乘车的人大多能感觉到：由于车辆的起步、加速、转弯、刹车或减速，车内乘客容易站立不稳甚至摔倒。如何克服这此现象呢？奥迪A8的可调空气悬架(AdaptiveAirSuspension，简称AAS)是缓解这类现象的一种很好的技术。那么，该系统的工作原理是什么，都由哪些元件组成，如何对这些元件进行检测呢？任务分析奥迪A8汽车电控空气悬架系统通过改变悬架的软硬度和减振系统阻尼的大小，以适应不同的行驶条件。其提供了4种不同的车身离地间隙：最高离地间隙145mm、高速模式95mm、运动模式100mm、普通模式120mm，车主可以根据不同的路况或车速进行选择。如在路面状况恶劣时增加离地间隙以提高通过性；在高速行驶时选择运动模式以降低车身重心，增强车辆的行驶稳定性，同时也可以减少空气阻力，降低油耗。不论选择什么模式，AAS都会根据安装在车身不同位置的多个传感器，来感知载荷、车速和路面状况等信息，通过这些信息来选择合适的悬架硬度和减振阻尼，使车辆在加速、制动和转弯时都能获得很好的车身控制，保持车身高度不发生变化，车辆也基本不产生侧倾，以获得良好的舒适性和操控性。知识点◇电控空气悬架系统组成、工作原理技能点◇电控空气悬架系统各元件的检测理实一体化教案（冯健）2相关知识一、电控空气悬架系统的结构以奥迪A8汽车为例，电控空气悬架系统在车上的实际安装位置如图6—1所示。图6—1电控空气悬架系统安装位置奥迪A8轿车的自适应空气悬架系统包括空气压缩机、高度控制装置控制单元、4个车身高度传感器、3个车身加速度传感器、储压罐、空气弹簧及控制空气弹簧的电磁阀组，其电控系统示意图见图6—2。理实一体化教案（冯健）3图6—2电控系统示意图二、电控空气悬架系统的组成1．控制单元控制单元(J197)安装于车内贮物箱前，用于处理其它总线部件的相关信息和独立的输入信号，处理生成控制信号，以控制压缩机、电磁阀和减振器。图6—3控制单元J197外形图理实一体化教案（冯健）42．空气弹簧空气弹簧采用外部引导式，它被封装在一个铝制的圆筒内(见图6—4)。为了防止灰尘进入圆筒与空气弹簧伸缩囊之间，用一个密封圈密封活塞与气缸之间的区域。密封圈在维修时可以更换，空气弹簧伸缩囊不能单独更换，出现故障时，必须更换整个弹簧／减振支柱。空气弹簧不仅替代了钢制弹簧，而且还有其独特的优点。它使用铝制气缸的新式外部引导性装置，减小了空气弹簧伸缩囊的壁厚，使在路面不平情况下的响应更加灵敏。图6—4前桥空气弹簧空气弹簧为了能以最佳的承载宽度来达到行李箱的最大利用容积，后桥的空气弹簧直径就被限制到最小的尺寸。而为了满足舒适要求，空气的体积又不能太小，为了解决这个矛盾，使用了一个与减振器连在一起的储气罐，用于额外供应空气。储压罐位于汽车左侧,行李厢底板与后部消声器之间，储压罐的最大工作压力为16bar。见图6—5所示。理实一体化教案（冯健）5图6—5后桥空气弹簧3．减振器减振器使用了一个无级电子双管气压减振器(无级减振控制系统)。如图6—6所示，活塞1的主减振阀门3通过弹簧4机械预紧，在阀门上方安装有电磁线圈5，连接导线经由活塞杆的空腔与外部连接。1-活塞2-气缸套3-主减振阀门4-弹簧5-电磁线圈图6—6减振器工作原理整个活塞在气缸套2内以速度V向下运动，空腔内主减振阀门下的油压上升。电磁线圈通电，电磁力FM对弹簧力FF有反作用，并将其部分提升。当电磁力与机油压力的总和(FM+FP)超过弹簧力FF时，就会产生一个力FR，此力将主减振阀门打开。电流强度调控线圈电磁力的大小，电流强度越大，液压油的流过阻力和减振器阻尼力就越小。当电磁线圈没有电流作用时，减振器阻尼力达到最大。减振器阻尼力最小时，电磁线圈理实一体化教案（冯健）6上的电流大约为1800mA。在紧急运行时，不对电磁线圈通电，这样就设定了最大减振力，并通过其保证车辆行驶时的动态稳定。4．空气供应机组空气供应机组安装在发动机机舱的左前方，其上安装有温度传感器，该传感器接收的是压缩机气缸盖的温度。