現(xiàn)代汽車典型電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷第4章

1、第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 4.1 汽車巡航控制系統(tǒng)汽車巡航控制系統(tǒng) 4.2 電控懸架系統(tǒng)電控懸架系統(tǒng)思考與練習思考與練習 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 4.1 汽車巡航控制系統(tǒng)汽車巡航控制系統(tǒng) 汽車巡航控制系統(tǒng)具有如下一些功能： (1) 車速設定功能。當按下“設定”開關，設定一個穩(wěn)定行駛的車速，駕駛員不用踩加速踏板，汽車就能一直以這一車速穩(wěn)定行駛。(2) 消除功能。當駕駛員根據(jù)運行情況需要踩下制動踏板時，車速設定功能就消失，駕駛員可按照常規(guī)方法操作，直到再按另外的功能開關為止。(3) 恢復功能。當路面情況允許，駕

2、駛員按“恢復”功能開關，汽車又可以按以前設定的車速穩(wěn)定行駛。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 (4) 減速功能。按下“滑行”開關，汽車減速行駛，若開關一直按下不放，車速一直在減小，放松“滑行”開關，汽車就以放松“滑行”開關瞬間的車速穩(wěn)定行駛。(5) 加速功能。按下“加速”開關，汽車在原設定車速的基礎上加速行駛，開關一直按下不放，車速就一直增加，當放松“加速”開關，汽車就以放松“加速”開關瞬間的車速穩(wěn)定行駛。(6) 低速自動消除功能。當車速小于低速極限時，一般為48 km/h，巡航控制系統(tǒng)不起作用，也不能存儲小于這一速度的信息。(7) 開關自動消除功能。踩制動踏板，按駐車制動開關、

3、離合器控制開關、變速器擋位開關都有自動消除巡航控制的功能。第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 4.1.1 結(jié)構特點汽車巡航控制系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成。1. 電控單元汽車巡航控制系統(tǒng)電控單元的英文縮寫為CCS ECU，由處理芯片、A/D、D/A、IC及輸出隔離驅(qū)動和保護電路等模塊組成。電控單元是一個計算機系統(tǒng)，通常裝在一個金屬薄板制成的封閉殼體內(nèi)，封閉的金屬殼體起電磁屏蔽和機械保護作用。其主要作用是將所有的反饋信號進行處理，在車速偏離人為預定的巡航車速時，給執(zhí)行器一個電信號，控制執(zhí)行器的動作，使實際車速與人為設定的車速相一致。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 2. 傳

4、感器汽車巡航控制系統(tǒng)主要的傳感器有車速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、節(jié)氣門控制搖臂位置傳感器。圖4-1所示為巡航控制系統(tǒng)主要元件圖。(1) 車速傳感器。車速傳感器與發(fā)動機電控系統(tǒng)傳感器共用，有磁脈沖式、霍爾式、光電式、磁阻式。車速傳感器提供一個與汽車實際車速成比例的交變振蕩的脈沖信號給電控單元， 電控單元將此信號進行處理。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 (2) 節(jié)氣門位置傳感器。節(jié)氣門位置傳感器與發(fā)動機電控系統(tǒng)傳感器共用，它對電控單元提供一個與節(jié)氣門開度位置成比例變化的電信號。(3) 節(jié)氣門控制搖臂位置傳感器。它是巡航控制系統(tǒng)專用的傳感器，當前使用較多的是滑線電位計式，當節(jié)氣門控制

5、搖臂轉(zhuǎn)動時，電位計隨之轉(zhuǎn)動，輸出一個與控制搖臂位置成比例變化的(或連續(xù)變化)的電信號。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-1 巡航控制系統(tǒng)主要元件圖 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 3. 操作機構(1) 巡航控制開關。巡航系統(tǒng)控制具有車速設定、車速調(diào)節(jié)、取消巡航等功能。其操作手柄通常安裝在轉(zhuǎn)向盤的下方，主要有：巡航主控開關(CRUISE MAIN)、設置/巡航開關(SET/COAST)、恢復/加速開關(RES/ACC)、取消開關(CANCEL)。(2) 離合器開關。離合器開關裝在駕駛室離合器踏板的上部，由駕駛員踩踏離合器踏板來使其閉合，當汽車在巡航狀態(tài)下行駛，駕

6、駛員需要換擋、制動時，踩下離合器踏板，離合器開關由斷開變?yōu)殚]合，電控單元立即自動關閉巡航工作狀態(tài)。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 (3) 變速器空擋啟動開關。它適合于安裝自動變速器的汽車，安裝位置緊靠變速器操縱桿，并與變速器操縱桿聯(lián)動，當變速器操縱桿置于空擋時，空擋啟動開關由斷開變成閉合。(4) 制動燈開關。在制動燈開關中原來常開觸點上增加了與之聯(lián)動的常閉觸點，當駕駛員踩踏制動踏板時，在制動燈亮時，常閉觸點斷開，控制節(jié)氣門動作搖臂的電磁離合器斷開，節(jié)氣門不再受巡航系統(tǒng)控制，迅速退出巡航控制的工作狀態(tài)。(5) 駐車制動開關。安裝位置緊靠駐車制動操縱桿并與駐車制動操縱桿聯(lián)動，當拉駐

