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第第5章章 电电子控制子控制悬悬架系架系统统教学提示：教学提示：汽汽车悬车悬架的性能直接影响架的性能直接影响车辆车辆的操的操纵稳纵稳定性和乘坐舒适性。采用定性和乘坐舒适性。采用电电子控制主子控制主动悬动悬架是汽架是汽车车悬悬架系架系统统的的发发展展趋势趋势。教学要求：教学要求：本章主要介本章主要介绍电绍电子控制子控制悬悬架系架系统统在汽在汽车车上的上的应应用概况、基本用概况、基本组组成及控制方法。要求学生了成及控制方法。要求学生了解解电电子控制子控制悬悬架系架系统统的的应应用概况和用概况和发发展展趋势趋势，熟悉，熟悉汽汽车电车电子控制子控制悬悬架系架系统统的的组组成和功能。成和功能。1.5.1 汽汽车悬车悬架概述架概述5.1.1 汽汽车悬车悬架的作用架的作用 汽汽车悬车悬架是指架是指连连接接车车架（或承架（或承载载式式车车身）与身）与车桥车桥（或（或车车轮轮）的一系列）的一系列传传力装置。力装置。汽汽车悬车悬架的作用有：架的作用有：承受承受载载荷荷;传递动传递动力力;缓缓和冲和冲击击。除此之外，汽除此之外，汽车车的的悬悬架架对对汽汽车车轮车车轮的定位有的定位有较较大的影响，大的影响，进进而影响汽而影响汽车车行行驶驶性能、操性能、操纵纵性能及乘坐的舒适性。性能及乘坐的舒适性。汽汽车悬车悬架架 2.5.1.2 汽汽车悬车悬架的分架的分类类1.按照按照结结构形式分构形式分1）非独立）非独立悬悬架架2）独立）独立悬悬架架2.按照控制方式分按照控制方式分按照控制方式分不同，汽按照控制方式分不同，汽车悬车悬架系架系统统通常分通常分为传统为传统被被动动式式悬悬架（架（Passive Suspension）、半主）、半主动动式式悬悬架（架（semi-active suspension）、主）、主动动式式悬悬架架(Active Suspension)三三类类。其中半主其中半主动动式又分式又分为为有有级级半主半主动动式（阻尼力有式（阻尼力有级级可可调调）和无和无级级半主半主动动式（阻尼力式（阻尼力连续连续可可调调）两种；主）两种；主动动式式悬悬架根据架根据频带频带和能量消耗的不同，分和能量消耗的不同，分为为全主全主动动式（式（频带宽频带宽大于大于15Hz）和慢全主和慢全主动动式（式（频带宽频带宽36Hz）；而根据）；而根据驱动驱动机构和介机构和介质质的的不同，可分不同，可分为为由由电电磁磁阀驱动阀驱动的油气主的油气主动动式式悬悬架和由步架和由步进电动进电动机机驱动驱动的空气主的空气主动动式式悬悬架。架。3.无无级级半主半主动动式式悬悬架可以根据路面的行架可以根据路面的行驶驶状状态态和和车车身的响身的响应应对悬对悬架阻尼力架阻尼力进进行控制，并在几毫秒内由最小行控制，并在几毫秒内由最小变变到最大，使到最大，使车车身上的振身上的振动动响响应应始始终终被控制在某个范被控制在某个范围围内。但在内。但在转转向、起向、起步、制步、制动动等工况等工况时时不能不能对对阻尼力阻尼力实实施有效的控制。施有效的控制。主主动动式式悬悬架是一种架是一种带带有有动动力源的力源的悬悬架，在架，在悬悬架系架系统统中附中附加一个可控制作用力的装置。加一个可控制作用力的装置。通常把用于提高平通常把用于提高平顺顺性的控制称性的控制称为为路面感路面感应应控制，而把控制，而把用于增加用于增加稳稳定性的控制称定性的控制称为车为车身姿身姿势势控制。