1汽車電子技術(shù)永州職業(yè)技術(shù)學院汽車技術(shù)系蔣光閭2第5章電子控制懸架系統(tǒng)5.1汽車懸架的開展概略5.1.1汽車懸架的作用汽車懸架是指銜接車架(或承載式車身)與車橋(或車輪)的一系列傳力安裝。汽車懸架的作用有：(1)承載即接受汽車各方向的載荷，這些載荷包括垂直方向、縱向和側(cè)向的各種力。(2)傳送動力即將車輪與路面間產(chǎn)生的驅(qū)動力和制動力傳送給車身，使汽車向前行駛、減速或停車。3(3)緩沖即緩和汽車和路面情況等引起的各種振動和沖擊，以提高乘員乘坐的溫馨性。除此之外，汽車的懸架對汽車車輪的定位有較大的影響，進而影響汽車行駛性能、支配性能及乘坐的溫馨性。5.1.2汽車懸架的開展歷程20世紀40年代，汽車懸架由工字形系統(tǒng)改動為長短臂系統(tǒng)，70年代末至80年代初，在前輪驅(qū)動的轎車上，麥弗遜(Macpherson)撐桿式懸架又取代了長短臂懸架系統(tǒng)。傳統(tǒng)的汽車懸架主要由彈性元件、減振器及穩(wěn)定桿組成。其中彈性元件、減振器和輪胎4的綜合特性，決議了汽車的行駛性、支配性和乘坐的溫馨性。由于彈性元件、減振器均是決議剛度的元件，它們對路面情況和汽車的行駛情況(如汽車直線行駛時的加速和制動，汽車轉(zhuǎn)彎)的順應(yīng)性均遭到了很大的局限。而且汽車的乘坐溫馨性和支配穩(wěn)定性是一對矛盾的兩方面，假設(shè)要保證汽車的乘坐溫馨性，就要求懸架比較柔和；要保證汽車的支配穩(wěn)定性，就要求懸架具有較大的彈簧剛度和阻尼力較大的減振器。5假設(shè)這兩方面恣意地加強一面，均會使另一方面遭到較大的影響。因此，在汽車設(shè)計時，為了對它們進展兼顧，只能采用折中措施，根據(jù)汽車的行駛情況、道路情況、懸架構(gòu)造等進展最優(yōu)化設(shè)計，如改良懸架的構(gòu)造和有關(guān)參數(shù)。近年來的轎車越來越多地采用橫臂式獨立懸架(單橫臂式和雙橫臂式)、縱臂式獨立懸架(單縱臂式和雙縱臂式)，車輪沿主銷挪動的懸架(燭式和麥弗遜式)，使汽車的有關(guān)性能得到較大的最優(yōu)化折中處置。6雖然如此，汽車的懸架系統(tǒng)也只能順應(yīng)特定的道路和行駛條件，無法滿足變化莫測的道路條件和汽車行駛的各種情況。而且這種懸架只能被動地接受地面對車身的各種作用力，無法對各種情況進展自動地調(diào)理車身的情況，使汽車的支配穩(wěn)定性與乘坐的溫馨性到達調(diào)和的調(diào)理。近年來，高速路網(wǎng)得到了迅猛的開展，對汽車的性能也提出了更高的要求，許多駕車者在高速公路上行駛時喜歡柔軟、溫馨的行駛性能；而在急轉(zhuǎn)彎、緊急制動或快加速時又喜歡7剛硬穩(wěn)定的行駛性能，在這些駕駛條件下，剛硬穩(wěn)定的行駛性能可以降低汽車的橫擺、側(cè)傾和俯仰。傳統(tǒng)的懸架構(gòu)造越來越難順應(yīng)這一開展的勢頭。為了更進一步地提高汽車的性能，提高汽車的質(zhì)量和檔次，突出汽車工業(yè)的經(jīng)濟效益，各國汽車行業(yè)競相開發(fā)更能順應(yīng)現(xiàn)代交通的高性能汽車。除了對汽車的其他總成進展更有效的改良之外，對汽車的懸架系統(tǒng)也進展了真實有效的改良。8隨著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和各種柔性適時控制技術(shù)的開展，用這些技術(shù)配備起來的汽車懸架系統(tǒng)，既使汽車的乘坐溫馨性到達了令人稱心的程度，又促使汽車的支配穩(wěn)定性得到了可靠的保證。1981年汽車上開場運用車身高度控制技術(shù)，同年又勝利開發(fā)出可變換減振器阻尼力控制的新技術(shù)，以后又開發(fā)出自動變換減振器阻尼力、彈性元件剛度的電控懸架。1987年，日本本田公司率先推出裝有空氣彈簧的自動懸架，它是一種經(jīng)過改動空氣彈簧的空氣壓力來改動彈性元件剛度的自動懸架。91989年，世界上又推出了裝有油氣彈簧的自動懸架。20世紀90年代是電子技術(shù)在汽車懸架系統(tǒng)中的運用越來越多的時期。如今，某些計算機控制的懸架系統(tǒng)已具有在10ms到12ms內(nèi)即能對路面和行駛條件做出反響的才干，以改善行駛時的平穩(wěn)性和支配性。5.1.3汽車懸架的分類目前，汽車的懸架系統(tǒng)通常分為傳統(tǒng)被動式、半自動式、自動式三類。其中半自動式又分為有級半自動式(阻尼力有級可調(diào))和無級半自動式(阻尼力延續(xù)可調(diào))兩10種；自動式懸架根據(jù)頻帶和能量耗費的不同，分為全自動式(頻帶寬大于15Hz)和慢全自動式(頻帶寬3Hz到6Hz)；而根據(jù)驅(qū)動機構(gòu)和介質(zhì)的不同，可分為由電磁閥驅(qū)動的油氣自動式懸架和由步進電動機驅(qū)動的空氣自動式懸架。無級半自動式懸架可以根據(jù)路面的行駛形狀和車身的呼應(yīng)對懸架阻尼力進展控制，并在幾毫秒內(nèi)由最小變到最大，使車身上的振動呼應(yīng)一直被控制在某個范圍內(nèi)。但在轉(zhuǎn)向、起步、制動等工況時不能對阻尼力實施有效的控制。11它比全自動式系統(tǒng)優(yōu)越的地方是不需求外加動力源，但所需求的傳感器較多，使本錢較高。自動式懸架是一種帶有動力源的懸架，在懸架系統(tǒng)中附加一個可控制造用力的安裝。自動式懸架可根據(jù)汽車載荷、路面情況、行駛速度、啟動、制動、轉(zhuǎn)向等情況的變化，自動調(diào)整懸架的剛度、阻尼力及車身高度等。通常把用于提高平順性的控制稱為路面感應(yīng)控制，而把用于添加穩(wěn)定性的控制稱為車身姿態(tài)控制。另外，車身高度控制是自動式懸架系統(tǒng)的重要控制工程之一。125.2電控懸架的構(gòu)造及任務(wù)原理汽車上裝用的普通減振器的伸張型減振器，缸筒為全密封式構(gòu)造，伸縮桿上有一個活塞，阻尼孔位于活塞上，活塞將缸筒分為上下兩腔。當汽車向上振動帶動活塞桿伸張時，上腔油液經(jīng)過活塞上阻尼較大的阻尼孔，流向下腔。由于活塞桿收縮時，油液流動阻尼大，流速慢，汽車振動所耗費的能量大，從而有效地減輕了汽車的振動幅度，提高了汽車行駛的平安性和支配穩(wěn)定性。13由于這種減振器的阻尼孔的通流截面積在汽車行駛過程中不可調(diào)理，它只能滿足特定車速和路況條件下的有效減振。而對于在復(fù)雜的路況條件下行駛的汽車，就不能夠滿足汽車在一切行駛車速和行駛條件下的有效減振，也就很難滿足現(xiàn)代汽車的溫馨性和支配穩(wěn)定性、平安性的要求。在現(xiàn)代中、高檔汽車上很少采用普通的減振器，轉(zhuǎn)而采用電控半自動懸架或電控自動懸架，以提高汽車的綜合性能。145.2.1電控半自動懸架的構(gòu)造和任務(wù)原理大部分半自動懸架采用了手動控制方式，由駕駛員根據(jù)路面情況和汽車的行駛條件，手動控制相關(guān)的動作，對減振器的阻尼力進展變換。假設(shè)當減振器的阻尼力被調(diào)整為“硬〞時，還可加強汽車在轉(zhuǎn)彎或在不平道路上行駛時抗側(cè)傾的才干，提高汽車支配的穩(wěn)定性。假設(shè)當減振器的阻尼力被調(diào)整為“軟〞時，使汽車行駛時的上下顛簸幅度減少，提高汽車乘坐的溫馨性。