其电阻值随着温度的升高而减小（即所谓负温度系数的含义）。控制单元会对这个电阻变化进行分析。压缩机最长可以工作多长时间就由当时的温度来决定。当压缩机缸盖温度过高时将自动关闭空气供应机组。见图6—7所示.1-支架2-电动机3-压缩机4-电力驱动电压接头5-空气干燥箱6-温度传感器7-温度传感器接头8-进行和排气管9-气动排气阀10-到电磁阀组的压缩空气接头11-与排气电磁阀的连接的接头图6—7空气供应机组气动系统工作原理：压力建立：空气由压缩机1经空气滤清器8和辅助消音器7吸入。压缩空气经空气干燥器2、单向阀3a和阀9进入空气弹簧。如果空气弹簧由蓄压器充气，那么阀10和相应车桥上的阀9就会打开。蓄压器12由压缩机1经打开的阀10来充气。在车辆发生侧滑时，阀9a-9d也可单独来调节。见图6—8a。卸压：相应的阀9a、9b和9c、9d以及电控排气阀5打开，气流流经排气阀5并打开气动预控排气阀6。气流经排气阀6、辅助消音器7和空气滤清器8离开系统。阀9a、9b和9c、9d是成对电控的（前桥和后桥）。见图6—8b。理实一体化教案（冯健）7a气动系统压力建立图b气动系统卸压图1-压缩机2-空气干燥器3a,3b-单向阀4-排气节流阀5-电控排气阀N1116-气动排气阀7-辅助消音器8-空气滤清器9a-左前减振支柱阀N1489b-右前减振支柱阀N1499c-左后减振支柱阀N1509d-右后减振支柱阀N15110-蓄压器阀N31111-压力传感器G29112-蓄压器13a-左前减振支柱13b-右前减振支柱13c-左后减振支柱13d-右后减振支柱图6—8气动控制图5．加速度传感器(G341、G342、G343)为对某种行驶状态进行最理想的减振调控，应知道某段时间内车身的运动情况（簧载质量）和车桥部件的特性（非簧载质量）。该系统使用3个传感器测量车身的加速度，其中有2个位于前桥的弹簧支柱拱顶上，第3个位于右后轮罩内，通过处理车身高度传感器的信号来获取车轴部件(非簧载质量)的加速度。车身加速度传感器用螺栓将支架和传感器固定在车身上。传感器和支架通过卷曲折边的方式连接。不允许对卷曲折边进行任何作业！在维修工作中必须将传感器和支架一同换下。安装好后，传感器外壳上的箭头应朝上。见图6—9。理实一体化教案（冯健）8图6—9车身加速度传感器车身加速度传感器的传感元件由多层硅片和玻璃组成。中间硅片制成弹性定位的簧片(可振动质量)。传感器的灵敏度主要由簧片刚度和簧片的质量来决定。金属涂层的可振物体作为一个可动电极，分别和上下对应电极各形成一个电容器。电容器的电容量取决于电极的面积以及两极之间的距离。见图6—10所示。a理实一体化教案（冯健）9b图6—10车身加速度传感器原理静止状态时，如图a所示，可振物体恰好位于对应电极的中间。两个电容器C1和C2的电容量是一样的。加速状态时，如图b所示，振动块由于惯性作用会偏离中间位置，电极之间的距离改变。距离缩短时，电容量增大。图6—9中电容C2的电容量相对于静止状态时增大，而电容C1的电容量减小。由此，通过C1、C2电容量的变化即可反映出车辆的加减速状态。6．车身高度传感器(G76、G77、G78、G289)又称车身水平传感器，共有4个。这4个车身高度传感器的结构相同，它们通过测得悬臂与车身之间的距离来判断车辆的高度状态。车身高度传感器以800Hz的频率进行感应探测。图6—11车身高度传感器安装位置7．电磁阀组理实一体化教案（冯健）10电磁阀组包括压力传感器及控制空气弹簧和储压罐的阀门，其系统示意图见图6—12。压缩机1通过空气滤清器8和附加消声器7吸入空气，被浓缩的空气经空气干燥箱2、止回阀3a和阀门9进入空气弹簧内。当向空气弹簧充气时，阀门1O和同一车桥上的阀门9打开。压缩机经打开的阀门lO向储压罐l2充气。当车辆处于一侧倾斜的情况下，阀门9a、9d被单独控制。图6—12电磁阀组8．