7、車制動時，駐車制動開關由斷開變?yōu)殚]合。(6) 電源開關。巡航控制的工作電源取自蓄電池和發(fā)電機，其通斷由此開關控制。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 4. 執(zhí)行元件執(zhí)行元件將電控單元輸出的電流或電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械運動，從而控制節(jié)氣門的開度，使車速得到最終的控制。執(zhí)行元件有氣動式和電動式兩種類型。1) 氣動式氣動式執(zhí)行元件由電磁鐵、電磁線圈、閥彈簧、壓力控制閥、汽缸、活塞、連桿、節(jié)氣門拉桿等組成。氣動式控制節(jié)氣門的結(jié)構如圖4-2所示。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-2氣動式控制節(jié)氣門結(jié)構簡圖 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 2) 電動式電動式控制節(jié)

8、氣門執(zhí)行元件的組成有電磁離合器、直流電動機、步進電機。直流電動機連續(xù)運轉(zhuǎn)，它的運轉(zhuǎn)速度與電控單元供給它的電壓平均值有關。它的運轉(zhuǎn)或停止由電控單元輸出的電壓的“有”或“無”來決定。它的運轉(zhuǎn)方向由電控單元輸出的電壓方向來決定。步進電機的工作是對其通電一次，電機軸就轉(zhuǎn)過一定的角度。當電磁離合器通電時，電動機的軸與節(jié)氣門控制搖臂結(jié)合在一起；當電磁離合器斷電時，電動機的軸與節(jié)氣門控制搖臂分離，使節(jié)氣門受到電動機和電磁離合器的雙重控制，工作更加可靠。第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 5. 其他機構(1) 巡航控制系統(tǒng)指示燈、檢測連接器等。(2) 與發(fā)動機電控單元的通信聯(lián)絡部分。(3) 工作電源

9、、穩(wěn)恒和保護電路。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 4.1.2 工作原理工作原理1. 巡航控制系統(tǒng)的工作原理1) 巡航控制系統(tǒng)的工作過程圖4-3所示為巡航控制單元工作原理圖。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-3 巡航控制單元原理圖 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 2) 巡航控制系統(tǒng)的取消(1) 車速低于48 km/h，巡航控制系統(tǒng)自行取消；(2) 實際車速低于設定的巡航車速15 km/h，巡航控制系統(tǒng)自行取消；(3) 按“取消”開關，可以使巡航控制系統(tǒng)取消；(4) 拉動手制動，使與之聯(lián)動的停車制動開關閉合，巡航控制系統(tǒng)被取消；(5) 踏下制動踏板

10、，切斷了電磁離合器的電源，巡航控制系統(tǒng)被取消；(6) 裝有自動變速器的汽車將變速桿移至空擋位置，空擋啟動開關閉合，巡航控制系統(tǒng)被取消；(7) 裝有手動變速器的汽車，踏下離合器踏板，離合器開關閉合，巡航控制系統(tǒng)被取消。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 3) 巡航控制系統(tǒng)設定車速的恢復若在巡航控制時，通過操縱手柄、踩踏板使設定的車速消失，要恢復巡航控制系統(tǒng)設定的車速，則將操縱手柄向上扳動，置于恢復/加速位即可恢復。當車速低于48 km/h時，不可能恢復。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 2. 巡航控制系統(tǒng)的使用要求(1)不要使用巡航控制系統(tǒng)的情況有： 交通擁堵，汽車在雨

11、、冰、雪等濕滑路面上行駛，遇上大風天氣時； 汽車行駛在陡坡上，若使用巡航控制系統(tǒng)時，會引起發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化過大； 儀表板上的指示燈“CRUISE”，若閃爍就是表明巡航控制系統(tǒng)是在故障狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)故障狀態(tài)時，應停止使用巡航控制系統(tǒng)，待排除故障后再使用巡航控制系統(tǒng)。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 (2) 為了避免巡航控制系統(tǒng)誤工作，在不使用巡航控制系統(tǒng)時，務必使巡航控制系統(tǒng)的控制開關處于關閉狀態(tài)。(3) 下坡行駛中，須避免將車輛加速。如果車輛的實際行駛速度較設定的正常行車速度高出太多，可不用巡航控制裝置，將變速器換成抵擋，利用發(fā)動機制動使車速得到控制。(4) 汽車巡航行駛時，對裝備手動

12、變速器的汽車切記不能在未踩下離合器踏板的前提下就將變速桿移置于空擋，而造成發(fā)動機轉(zhuǎn)速驟然升高。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 4.1.3 故障診斷與檢修故障診斷與檢修1. 巡航控制系統(tǒng)常見的故障現(xiàn)象(1) 巡航控制系統(tǒng)不起作用；(2) 車速超過或低于設定車速時不能自動調(diào)節(jié)；(3) 車速瞬時不穩(wěn)定，即“游車”。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 2. 原因分析巡航控制系統(tǒng)常見故障的原因分析應從以下幾個方面入手。1) 電子控制單元(1) 電子控制單元與電源、傳感器、執(zhí)行器、控制開關、接地線連接是否可靠；(2) 電子控制單元是否受潮、受振、受磁、受到污染，而不能工作。 第

