实验五电控悬架原理实验汽车构造Word文件下载.docx
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电控悬架系统教具、LS400轿车
2．工具：
万用表、蓄电池、通用工具等
3．材料：
导线、胶布等
四、实验內容：
1．系统认知：
图5－1．LS400轿车UCF10电子控制空气悬架系统
2．控制电路：
3．部件认知与控制原理：
1）空气压缩机
空气压缩机用来产生供车身高度调节所需的压缩空气。
如图5－1所示，空气压缩机采用单缸活塞连杆式结构，由直流电机驱动，其电路如图5－2所示。
悬架ECU通过控制1号高度控制继电器来控制空气压缩机。
当车内乘员人数或汽车载荷增加时，车身高度降低，悬架ECU控制1号高度控制继电器，启动空气压缩机，并打开高度控制电磁阀，给空气弹簧主气室充气，使车身高度升高；
当车内乘员人数或汽车载荷减少时，车身高度会上升，这时悬架ECU打开高度控制电磁阀和排气电磁阀，使空气弹簧主气室内的空气排出从而使车身下降。
此外，悬架ECU通过测量RM+和RM-端子的电压来判断电机的运行状况，并在检测到异常情况时中止高度控制。
图5－2．空气压缩机
图5－3．空气压缩机控制电路
2）干燥器和排气电磁阀
干燥器的作用是去除压缩空气中的水分。
排气电磁阀的作用是将空气弹簧内的压缩空气排出到大气，同时还将干燥器中水分带走。
两者的结构如图5－4。
干燥器内填充有硅胶做干燥剂，所吸收的水分在排气电磁阀打开时排走，所以硅胶干燥剂无需更换。
空气悬架系统维修时，若需拆卸干燥器，必须密封好空气管道接口，以延长硅胶的使用寿命。
图5－4．干燥器和排气电磁阀
排气电磁间由悬架ECU控制，当收到来自悬架ECU的SLEX端子的降低汽车高度的信号时，排气电磁阀打开，将压缩空气从空气弹簧排到大气中去。
3）前后高度控制电磁阀
高度控制电磁阀的作用是根据悬架ECU的控制信号控制空气悬架的充气和排气。
前高度控制电磁间用于前悬架，它由两个电磁阀组成，分别控制左右空气弹簧。
后高度控制电磁间用于后悬架，也是由两个电磁阀组成，与前控制电磁闹不同的是，两个电磁阀不是单独工作，而是同时工作。
后高度控制电磁间中还装有一个减压阀，用来防止空气管道内压力过高。
如图3－26所示。
如果悬架ECU从SLFR端子流出电流，则对应的电磁阀打开，车辆左前侧高度升高或降低；
如果悬架ECU让电流从SLRR和SLRL端子流出，则后高度控制电磁阀的两个电磁阀均打开，车辆后侧高度升高或降低。
图5－5．前后高度控制电磁阀
4）悬架控制执行器
悬架控制执行器装在各空气弹簧和可调减振器的上方。
制执行器是一个有3步动作的电磁阀（UCF20的则是一个有9步动作的步进电机）。
执行器由电磁力驱动，能够精确地对频繁变化的行驶工况作出快速响应。
电磁网由个定于绕组（铁芯和线圈）和永久磁铁转子组成，如图5－9所示。
电流流到定于绕组的线圈时，在定子铁芯中产生电磁力。
流到两个定子线圈的电流由悬架ECU调节。
悬架ECU通过控制流到定于线圈电流的流向，可以改变定子铁芯的极性，即从N极变到S极，或从S极变为N极，又或是变为非极性状态。
永久磁铁转子由定子线圈产生的磁力而转动。
永久磁铁转子与空气弹簧的连通阀控制杆连成一个整体，并通过一对齿轮与减振器的转阀控制杆联动。
图5－6．悬架控制执行器
悬架控制执行器电路如图5－10。
执行器分为前、后两组，前左、前右和后左后右均同时动作。
以后执行器为例，当电流从悬架ECU的RS－端子流到执行器，并经悬架ECU的RS十端子流回时，执行器控制杆的位置从“中”或“硬”转至“软”；
当电流从悬架ECU的RCH端子流到执行器，并从执行器的4端子接地时，执行器控制杆的位置从“硬”或“软”转至“中”；
当电流从悬架ECU的RS+端子流到执行器，并经悬架ECU的RS-端子流回时，执行器控制杆的位置从“软”或“中”转至“硬”。
图5－7．悬架控制执行器控制电路图
5）弹簧刚度和减振阻尼控制
弹簧刚度和减振器减振阻尼力均由电子装置控制。
弹簧刚度有“软”和“硬”两种模式，减振器减振阻尼则有“软”、“中”和“硬”三种模式。
电子装置根据车速和路面的变化自动地调节悬架刚度和减振阻尼，这种控制方式共有四种：
高车速控制、不平道路控制、颠动控制和跳振控制。
此外，在车速或转向急剧变化时，会造成车身姿态的急剧变化，既破坏汽车乘坐的舒适性，又容易使汽车失去方向稳定性。
所以，必须对车身姿态实施控制。
这种控制方式共有三种：