控制。另外，另外，车车身高度控制是主身高度控制是主动动式式悬悬架系架系统统的重要控制的重要控制项项目目之一。之一。主主动动式式悬悬架可根据汽架可根据汽车载车载荷、路面状况、行荷、路面状况、行驶驶速度、起速度、起步、制步、制动动、转转向等状况的向等状况的变变化，自化，自动调动调整整悬悬架的架的刚刚度、阻尼度、阻尼力及力及车车身高度。身高度。4.5.2 汽汽车电车电控控悬悬架架 传统传统的汽的汽车悬车悬架主要由架主要由弹弹簧、减振器、簧、减振器、稳稳定杆和定杆和弹弹性性轮轮胎等胎等组组成，成，悬悬架的高度和架的高度和弹弹性是不可性是不可调调整的，在行整的，在行车车中中车车身身高度的高度的变变化取决于化取决于弹弹簧的簧的变变形，形，结结构构简单简单、实实用。但因其用。但因其弹弹性和阻尼不能随外部工况性和阻尼不能随外部工况变变化，化，驾驶驾驶及乘坐舒适性及乘坐舒适性较较差。差。传统传统的汽的汽车悬车悬架（麦弗架（麦弗逊逊式前式前悬悬架）架）电电子控制子控制悬悬架系架系统统的的优优点是能使点是能使悬悬架随着不同的路架随着不同的路况和行况和行驶驶状状态态做出相做出相应应的的调调整，既可以使汽整，既可以使汽车车的乘坐舒的乘坐舒适性达到令人适性达到令人满满意的水平，意的水平，又能使汽又能使汽车车的的稳稳定性要求得定性要求得到到满满足。足。5.5.2.1 电电控控悬悬架系架系统统的的组组成和控制形式成和控制形式 电电子控制汽子控制汽车悬车悬架系架系统统主要由（主要由（车车高、高、转转向角、加速度、向角、加速度、路况路况预测预测）传传感器、感器、ECU、悬悬架控制架控制执执行器等行器等组组成。成。1.空气式可空气式可调悬调悬架架 空气式可空气式可调悬调悬架是指利用空气架是指利用空气压缩压缩机形成机形成压缩压缩空气，并空气，并通通过压缩过压缩空气来空气来调节调节汽汽车车底底盘盘的离地的离地间间隙一种隙一种悬悬架。架。一般装一般装备备空气式可空气式可调悬调悬架的架的车车型在前型在前轮轮和后和后轮轮的附近都的附近都设设有离地距离有离地距离传传感器，按离地距离感器，按离地距离传传感器的感器的输输出信号，行出信号，行车车电脑电脑判断出判断出车车身高度的身高度的变变化，再控制空气化，再控制空气压缩压缩机和排气机和排气阀门阀门，使使弹弹簧自簧自动压缩动压缩或伸或伸长长，从而起到减振的效果。，从而起到减振的效果。空气式可空气式可调悬调悬架中的空气架中的空气弹弹簧的簧的软软硬能根据需要自硬能根据需要自动调动调节节。当在高速行。当在高速行驶时驶时，空气，空气悬悬架可以自架可以自动变动变硬来提高硬来提高车车身的身的稳稳定性，而定性，而长时间长时间在低速不平的路面行在低速不平的路面行驶时驶时，行，行车电脑则车电脑则会会使使悬悬架架变软变软来提高来提高车辆车辆的舒适性。的舒适性。6.保保时时捷帕那梅拉（捷帕那梅拉（Porsche Panamera）空气式可）空气式可调悬调悬架架 7.2.液液压压式可式可调悬调悬架架 液液压压式可式可调悬调悬架是指根据架是指根据车车速和路况，通速和路况，通过过增减液增减液压压油油的方式的方式调调整汽整汽车车底底盘盘的离地的离地间间隙来隙来实现车实现车身高度升降身高度升降变变化的化的一种一种悬悬架。架。