13、四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 2) 傳感器(1) 車速傳感器不能正確地向電子控制單元提供車速信號；(2) 節(jié)氣門傳感器不能正確地向電子控制單元提供節(jié)氣門開啟角度的信號；(3) 節(jié)氣門控制搖臂位置傳感器不能正確地向電子控制單元提供節(jié)氣門控制搖臂位置信號。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 3) 執(zhí)行元件(1) 電磁離合器不能正常地通、斷電；(2) 驅(qū)動電動機工作不正常。4) 操作機構(1) 主控開關失效；(2) 離合器、變速器開關失效；(3) 制動開關失效；(4) 點火開關斷路。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 3. 巡航控制系統(tǒng)故障診斷巡航控制系統(tǒng)電控單

14、元有故障自診斷功能，并設有檢測插口。對巡航控制系統(tǒng)的狀態(tài)，通過不同的代碼顯示不同的狀態(tài)。讀出代碼的常見順序是：(1) 打開點火開關；(2) 將巡航控制系統(tǒng)操作手柄置于“設置/巡航”開關或“取消”位置，并保持；(3) 置主控開關于“ON”位置； 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 (4) 檢查儀表板上的巡航指示燈，應該呈現(xiàn)“亮”；(5) 斷開“設置/巡航”開關；(6) 按測量條件，進行診斷，表4-1 列出了豐田皇冠3.0巡航控制系統(tǒng)的診斷情況；(7) 讀出診斷代碼，表4-2列出了豐田系列車巡航控制系統(tǒng)的診斷代碼。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 表4-1 豐田皇冠3.0巡

15、航控制系統(tǒng)的診斷情況 序號 測量條件 診 斷 代 碼 診 斷 1 操縱手柄置于 SET/COAST 位置 亮1 s0.5 s滅 SET/COAST 電路正常 2 操縱手柄置于 RES/ACC 位置 亮1 s0.5 s滅 RES/ACC 電路正常 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 3 各取消開關分別置于取消位置(CANCEL)：制動燈開關，駐車制動開關，空擋啟動開關，離合器開關等 亮滅 各取消開關正常 4 汽車車速低于 40 km/h 亮滅 車速傳感器 電路正常 5 汽車車速高于 40 km/h 亮滅 車速傳感器 (儀表內(nèi))電路正常 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 表4

16、-2 豐田系列車巡航控制系統(tǒng)的代碼 故 障 碼 診 斷 代 碼 故 障 亮滅 正常 11 亮滅 驅(qū)動電動機電流過大 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 12 測試波形略 電磁離合器電流過大；電磁離合器斷路 13 測試波形略 位置傳感器電路故障；電動機斷路 21 測試波形略 車速傳感器 140 ms 或更長時間無信號輸出 23 測試波形略 巡航車 速比設 定的車 速低 16 km/h 或更多 32 測試波形略 巡航控制開關短路 34 測試波形略 巡航主開關在巡航開始時未被切斷 41 測試波形略 電控單元故障 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 4. 巡航控制系統(tǒng)主要部件的檢修

17、1) 外部檢查對于電控單元，可通過外部的端口間的電壓、電阻來判斷其好壞，可用萬用表測試。2)電磁離合器的檢修(1) 測量電磁離合器的線圈電阻值；(2) 檢查節(jié)氣門控制臂，在電磁離合器斷電的情況下，控制臂能用手轉(zhuǎn)動，在電磁離合器通電的情況下，控制臂不能用手轉(zhuǎn)動，若以上兩者都滿足則電磁離合器為正常。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 3)車速傳感器的檢修(1) 車速信號的檢查：在車速高于40 km/h時，打開巡航控制系統(tǒng)，巡航控制指示燈閃爍，在車速低于40 km/h時，打開巡航控制系統(tǒng)，巡航控制指示燈保持亮，滿足以上兩個條件，車速信號正常。(2) 檢查各個配線、儀表板的連接情況。 第四

18、章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 4) 驅(qū)動電動機的檢修(1) 使電磁離合器通電；(2) 向驅(qū)動電動機供電，電動機應轉(zhuǎn)動，控制臂應擺動，且擺動平穩(wěn)；(3) 驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)動使控制臂擺動到加速或減速的極限位置時，電動機應停止轉(zhuǎn)動，控制臂停止擺動。能夠順利實現(xiàn)上述過程的電動機為狀態(tài)良好，否則就有故障。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 5) 巡航控制開關的檢修(1) 各個控制開關的信號檢查：分別接通“設置/巡航(SET/Coast)”開關、“恢復/加速(RES/ACC)”開關、“取消(Cancel)”開關，注意觀察儀表板上的巡航控制指示燈的閃爍形式。表4-3列出了豐田系列車巡航控

19、制開關正常時指示燈的閃爍形式。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 表4-3 豐田系列車巡航控制開關正常時指示燈的閃爍形式 開關接通狀態(tài) 指示燈的閃爍形式 備 注 CANCEL(取消)開關 滅亮 SET/COAST( 設 定 ) 開關 滅亮 RESUME/ACC(恢復) 開關 滅亮 當每一個開關接通時，指示燈應如表內(nèi)方式閃爍；當開關斷開后，停止閃爍，表示開關與電控單元聯(lián)系正常 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 (2) 檢查控制開關的電阻值：表4-4為檢查控制開關的電阻值。 表4-4 控制開關的電阻值 開關位置 電阻值/ 備 注 各開關均斷開 RES/ACC(恢復)通 約