压力传感器(G291)压力传感器浇铸在电磁阀组上，并且不能从外部进行操作。压力传感器用于测量前桥和后桥空气弹簧支柱或储压罐。G291根据电容测量原理进行工作：如图6—13所示，需要测量的压力(P)引起了陶瓷膜的偏转。由此导致安装在薄膜上的电极(1)和固定在传感器外壳上的对应电极(2)之间的距离发生了变化。两个电极形成了一个电容。电极间距离越小，电容的电容量就越大。通过集成的电子装置测量电容并转换为线性的输出信号。图6—13压力传感器工作原理理实一体化教案（冯健）11三、电控空气悬架系统的工作原理电控空气悬架系统AAS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的执行器动作，完成悬架特性参数的调整，即在车辆行驶过程中，根据实际需要，使悬架系统的基本控制参数，如刚度，阻尼可随时调节，从而达到最佳的平顺性与稳定的行车状态。任务实施一、压力传感器G291的检测压力传感器G291电路接线如图6—14所示。三根导线均与电控单元J197相连，分别为电源线、信号线、接地线。检测时，1．打开点火开关，用万能表20V电压档测量电源线与接地线之间电压，应与标准值对应，否则电控单元J197故障或传感器与J197之间导线故障。2．运转发动机，用万能表20V电压档测量信号线与接地线之间电压，应与标准值对应，否则为传感器损坏。图6—14压力传感器G291接线图二、压缩机温度传感器G290的检测压缩机温度传感器G290电路接线如图6—15所示。两根导线均与电控单元J197相连，分别为信号线、接地线。检测时，1．断开传感器插接器，测量传感器电阻，应与标准值对应，否则传感器损坏。2．打开点火开关，测量信号线与接地线之间电压，应与标准值对应，否则电控单元J197故障或传感器与J197之间导线故障。理实一体化教案（冯健）12图6—15压缩机温度传感器接线图三、车身高度传感器G77的检测车身高度传感器G77电路接线如图6—16所示。三根导线均与电控单元J197相连，分别为接地线、信号线、电源线。检测时，打开点火开关，1．用万能表20V电压档测量电源线与接地线之间电压，应与标准值对应，否则电控单元J197故障或传感器与J197之间导线故障。2．弹跳车身，用万能表20V电压档测量信号线与接地线之间电压，应产生变化，否则为传感器损坏。图6—16车身高度传感器接线图四、车身加速度传感器G343的检测图6—17车身加速度传感器接线图车身加速度传感器G343电路接线如图6—17所示。三根导线均与电控单元J197相连，分别为接地线、信号线、电源线。检测时，打开点火开关，1．用万能表20V电压档测量电源线与接地线之间电压，应与标准值对应，否则电控单理实一体化教案（冯健）13元J197故障或传感器与J197之间导线故障。2．在快速移动传感器的过程中，用万能表20V电压档测量信号线与接地线之间电压，应产生变化，否则为传感器损坏。五、压缩机继电器J403的检测压缩机继电器J403电路接线如图6—18所示。四根导线中第一根和第四根与电控单元J197相连，分别为接地线、ECU供电线；第二根、第三根分别为压缩机供电线、蓄电池电源线。检测时，1．断开继电器插接器，打开点火开关，用万能表20V电压档测量第一根线与第四根线之间电压，应与标准值对应，否则电控单元J197故障或传感器与J197之间导线故障；测量第三根线电压是否为蓄电池电压，否则该线至蓄电池之间电路有故障。2．连接继电器插接器，打开点火开关，用万能表20V电压档测量第二根线，即压缩机供电线应为蓄电池电压，否则继电器损坏。图6—18压缩机继电器接线图六、压缩机电机V66的检测压缩机电机V66仅两根导线。两根导线分别为压缩机电机接地线、供电线。检测时，断开电机插接器，1．测量电机阻值，应与标准值对应，否则电机损坏。2．打开点火开关，用万能表20V电压档测量供电线电压，应与标准值对应，否则检查压缩