雪雪铁龙铁龙C5液液压压式可式可调悬调悬架架结结构示意构示意图图1-纵纵向横梁；向横梁；2-球体；球体；3-上三角叉臂；上三角叉臂；4-支杆；支杆；5-长纵长纵臂臂内置式内置式电电子液子液压压集成模集成模块块是液是液压压式可式可调悬调悬架的核心，可根据架的核心，可根据车车速速、减振器伸、减振器伸缩频缩频率和伸率和伸缩缩程度的程度的数据信息，在汽数据信息，在汽车车重心附近安装重心附近安装有有纵纵向、横向加速度和横向、横向加速度和横摆摆陀螺陀螺仪传仪传感器，用来采集感器，用来采集车车身振身振动动、车轮车轮跳跳动动、车车身高度和身高度和倾倾斜状斜状态态等信号，等信号，这这些信号被些信号被传传送送给给行行车车电脑电脑，行，行车电脑车电脑再根据再根据输输入信号入信号和和预预先先设设定的程序操定的程序操纵纵前后四个前后四个执执行油缸工作。行油缸工作。8.通通过过增减液增减液压压油的方式油的方式实现车实现车身高度的升或降，也就是身高度的升或降，也就是根据根据车车速和路况自速和路况自动调动调整离地整离地间间隙，从而提高汽隙，从而提高汽车车的平的平顺顺性性和操和操纵稳纵稳定性。定性。采用液采用液压压式可式可调悬调悬架的代表架的代表车车型有雪型有雪铁龙铁龙C5、雪、雪铁龙铁龙C6、宝、宝马马7系系轿车轿车等。等。雪雪铁龙铁龙C5液液压压式可式可调悬调悬架在架在车车上的布置上的布置9.3.电电磁式可磁式可调悬调悬架架 电电磁式可磁式可调悬调悬架是利用架是利用电电磁反磁反应应来来实现实现汽汽车车底底盘盘的高度的高度升降升降变变化的的一种化的的一种悬悬架。架。它可以它可以针对针对路面情路面情况，在况，在1ms时间时间内作出内作出反反应应，抑制振，抑制振动动，保持，保持车车身身稳稳定，特定，特别别是在是在车车速很高又突遇障碍速很高又突遇障碍时时更更能能显显出它的出它的优势优势。电电磁磁式可式可调悬调悬架的反架的反应应速度速度比比传统传统的的悬悬架快架快5倍，即倍，即使是在最使是在最颠颠簸的路面，簸的路面，也能保也能保证车辆证车辆平平稳稳行行驶驶。电电磁磁悬悬架系架系统统是由行是由行车电脑车电脑、车轮车轮位移位移传传感器、感器、电电磁液磁液压压杆和直筒减振器杆和直筒减振器组组成。在每个成。在每个车轮车轮和和车车身身连连接接处处都有一个都有一个车轮车轮位移位移传传感器，感器，传传感器与行感器与行车电脑车电脑相相连连，行，行车电脑车电脑又与又与电电磁液磁液压压杆和直筒减振器相杆和直筒减振器相连连。凯凯迪拉克迪拉克SLS赛赛威的威的电电磁磁悬悬架架 10.5.2.2 电电控控悬悬架系架系统统的功能的功能1.车车身高度身高度调调整整 当汽当汽车车在起伏不平的路面行在起伏不平的路面行驶时驶时，可以使，可以使车车身抬高，以身抬高，以便于通便于通过过；在良好路面高速行；在良好路面高速行驶时驶时，可以降低，可以降低车车身，以减少身，以减少空气阻力，提高操空气阻力，提高操纵稳纵稳定性。定性。2.阻尼力控制阻尼力控制 用来提高汽用来提高汽车车的操的操纵稳纵稳定性，在急定性，在急转转弯、急加速和弯、急加速和紧紧急急制制动动情况下，可以抑制情况下，可以抑制车车身姿身姿态态的的变变化。化。3.弹弹簧簧刚刚度控制度控制 动态动态改改变弹变弹簧簧刚刚度，使度，使悬悬架架满满足运足运动动或舒适的要求。采或舒适的要求。采用主用主动动式式悬悬架后，汽架后，汽车对侧倾车对侧倾、俯仰、横、俯仰、横摆摆跳跳动动和和车车身的控身的控制都能更加迅速、精确，汽制都能更加迅速、精确，汽车车高速行高速行驶驶和和转转弯的弯的稳稳定性提高，定性提高，车车身身侧倾侧倾减小。制减小。制动时车动时车身前俯小，起身前俯小，起动动和急加速可减少后和急加速可减少后仰。