15這種懸架系統(tǒng)，可以經(jīng)過駕駛員根據(jù)汽車行駛的路面情況，借助擋位轉(zhuǎn)換開關(guān)來控制懸架的特性參數(shù)變化。懸架系統(tǒng)性能控制的特性參數(shù)包括：減振器的阻尼力、橫向穩(wěn)定桿的剛度。其控制方式有機械式和電子控制式兩種。電控半自動懸架的普通任務(wù)原理是：利用傳感器把汽車行駛時路面的情況和車身的形狀進展檢測，檢測到的信號經(jīng)輸入接口電路處置后，傳輸給計算機進展處置，再經(jīng)過驅(qū)動電路控制懸架系統(tǒng)的執(zhí)行器動作，完成懸架特性參數(shù)的調(diào)整。16其任務(wù)原理如圖5.1所示。1.阻尼力的調(diào)理所謂阻尼力的調(diào)理就是根據(jù)汽車負荷、行駛路面的條件和汽車行駛形狀(加速、減速、制動或轉(zhuǎn)彎等)來控制減振器的阻尼力，使汽車在整個行駛形狀下，減振阻尼力在二段(軟、硬)或三段(軟、中等、硬)之間變換。近來大多數(shù)阻尼力控制系統(tǒng)允許延續(xù)改動減振器的阻尼力，并且各種傳感器和執(zhí)行器也可以延續(xù)對行駛情況進展檢測，從而提高了系統(tǒng)的呼應(yīng)性。17圖5.2所示為豐田汽車所裝用的電子控制半自動懸架系統(tǒng)(TEMS)。它主要由方式選擇開關(guān)、電子控制單元(ECU)、可調(diào)理阻尼力的減振器、轉(zhuǎn)換阻尼力的執(zhí)行器、車速傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、制動燈開關(guān)、空擋啟動開關(guān)等部件組成。該系統(tǒng)的根本任務(wù)原理是：根據(jù)汽車的行駛形狀和路面情況，方式選擇開關(guān)的任務(wù)方式，經(jīng)過相關(guān)的傳感器對汽車的行駛形狀、路面反響及車速等進展檢測。18ECU對這些信號進展比較和處置后，控制相關(guān)的執(zhí)行機構(gòu)來改動減振器的阻尼力，抑制汽車急加速時車尾的下蹲、汽車轉(zhuǎn)彎時的側(cè)傾和緊急制動時的點頭，以及高速行駛時車身的振動等，以此來提高汽車乘坐的溫馨性和支配的穩(wěn)定性。1)方式選擇開關(guān)方式選擇開關(guān)位于變速器支配手柄旁，如圖5.3所示。駕駛員根據(jù)汽車的行駛情況和路面情況選擇方式選擇開關(guān)的組合方式，從而確定選擇方式來決議減振器的阻尼力大小。19方式選擇開關(guān)的不同組合，可使懸架系統(tǒng)有四種任務(wù)方式：即自動、規(guī)范(Auto、Normal)；自動、運動(Auto、Sport)；手動、規(guī)范(Manu、Normal)；手動、運動(Manu、Sport)。如選擇自動方式，懸架系統(tǒng)可以根據(jù)汽車行駛形狀和車速等自動地調(diào)理減振器的阻尼力，以保證讓汽車乘坐的溫馨性和支配的穩(wěn)定性。在手動方式下，懸架系統(tǒng)的阻尼力只需規(guī)范(中等)和運動(硬)兩種形狀的轉(zhuǎn)換。202)減振器可調(diào)阻尼力的減振器主要由缸筒、活塞及活塞控制桿和回轉(zhuǎn)閥等組成，如圖5.4所示?；钊麠U為一空心桿，在活塞桿的中心裝有控制桿，控制桿的上端與執(zhí)行器相連?？刂茥U的下端裝有回轉(zhuǎn)閥，回轉(zhuǎn)閥上有三個油孔，活塞桿上有兩個直孔，缸筒中的油液一部分經(jīng)活塞上的阻尼孔在缸筒的上下兩腔流動；一部分經(jīng)回轉(zhuǎn)閥與活塞桿上連通的孔在缸筒的上下兩腔間流動。21根據(jù)回轉(zhuǎn)閥與活塞桿上的小孔不同的連通情況，減振器的阻尼力有硬(hard)、軟(soft)、中等(normal)三種。這種阻尼力的特性是：硬(hard)——減振器的阻尼力較大，減振才干強，使汽車好似具有跑車的優(yōu)良支配穩(wěn)定性。中等(normal)——適宜用于汽車高速行駛。軟(soft)——減振器的阻尼力較小，減振才干較弱，可充分發(fā)揚彈性元件的緩沖作用，使汽車具有高級旅游車的溫馨性。22當方式選擇開關(guān)處于自動方式下，減振器的阻尼力與汽車的行駛形狀和路面情況的配置情況見表5-1?？烧{(diào)理阻尼力的減振器的根本任務(wù)原理：當ECU促使執(zhí)行器任務(wù)時，經(jīng)過控制桿帶動回轉(zhuǎn)閥相對活塞桿轉(zhuǎn)動，使回轉(zhuǎn)閥與活塞桿上的油孔連通或切斷，從而添加或減小油液的流通面積，使油液的流動阻力改動，到達調(diào)理減振器阻尼力的目的。當回轉(zhuǎn)閥上的A、C油孔相連時，流通面積較大，減振器的阻尼力為軟；當只需回轉(zhuǎn)閥B油孔與活塞桿油孔相連時，減振器的阻尼力為23中等；當回轉(zhuǎn)閥上三個油孔均被堵住時，僅有活塞上的阻尼孔起衰減作用，此時減振器的阻尼力為硬。3)執(zhí)行器如圖5.5所示，是豐田汽車采用的直流電動機式執(zhí)行器的構(gòu)造和任務(wù)原理圖。從圖中可以看出該執(zhí)行器主要由直流電動機、小齒輪、扇形齒輪、電磁線圈、擋塊、控制桿組成。每個執(zhí)行器安裝于懸架系統(tǒng)中減振器的頂部，并經(jīng)過其上的控制桿與減振器的回轉(zhuǎn)閥相銜接，直流電動機和電磁線圈直接接受ECU的控制。24該執(zhí)行器的根本任務(wù)原理是：ECU輸出控制信號使電磁線圈通電控制擋塊的動作(如將擋塊與扇形齒輪的凹槽分別)，另外直流電動機根據(jù)輸入的電流方向作相應(yīng)方向的旋轉(zhuǎn)。從而驅(qū)動扇形齒輪作對應(yīng)方向的偏轉(zhuǎn)，帶動控制桿改動減振器的回轉(zhuǎn)閥與活塞桿油孔的連通情況，使減振器的阻尼力按需求的阻尼力大小和方向改動。當阻尼力調(diào)整適宜后，電動機和電磁線圈都斷電，擋塊重新進入扇形齒輪的凹槽，使被調(diào)整好的阻尼力大小能穩(wěn)定地堅持。25表5-2所示為執(zhí)行器的直流電動機和電磁線圈在任務(wù)時的通電情況。當ECU發(fā)出軟阻尼力信號時，電動機轉(zhuǎn)動促使扇形齒輪作逆時針方向轉(zhuǎn)動，直到扇形齒輪上凹槽的一邊靠在擋塊上為止；如發(fā)出中等硬度信號，電動機反向通電，使扇形齒輪順時針方向偏轉(zhuǎn)，直到扇形齒輪上凹槽的另一邊靠在擋塊上為止；當ECU發(fā)出硬阻尼力信號時，ECU同時向電動機和電磁線圈發(fā)出控制信號，電動機帶動扇形齒輪分開軟阻尼力位置或中等阻尼力位置，同時電磁線圈將擋塊拉緊，使擋塊進入扇26形齒輪中間的一個凹槽內(nèi)。如圖5.6所示，是由直流電動機與三級齒輪減速機構(gòu)組成的可調(diào)理阻尼力減振器的執(zhí)行安裝。它主要由直流電動機、齒輪減速機構(gòu)、驅(qū)動軸及與軸連在一同的電刷、印制電路板、擋位轉(zhuǎn)換開關(guān)、制動電路等組成。該執(zhí)行器只需兩段(Touring/Sport)方式控制。隨著執(zhí)行器的任務(wù)，驅(qū)動軸帶動電刷在電路板上掃過，可以接通或切斷方式選擇開關(guān)的電流通路。27普通驅(qū)動軸每轉(zhuǎn)過90°就進展一次“Touring/Sport〞的轉(zhuǎn)換，從而控制直流電動機的任務(wù)形狀。