20、70 SET/COAST(設定)通 約 200 CANCEL(取消) 通 約 420 各個開關分別接通時，測端子“3”和“4”的電阻值，阻值如表內(nèi)數(shù)據(jù)時， 開關性能良好， 否則開關電路有問題 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 (3) 制動燈開關的檢修：踩制動踏板時，巡航控制狀態(tài)被取消，同時還斷開了電磁離合器的電流通路，起到迅速取消巡航控制狀態(tài)的雙重作用。制動燈開關的檢修十分重要，其檢查步驟如下： 檢查制動燈的狀態(tài)：踩下制動踏板，制動燈應亮。 制動燈開關的信號檢查：踩下制動踏板，儀表板上的巡航控制指示燈閃爍6次為正常，否則為故障。 檢查制動燈電路與電控單元的配線和連接器連接是否可靠。

21、 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 4.2 電控懸架系統(tǒng)電控懸架系統(tǒng) 電控懸架系統(tǒng)的功用可以概括為下面兩點：(1) 彈簧彈性系數(shù)(懸架剛度)與減振器阻尼系數(shù)控制；(2) 高度調(diào)整功能。常用的電控懸架實際是電子控制油氣懸架或空氣懸架，它是用空氣彈簧代替金屬彈簧，利用液壓減振器和空氣彈簧中存在的壓縮空氣進行減振器阻尼系數(shù)與懸架剛度的有級調(diào)節(jié)和車高的自動調(diào)節(jié)控制。電控懸架系統(tǒng)具有車高調(diào)節(jié)、懸架剛度和減振器阻尼系數(shù)“軟、中、硬”有級轉(zhuǎn)換控制的功用。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 4.2.1 結(jié)構特點與工作原理結(jié)構特點與工作原理電控懸架系統(tǒng)由傳感器、電控單元(ECU)、執(zhí)行器

22、等組件組成。傳感器包括車高傳感器、車速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器和制動開關、停車燈開關、車門開關等，這些傳感器將相關信號轉(zhuǎn)變成電信號傳給電控單元，電控單元通過運算處理控制空氣彈簧等執(zhí)行器，進行適應性調(diào)節(jié)，以保持車輛平順性和操縱穩(wěn)定性。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 1. 傳感器1) 車高傳感器有的車型有3個車高傳感器，而有的車型有4個車高傳感器，在每個懸架上都裝有一個車高傳感器，通過它監(jiān)測車身與懸架下臂之間的距離變化，來檢測汽車高度和因道路不平坦而引起的懸架位移量。車高傳感器如圖4-4所示，有一個開口圓盤與連桿組合成一個組件一起上下旋轉(zhuǎn)，兩個光電傳感器在開口圓盤的兩

23、側(cè)，車高變化時由于開口圓盤位置的變化，使發(fā)光二極管發(fā)出的光線被開口圓盤遮擋或通過，從而檢測出不同的車高信號，并將它們轉(zhuǎn)換送至ECU。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-4 車高傳感器 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 2) 轉(zhuǎn)向角傳感器轉(zhuǎn)向角傳感器裝在轉(zhuǎn)向器上，用來檢測轉(zhuǎn)向時的轉(zhuǎn)向角度和汽車轉(zhuǎn)彎的方向，主要為轉(zhuǎn)彎時提高操縱穩(wěn)定性防止側(cè)傾，向ECU提供車態(tài)信號。其外形和工作原理如圖4-5所示。轉(zhuǎn)向角傳感器由一個有槽圓盤和兩個光電傳感器組成。有槽圓盤隨方向一起轉(zhuǎn)動，并在圓盤上開有20個孔，圓盤的兩側(cè)有發(fā)光二極管和光敏晶體管組成的光電傳感器，它們兩者之間的光線變化隨著圓

24、盤遮擋或通過轉(zhuǎn)換成“通”或“斷”信號。當操縱方向盤時，有槽圓盤隨著一起轉(zhuǎn)動而引起發(fā)光二極管發(fā)出的光線“通”或“斷”信號，這種信號是與方向盤轉(zhuǎn)動成正比的數(shù)字信號，并通過判斷兩個光電傳感器信號的相位差來判斷轉(zhuǎn)彎方向。此時，當ECU判斷方向盤的轉(zhuǎn)動角度和車速大于設定值時，ECU會使彈簧剛度和減振力增加。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-5 轉(zhuǎn)向角傳感器(a) 外形；(b) 工作原理 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 3) 其它傳感器和開關車速傳感器安裝在車輪上，檢測出轉(zhuǎn)速信號，ECU利用此信號，計算出車身的側(cè)傾程度。節(jié)氣門位置傳感器可以間接檢測汽車加速度信號。ECU利

