电控悬架系统讲解

（2）悬架减 振力（阻 尼力）、 弹簧刚度 工作原理
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LS400悬架 结构
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1) 空气弹簧的变刚度工作原理。
当空气阀转到如图的位置时，主、副气室的气体通道被打开， 主气室的气体经空气阀的中间孔与副气室的气体相通，相当于 空气弹簧的工作容积增大，空气弹簧的刚度为“软”。
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2．ELM控制原理
• 如图 (a)所示常规控制系统是由旋转滑阀和高度阀组成，其中 旋转滑阀具有高度调节功能，高度阀具有车辆极限高度限位及 左右悬架气压平衡功能，只有两种阀同时安装时，才能实现控 制悬架的一般控制。图 (b)右侧ELM则完全集成前两种阀的功 能，其通过两只电磁阀联合控制左、右空气气囊，且中间设有 可准确控制的电子流量计，ELM可以通过本身的电控单元对空 气悬架实现智能化的电子控制，利用遥控器即可完成上限、行 驶、下限的高度设定，ELM还可以根据运输货台的不同，通过 控制气压流量而准确设定任意高度和两种记忆高度，使车辆更 加方便的装卸货物。
驻
当点火开关关断后因乘客重量和行
车
李重量变化而使汽车高度变为高于目
控
标高度时，能使汽车高度降低到目标
制
高度，这就能改善汽车驻车时的姿势
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（2）减振力（阻尼力）与弹簧刚度控制功能。
控制项目 防侧倾控制 防栽头控制 防下坐控制
功能
使弹簧刚度和减振力变成“坚 硬”状态。该项控制能抑制侧 倾而使汽车的姿势变化减至最 小，以改善操纵性能
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（7） 电磁式悬架调节执行器
• 电磁式悬架调节执行器由步进电机驱动。步进电机装在悬架调节执行 器内，由定子和线圈以及永磁转子组成。定子有两个12极的铁芯，相 互错开半齿而对置，两个线圈绕在两个铁芯上，但绕线方向相反。转 子则是一个具有12极的永久磁铁。
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（8） 线性式高度传感器。
使弹簧刚度和减振力变成 “坚硬”状态。该项控制能抑 制汽车制动时栽头而使汽车的 姿势变化减至最小
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 不平整 道路控制
颠动控制
跳振控制
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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
LS400电控空气悬架元件位置
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LS400空气悬架电子控制系统示意图
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3.丰田LS400电控悬架工作原理
（1）车身（底盘）高度工作原理
车两使用中，悬架ECU通过悬 架高度位置传感器检测车身（底盘） 的高度，如高出规定，则ECU使空 气压缩机工作，同时打开高度电磁阀， 压缩空气经过干燥器干燥后，经高度 电磁阀，进入气压缸，使车身（底盘） 升高。如检测车身底盘，高度低于规 定，则打开高度电磁阀和排气阀，在 车身重力的作用下，使气体排出气压 缸，从而降低车身（底盘）高度。其 中，压缩机只在升高的过程中工作其 余时间，均不工作。
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2.电子控制悬架系统调整内容
• 通过控制调节悬架的刚度和阻尼力，使汽车的悬架特性与 道路状况和行驶状态相适应。电控悬架其调整内容如下：
• 1．车高调整 • 2．减振器阻尼力控制 • 3．弹簧刚度控制
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3.电子控制悬架系统的种类
1）按传力介质的不同分:气压式、油压式 2）按控制理论的不同分：
1．丰田LS400电控悬架的功能
（1）车身高度控制功能，
自动 高度 控制
高车 速控 制
控制项目
wk.baidu.com
功能
不管乘客和行李重量情况如何使汽车 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
当高度控制开关在“height(高)”位置 时，汽车高度会降低到“正常”状态， 这就改善高车速行驶时的空气动力学 和稳定性
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当空气阀转到如图所示的位置时，主、副气室的气体通道被关闭， 主、副气室之间的气体不能相互流动，此时的空气弹簧只有主气室的 气体参加工作，空气弹簧的刚度为“硬”。
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2）变减振力（变阻尼力）工作原理