即使在坏路面，仰。即使在坏路面，车车身的跳身的跳动动也也较较小，小，轮轮胎胎对对地面的附着地面的附着力提高。力提高。11.5.3 丰田丰田LS400轿车电轿车电控空气控空气悬悬架系架系统统5.3.1丰田丰田车车系系电电控空气控空气悬悬架架丰田丰田轿车轿车的空气的空气悬悬架系架系统统在在车车上的上的总总体布置体布置12.5.3.2 丰田丰田LS400轿车电轿车电控空气控空气悬悬架系架系统统的的组组成和基本原理成和基本原理 电电控空气控空气悬悬架系架系统统根据行根据行车车条件自条件自动调动调整整车辆车辆高度，通高度，通过过控制阻尼控制阻尼力的力的强强弱来消除弱来消除车辆车辆行行驶驶中的不平衡，可以使中的不平衡，可以使车辆车辆在在颠颠簸路面上保持平簸路面上保持平稳稳姿姿态态，并自，并自动调动调整整车辆车辆在在紧紧急制急制动时动时的前的前倾倾和急加速和急加速时时的后仰，以保的后仰，以保证证乘乘坐的舒适性。坐的舒适性。1.压缩压缩空气系空气系统统的的组组成成丰丰田田LS400轿轿车车空空气气悬悬架架压压缩缩空空气气系系统统示示意意图图 13.2.电电子控制系子控制系统统的的组组成成丰田丰田LS400轿车轿车空气空气悬悬架架电电子控制系子控制系统统 14.3.电电控空气控空气悬悬架系架系统统的基本原理的基本原理车车高高调调整。整。空气空气悬悬架架ECU利用空气利用空气压缩压缩机形成机形成压缩压缩空气，并将空气，并将压缩压缩空空气送入气送入弹弹簧和减振器的空气室中，以此来改簧和减振器的空气室中，以此来改变车辆变车辆的高度。的高度。车车高的控制：分高的控制：分标标准、升高和只升高后准、升高和只升高后轮轮三种工作状三种工作状态态。阻尼力控制。阻尼力控制。在减振器上在减振器上设设有有电动电动机，机，电动电动机受机受ECU的信号控制。利的信号控制。利用用电动电动机可以改机可以改变变通油孔的大小，从而改通油孔的大小，从而改变变了阻尼力的大小。了阻尼力的大小。减振器的阻尼力控制分低、中、高三减振器的阻尼力控制分低、中、高三挡挡。弹弹性系数的控制（性系数的控制（弹弹簧簧刚刚度控制）。度控制）。在在悬悬架空气架空气弹弹簧上簧上设设有有电动电动机，利用机，利用电动电动机可以改机可以改变变通气通气孔的大小，从而改孔的大小，从而改变变了了弹弹性系数的大小。空气性系数的大小。空气弹弹簧的簧的弹弹性系性系数分数分软软、硬两、硬两挡挡。15.5.3.3 丰田丰田LS400电电控控悬悬架架压缩压缩空气系空气系统统的的组组成部件成部件1.空气空气压缩压缩机机作用。作用。组组成。成。工作原理。工作原理。2.空气干燥器空气干燥器作用。作用。结结构。构。工作原理。工作原理。3.排气排气电电磁磁阀阀作用。作用。工作原理。工作原理。16.4.高度控制高度控制电电磁磁阀阀作用。作用。组组成及成及结结构。构。高度控制高度控制电电磁磁阀阀内部内部结结构构图图 17.5.空气管空气管空气管空气管结结构及在构及在车车上的分布上的分布 6.气气动动减振器减振器 空气空气悬悬架系架系统统有四个气有四个气动动减振器，每个气减振器，每个气动动减振器都包减振器都包括一个可括一个可变变阻尼力的减振器和可阻尼力的减振器和可变弹变弹性系数的空气性系数的空气弹弹簧，气簧，气动动减振器的减振器的总总体体结结构如构如图图5-12所示。所示。18.图图5-12 气气动动减减振振器器的的总总体体结结构构19.1）空气）空气弹弹簧簧空气空气弹弹簧的安装位置。簧的安装位置。