25、用此信號作為防下坐控制的一個工作狀態(tài)參數(shù)。車門傳感器是為了防止行駛過程中車門未關閉而設置的。高度控制開關用來選擇汽車高度，ECU檢測高度控制開關的狀態(tài)并相應地使汽車高度上升或下降。有的車輛上還有高度控制ON/OFF開關，用于停止車高控制。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 模式選擇開關用來選擇懸架的“軟”、“中”或“硬”狀態(tài)，ECU檢測到開關的狀態(tài)后，操縱懸架控制執(zhí)行器，從而改變減振器的彈簧剛度和阻尼系數(shù)。當踩下制動踏板時，制動燈開關接通，ECU接收這個信號作為防栽頭控制用的一個起始狀態(tài)。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 2. 電控單元(ECU)電控單元接收各傳感器輸

26、入的信號，通過運算處理，控制執(zhí)行器進行適應性調(diào)節(jié)，保持車輛的平順性和操縱穩(wěn)定性。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 3. 執(zhí)行器1) 空氣彈簧空氣彈簧如圖4-6所示。電控懸架用空氣彈簧代替?zhèn)鹘y(tǒng)懸架的螺旋彈簧或鋼板彈簧，空氣彈簧在其氣室內(nèi)裝入空氣而具有彈性功能，關鍵是用ECU對汽車行駛的狀態(tài)進行車高、彈簧剛度和阻尼系數(shù)的調(diào)節(jié)，使車輛的性能得到提高。空氣彈簧有主氣室、副氣室、彈性剛度執(zhí)行機構、阻尼轉(zhuǎn)換執(zhí)行機構和液壓減振器等組成。彈簧剛度執(zhí)行機構在主氣室與副氣室之間，在減振器的上部裝有阻尼轉(zhuǎn)換執(zhí)行機構，減振器的內(nèi)部有阻尼旋轉(zhuǎn)閥，因此，彈簧剛度是通過主氣室與副氣室進行調(diào)節(jié)的，阻尼系數(shù)是通過

27、減振器進行調(diào)節(jié)的。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-6 空氣彈簧第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 彈簧剛度的調(diào)節(jié)：彈簧剛度越小，即彈簧柔軟，振動就較小，乘坐舒適性、平順性就越好；彈簧堅硬，操縱穩(wěn)定性得到提高。彈簧剛度的調(diào)節(jié)通過彈簧剛度執(zhí)行機構，開閉主氣室與副氣室的隔板，改變氣室的容積而改變彈簧的剛度，增大容積使剛度變小，減小容積使剛度增加。ECU根據(jù)車輛狀態(tài)信號及時調(diào)節(jié)彈簧剛度，高速行駛轉(zhuǎn)換為大剛度，低速行駛轉(zhuǎn)換為小剛度。在制動時使前彈簧剛度增加，在加速時使后彈簧剛度增加。而在轉(zhuǎn)彎時使左右彈簧剛度調(diào)節(jié)以減少側(cè)傾。例如有的車輛可以實現(xiàn)彈簧剛度的“軟、中、硬”的有級

28、轉(zhuǎn)換控制。在城鎮(zhèn)公路或高速公路行駛時，彈簧剛度調(diào)節(jié)為“軟”；在高速行駛(速度大于110 km/h)或在彎曲道路上行駛時彈簧剛度調(diào)節(jié)為“中”；而在加速、轉(zhuǎn)彎情況時，彈簧剛度調(diào)節(jié)為“硬”，以減少汽車高度的變化提高操縱穩(wěn)定性。一般減小空氣彈簧剛度會使汽車增大側(cè)傾、下坐或栽頭，因此彈簧剛度的控制多數(shù)情況下是和汽車高度和阻尼系數(shù)的調(diào)節(jié)相結(jié)合使用，以便于從總體上改善平順性。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 車高控制：是指汽車高度可以根據(jù)乘員人數(shù)、載質(zhì)量變化和汽車的狀態(tài)自動調(diào)節(jié)。就是當乘員人數(shù)和載質(zhì)量增加或減少時，汽車高度自動保持一定使汽車行駛平穩(wěn)；當在高低不平的路面上行駛時，為防止發(fā)生車架與

29、車身之間的撞擊，ECU控制懸架彈簧的行程在一定的范圍內(nèi)；當高速行駛時，為減少空氣阻力而降低車高；而當汽車停車后，乘員下車或貨物卸完后車高會增加，ECU會控制空氣彈簧在幾秒鐘將空氣少量排出，為保持汽車外形的美觀而降低車高保持標準。因此，車高控制具有自動高度控制、高速行駛時車高控制、駐車時車高控制等功能。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 車高控制主要是利用空氣彈簧中主氣室空氣量的多少來進行調(diào)節(jié)。當ECU接到車高傳感器、車速傳感器、車門開關等傳來的信號，經(jīng)過處理判斷，若是增加車高，則控制執(zhí)行機構向空氣彈簧主氣室充氣增加空氣量，使汽車高度增加；若是降低車高，則控制執(zhí)行機構打開排氣裝置向外