電刷與印制電路板構(gòu)成兩個接點開關(guān)SW1和SW2，它們分別方式選擇開關(guān)的Touring擋和Sport擋作電路上的銜接。接點開關(guān)SW1和SW2與方式選擇開關(guān)的對應(yīng)位置關(guān)系見表5-3。電路任務(wù)分析：當方式轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換到“Touring〞擋時，如圖5.7所示，ECU與驅(qū)動電路被接點開關(guān)SW1接通，電動機有電流經(jīng)過而任務(wù)，帶動輸出軸轉(zhuǎn)動，28從而使減振器回轉(zhuǎn)閥也轉(zhuǎn)動，這時減振器的阻尼力變?yōu)檐?Soft)形狀。同時，當輸出軸的轉(zhuǎn)角超越90°時，輸出軸上的電刷使接點開關(guān)SW1斷開，而接點開關(guān)SW2接通。電動機電路被切斷而停頓運轉(zhuǎn)，維持減振器的阻尼力為“Touring〞形狀。雖然電動機外電路被切斷，但電動機因慣性繼續(xù)運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動勢。為防止電動機被燒壞，此時其感應(yīng)電動勢經(jīng)制動，電動機處于待命形狀，如圖5.8所示。294)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器用于檢測汽車轉(zhuǎn)向盤的偏轉(zhuǎn)方向和偏轉(zhuǎn)角度，以便于ECU判別各減振器阻尼力的控制方式。TEMS上運用的是光電式轉(zhuǎn)角傳感器(詳見后敘)。ECU根據(jù)轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角信號，汽車的車速信號及方式開關(guān)的擋位等，計算出各車輪減振器阻尼力的大小，然后經(jīng)過各執(zhí)行器進展調(diào)理，以控制車身姿態(tài)的形狀。5)電子控制單元30ECU可根據(jù)汽車行駛時的各種傳感器信號，如制動燈開關(guān)信號、車速傳感器信號、方式選擇開關(guān)信號、節(jié)氣門位置信號等。經(jīng)處置后確認汽車的行駛形狀和路面情況(如汽車是低速行駛還是高速行駛；是直線行駛還是處于轉(zhuǎn)彎形狀；是在制動還是在加速；自動變速器能否處在空擋位置等)，以確定各懸架減振器的阻尼力大小，并驅(qū)動執(zhí)行器予以調(diào)理。圖5.9是ECU的系統(tǒng)原理圖。電子控制單元的根本任務(wù)原理：各傳感器和控制開關(guān)產(chǎn)生的電信號，經(jīng)輸入接口電路整31形放大后，送入計算機CPU中，經(jīng)過計算機處置和判別后分別輸出各控制信號，驅(qū)動相關(guān)的執(zhí)行器和顯示器任務(wù)。這些控制信號有：促使執(zhí)行器改動懸架減振器阻尼力的阻尼控制信號；促使發(fā)光二極管顯示懸架系統(tǒng)當前阻尼力形狀的顯示控制信號。6)TEMS指示燈TEMS指示燈的作用：一是顯示當前形狀下懸架系統(tǒng)的阻尼力情況，二是顯示TEMS系統(tǒng)能否任務(wù)正常和指示TEMS系統(tǒng)能否存在缺點。32普通情況下，當翻開點火開關(guān)時，TEMS指示燈應(yīng)繼續(xù)亮約2s，然后全部熄滅，闡明TENS系統(tǒng)任務(wù)正常；假設(shè)不亮或出現(xiàn)閃爍的景象，闡明TEMS系統(tǒng)存在缺點，應(yīng)予以檢修。行駛過程中，當前形狀下懸架系統(tǒng)阻尼力的顯示情況：阻尼力軟：只需左邊的一只LED燈亮。阻尼力中等硬度：右邊和中間的LED燈亮。阻尼力硬：三只LED燈均亮。33豐田汽車電控懸架系統(tǒng)的阻尼力大小與汽車的行駛形狀、方式選擇開關(guān)所處的擋位有關(guān)。當汽車行駛車速超越120km/h時，懸架系統(tǒng)的阻尼力被調(diào)理為柔軟形狀；當方式選擇開關(guān)轉(zhuǎn)換為“SPORT〞擋位時，汽車在大部分行駛形狀下，懸架系統(tǒng)的阻尼力處于中等硬度形狀。在出現(xiàn)如下的情況時，控制安裝自動使減振器從柔軟或中等硬度形狀變?yōu)橛残螤睿?1)速度傳感器和轉(zhuǎn)角傳感器顯示汽車急轉(zhuǎn)彎；(2)速度傳感器和節(jié)氣門位置傳感器顯示汽車在低于20km/h的速度下急加速；34(3)速度傳感器和制動燈開關(guān)顯示汽車在高于60km/h的速度下制動；(4)速度傳感器和空擋啟動開關(guān)顯示汽車在低于10km/h的速度下，自動變速器從空擋換入任何其他擋位。在出現(xiàn)以下情況時，控制安裝使減振器從鞏固變?yōu)橹械扔捕然蛉彳浶螤睿?1)根據(jù)轉(zhuǎn)向盤急轉(zhuǎn)的程度，轉(zhuǎn)彎行駛2s或2s以上；(2)加速已達3s或汽車速度到達50km/h；(3)制動燈開關(guān)斷開后2s；35(4)自動變速器從空擋或停車擋位置換擋后已達3s或汽車行駛速度到達15km/h。2.橫向穩(wěn)定器剛度的調(diào)理具有液壓缸構(gòu)造的橫向穩(wěn)定器，可以經(jīng)過內(nèi)部油路的開閉，使其成為剛性體或彈性體，從而調(diào)理橫向穩(wěn)定器的剛度。根本控制原理是：驅(qū)動器根據(jù)ECU的信號，經(jīng)過穩(wěn)定器纜繩來控制穩(wěn)定桿內(nèi)部油路的封鎖和開啟。1)穩(wěn)定器驅(qū)動器36如圖5.10所示，圖5.10(a)是穩(wěn)定器驅(qū)動器的外形圖，圖5.10(b)是擋位選擇開關(guān)處于不同擋位時驅(qū)動桿的位置情況。圖5.11是驅(qū)動器的構(gòu)造表示圖，它由直流電動機、蝸桿、蝸輪、行星輪機構(gòu)及限位開關(guān)等組成。行星輪機構(gòu)由與蝸輪一體的小太陽輪、兩個行星輪和齒圈構(gòu)成。兩個行星輪裝在與變速輸出軸為一體的行星架上，齒圈是固定元件，太陽輪為自動件。變速器輸出軸上裝有驅(qū)動桿。因此，直流電動機可經(jīng)過蝸桿蝸輪機構(gòu)和行星輪機構(gòu)使驅(qū)動桿轉(zhuǎn)動。37圖5.12所示為處于“Sport〞擋位時穩(wěn)定器的驅(qū)動器電路。SW1和SW2為兩個限位開關(guān)。表5-4為驅(qū)動桿位置與限位開關(guān)的關(guān)系。電路的任務(wù)情況：當方式選擇開關(guān)剛轉(zhuǎn)換到“Sport〞擋位時，開關(guān)SW1處于ON位，而SW2處于OFF位。此時電流由ECU→方式選擇開關(guān)→右邊的二極管→SW1的ON接點→直流電動機→SW2的OFF接點→方式選擇開關(guān)→接地，促使直流電動機旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過蝸桿蝸輪、行星輪機構(gòu)驅(qū)動輸出軸轉(zhuǎn)動，帶動穩(wěn)定器驅(qū)動桿偏轉(zhuǎn)實現(xiàn)阻尼力變化。38穩(wěn)定器驅(qū)動原理及限位開關(guān)的位置如圖5.13所示。