• 一般变阻尼减振器的结构是：外壳为一个长圆柱缸筒，带有活 塞的活塞杆插入缸筒内，缸筒内充满液压油，活塞上有节流孔。
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（6） 气动减振器
• 空气悬架系统有4个气动减振器，每个气动减振器都包括一个可变 化阻尼力的减振器和可变化弹性系数的空气弹簧，
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1）空气弹簧 • 空气弹簧安装于气动减振器的上端，与可变化阻尼力的减振器一
起构成悬挂支柱，上端与车架相连，下端安装在悬挂摆臂上。空 气悬架的空气弹簧由空气室和空气阀两部分组成， 2）可变阻尼减振器 • 可变阻尼减振器安装于气动减振器的下端，与空气弹簧一起构成 悬挂支柱见（如图5—6所示），上端与车架相连，下端安装在悬 挂摆臂上。
• 电子控制液压悬架 能根据悬架的质量 和加速度等，利用 液压部件控制汽车 的振动。
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电控调节减振力（阻尼力）及弹簧刚度的控 制过程为：
通过电脑(自动)及手动开关可改变悬架弹簧的弹性系 数和减振器的缓冲力。电脑根据行车条件自动调整车辆减 震力和阻尼力，通过控制缓冲力的强弱来消除车辆行驶中 的不平衡，可以使车辆在颠簸路面上保持平稳姿态，并自 动调整车辆在紧急制动时的前倾和急加速时的后仰，以保 证乘座的舒适性。
2．电控液压调节车高
在前轮和后轮 的附近设有车高传 感器，按车高传感 器的输出信号，微 机判断出车辆高度， 再控制进出油孔的 开闭，使油气弹簧 压缩或伸长，从而 控制车辆高度。
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3.电控空气悬架
电子调整空气悬架中贮有起弹簧作用的压缩空气，减振器减振 力、弹簧刚度和汽车高度控制可根据驾驶条件自动控制和人为的开 关控制。
（2） 空气干燥器
• 空气干燥器用于去除系统内由于空气压缩而产生的水分。为使结构紧 凑，排气电磁阀、空气干燥器装在一起。空气干燥器安装在高度控制 阀和排气阀之间，内部充满了硅胶。
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（3） 排气电磁阀
• 高度控制排气电磁阀安 装于空气干燥器和干燥 器的末端，当接收到悬 挂控制电脑发出降低悬 挂高度的指令时，即将 系统中的压缩空气排出。
在汽车悬挂高度需要下降时：高度控制电磁阀接通，排气 电磁阀打开，压缩空气通过空气干燥器排入大气中。
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（5） 空气管
• 空气悬架系统一般采用钢管和尼龙软管作为空气管。钢管用于固定在 车身上的前、后高度控制阀之间的固定管道；尼龙软管用于诸如空气弹 簧与高度控制阀之间的有相对运动的管道。尼龙软管采用单触式接头， 以方便维修和具有良好的密封性。
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变阻尼减振器的阻尼力调节特性
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阻尼力较弱时
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阻尼力中等时
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阻尼力较强时
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4.丰田电控悬架系统主要部件
（1） 空气压缩机
空气压缩机由活塞 和曲柄连杆机构组 成，直流永磁电动 机驱动，具有大扭 矩和快速起动等特 点，
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加速度传感器 位置
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加速度传感器结构及工作原理
（10） 转角传感器
• 转角传感器外形结构如图， 该传感器位于转向盘下面， 装在组合开关总成内，用 于检测汽车转弯的方向和 转弯的角度。转向传感器 由一个信号盘(有缝圆盘) 和两个遮光器组成。每个 遮光器有一个发光二极管 和光敏晶体管，两者相互 对置，并固定在转向柱管 上。信号盘沿圆周开有20 条光缝，它被固定在方向 盘主轴上，随主轴转动而 转动。
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（4） 高度控制电磁阀
• 高度控制电磁阀安装于空气干燥器和气动减振器之间，为一电磁阀。 用于控制汽车悬挂的高度调节。 高度控制电磁阀由电磁阀、阀体等 组成。
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在汽车悬挂高度需要上升时：高度控制电磁阀接通，排气 电磁阀关闭，向气动减振器充入压缩空气，使汽车悬挂 升高。