30、排氣，使空氣彈簧主氣室的空氣量減少而降低汽車高度。車高控制原理如圖4-7所示。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-7 車高控制原理 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 2) 減振器電控懸架中的減振器一改過去固定阻尼系數(shù)的特點，而變?yōu)檫B續(xù)變化阻尼系數(shù)和有級變化阻尼系數(shù)兩種。這種阻尼控制是在減振器結(jié)構中采用簡單的控制閥，通過在最大、中等、最小的通流面積之間的變換，改變減振液的流通快慢，達到阻尼系數(shù)的有級調(diào)節(jié)。減振器的結(jié)構原理如圖4-8所示。在空氣懸架的下邊，與控制桿連接的回轉(zhuǎn)閥上有3個阻尼孔(油孔)，回轉(zhuǎn)閥外面的活塞桿上有兩個阻尼孔(油孔)，控制機構可以帶動控制桿使回轉(zhuǎn)

31、閥旋轉(zhuǎn)，從而改變阻尼孔的開閉組合，實現(xiàn)阻尼系數(shù)“軟、中、硬”的有級轉(zhuǎn)換。阻尼系數(shù)調(diào)節(jié)原理如圖4-9所示。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 當需要將阻尼系數(shù)調(diào)節(jié)為“軟(低)”狀態(tài)時，控制桿帶動回轉(zhuǎn)閥旋轉(zhuǎn)一角度，3個截面的阻尼孔全部開通，懸架的阻尼系數(shù)最??；當需要將阻尼系數(shù)調(diào)節(jié)為“中(運動)”狀態(tài)時，同樣控制桿帶動回轉(zhuǎn)閥又旋轉(zhuǎn)一角度，此時只有截面中的小阻尼孔開通，而兩個截面中阻尼孔被關閉，懸架阻尼系數(shù)處于中間；當需要將阻尼系數(shù)調(diào)節(jié)為“硬(高)”狀態(tài)時，同樣控制桿帶動回轉(zhuǎn)閥又旋轉(zhuǎn)一角度，此時3個截面的阻尼孔全部關閉，僅靠減振器中的單向閥產(chǎn)生阻尼，懸架阻尼系數(shù)為最大。因此，電控懸架ECU

32、根據(jù)轉(zhuǎn)向操作，節(jié)氣門位置、速度、加速度等信號調(diào)節(jié)懸架阻尼系數(shù)的“軟、中、硬”，控制汽車制動、加速、急轉(zhuǎn)彎時產(chǎn)生的汽車姿態(tài)變化，從而提高汽車的平順性和操縱穩(wěn)定性。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-8 減振器的結(jié)構原理圖 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-9 阻尼系數(shù)調(diào)節(jié)原理圖 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 3) 阻尼轉(zhuǎn)換執(zhí)行機構阻尼轉(zhuǎn)換機構裝在減振器的上部，它由直流電動機、減速齒輪、控制桿、電磁鐵和擋塊等組成。阻尼轉(zhuǎn)換執(zhí)行機構如圖4-10所示。電控懸架ECU根據(jù)接收到的信號，使直流電動機驅(qū)動扇形的減速齒輪左右制動，通過控制桿帶動減振器中的回轉(zhuǎn)

33、閥旋轉(zhuǎn)，有級地改變阻尼孔的開閉，從而改變阻尼系數(shù)即減振阻力。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-10 阻尼轉(zhuǎn)換執(zhí)行機構 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 4) 彈簧剛度執(zhí)行機構彈簧剛度執(zhí)行機構由剛度控制閥和執(zhí)行機構等組成，如圖4-11所示。執(zhí)行機構位于減振器的頂部，與阻尼系數(shù)控制機構組裝在一起。剛度控制閥裝在空氣彈簧副氣室的中部，如圖4-12所示。由空氣閥、閥體和空氣閥控制桿組成，空氣閥在截面上一個空氣孔，外部的閥體在截面上有不同大小的空氣孔。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-11彈簧剛度執(zhí)行機構第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖

34、4-12剛度控制閥 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 4. 空氣壓縮機和高度控制閥空氣壓縮機由驅(qū)動電機、排氣閥、干燥器等組成，如圖4-13所示。高度控制閥是一個二位二通電磁閥，通過向空氣彈簧的主氣室內(nèi)進氣和排氣，從而控制汽車的高度，如圖4-14所示。電控懸架ECU根據(jù)車高傳感器送來的信號和控制模式指令，向高度控制閥發(fā)出指令。當車高需要升高時，高度控制閥打開，壓縮空氣進入空氣彈簧的主氣室，車身升高；高度控制閥關閉時，空氣彈簧主氣室的空氣量保持不變，車身維持一定的高度不變。當車身需要降低時，壓縮機停止工作，高度控制閥打開，此時排氣閥也打開，懸架的主氣室中的空氣通過高度控制閥、管路，最后

35、由排氣閥排出，車身高度下降。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-13 空氣壓縮機 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-14 高度控制閥 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 5. 電控懸架的控制邏輯電控懸架在控制懸架剛度和阻尼系數(shù)均有兩種或3種控制模式，即“標準、運動、高”模式，而每一種模式又可以根據(jù)懸架高度和阻尼系數(shù)的大小依次有“軟(低)、中、硬(高)”3種狀態(tài)。模式的選擇一般根據(jù)路面情況通過模式選擇開關由駕駛員用手來操縱。當選擇“標準”模式時，懸架處于低剛度和阻尼系數(shù)的“軟”狀態(tài)；當選擇“運動”模式時，懸架此時處于中等剛度和阻尼系數(shù)的“中”狀態(tài)。而