當驅(qū)動器的輸出軸轉(zhuǎn)動，那么限位開關(guān)SW1由ON位轉(zhuǎn)換到OFF位(如圖5.12中的虛線所示)，此時電動機的電流由SW1的OFF接點提供。當驅(qū)動桿轉(zhuǎn)過全程時，限位開關(guān)SW2變?yōu)镺N形狀(如圖5.12中的虛線所示)，電動機電流被切斷。但此時電動機在慣性作用下，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，線圈中有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，該電動勢經(jīng)過SW1(OFF接點)→右邊的二極管→SW2(ON接點)→電動機，電動機因短路而被強迫制動，防止電動機被損壞。39值得提出的是：假設(shè)驅(qū)動桿上銜接的纜繩因卡滯而不能動作時，可在從動桿不動的情況下，經(jīng)過一邊拉伸驅(qū)動桿，一邊使彈簧回轉(zhuǎn)，直至限位開關(guān)動作使電動機被切斷，并順利地實現(xiàn)制動，來防止電動機被燒毀。2)穩(wěn)定器桿穩(wěn)定器桿安裝在穩(wěn)定器臂(扭桿)端部與獨立懸架下擺臂(下臂)之間，如圖5.14所示?？梢砸詢煞N形狀改動安裝在活塞桿上端的穩(wěn)定器臂的改動剛度，從而改動汽車的抗側(cè)傾剛度。40當在“Touring〞擋位時，穩(wěn)定桿具有能伸縮的彈性體的作用。如圖5.14(a)所示，汽車比以21mm直徑的穩(wěn)定器臂獲得的抗側(cè)傾剛度小，相當于直徑為16mm的穩(wěn)定器臂的形狀。當轉(zhuǎn)為“Sport〞擋位時，穩(wěn)定器具有剛性體的作用。如圖5.14(b)所示，汽車的抗側(cè)傾剛度大，即以穩(wěn)定器臂(直徑為21mm)獲得的剛度。穩(wěn)定器桿的構(gòu)造如圖5.15所示。單向閥與推桿用來開、閉液壓缸上下室與存油室之間的油路，單向閥受推桿控制。41圖5.16所示為“Touring〞擋位時穩(wěn)定器桿的動作形狀。因纜繩呈放松形狀，推桿受彈簧力作用而將單向閥推開，使液壓缸上腔與儲油室、液壓缸下腔與儲油室之間的油路呈開放形狀。因此，液壓缸內(nèi)的油液可在液壓缸與儲油室之間自在流動，活塞的動作不受限制。但是，由于活塞行程僅有16mm。因此，在急轉(zhuǎn)彎的情況下，活塞運動達全行程形狀，穩(wěn)定器桿又變?yōu)閯傂泽w，汽車的抗側(cè)傾剛度自動增大，防止支配穩(wěn)定性過低。42“Sport〞擋位時，穩(wěn)定器驅(qū)動器經(jīng)過纜繩拉動推桿向外移，單向閥在彈簧作用下封鎖，切斷液壓缸上、下腔與儲油室之間的油路。液壓缸上腔與下腔均是獨立的密封形狀，活塞動作受限，穩(wěn)定器具有剛性體作用。方式選擇開關(guān)處于“Sport〞擋位時，活塞能夠不處在中央位置。例如，在穩(wěn)定器桿受緊縮形狀下向“Sport〞擋位轉(zhuǎn)換時，推桿與止回閥將各油路的通道封鎖，液壓缸上下腔與儲油室之間的油路被切斷。43這樣，由于液壓缸下室被封鎖，故穩(wěn)定器桿不能被進一步緊縮，成為剛性體形狀。反之，由于液壓缸上腔控制孔未被封住，遭到拉伸作用時，穩(wěn)定器伸張，如圖5.17所示。液壓缸上腔油液經(jīng)過控制孔，被擠回儲油室。同時，由于活塞上升而使液壓缸下腔構(gòu)成負壓，單向閥翻開，儲油室向液壓缸下腔補充油液?；钊氐街醒胛恢脮r，控制孔被切斷，液壓缸上腔也被封鎖，活塞被固定在液壓缸中央位置。443.傳感器傳感器主要用于采集有關(guān)汽車行駛形狀和路面情況等方面的信息，構(gòu)成電信號后輸入電子控制單元(ECU)，經(jīng)比較處置后驅(qū)動執(zhí)行器，完成減振器阻尼力和橫向剛度的調(diào)理。電控半自動懸架系統(tǒng)的傳感器有車速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器。1)車速傳感器車速是汽車懸架系統(tǒng)常用的控制信號，而汽車車身的側(cè)傾程度取決于汽車的車速和轉(zhuǎn)向半徑的大小。45經(jīng)過對車速的檢測，來調(diào)理電控懸架的阻尼力，從而改善汽車行駛的平安性。常用的車速傳感器的類型有舌簧開關(guān)式車速傳感器、磁阻元件式車速傳感器、磁脈沖式車速傳感器和光電式車速傳感器。普通情況下，舌簧開關(guān)式和光電式車速傳感器安裝在汽車儀表板上，與車速表裝在一同，并用軟軸與變速器的輸出軸相連；而磁阻元件式和磁脈沖式車速傳感器裝在變速器上，經(jīng)過蝸桿蝸輪機構(gòu)與變速器的輸出軸連動。這些傳感器的構(gòu)造和任務(wù)原理請參照本書有關(guān)章節(jié)的引見。462)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器用于檢測轉(zhuǎn)向盤能否位于中間位置及轉(zhuǎn)向盤能夠的偏轉(zhuǎn)方向、偏轉(zhuǎn)角度和偏轉(zhuǎn)速度。在電控懸架中，電子控制單元可根據(jù)車速傳感器信號和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器信號，判別汽車轉(zhuǎn)向時側(cè)向力的大小和轉(zhuǎn)向的方向，從而適時控制汽車抗側(cè)傾的才干。豐田汽車TEMS運用的是光電式轉(zhuǎn)角傳感器，其安裝位置和構(gòu)造如圖5.18所示。在轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向軸上裝有一個帶窄縫的圓盤，傳感器的光電元件(即發(fā)光二極管)和光敏接47收元件(光敏晶體管)相對地裝在遮光盤兩側(cè)構(gòu)成遮光器。由于圓盤上的窄縫呈等距均勻分布，當轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)軸帶動圓盤偏轉(zhuǎn)時，窄縫圓盤將掃過遮光器件中間的空穴，從而在遮光器的輸出端進展ON、OFF變換，構(gòu)成脈沖信號。光電式傳感器的任務(wù)原理如圖5.19所示，電路原理如圖5.20所示。轉(zhuǎn)向盤偏轉(zhuǎn)時，窄縫圓盤隨之轉(zhuǎn)動，使遮光器之間的光束產(chǎn)生通/斷變化，遮光器的這種反復(fù)開/關(guān)形狀構(gòu)成與轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)角成一定比例的一系列數(shù)字脈沖信號。48系統(tǒng)控制安裝可根據(jù)此信號的變化來判別轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。同時，傳感器在構(gòu)造上采用兩組光耦合器，可實現(xiàn)根據(jù)檢測到的脈沖信號的相位差來判別轉(zhuǎn)向盤的偏轉(zhuǎn)方向。這是由于兩個遮光器在安裝上使它們的ON、OFF變換的相位錯開90°，經(jīng)過判別哪個遮光器首先轉(zhuǎn)變?yōu)镺N形狀，即可檢測出轉(zhuǎn)向軸的偏轉(zhuǎn)方向。例如，左轉(zhuǎn)時，左側(cè)遮光器總是先于右側(cè)遮光器到達ON形狀；而右轉(zhuǎn)時，右側(cè)遮光器總是先于左側(cè)遮光器到達ON形狀。49半自動懸架系統(tǒng)運用比較普遍，類型也比較多。