空气空气弹弹簧安装于气簧安装于气动动减振减振器的上端，与可器的上端，与可变变阻尼力阻尼力的减振器一起构成的减振器一起构成悬悬架支架支柱，上端与柱，上端与车车架相架相连连，下，下端安装在端安装在悬悬架架摆摆臂上。空臂上。空气气悬悬架的空气架的空气弹弹簧由空气簧由空气室和空气室和空气阀阀两部分两部分组组成，成，空气室分空气室分为为主气室和副气主气室和副气室。室。空气空气弹弹簧的簧的变刚变刚度原理。度原理。悬悬架空气架空气弹弹簧簧刚刚度的改度的改变变是根据是根据压缩压缩空气通空气通过过空气空气阀阀由主气由主气室室进进入副气室空气量的改入副气室空气量的改变变来来调节调节的，空气的，空气弹弹簧的簧的弹弹性系数性系数（刚刚度）可分度）可分为为两个两个阶阶段来段来调节调节。20.当空气当空气阀转阀转到如到如图图5-13所示的位置所示的位置时时，主、副气室的气，主、副气室的气体通道被打开，主气室的气体体通道被打开，主气室的气体经经空气空气阀阀的中的中间间孔与副气室的孔与副气室的气体相通，相当于空气气体相通，相当于空气弹弹簧的工作容簧的工作容积积增大，空气增大，空气弹弹簧的簧的刚刚度度为为“软软”。图图5-13 空气空气弹弹簧的簧的刚刚度度为为“软软”21.当空气当空气阀转阀转到如到如图图5-14所示的位置所示的位置时时，主、副气室的气，主、副气室的气体通道被关体通道被关闭闭，主、副气室之，主、副气室之间间的气体不能相互流的气体不能相互流动动，此，此时时的空气的空气弹弹簧只有主气室的气体参加工作，空气簧只有主气室的气体参加工作，空气弹弹簧的簧的刚刚度度为为“硬硬”。主气室是可主气室是可变变容容积积的，在它的下部有一个可伸展的隔膜，的，在它的下部有一个可伸展的隔膜，压缩压缩空气空气进进入主气室可升高入主气室可升高悬悬架高度，反之使架高度，反之使悬悬架下降。架下降。车车辆辆高度高度则则是由是由l号和号和2号高度控制号高度控制阀阀及排气及排气阀阀通通过过增减主气室内增减主气室内的的压缩压缩空气量来空气量来调节调节。图图5-14 空气空气弹弹簧的簧的刚刚度度为为“硬硬”22.空气空气弹弹簧簧对车对车身高度的控制原理。身高度的控制原理。空气空气弹弹簧簧还还可以控制可以控制车车身高度。当需要升高身高度。当需要升高车车身身时时，由空气，由空气压缩压缩机机来的空气来的空气经经高度控制高度控制电电磁磁阀阀向空气向空气弹弹簧的主气室充气，使空气簧的主气室充气，使空气弹弹簧伸簧伸张张，从而使从而使车车身高度增加；当需要降低身高度增加；当需要降低车车身高度身高度时时，空气，空气弹弹簧主气室的空气簧主气室的空气经经排气排气电电磁磁阀阀排出到大气，使空气排出到大气，使空气弹弹簧收簧收缩缩，降低，降低车车身高度，如身高度，如图图5-15所示。所示。（a）车车身低身低 （b）车车身高身高 图图5-15 车车身高度控制身高度控制23.2）变变阻尼减振器阻尼减振器变变阻尼减振器的安装位置。阻尼减振器的安装位置。变变阻尼减振器安装于空气阻尼减振器安装于空气弹弹簧簧的下端，与空气的下端，与空气弹弹簧一起构成簧一起构成悬悬架支柱，上端与架支柱，上端与车车架相架相连连，下端安装在下端安装在悬悬架架摆摆臂上。臂上。变变阻尼减振器的阻尼减振器的结结构。构。变变阻尼减振器主要由缸筒、活塞及阻尼减振器主要由缸筒、活塞及阻尼阻尼调节调节杆、回杆、回转阀转阀等构成，其等构成，其结结构如构如图图5-16所示。所示。图图5-16 变变阻尼减振器的阻尼减振器的结结构构24.