36、在某些模式下，狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換是ECU根據(jù)接收的信號自動地調(diào)節(jié)，從而使汽車維持最佳狀態(tài)，提高平順性和操縱穩(wěn)定性。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 同樣，車高控制也有“標準、運動、高”3種模式，而且每一種模式又可以根據(jù)汽車高低分為“低、中(標準)、高”3種狀態(tài)。如果選擇“標準”或“運動”模式時，汽車高度由ECU根據(jù)車速在“低”與“中(標準)”之間轉(zhuǎn)換；當選擇“高”模式時，汽車的高度會根據(jù)車速和路況在“高”與“中(標準)”之間轉(zhuǎn)換。另外，在一般的情況下，車身高度不受乘員人數(shù)和載質(zhì)量增加、減少的影響，由ECU控制在所選模式的正常狀態(tài)高度。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 6

37、. 豐田TEMS系統(tǒng)結(jié)構和工作原理豐田TEMS系統(tǒng)的組成如圖4-15所示。 圖4-15 豐田TEMS系統(tǒng)的組成 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 1) 選擇器開關選擇器開關安裝在中間操縱盒內(nèi)，由駕駛員選擇想要的減震力方式，即NORMAL(標準)或SPORT(跑車)方式，如圖4-16所示。施加在TEMS ECU的SW-S端子上的電壓，在跑車方式時是12 V，標準方式時是0 V。TEMS ECU就據(jù)此判斷駕駛員選擇的是什么方式。選擇器開關電路圖如圖4-17所示，當點火開關轉(zhuǎn)至ON時，選擇器開關的LED(發(fā)光二極管)亮。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-16 選擇器開

38、關第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-17 選擇器開關電路圖 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 2) 傳感器(1) 轉(zhuǎn)向角傳感器。轉(zhuǎn)向角傳感器可檢測方向盤的轉(zhuǎn)動角度和方向，它由轉(zhuǎn)向角傳感器組件和開槽圓盤組成，用于檢測方向盤最大轉(zhuǎn)向角和方向盤已轉(zhuǎn)動的方向。轉(zhuǎn)向角傳感器組件有兩個LED和光電晶體管，固定在轉(zhuǎn)向柱管上。轉(zhuǎn)向角傳感器如圖4-18所示。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-18 轉(zhuǎn)向角傳感器 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 (2) 制動燈開關，如圖4-19所示。這個開關安裝在制動踏板支架上。制動踏板踩下時，這個開關接通，其結(jié)果是1

39、2 V電壓施加在ECU的STP端子上。ECU利用這一信號判斷是否使用了制動器。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-19 制動燈開關 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 (3) 車速傳感器，如圖4-20所示。這個傳感器包括一個磁鐵和一個簧片開關，組合在車速里程表內(nèi)。磁鐵與車速里程表軟軸一起轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)一圈，簧片開關就產(chǎn)生4個信號脈沖。這些信號被傳送至TEMS ECU的SPD端子，ECU利用這些信號判斷車速。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-20 車速傳感器 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 (4) 節(jié)氣門位置傳感器，如圖4-21所示。這個

40、傳感器安裝在節(jié)氣門閥體上，以電子方式測量節(jié)氣門開度，并將這些數(shù)據(jù)以電壓信號形式，經(jīng)發(fā)動機ECU傳送至TEMS ECU。 發(fā)動機ECU將一恒定5 V電壓施加在這個傳感器的VC端子上。當觸點根據(jù)節(jié)氣門開度沿可變電阻器滑動時，電壓與之成比例地施加在VTA端子上。發(fā)動機ECU將這一VTA電壓轉(zhuǎn)換為代表節(jié)氣門開度的8個信號中的一個，告訴TEMS ECU節(jié)氣門的開度。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-21 節(jié)氣門位置傳感器第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-22 空擋啟動開關第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 (5) 空擋啟動開關(僅限于自動變速器車輛)。這個

41、開關安裝在自動變速箱上，用于測量變速箱的換擋位置(擋位)，如圖4-22所示。當換擋位置在“N”或“P”擋位時，這個開關接通，使TEMS ECU的NTR端子的電壓變?yōu)? V。這使ECU有可能判斷換擋位置是N還是P。(請注意：這個開關在有的車型上不用作TEMS傳感器) 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 3) 執(zhí)行器(1) 構造。執(zhí)行器位于每個氣動缸的頂部。這些執(zhí)行器驅(qū)動減震器的旋轉(zhuǎn)滑閥，改變減震器的減震力。這種執(zhí)行器是電磁驅(qū)動的，所以能對頻繁變化的行駛情況做出準確反應。電磁鐵包括4個定子鐵芯和兩對定子線圈，其結(jié)構如圖4-23所示。 電流流至每對定子線圈，使連接至減震器控制桿的永久磁鐵轉(zhuǎn)