例如，日產(chǎn)公司1988年研制勝利，配備于Maxima轎車和Limmited轎車上的超聲波懸架系統(tǒng)(SSS)。它利用安裝于汽車前輪內(nèi)側(cè)上方與車架上的超聲波發(fā)射器和接納器對路面的形狀進展檢測，電控安裝利用接納到的信號來驅(qū)動執(zhí)行器，實現(xiàn)懸架阻尼力的調(diào)理。美國福特公司的雷鳥Turbo轎車上配置了一種快速作用旋轉(zhuǎn)式螺管電磁開關(guān)，在傳感器和電控安裝的配合下，螺管電磁開關(guān)可以調(diào)理減振器的阻尼力。505.2.2電子控制自動懸架系統(tǒng)1.電子控制自動懸架系統(tǒng)的功能配備電子控制自動懸架系統(tǒng)的汽車可以根據(jù)本身的負載情況、行駛形狀和路面情況等，自動地調(diào)理包括懸架系統(tǒng)的阻尼力、汽車車身高度和行駛姿態(tài)、彈性元件的剛度在內(nèi)的多項參數(shù)。這類懸架系統(tǒng)大多采用空氣彈簧或油氣彈簧作為彈性元件，經(jīng)過改動彈簧的空氣壓力或油液壓力的方式來調(diào)理彈簧的剛度，使汽車的相關(guān)性能一直處于最正確形狀。511)減振器的阻尼力調(diào)理由于減振器的阻尼力對汽車乘坐的溫馨性和平安性有較大的影響，所以目前可調(diào)理阻尼力的減振器運用非常普遍。這種減振器可以實現(xiàn)以下控制目的：(1)防止車尾下蹲控制汽車在急速起步或加速時，在慣性力和驅(qū)動力的作用下，汽車尾部的下蹲控制到最小程度，以堅持車身的穩(wěn)定。(2)防止汽車點頭控制汽車在高速行駛采取緊急制動時，由于慣性力和車輪與地面之間的附著力的作用，促使52車頭下沉。防止汽車點頭控制就是要使這種點頭景象減小到最小程度。(3)防止汽車側(cè)傾控制汽車在轉(zhuǎn)彎時，由于離心力的作用，使汽車與車身的外側(cè)下沉，轉(zhuǎn)彎終了時，會產(chǎn)生車身外側(cè)的恢復(fù)，呵斥汽車橫向擺動。防止汽車側(cè)傾控制就是使這種景象控制到最正確形狀。(4)防止汽車縱向搖動控制汽車的縱向搖動一方面是由于汽車在換擋過程中，驅(qū)動車輪上的驅(qū)動力在短時間內(nèi)發(fā)生較大變化使汽車縱向搖動；53另一方面是由于汽車在不平整的道路上行駛時，汽車的車速與路面的動搖產(chǎn)生共振，或受路面的影響，呵斥車身縱向搖動。防止汽車縱向搖動控制就是使車身的這種形狀得到最正確的控制。2)懸架系統(tǒng)彈性元件剛度的調(diào)理影響汽車乘坐的溫馨性和行駛的平安性的另一個主要要素就是汽車懸架彈性元件的剛度，懸架彈性元件的剛度將直接影響車身的振動強度和對路況及車速的感應(yīng)程度。目前，中、高檔汽車傾向于利用可調(diào)剛度的空氣彈簧或油氣彈簧，經(jīng)過調(diào)理這些元件的54空氣壓力的方法來調(diào)整彈性元件的剛度。3)車身高度和姿態(tài)的調(diào)理經(jīng)過調(diào)理彈性元件的剛度和減振器的阻尼力，可使汽車四個車輪上的懸架參數(shù)具有不同組合，就可進展車身高度和姿態(tài)的調(diào)理。如運用空氣彈簧的懸架，當乘員人數(shù)和載物較重使車身下沉時，經(jīng)過加大空氣彈簧氣壓的方法，使車身恢復(fù)到正常高度；當汽車高速行駛時為了提高汽車行駛的平安性，減少空氣阻力，可適當減少空氣彈簧的氣壓，同時減少因減振器的阻尼力使車身降低的高度等。552.電子控制自動懸架系統(tǒng)的組成如圖5.21所示，是三菱GALANT轎車上配備電控空氣自動懸架系統(tǒng)(A-ECS)，它能系統(tǒng)地控制汽車的車身高度、行駛姿態(tài)和懸架系統(tǒng)的阻尼力特性。該系統(tǒng)主要由空氣彈簧、普通螺旋彈簧、電子控制單元、車速傳感器、G傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、高度傳感器、阻尼力轉(zhuǎn)換執(zhí)行器、電磁閥、空氣緊縮機、儲氣筒、空氣管路和繼電器等組成。1)汽車車身高度調(diào)理系統(tǒng)的構(gòu)造及任務(wù)原理當出現(xiàn)以下情況時，車身高度調(diào)理系統(tǒng)將對56車身高度進展調(diào)理：(1)汽車停車形狀下，為加強汽車外觀的可欣賞性，系統(tǒng)將自動使車身高度降低。(2)汽車在發(fā)動機啟動后，為保證汽車行駛的平安性，系統(tǒng)將自動使車身高度升高。(3)當汽車乘員數(shù)量和載貨質(zhì)量改動時，系統(tǒng)將對部分車身高度進展調(diào)整，以防止車身發(fā)生傾斜，保證車身高度的協(xié)調(diào)性。普通是因裝載質(zhì)量添加而使車身高度下降時，系統(tǒng)將使受影響一側(cè)的車身高度升高，使其恢復(fù)到裝載前的高度。反之，將使受影響一側(cè)的車身高度降低。57(4)汽車在高速形狀下行駛，車身高度將降低以減少風阻系數(shù)，以提高汽車的抓地性能和行駛時的平安性。(5)汽車行駛在坑洼的路面上，為了提高汽車的經(jīng)過性，防止車身與地面刮擦，系統(tǒng)將使車身高度添加。(6)汽車轉(zhuǎn)向或制動時，應(yīng)堅持車身程度姿態(tài)。采用空氣彈簧調(diào)理車身高度的系統(tǒng)有兩類：一類是外排氣式，即為了降低車身高度需求將空氣彈簧中的空氣壓力降低，系統(tǒng)將空氣彈簧的空氣經(jīng)枯燥罐排入大氣。58同時，可將枯燥罐中的水氣帶走，以維持系統(tǒng)中空氣的枯燥性，如豐田公司的LEXUSLS400轎車。另一類是內(nèi)排氣式，當要降低車身高度，需將空氣彈簧空氣量減少，系統(tǒng)將空氣彈簧中空氣排向儲氣筒的低壓腔而不排入大氣。因此，該系統(tǒng)又稱封鎖式懸架系統(tǒng)。三菱GALANT轎車采用的就是這樣的系統(tǒng)，如圖5.22所示。該系統(tǒng)由空氣緊縮機、空氣枯燥器、儲氣筒、流量控制電磁閥、前后懸架控制電磁閥、空氣彈簧和它們之間的銜接納路等組成。59任務(wù)原理：(1)氣壓的建立發(fā)動機啟動后，當處于充電形狀時(假設(shè)發(fā)電機沒有發(fā)電，此時空氣緊縮機將不任務(wù)，以防蓄電池放電)，直流電動機將帶動空氣緊縮機任務(wù)?？諝饨?jīng)過濾后，從進氣閥進入氣缸，被緊縮后的空氣由排氣閥流向空氣枯燥器，經(jīng)枯燥后空氣進入儲氣筒。儲氣筒上有空氣壓力調(diào)理安裝，氣壓達規(guī)定值時，空氣緊縮機將進氣閥翻開，使空氣緊縮機空轉(zhuǎn)，防止耗費發(fā)動機的功率。60儲氣筒的氣壓普通堅持在750到1000kPa左右。(2)車身高度的升高當ECU發(fā)出提高車身高度的指令時，流量控制電磁閥和前后懸架控制電磁閥的進氣閥翻開，儲氣筒的空氣進入空氣彈簧使其氣壓提高，車身高度上升至規(guī)定高度時，各電磁閥封鎖。(3)車身高度的降低當ECU發(fā)出降低車身高度的指令時，流量控制電磁閥和前后懸架控制電磁閥的排氣閥翻開，空氣彈簧中的空氣經(jīng)這些閥門流向儲氣筒61的低壓腔。當車身降低至預(yù)定調(diào)理高度時，各電磁閥封鎖。(4)空氣的內(nèi)部循環(huán)由于該系統(tǒng)是一個封鎖系統(tǒng)，從空氣彈簧排出的空氣并不向大氣，而是排入儲氣筒的低壓腔。