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。
汽车中悬架的作用是连接车身与车轮, 以适当的刚性支撑车轮, 并吸收路面的冲击, 改善车辆的舒适性和平顺性; 还可以稳定汽车行驶, 改善操纵性。
悬架作用中的平顺性与操纵稳定性, 有着相互矛盾的联系。
电子控制悬架在其电子控制装置的控制下, 能根据外界接受的信息或车辆本身状态的变化, 进行动态的自适性调节, 即电控悬架没有固定的悬架刚度和阻尼系数。
这样可以随着道路条件的变化和行驶需要的不同要求而自动地调节, 从根本上解决平顺性和操纵稳定性之间的矛盾, 提高汽车的使用性能。
本篇论文不仅对应用广泛的电子控制悬架系统的结构组成、工作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,同时也运用案例对其诊断流程也作了详细的介绍。
关键词:电子控制,悬架系统,传感器,故障,诊断AbstractElectronic technology and the technique of car formed a new technology, automobile electronic technology, with the improvement of automobile electronic technology, today, the automobile electronic has reached quite high degree. Automobile electronic technology has become a symbol of the national auto industry development. Automobile suspension is the function of connection in the body and wheels, with proper rigidity supporting wheels, and absorb the impact of the pavement, improve the vehicle comfort peace obey; Also can stable the car, improve handling. Suspension effect of ride comfort and handling stability, have conflicting links. Electronic control suspension under the control of electronic control devices, can according to the outside world to accept the information or the change of the state of the vehicle itself, which can adjust the dynamic adaptive sex, namely electronic control suspension has no fixed suspension stiffness and damping coefficient. As the change of road conditions and driving with the requirement of the need to automatically adjust, fundamentally solve the contradiction between ride comfort and handling stability, improve the use performance of the car. This paper not only to the wide application of electronic control suspension system structure, working principle of the system is expounded, and the fault type and the causes were analyzed, and also use case also has made the detailed introduction of the diagnosis processKeywords: electronic control, suspension system, sensor, fault, diagnosis目录摘要 (I)Abstract (II)1 电子控制悬架系统概述 (5)1.1 电子控制悬架系统的背景和意义 (5)1.2 电子控制悬架系统国内外的研究方向 (5)1.3 电子控制悬架系统的种类 (6)1.4 电子控制悬架系统的结构和工作原理 (6)1.5 电子控制悬架系统的主要功能 (7)2 电子控制悬架系统传感器 (8)2.1 车身高度传感器 (8)2.2 方向盘转角传感器 (8)2.3 车速传感器 (9)2.4 加速信号 (10)2.5 车门信号 (10)2.6 制动信号 (10)2.7 悬架控制开关 (11)3 电子控制悬架系统的电子控制模块 (12)3.1 电控空气悬架系统电子控制模块(悬架ECU)功能 (12)3.2 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 (12)3.3 电控空气悬架系统执行器的工作原理及其功用 (13)3.4 电控空气悬架系统执行器的分类 (14)4 电子控制悬架系统故障诊断与排除 (15)4.1 电子控制悬架系统故障诊断 (15)4.3 故障诊断方法 (16)4.4 电控悬架系统故障诊断的案例分析 (18)总结与展望 (21)致谢 (22)参考文献 (23)1 电子控制悬架系统概述汽车悬架的作用是缓冲和吸收来自车轮的振动,在汽车行驶过程中还要传递车轮与路面间产生的驱动力和制动力。
汽车在转向时,悬架还要承受来自车身的侧向力,并在汽车起步和制动时能够抑制车身的俯仰振动,提高汽车的行驶稳定性和乘坐的舒适性。
传统的悬架系统主要由弹簧、减振器和导向机构三部分组成。
其中弹簧、减振器和轮胎的综合特性,决定了汽车的行驶性、操纵性和乘坐的舒适性。
尽管多年来汽车悬架系统作了许多改进,但由于传统悬架系统使用的是定刚度弹簧和定阻尼系数减振器,只能适应特定的道路与行驶条件,无法满足变化莫测的路面状况和汽车行驶状况,而且这种悬架只能被动地承受地面对车身的各种作用力,无法对各种情况进行主动地调节,使操纵性和乘坐舒适性达到和谐。
所以,一般称传统悬架系统为被动悬架系统。
随着人们对汽车操纵性和舒适性要求的不断提高,以及电子技术的飞速发展,电子控制技术被有效应用于现代汽车悬架系统。
电子控制悬架系统的最大优点就是它能使悬架随不同的路况和行驶状态作出不同的反应。
既能使汽车的乘坐舒适性达到令人满意的状态,又能使汽车的操纵稳定性达到最佳状态。
1.1 电子控制悬架系统的背景和意义随着人们对汽车操纵性和舒适性要求越来越高,以及电子技术的飞速发展,电子控制技术被有效的应用于现代汽车悬架系统,电子控制悬架系统的最大优点就是它能使悬架不同的路面和行驶状态作出不同反应。
既能使汽车的乘坐舒适性达到令人满意的状态,又能使汽车的操纵稳定性达到最佳状态[5]。
1.2 电子控制悬架系统国内外的研究方向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[8]。
1.3 电子控制悬架系统的种类现代汽车装用的电子控制悬架系统种类很多。
按传力介质的不同可分为气压式和油压式两种。
按控制理论不同电子控制悬架系统可分为半主动式、主动式两大类。
其中半主动式又分为有级半主动式(阻尼力有级可调)和无级半主动式(阻尼力连续可调)两种。
主动式悬架根据频带和能量消耗的不同分为全主动式和慢全主动式。
而根据驱动机构和介质的不同可分为电磁阀驱动的油气主动式悬架和由步进电动机驱动的空气主动式悬架。
无级半主动悬架可以根据路面的行驶状态和车身的响应对悬架阻尼力进行控制并在几毫秒内由最小到最大使车身的振动响应始终被控制在某个范围内。
但在转向、起步、制动等工况时不能对阻尼力实施有效的控制。
它比全主动式悬架优越的地方是不需要外加动力源消耗的能量很小成本较低。
主动式悬架是一种能供给和控制动力源(油压、空气压)的装置。
根据各种传感器检测到的汽车载荷、路面状况、行驶速度、起动、制动、转向等状况的变化自动调整悬架的刚度、阻尼力以及车身高度等。
它能显著提高汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性[6]。
1.4 电子控制悬架系统的结构和工作原理任何电控悬架系统都由传感器、电子控制单元(ECU)、执行器等三部分组成。
传感器将汽车行驶的路面情况(汽车的振动)和车速及起动、加速、转向、制动等工况转变为电信号,高度进行调节的控制信号。
执行器按照ECU的控制信号,准确地动作,及时地调节悬架的刚度、阻尼系数及车身的高度。
电子控制悬架系统的工作原理如下:传感器收集信息送到控制单元ECU,执行元件根据控制单元的控制指令产生动作,悬架系统提供适当的阻尼或弹簧刚度。
电子控制悬架系统又分为主动悬架系统和半主动悬架系统[11]。
主动悬架系统的基本工作原理是:传感器将采集的反映悬架振动的信号传给控制器,控制器控制主动悬架的力发生器,产生控制力控制车身的振动,从而大大提高了车辆的平顺性等性能。
半主动悬架系统基本工作原理是:用可调弹簧或可调阻尼元件组成悬架,并根据悬架的振动响应等反馈信号,按照一定的调节规律调节车辆悬架系统的刚度或阻尼状态,提高车辆的行驶平顺性和安全性。