变变阻尼减振器的工作原理。阻尼减振器的工作原理。执执行器通行器通过调节过调节杆杆带动带动回回转阀转阀相相对对于活塞杆于活塞杆转动转动，使得回，使得回转阀转阀与活塞杆上的阻尼孔与活塞杆上的阻尼孔连连通或通或切断，于是增加或减少了油液的流通面切断，于是增加或减少了油液的流通面积积，使油液的流，使油液的流动动阻阻力改力改变变，从而改，从而改变悬变悬架阻尼的大小，达到架阻尼的大小，达到调节调节减振器阻尼力减振器阻尼力的目的。的目的。图图5-16 变变阻尼减振器的阻尼减振器的结结构构25.当回当回转阀转阀上的上的A、B、C 三个截面的阻尼孔全部被回三个截面的阻尼孔全部被回转阀转阀封住封住时时，这时这时只有减振器下面的主阻尼孔在工作，此只有减振器下面的主阻尼孔在工作，此时时阻尼阻尼为为最大，减振器被最大，减振器被调节调节到到“硬硬”状状态态。图图5-16 变变阻尼减振器的阻尼减振器的结结构构26.当回当回转阀转阀从从“硬硬”状状态态位置位置顺时针转动顺时针转动60时时，B截面的阻截面的阻尼孔打开，尼孔打开，A、C两截面的阻尼孔仍关两截面的阻尼孔仍关闭闭，减振器，减振器处处于于“运运动动”状状态态，也称，也称为为中中间间状状态态。图图5-16 变变阻尼减振器的阻尼减振器的结结构构27.当回当回转阀转阀从从“硬硬”状状态态位置逆位置逆时针转动时针转动60时时，A、B、C 三个三个截面的阻尼孔全部打开，此截面的阻尼孔全部打开，此时时减振器的阻尼最小，减振器减振器的阻尼最小，减振器处处于于“软软”状状态态。图图5-16 变变阻尼减振器的阻尼减振器的结结构构28.5.3.4 电电子控制系子控制系统统的的组组成成空空气气悬悬架架电电子子控控制制系系统统示示意意图图 29.丰丰田田LS400轿轿车车空空气气悬悬架架电电子子控控制制系系统统电电路路图图 30.5.3.5 电电控控悬悬架系架系统统的的输输入信号入信号1.悬悬架控制开关信号架控制开关信号 悬悬架控制开关由水平架控制开关由水平调节调节控制（控制（Level Regulation Control，LRC）开关和高度控制开关）开关和高度控制开关组组成。成。LRC开关用于开关用于选择选择减振器和空气减振器和空气弹弹簧的工作模式（簧的工作模式（NORM或或SPORT）；高度控制开关用于）；高度控制开关用于选择选择所希望的所希望的车车身高度身高度（NORM或或HIGH）。）。当当LRC开关开关设设在在SPORT位置位置时时，组组合合仪仪表内的表内的LRC指示指示灯亮；当高度控制开关灯亮；当高度控制开关设设在在HIGH位置位置时时，组组合合仪仪表内的高度表内的高度控制指示灯亮。控制指示灯亮。2.高度控制通断开关信号高度控制通断开关信号 高度控制通断开关位于行李箱的工具高度控制通断开关位于行李箱的工具储储藏室内。将开关藏室内。将开关拨拨至至OFF位置，位置，悬悬架控制系架控制系统统中止中止车辆车辆高度控制。当高度控制。当车辆车辆被被举举升、停在不平的路面或升、停在不平的路面或车辆车辆被拖曳被拖曳时时，可避免空气，可避免空气弹弹簧中簧中压压缩缩空气排出，从而可防止空气排出，从而可防止车车身高度的下降。身高度的下降。31.3.制制动动灯开关信号灯开关信号 制制动动灯开关位于制灯开关位于制动动踏踏板支架上，当板支架上，当踩踩下制下制动动踏踏板板时时，开关接通。，开关接通。悬悬架架ECU利用利用这这一信号判断汽一信号判断汽车车是否是否处处于制于制动动状状态态。