42、動。ECU將定子鐵芯的極性從N改變?yōu)镾，或相反改變，或改變?yōu)榉菢O性狀態(tài)。定子線圈所產(chǎn)生的磁力的吸引力，使永久磁鐵轉(zhuǎn)動。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-23 執(zhí)行器結(jié)構 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 (2) 工作原理如圖4-24所示。4個執(zhí)行器各自安裝在一個減震器上，用并聯(lián)方法連接，同時工作。ECU勵磁電磁線圈，每次約0.15 s。 當減震力從“硬”或“軟”變?yōu)椤爸小睍r，電流從ECU的S端子流至S端子再流至電磁線圈，使永久磁鐵沿順時針方向轉(zhuǎn)至“中”位置。 當減震力從“硬”或“中”變?yōu)椤败洝睍r，電流從ECU的S端子流至S+端子再流至電磁線圈，使永久磁鐵沿逆時針

43、方向轉(zhuǎn)至“軟”位置。 當減震力從“軟”或“中”變?yōu)椤坝病睍r，電流從ECU的SOL端子流至電磁線圈，使永久磁鐵沿任一方向轉(zhuǎn)至“硬”位置。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-24 執(zhí)行器工作原理第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 4) 減震器(1) 構造。減震器的構造和運作，基本上與普通型減震器一樣。與普通減震器的區(qū)別在于：其減震力能用額外的量孔的開合調(diào)節(jié)。如圖4-25所示，活塞桿和旋轉(zhuǎn)滑閥(與控制桿作為一整體轉(zhuǎn)動)在3個位置有量孔。當旋轉(zhuǎn)滑閥轉(zhuǎn)動時，量孔如圖4-26所示開啟，減震力則分3級變化。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-25 減震器結(jié)構圖

44、第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 (2) 工作過程： 減震力變?yōu)椤败洝?，所?個量孔打開，減震器油如圖4-26所示流動。 減震力變?yōu)椤爸小?，量孔B打開，量孔A和C關閉，減震器油如圖4-26所示流動。 減震力變?yōu)椤坝病保?個量孔都關閉，減震器油如圖4-26所示流動。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-26 量孔的開合情況 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 5) TEMS指示燈這些指示燈(LED)顯示當時減震器的減震力，置于組合儀表內(nèi)。TEMS ECU使電流根據(jù)減震力從SL、ML或FL端子流出，如圖4-27所示接通指示燈。這些指示燈也用作診斷和失效保護

45、指示燈。點火開關接通約2 s后，所有3個指示燈亮，作為對LED是否燒壞的檢查。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 圖4-27 TEMS指示燈 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 6) TEMS控制系統(tǒng)TEMS ECU按照來自各個傳感器的信號，進行下列控制。(1) 減震方式。正常行駛時，減震力是按照選擇開關的方式設置確定的。當開關在NORMAL方式時，減震力為“軟”；當開關在SPORT方式時，減震力為“中”。(2) 防止車尾下坐控制。這個控制限制啟動或迅速加速時發(fā)生的車輛后端下坐。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 ECU使電流從其SOL端子流出，在下列情況下，

46、將執(zhí)行器設置在“硬”位置： ECU判斷車速在20 km/h(13 mi/h)以下； ECU判斷來自節(jié)氣門位置傳感器的信號，節(jié)氣門開度較大或正突然打開時。在這種情況發(fā)生約3 s后或車速達到50 km/h(31 mi/h)時，防車尾下坐控制取消。電流從端子S或S流至執(zhí)行器，與TEMS設置在“硬”以前一樣。這就使減震力恢復到原來的設置。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 (3) 防側(cè)傾控制。這個控制限制轉(zhuǎn)彎時或沿“S”彎路行駛時的車身側(cè)傾。車速傳感器信號輸入至ECU的SPD端子，轉(zhuǎn)向角傳感器信號輸入至ECU的SS1和SS2端子，使ECU能判斷當時車速和最大轉(zhuǎn)向角。ECU于是使電流從SOL

47、端子流出，將執(zhí)行器設置在“硬”位置，從而限制側(cè)傾。防側(cè)傾控制在其啟動約2 s后取消，電流從端子S或S流至執(zhí)行器，與TEMS設置在“硬”一樣，這就使減震力恢復到原來的設置。但是，在減震力已經(jīng)設置在“硬”位置時，如果以來回擺動方式操縱方向盤或在轉(zhuǎn)彎中方向盤轉(zhuǎn)得過多，則控制時間延長。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 (4) 防車頭下沉控制。這個控制限制制動中的汽車頭部下沉程度。當ECU判斷車速在60 km/h(37 mi/h)或以上時，如果制動信號從制動燈開關輸入，ECU就使電流從SOL端子流出，將執(zhí)行器設置在“硬”位置，從而限制汽車頭部下沉。防車頭下沉控制在停車燈熄滅約2 s后取消，電流從端子S或S流至執(zhí)行器，與TEMS設置在“硬”一樣，這就使減震力恢復到原來的設置。 第四章 汽車行駛系電控系統(tǒng)結(jié)構原理與故障診斷 (5) 高速控制(僅限于“標準”方式)。這個控制提高高速行駛中的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。當ECU判斷車速在120 km/h(75 mi/h)或以上時，就使電流從S端子流出，經(jīng)執(zhí)行器流至S端子，將執(zhí)行器從“軟”位置改變至“中”位置，以稍稍增加減震力，從而在高速時提高轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。當車速降至100 km/h(62 mi/h)以下時，高速控制取消，電流又開始從端子S流至執(zhí)行器，與TEMS設置在“中”一樣，這就使減震力恢復到原來的“軟”位