因此，當儲氣筒中需求補充氣壓時，低壓腔中壓力較高的空氣又經(jīng)空氣緊縮機進氣閥進入氣缸，被緊縮和枯燥后，進入儲氣筒的高壓腔。62這樣，有助于提高充氣效率，減少能量耗費，防止過多的水分進入系統(tǒng)污染元器件。該系統(tǒng)的各空氣彈簧為并聯(lián)獨立式布置，各空氣彈簧可以單獨地進展充排氣操作，互不干擾空氣的流動。各控制電磁閥均由ECU進展控制?？諝鈴椈捎腥N任務(wù)形狀，即低、正常和高。普通的行駛形狀下，車身高度堅持正常；車速超越120km/h時，車身高度為低；在100km/h以下時，車身高度為正常；63在壞路上行駛，車身高度為高。其他的車身高度由汽車的行駛形狀來決議。2)可調(diào)阻尼力減振器的執(zhí)行器可調(diào)阻尼力減振器的執(zhí)行器是安裝于懸架系統(tǒng)上方的步進電動機。步進電動機根據(jù)ECU發(fā)出的脈沖信號的波形數(shù)量驅(qū)動減振器回轉(zhuǎn)閥動作，改動減振器油孔的通流截面積來改動減振器的阻尼力，使懸架系統(tǒng)具有軟、中等、硬三種阻尼力的方式。如圖5.23所示，步進電動機主要由轉(zhuǎn)子、定子、電磁線圈組成。64其根本任務(wù)原理是利用轉(zhuǎn)子和定子間的齒形磁極的相互吸引或排斥，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動與停頓。普通情況下，每一次脈沖使轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度取決于轉(zhuǎn)子或定子上均勻分布的齒形磁極的數(shù)量。假設(shè)轉(zhuǎn)子上齒形磁極的數(shù)量是N，電動機轉(zhuǎn)子可作360°范圍的旋轉(zhuǎn)。那么，定子線圈每接納一個脈沖信號波，轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的圓心角是，那么＝360°/磁極對數(shù)N(5.1)或＝2π/磁極對數(shù)N(rad)(5.2)65步進電動機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向取決于脈沖信號輸入方式。假設(shè)輸入正脈沖信號使轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)，那么負脈沖將使步進電動機轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)。步進電動機的任務(wù)方式是：有脈沖波輸入時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，而且一個脈沖波只能使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一步(即一個圓心角的大小，又稱齒距)；沒有脈沖波輸入，轉(zhuǎn)子處于暫停形狀，所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速只取決于脈沖頻率。近年來步進電動機開展很快，種類規(guī)格與構(gòu)造方式多種多樣，但常用的類型多為3相、466相、5相和6相等。普通勵磁相數(shù)越多，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩越大，動作穩(wěn)定性越好，步距角越小。另外，勵磁方式的不同，步距角的大小差別較大。步進電動機常用于開環(huán)控制系統(tǒng)，受數(shù)字脈沖信號控制，輸出角位與輸入的脈沖數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與輸入脈沖頻率成正比，具有自鎖才干，不需求角度傳感器和制動機構(gòu)，控制較簡單。對于低速、小轉(zhuǎn)角的控制采用步進電動機較為有利。67在機電一體化系統(tǒng)中，步進電動機普通用于準確的角度和位置的控制。通常對于步進電動機的要求為：呼應(yīng)速度快、呼應(yīng)特性好、步距角精度高、阻尼特性好。但呼應(yīng)特性和阻尼特性之間又是相互矛盾的，因此應(yīng)根據(jù)實踐運用場所而有所偏重。3)空氣懸架系統(tǒng)彈性元件剛度的根本構(gòu)造和任務(wù)原理圖5.24所示為空氣懸架氣動缸的根本構(gòu)造斷面圖。68氣動缸由封入低壓惰性氣體和阻尼力可調(diào)的減振器、旋轉(zhuǎn)式膜片、主氣室、副氣室和懸架執(zhí)行元件組成。主氣室是可變?nèi)莘e的，在它的下部有一個可伸展的隔膜，緊縮空氣進入主氣室可升高懸架的高度，反之使懸架高度下降。主、副氣室設(shè)計為一體既省空間，又減輕了質(zhì)量。懸架的上方與車身相連，下方與車輪相連，如圖5.25所示。隨著車身與車輪的相對運動，主氣室的容積在不斷變化。69主氣室與副氣室之間經(jīng)過一個通道，氣體可相互流通。改動主、副氣室間的氣體通道的大小，就可以改動空氣懸架的剛度。減振器的活塞經(jīng)過中心桿(阻尼調(diào)整桿)和齒輪系與直流步進電動機相銜接。步進電動機轉(zhuǎn)動可改動活塞阻尼孔的大小，從而改動減振器的阻尼系數(shù)。懸架剛度的自動調(diào)理原理如圖5.26所示。主、副氣室間的氣閥體上有大小兩個通道。步進電動機帶動空氣閥控制桿轉(zhuǎn)動，使空氣閥閥芯轉(zhuǎn)過一個角度，改動氣體通道的大70小，就可以改動主、副氣室之間的氣體流量，使懸架的剛度發(fā)生變化。懸架剛度可以在低、中、高三種形狀下改動。當閥芯的開口轉(zhuǎn)到對準圖示的低位置時，氣體通道的大孔被翻開。主氣室的氣體經(jīng)過閥芯的中間孔、閥體側(cè)面通道與副氣室的氣體相通，兩氣室之間空氣流量越大，相當于參與任務(wù)的氣體容積增大，懸架剛度處于低形狀。當閥芯的開口轉(zhuǎn)到對準圖示的中間位置時，氣體通道的小孔被翻開。71兩氣室之間的流量小，懸架剛度處于中間形狀。當閥芯開口轉(zhuǎn)到對準圖示的高位置時，兩氣室之間的氣體通道全部被封住，兩氣室之間的氣體相互不能流動。緊縮空氣只能進入主氣室，懸架在振動過程中，只需主氣室的氣體單獨承當緩沖任務(wù)，懸架高度處于高形狀。4.傳感器1)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器三菱GALANT轎車采用光電式轉(zhuǎn)角傳感器，其包括三個固定的遮光器和一個帶窄槽的圓72盤，帶窄槽的圓盤固定在轉(zhuǎn)向軸上，并隨轉(zhuǎn)向盤一同轉(zhuǎn)動。當轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，帶窄槽的圓盤移過遮光器，各遮光器向ECU輸出脈沖信號，ECU利用這些信號來斷定轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)動速率，并確定轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動方向。兩邊的遮光器用于確定轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動方向；中間的遮光器用于確定轉(zhuǎn)向盤的中間位置(汽車直線行駛位置)。