4.门门控灯开关信号控灯开关信号四个四个车门车门各有一个各有一个门门控灯开关，控灯开关，这这些开关些开关都位于都位于门门柱上。柱上。悬悬架架ECU据此判断据此判断车门车门是是打开打开还还是关上。是关上。32.5.高度高度传传感器信号感器信号 高度高度传传感器的作用是感器的作用是检测车检测车身高度及因路面不平引起的每身高度及因路面不平引起的每个个悬悬架的位移量，并将之架的位移量，并将之转换转换成成电电信号信号输输入到入到悬悬架架ECU。（a）前高度）前高度传传感器感器（b）后高度）后高度传传感器感器 图图5-21 光光电电式高度式高度传传感器的安装位置感器的安装位置33.图图5-22 光光电电式高度式高度传传感器的感器的结结构构 这这些通断信号送到些通断信号送到悬悬架架ECU，悬悬架架ECU检测检测出出车车身高度身高度的的变变化，化，LS400 轿车轿车使用了四个遮光器，通使用了四个遮光器，通过过各遮光器通各遮光器通断信号的断信号的组组合，可把合，可把车车身高度从低至高分身高度从低至高分为为16级级，以便，以便对车对车身高度身高度进进行精确的控制。行精确的控制。34.6.加速度加速度传传感器信号感器信号 加速度加速度传传感器用于感器用于测测量量车车身的垂直加速度。加速度身的垂直加速度。加速度传传感感器共有三个，两个前加速度器共有三个，两个前加速度传传感器分感器分别别装在前左、前右高度装在前左、前右高度传传感器内，一个后加速度感器内，一个后加速度传传感器装在行李箱右感器装在行李箱右侧侧的下面。的下面。图图5-23 加速度加速度传传感器的安装位置感器的安装位置 这这三个加速度三个加速度传传感器分感器分别检测车别检测车身的前左、前右和后右位置身的前左、前右和后右位置的垂直加速度。的垂直加速度。车车身后左位置的垂直加速度身后左位置的垂直加速度则则由由悬悬架架ECU从从这这三个加速度三个加速度传传感器所感器所获获得的数据推得的数据推导导出来。出来。35.图图5-24 加速度加速度传传感器的感器的结结构及工作原理构及工作原理 两个两个压电压电陶瓷陶瓷盘盘固定在膜片两固定在膜片两侧侧，并支承在，并支承在传传感器中心。感器中心。当加速度作用在整个当加速度作用在整个传传感器感器时时，压电压电陶瓷陶瓷盘盘在其自身重量作用在其自身重量作用下弯曲下弯曲变变形。根据形。根据压电压电陶瓷的特性，它陶瓷的特性，它们们将将产产生与其弯曲率成生与其弯曲率成正比例正比例变变化的化的电电荷。荷。这这些些电电荷由荷由传传感器内的感器内的电电子子电电路路转换转换成与成与加速率成正比例加速率成正比例变变化的化的电压电压，输输送到送到悬悬架架ECU。36.7.车车速速传传感器信号感器信号图图5-26 车车速速传传感器感器电电路路37.8.节节气气门门位置位置传传感器信号感器信号9.转转角角传传感器信号感器信号节节气气门门位置位置传传感器的感器的结结构构（a）安装位置）安装位置（b）结结构构图图图图5-28 转转角角传传感器外形感器外形结结构构38.图图5-29 转转角角传传感器的工作原理感器的工作原理图图 转转角角传传感器的工作原理感器的工作原理图图如如图图5-29所示。当汽所示。当汽车转车转弯弯时时，方向方向盘转动盘转动，遮光，遮光盘盘也随之也随之转动转动。从。从ECUIG熔断器供熔断器供给给的的电电流使两只流使两只发发光二极管光二极管发发光。光。