• (3) 保持车辆行驶方向的可操作性，在各种道路条件下保证驾 驶员能有效控制转向。
• (4) 与轮胎共同作用，缓冲来自车轮的振动，使车辆舒适、平 稳行驶。
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汽车传统悬架的缺点：
传统的悬架系统的刚度和阻尼参数，是按经验设计或 优化设计方法选择的，一经选定后，在汽车行驶过程中就 无法进行调节，使得传统的悬架只能保证汽车在一种特定 的道路和速度条件下达到性能最优的匹配，并且只能被动 地承受地面对车身的作用力，而不能根据道路、车速的不 同而改变悬架参数，更不能主动地控制地面对车身的作用 力。
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2．LS400电控悬架系统的构成
• LS400电控悬架系统主要是由压缩空气系统和电子控制系统 两部分组成。主要部件有：车辆高度控制阀，悬架高度传感 器，汽车转向角传感器，压缩空气排气阀，悬架控制电脑、 执行器、各种手动控制开关和汽车仪表板上的各种显示仪表、 指示灯等。
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模块七 电控悬架系统
制作人 赵良红
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7.1 学 习 目 标
【知识目标: 】 1.掌握电控悬架系统的功用。 2.了解电控悬架的要求和分类。 3.掌握典型电控悬架系统的构造、工作原理。 4.掌握电控悬架系统常见故障的现象、原因。
【能力目标】 1.能正确调整电控悬架系统。 2.能正确分析电控悬架系统控制电路。 3.能正确维护和检修电控悬架系统。
有级半主动式（阻尼力有级可调） 半主动式 无级半主动式（阻尼力连续可调）
全主动式 按频带和 能量消耗不同 慢全主动式
主动式 按驱动机构 和介质不同
电磁阀驱动的油气主动式 步近电动机驱动的空气主动式
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7.2 知识学习
7.2.2 电控悬架系统的结构和工作原理
1．电控液压调 节悬架减振 力（阻尼力）
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转角传感器原理
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7.2 知识学习
7.2.4挂车电子控控制空气悬架电子高度控制模块(ELM)
1．ELM的功能
• (1)集成常规的旋转滑阀和高度阀功能，安装简单、调节容易。 • (2)可实现高度升降的电子调节，而且可以通过遥控器远离危
险区域，进行安全操作。 • (3)通过降低气源消耗而更加节约燃料。 • (4)提供更多舒适性的同时，具备如下附加功能： • 1）记忆不同的设定货台高度。 • 2）加载时仍保持车辆设定高度。 • 3）达到设定车速时，自动恢复行车高度。
• 线性式高度传感器的安装位置如图线性式高度传感器利用因悬架位移 量的变化而造成电阻器阻值的变化，得到线性式的输出，这种传感器 具有检测精度高的特点。
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线性式高度传感器结构和原理
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（9） 加速度传感器
• 加速度传感器用于测量车身的垂直加速度。加速度传感器共有3个， 两个前加速度传感器分别装在前左、前右高度传感器内；一个后 加速度传感器装在行李箱右侧的下面。这3个加速度传感器分别检 测车身的前左、前右和后右位置的垂直加速度。车身后左位置的 垂直加速度则由悬架ECU从这3个加速度传感器所获得的数据推导 出来。
电子调整空气悬架是ECU根据高度位置传感器，检测车身高度， 通过控制空气压缩机和高度控制电磁阀的工作状况来完成对空气弹 簧的充放气来调节车身的高度。根据加速度传感器、制动灯开关、 转向传感器等检测车辆的运行情况，通过控制悬架控制执行器的工 作状态来调节空气弹簧和减振器的刚度用减振力（阻尼力）。
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7.2 知识学习
7.2.1 电控悬架系统的基本知识
1.电控悬架的功能
悬架的功能有以下几方面：
• (1) 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）和侧向力，以及这些反力所造成的力矩 都传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽车正常行驶。
• (2) 在装载变化、车速及行驶转弯等情况下，必须使车轮与轴 线保持正确配合，保证车辆的稳定性。
使弹簧刚度和减振力视需要变成“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。
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 道路上行驶时的颠动。
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。