2)橫向加速度傳感器橫向加速度傳感器主要用于檢測汽車轉(zhuǎn)向時，汽車因離心力的作用而產(chǎn)生的橫向加速73度，并將產(chǎn)生的電信號保送給ECU，使ECU能斷定懸架系統(tǒng)的阻尼力改動的大小及空氣彈簧中空氣壓力的調(diào)理情況，以維持車身的最正確姿態(tài)。三菱GALANT汽車采用的G傳感器是一小型半導體加速度計，它安裝于汽車前端，用于確定汽車轉(zhuǎn)向時的橫向加速度。根據(jù)儲氣筒中空氣壓力的大小，經(jīng)過低壓開關(guān)和高壓開關(guān)翻開或封鎖空氣緊縮機。后壓力傳感器中有一彈性膜片，當空氣壓力變化時，彈性膜片挪動，彈性膜片的挪動經(jīng)過一電位計轉(zhuǎn)化為電壓信號輸入ECU。74除上述半導體加速度傳感器外，橫向加速度傳感器還有差動變壓器式加速度傳感器和鋼球位移式加速度傳感器。(1)差動變壓器式加速度傳感器圖5.27所示是差動變壓器式加速度傳感器的構(gòu)造圖，圖5.28為其任務(wù)原理。給勵磁線圈(一次繞組)通以交流電，當汽車轉(zhuǎn)彎(或加、減速)行駛時，芯桿在汽車橫向力(或縱向力)的作用下產(chǎn)生位移，隨著芯桿位置的變化，檢測線圈(二次繞組)的輸出電壓發(fā)生變化。75所以，檢測線圈(二次繞組)的輸出電壓與汽車橫向力(或縱向力)一一對應(yīng)，反映了汽車橫向力(或縱向力)的大小。懸架系統(tǒng)電子控制安裝根據(jù)此輸入信號即可正確判別汽車橫向力(或縱向力)的大小，對車身姿態(tài)進展控制。(2)鋼球位移式加速度傳感器鋼球位移式加速度傳感器的構(gòu)造如圖5.29所示。根據(jù)所檢測的力(橫向力、縱向力或垂直力)不同，加速度傳感器的安裝方向也不一樣。76如汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，鋼球在汽車橫向力的作用下產(chǎn)生位移，隨著鋼球位置的變化，磁場也發(fā)生變化，呵斥線圈的輸出電壓發(fā)生變化。所以，懸架系統(tǒng)電子控制安裝根據(jù)加速度傳感器輸入的信號即可正確判別汽車橫向力的大小，從而實現(xiàn)對汽車車身姿態(tài)的控制。3)車身高度傳感器車身高度傳感器的作用是檢測汽車行駛時車身高度的變化情況(汽車懸架的位移量)，并轉(zhuǎn)換成電信號輸入懸架系統(tǒng)的ECU。車身高度傳感器普通有如下幾種：片簧開關(guān)式高度傳感器、霍爾集成電路式高度傳感器、77光電式高度傳感器。(1)片簧開關(guān)式高度傳感器片簧開關(guān)式高度傳感器的構(gòu)造和任務(wù)原理如圖5.30所示。片簧開關(guān)式高度傳感器有四組觸點式開關(guān)，它們分別與兩個晶體管相連，構(gòu)成四個檢測回路。用兩個端子作為輸出信號與懸架ECU銜接，兩個晶體管均接受ECU“輸出〞端子的控制。該傳感器將車身高度組合成四個檢測區(qū)域，分別是低、正常、高、超高。78任務(wù)原理：當車身高度調(diào)定為正常高度時，因乘員數(shù)量的添加，而使車身高度偏離正常高度。此時片簧開關(guān)式高度傳感器的另一對觸點閉合，產(chǎn)生電信號保送給ECU，ECU隨即做出車身高度偏低的判別，從而輸出電信號到車身高度控制執(zhí)行器，促使車身高度恢復(fù)正常高度形狀。片簧開關(guān)式車身高度傳感器在福特車型上運用較多。(2)霍爾集成電路式高度傳感器79霍爾集成電路式高度傳感器的構(gòu)造和任務(wù)原理如圖5.31所示?；魻柤呻娐肥礁叨葌鞲衅鞣謩e由兩個霍爾集成電路、磁體等組成。其根本任務(wù)原理是：當兩個磁體因車身高度的改動而產(chǎn)生相對位移時，將在兩個霍爾集成電路上產(chǎn)生不同的霍爾電效應(yīng)，構(gòu)成相應(yīng)的電信號。懸架的電控安裝根據(jù)這些電信號做出車身高度偏離調(diào)定高度的情況判別，從而驅(qū)動執(zhí)行器做出有關(guān)調(diào)整。80由于兩個霍爾集成電路和兩個磁體安裝時，它們的相對位置進展了不同的組合，可以對車身高度形狀分三個區(qū)域進展檢測。(3)光電式高度傳感器以上引見的均是接觸式車身高度傳感器，在運用過程中存在磨損而影響檢測精度和靈敏度的弱點，其運用遭到一定的局限。光電式車身高度傳感器屬于非接觸型高度傳感器，它有效地抑制了上述缺陷，因此現(xiàn)代轎車越來越多地采用了光電式車身高度傳感器。81如圖5.32所示是光電式高度傳感器的構(gòu)造圖。在自動懸架系統(tǒng)中，要對車身高度進展檢測與調(diào)理，普通只需在懸架上安裝三個車身高度傳感器即可，即在左、右前輪和后橋中部各裝一個車身高度傳感器。假設(shè)傳感器多于三個，那么會出現(xiàn)調(diào)整干涉景象。在傳感器上，有一根靠連桿帶動轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上固定一個帶有許多窄縫的圓盤，圓盤兩邊是由發(fā)光二極管和光敏晶體管組成的光耦合器。82每一個光耦合器共有四組發(fā)光二極管和光敏晶體管的組合。普通情況下，傳感器中有兩個光耦合器組。光電式高度傳感器的任務(wù)原理是：當車身高度發(fā)生變化時，導桿帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，圓盤掃過光耦合器組，使光耦合器組相對應(yīng)的發(fā)光二極管和光敏晶體管上的光線產(chǎn)生ON/OFF的轉(zhuǎn)換，光敏晶體管把接納到的光線轉(zhuǎn)換成電信號并經(jīng)過導線保送給懸架ECU。ECU根據(jù)每一個光耦合器上每組發(fā)光二極管和光敏晶體管ON/OFF轉(zhuǎn)換的不同組合，判別圓盤的轉(zhuǎn)過角度，從而計算出懸架高度的變化情況。83表5-5是光耦合器組的形狀與車高的對照表。在實踐運用中，光電式車身高度傳感器固定在車架上，傳感器軸的外端裝有擺桿，擺桿的另一端經(jīng)過連桿與獨立懸架的下擺臂銜接。當車身高度發(fā)生變化時，獨立懸架的下擺臂經(jīng)過連桿帶動擺桿擺動，從而使轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。在對車身高度的實踐檢測中，光電式高度傳感器的兩個光耦合器組隨著車身高度的變化，引起外部傳動機件位置的變化，從而使兩個光耦合器組產(chǎn)生ON/OFF的轉(zhuǎn)換，闡明車身高度的不同形狀。84表5-6是兩個光耦合器組的不同形狀與車身高度的對照表。懸架高度控制系統(tǒng)對車身高度進展調(diào)整時，假設(shè)只需判別四個車身高度區(qū)域，那么車身高度傳感器中只需兩個光耦合器組元件。假設(shè)只需判別出三個車身高度區(qū)域，即過高、正常、過低，只需將表5-6中偏高和偏低兩種形狀均作為“正常〞形狀即可。855.3電子控制懸架系統(tǒng)的檢修電子控制懸架系統(tǒng)普通都設(shè)有自診斷系統(tǒng)，隨時監(jiān)測系統(tǒng)的任務(wù)情況，當系統(tǒng)出現(xiàn)缺點時，可經(jīng)過自診斷系統(tǒng)獲取缺點信息，以協(xié)助維修人員檢修。下面主要以美國通用汽車和日本三菱汽車為例，簡要引見電子控制懸架系統(tǒng)的根本檢修方法。5.3.1通用汽車公司電子控制懸架系統(tǒng)的檢修通用汽車公司1991款凱迪拉克·