转向时的车身侧倾控制、制动时的车身“点”头控制和起步或突然加速时的车身后仰控制。
（1）空气弹簧（UCF10）
UCF10车型的前、后空气弹簧和减振器总成如图5－8a所示。
UCF10车型的空气弹簧主要由一个主气室和一个副气室组成，如图5-8b所示。
主副气室之间由连通阀相连，连通阀由悬架控制执行器通过连通阀控制杆来控制，以连通或关闭主、副气室之间的空气通道，使空气弹簧的有效工作容积改变，从而使空气弹簧的刚度发生变化。
此外，主气室也是一个变容室，其下部有卷动膜片（参看图a），通过增减主气室内的压缩空气量，就可调节汽车高度。
当连通阀转到如图c所示的位置时，主、副气室的气体通道被打开，主气室的气体经连通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”。
当主、副气室的气体通道被关闭，主、副气室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，空气弹簧刚度为“硬”。
此外，空气弹簧还可以控制车身高度。
当需要升高车身时，由空气压缩机来的空气经高度控制电磁阀向空气弹簧的主气室充气，使空气弹簧伸张，从而使车身高度增加；
当需要降低车身高度时，空气弹簧主气室的空气经排气电磁阀排出到大气，使空气弹簧收缩，降低车身高度。
所以，通过增、减空气弹簧主气室内的空气量，可实现对车身高度的控制。
ab
c
图5－8．空气弹簧（UCF10）
（2）可调式减震器
图5－9．可调式减震器
可调式减振器装在空气弹簧下面，与空气弹簧一起构成悬架支柱，上端与车架连接，下端装在悬架摆臂上。
可调式减振器减振阻尼的改变是由流过活塞节流孔油量的变化来实现的，而油量的变化是靠改变活塞节流孔的大小来实现。
以UCF10车型为例，与控制杆连成一体的转阀上有两组节流孔，活塞杆上也有两个节流孔。
悬架控制执行器驱动控制杆，使转阀在活塞杆内转动，从而打开或关闭这些节流孔，使通过这些节流孔的油液量发生变化，以此来控制减振器的减振阻尼，如图５－９所示。
节流孔A和B开合的不同组合，可得到减振器减振阻尼力的3级变化。
图5－10．空气弹簧和可调减震器
可调式减振器减振阻尼力变化状态如下：
1、减振阻尼力为“软”。
节流孔A和B均打开，减振器油液流动。
2、减振阻尼力为“中”。
节流孔A，节流孔B打开，减振器油液流动。
3、减振阻尼力为“硬”。
节流孔A和B均关闭，减振器油液流动。
UCF20车型的可调式减振器结构和工作原理与UCF10车型基本相同。
但由于采用了步进电机式悬架控制执行器，减振器的减振阻尼力变化范围比UCF10大很多，减振阻尼力的变化也从3级变为连续变化。
此外，UCF20的可调式减振器内增加了一个回跳弹簧。
这一弹簧可有效地抑制汽车姿态的变化。
如在汽车转弯时，回跳弹簧可抑制汽车内侧车轮的上升趋势；
在制动时，回跳弹簧也可有效地阻止汽车后轮的上升趋势。
回跳弹簧一端装在与减振器活塞杆连成一体的止动板上，另一端装在可沿活塞杆滑动的弹簧导块上，一块橡胶回跳止动块装在弹簧导块上。
当回跳弹簧的止动块未触到减振器上部时，回跳弹簧不起任何作用。
这种减振器就如UCF10减振器一样，使汽车保持良好的乘坐舒适性。
6）车身高度控制
图5－11．自动高度控制原理图
不管车内乘员人数和装载质量如何变化，本控制都能自动控制车身高度，使其保持恒定，这不仅可避免汽车底盘与不平路面相碰刮，而且由于减振弹簧的有效变形被限制在一定范围内，从而使弹簧能最大程度地吸收振动能量，改善汽车乘坐的舒适性。
此外，本控制还能使汽车前大灯光束射程保持恒定，提高汽车行驶的安全性，其工作原理如图5－11。
当悬架ECU检测到汽车高度变化时，就向1号高度控制继电器（RCMP）、排气电磁阀、前/后高度控制电磁阀（SLFL，SLFR，SLRL和SLRR）输出或切断电流（见图5－12），从而通过改变其空气量来控制车身高度。
图5－12．自动高度控制电路原理图
7）高度控制连接器
本连接器对高度控制系统的检查和修理提供了很大方便。
通过连接该连接器上的不同端子，可以不必通过悬架ECU而直接操纵压缩机电机、高度控制电磁阀和排气阀，从而控制车身高度。
此外，UCF10车型的连接器还提供了清除悬架ECU中故障代码的端子。
凌志LS400UCF10车型的高度控制连接器放在后行李箱右侧。
附：
教学装置图
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