凌志LS400电控悬架的结构原理及检修.doc

摘 要 一辆车的舒适性很大程度上取决于悬架系统，因此汽车厂商们才会不厌其繁地推出了麦拂逊、多连杆、双叉臂等悬架概念。目前在中高档汽车上应用较多的是半主动的电子控制悬架。本文以丰田凌志LS400型的汽车的悬架为例，详细介绍了半主动电控悬架的结构和工作原理，以及对该系统的检修。 引言 传统的被动式汽车悬架系统由性能参数不变的弹簧和减振器构成。为了有效地隔离由于路面不平而产生的冲击, 减缓车体的振动, 提高汽车乘坐舒适性, 悬架需设计得较“软”; 而欲减小汽车转弯、加速及制动时车体的侧倾和前后倾, 提高汽车的操纵安全性(稳定性) , 则又要求悬架较“硬”。因此, 被动悬架的设计, 即弹簧和减震器参数的选择, 不可能使乘坐舒适性和操纵安全性同时达最优,而只能在这二者之间寻找一最优的折中方案, 并且这种最优的折中也只能在特定的道路和车速下实现。 随着现代汽车车速的不断提高, 人们对汽车悬架系统的性能也提出了越来越高的要求。现在汽车用的电控悬架引入空气悬架原理和电子控制技术，将两者结合在一起。典型的电控悬架由电子控制元件（ECU）、空气压缩机、车高传感器、转向角度传感器、速度传感器、制动传感器、空气弹簧元件等组成。 1 半主动悬架的结构 凌志LS400型汽车的电子控制悬架系统是一种较典型的半主动悬架系统。该系统采用了充有压缩空气的空气弹簧, 弹簧的弹性可在“软”与“硬”之间切换, 减振器则有三种不同的阻尼特性可供选择。汽车行驶过程中, 电子控制单元能够根据各种传感器的输入信号, 选择一最佳的空气弹簧的弹性与减振器阻尼特性的组合, 从而获得良好的乘坐舒适性和操纵性能。该系统具有车身高度自调功能, 能够根据汽车内乘员人数和车辆装载质量情况自动做出调整, 从而可保持汽车的高度及行驶姿态的稳定。这样也可使汽车前大灯的光束角度变化最小。此外, 由于减振弹簧的有效变形空间被限制在一定范围内, 从而可使弹簧能最大程度地吸收振动能量, 改善汽车的乘坐舒适性, 同时也避免了汽车底部与不平路面相碰。当汽车高速行驶时,降低车身高度可减少空气阻力, 并提高轮胎与路面的附着力, 从而可提高高速行驶时的稳定性。悬架的电子控制系统由传感器、电子控制单元和执行元件三部分组成。系统的布置如图1 所示。 传感器 1.1.1转向盘转角传感器 如图2 所示, 此传感器由一带窄缝并随转向盘一起转动的圆盘和一对遮光器组成。每个遮光器又由相对安装的一发光二极管和一光敏晶体管组成,两元件间光的变化将被转变成通/断信号。带窄缝的圆盘在发光二极管和光敏晶体管之间旋转。当该盘随转向盘一起转动时,便控制着两元件间光的传导。两对遮光器有相位差,悬架ECU根据两遮光器输出信号的变化检测转向盘的转动方向和角度。 1.1.2 高度控制传感器 汽车的四个角各装有一高度控制传感器。其通过不断地监测车身与悬架下臂间的距离,而测出车身高度的变化。高度控制传感器的结构与原理和转向盘转角传感器相似。每个传感器都由随连接臂一起转动带窄缝的圆盘和四对遮光器组成。圆盘在各遮光器的发光二极管和光敏晶体管间转动。高度控制传感器根据各遮光器输出的ON/FF信号的不同组合,将车身的高度范围分成16个区,并送给ECU。 1.2 控制单元 1.2.1 悬架控制开关 悬架控制开关由LRC 开关和高度控制开关组成。前者用以选择减振器和空气弹簧的工作模式(“no rmal au to”或“spo rt au to”) ;后者用以选择所希望的车身高度(“no rmal”或“h igh”)。两开关都安装在中央控制板的靠近换档杆指示灯处。 1.2.2 高度控制ON/OF开关 此开关装在行李箱的工具箱内。将开关扳至O FF 位置, 可禁止在车辆被举升、托运或停在不平的路面时对车身高度的调节。这样可避免空气弹簧中压缩空气的排出, 从而可防止车身高度的下降。 1.2.3 高度控制插座 连接该插座上的相应端子, 能不通过ECU 而直接控制空气压缩机电机、高度控制电磁阀及排气电磁阀, 从而使检修方便。此插座上还提供了用于清除存贮器中故障代码的端子。连接的端子与所控制的元件如表1 所示。连接过程中应注意不要短接端子1 和8,以免造成短路。 1.2.4 NO.1和NO.2高度控制 两高度控制阀根据悬架ECU 的信号, 控制空气弹簧的充气和排气。NO. 1 高度控制阀用于前悬架,此阀中有两个电磁阀, 分别控制左右空气弹簧。NO. 2 高度控制阀用于后悬架,它也是由两个电磁阀组成,它与NO. 1控制阀的不同是, 它们不是单独控制,而是同时动作。在NO. 2高度控制阀中还装有一安全阀,用于防止管路中压力过高。 悬架电子控制单元（ECU） 根据各种传感器的信号以及由悬架控制开关(LRC 开关和高度控制开关) 所确定的工作模式, E