塞威利的電子控制系統(tǒng)包括后橋右上部的空氣緊縮機總成(與排氣閥、空氣枯燥器組合在一同)，位于86后橋左側(cè)的車身高度傳感器，后橋左、右空氣筒式減振器、氣管，位于副駕駛座前方的緊縮機繼電器。為了防止因路面顛簸而使行車高度的調(diào)整過于頻繁，電子控制懸架系統(tǒng)在接到車身高度信號約15s后才開場任務(wù)；且具有限制緊縮機一次只任務(wù)4.5min到7min的功能，防止因空氣系統(tǒng)漏氣而使緊縮機過載而損壞。凱迪拉克·塞威利車的電子控制懸架系統(tǒng)控制電路如圖5.33所示。87拔下車身高度傳感器上的插頭，插座各端子位置如圖5.34所示。根據(jù)圖5.33和圖5.34所示即可對相關(guān)部位進展檢查任務(wù)，其檢查方法如下：(1)檢查A腳，應(yīng)搭鐵良好，C、E腳應(yīng)為正常帶電，B、D腳應(yīng)為在點火開頭位于“ACC〞位置時供電。否那么，檢查各自的熔絲及線路能否完好。(2)將A、B腳短接(相當于點火開關(guān)位于“ON〞時)，空氣緊縮機應(yīng)任務(wù)，車輛應(yīng)漸漸升起。88否那么，應(yīng)依次檢查繼電器、緊縮機電機、氣管、空氣筒式減振器。(3)將A、E腳短接，應(yīng)聽到排氣閥的吸合聲，車輛后部應(yīng)徐徐下降，否那么為排氣閥缺點。(4)假設(shè)上述檢查都正常，可將車身高度傳感器插頭插上，并將傳感器的懸臂與車架分別，然后用手將懸臂推至高位或低位。最多30s后，緊縮機或排氣閥應(yīng)任務(wù)，否那么應(yīng)改換車身高度傳感器。通用公司的其他車型可參照此法進展檢查。上述第二步也可以這樣檢查：89檢查時，可在汽車后部加kg物體，約15s后，緊縮機應(yīng)開場任務(wù)，車身后部應(yīng)升高；如緊縮機不任務(wù)，應(yīng)檢查銜接器和后懸架部件的導線情況和銜接處有無銹蝕；還應(yīng)進一步檢查緊縮機的供電電壓能否可到達12V。必要時可用跨接銜接蓄電池正極和緊縮機電源導線，如緊縮機仍不能任務(wù)，那么應(yīng)予改換。如發(fā)現(xiàn)緊縮機任務(wù)時間過長，那么用肥皂水檢查緊縮機、空氣管道和空氣彈簧能否漏氣。大多數(shù)空氣彈簧損壞后不能修繕，應(yīng)予改換。90電子控制懸架系統(tǒng)可經(jīng)過調(diào)整傳感器和后懸架之間的連桿，調(diào)整車身高度。連桿的總調(diào)整范圍為5°，每調(diào)整1°可影響后保險杠高度6.4mm。通用公司的其他車型可參照此法進展檢修。5.3.2三菱轎車電子控制懸架系統(tǒng)的檢修有些三菱轎車配備了電子控制懸架系統(tǒng)(如發(fā)動機型號為E3000，車身型號為17E15AFY的三菱轎車)。它在汽車的四個車輪上都安裝有空氣彈簧懸架，使汽車在行駛過程中具有良好的減振性能和穩(wěn)定性能，從而提高汽車的溫馨性。91三菱轎車電子控制懸架系統(tǒng)由控制傳感器、前(后)輪車身高度控制傳感器、空氣緊縮機、電磁閥、調(diào)平顯示儀表及ECU等組成。ECU根據(jù)各傳感器提供的信息調(diào)整車身高度。當三菱轎車電子控制懸架系統(tǒng)發(fā)生缺點后，首先檢查該系統(tǒng)的電路銜接及各插接器及空氣懸架氣嘴能否破裂漏氣等。然后再按以下數(shù)據(jù)丈量電子控制懸架ECU各插頭銜接的對地電阻和電壓。ECU安裝在后行李箱左側(cè)壁上，其型號為：M6716、X4T61176、ECSD9619。92三菱轎車電子控制懸架系統(tǒng)的儀表顯示如圖5.35所示。ECU的接插件如圖5.36所示。丈量時拔掉ECU的插頭接線，丈量插頭各端子對搭鐵的電阻與電壓。丈量電阻時應(yīng)把點火開關(guān)處于“OFF〞位置，測電壓時應(yīng)使點火開關(guān)處于“ON〞形狀。假設(shè)運用數(shù)字式萬用表丈量時，測電阻時運用20k擋；電壓時運用直流20V擋。丈量時黑表筆均接搭鐵，用紅表筆接各端子。93測試數(shù)據(jù)見表5-7(表中＋B為電源電壓)。假設(shè)實測數(shù)據(jù)與表中數(shù)據(jù)相差不多，那么闡明此端子線路或者元件有缺點。本章課程內(nèi)容終了了，休憩一會兒吧！94圖5.1半自動懸架系統(tǒng)的任務(wù)原理95圖5.2豐田汽車裝用的電子控制半自動懸架系統(tǒng)1—執(zhí)行部件；2—動力轉(zhuǎn)向傳感器；3—停車燈開關(guān)；4—TEMS指示燈；5—速度傳感器；6—執(zhí)行部件；7—ECU；8—方式選擇開關(guān)；9—空擋啟動開關(guān)；10—節(jié)氣門位置傳感器96圖5.3方式選擇開關(guān)的位置和操作方法97圖5.4減振器的構(gòu)造表示圖1—阻尼調(diào)理桿(回轉(zhuǎn)閥控制桿)；2—阻尼孔；3—活塞桿；4—回轉(zhuǎn)閥98減振器阻尼力自動、標準自動、運動一般情況下軟中等汽車急加速、急轉(zhuǎn)彎或緊急制動硬硬高速行駛中等中等表5-1減振器的阻尼力與汽車的行駛形狀和路面情況的配置情況99圖5.5直流電動機式執(zhí)行器的構(gòu)造和任務(wù)原理100減振器的阻尼狀態(tài)電動機電磁線圈調(diào)整前調(diào)整后正極負極軟

－

+斷開中等

+

－斷開軟硬+

－接通中等硬

－+接通表5-2執(zhí)行器的直流電動機和電磁線圈在任務(wù)時的通電情況101圖5.6驅(qū)動器的構(gòu)造102接點開關(guān)“Touring”擋“Sport”擋SW1OFFONSW2ONOFF表5-3接點開關(guān)SW1、SW2與方式選擇開關(guān)的對應(yīng)位置關(guān)系103圖5.7電子控制單元ECU與驅(qū)動器電路圖1—ECU；2—減振器驅(qū)動器；3—擋位轉(zhuǎn)換開關(guān)；4—電源電路；5—時間電路；

6—電壓控制電路；7—制動電路；8—直流電動機104圖5.8電動機電流被切斷時的電路形狀1—ECU；2—減振器驅(qū)動器；3—擋位轉(zhuǎn)換開關(guān)；4—電源電路；5—時間電路；

6—電壓控制電路；7—制動電路；8—直流電動機105圖5.9ECU系統(tǒng)原理圖106圖5.10驅(qū)動器的外形及驅(qū)動桿的位置107圖5.11驅(qū)動器的構(gòu)造1—直流電動機；2—蝸輪；3—小行星輪；4—齒圈；5—托架；6—限位開關(guān)；7—太陽輪；8—變速傳動軸；9—蝸桿108限位開關(guān)“Touring”擋“Sport”擋SW1ONOFFSW2OFFON表5-4驅(qū)動桿位置與限位開關(guān)的關(guān)系109圖5.12手動選擇開關(guān)在“Sport〞擋位時的電路形狀110圖5.13直流電動機1—驅(qū)動桿；2—從動桿；3—變速傳感器；4—蝸桿；5—小行星輪；6—齒圈；7—太陽輪；8—托架；9—限位開關(guān)(SW2)；10—限位開關(guān)(SW1)；11—直流電動機；12—蝸桿；13—彈簧111圖5.14穩(wěn)定器桿的作