当遮光当遮光盘盘在两只在两只发发光二极管和光光二极管和光电电三极管之三极管之间间通通过时过时，从，从发发光二极管光二极管发发出的光出的光线线被交替切断和通被交替切断和通过过，光，光电电三极管也就三极管也就被被这这光光线线交替接通和切断。交替接通和切断。这样这样，三极管，三极管VT1和和VT2（图图中未中未示出）就按照来自光示出）就按照来自光电电三极管的信号而三极管的信号而发发出通断信号。出通断信号。39.10.发电发电机机IC调节调节器信号器信号 IC调节调节器的器的L端子直接与端子直接与悬悬架架ECU连连接，接，悬悬架架ECU据此据此判断判断发动发动机是否运机是否运转转。悬悬架架ECU利用利用这这一信号，一信号，进进行如行如转转角、角、高度等高度等传传感器的感器的检查检查和失效保和失效保护护。5.3.6 电电控控悬悬架系架系统统的的执执行器行器1.悬悬架控制架控制执执行器行器 悬悬架控制架控制执执行器行器驱动驱动气气动动减振器的旋减振器的旋转转空气空气阀阀，以改，以改变变减振器的阻尼力和空气减振器的阻尼力和空气弹弹簧簧刚刚度，每个气度，每个气动动减振器减振器顶顶部均有部均有一个一个悬悬架控制架控制执执行器。行器。悬悬架控制架控制执执行器的工作原理行器的工作原理图图如如图图5-30所示，在收到所示，在收到悬悬架架ECU的信号后，的信号后，电动电动机得到机得到电电流，从而流，从而产产生磁生磁场场使使电动电动机机转动转动，电动电动机机带动带动控制杆来改控制杆来改变变减振器内减振器内转阀转阀的位置，从而的位置，从而改改变变减振器的阻尼力和空气减振器的阻尼力和空气弹弹簧的簧的刚刚度。度。40.图图5-30 悬悬架控制架控制执执行器的工作原理行器的工作原理图图2.空气空气压缩压缩机机3.干燥器和排气干燥器和排气电电磁磁阀阀4.高度控制高度控制电电磁磁阀阀41.5.LRC指示灯指示灯 LRC指示灯位于指示灯位于组组合合仪仪表上。当表上。当选择选择SPORT（运（运动动）模）模式式时时，指示灯亮；当，指示灯亮；当选择选择NORM（常（常规规）模式模式时时，指示灯，指示灯灭灭。6.车车身高度指示灯身高度指示灯 车车身高度指示灯位于身高度指示灯位于组组合合仪仪表上，用来指示所表上，用来指示所选择选择的的车车身高度。当身高度。当车车身高度控制开关的位置身高度控制开关的位置改改变时变时，指示灯，指示灯马马上指上指示出切示出切换换后的位置。后的位置。42.5.3.7 电电控控悬悬架系架系统统的控制方式的控制方式 电电控控悬悬架系架系统统的控制的控制单单元（元（ECU）根据）根据传传感器信号和感器信号和实实际际行行车过车过程，程，对悬对悬架架进进行相行相应应的控制。的控制。图图5-33 ECU对悬对悬架的控制架的控制项项目目 悬悬架架ECU根据从各个根据从各个传传感器来的信号以及感器来的信号以及悬悬架控制开关架控制开关的的选择选择模式独立地控制四个模式独立地控制四个车轮车轮上的减振阻尼力、上的减振阻尼力、悬悬架架弹弹簧簧刚刚度和度和车辆车辆高度。高度。悬悬架架ECU还还具有自我具有自我诊诊断功能，它可断功能，它可对悬对悬架控制系架控制系统统的的故障故障进进行行诊诊断，把故障代断，把故障代码码存存储储在存在存储储器中，并器中，并对驾驶员发对驾驶员发出警示。出警示。悬悬架架ECU又具又具备备失效保失效保护护功能，在系功能，在系统统出出现现故障故障时时可禁止或可禁止或继续继续支持支持悬悬架控制。架控制。43.1.减振阻尼力和减振阻尼力和弹弹簧簧刚刚度控制度控制防止前防止前倾倾控制。控制。防止防止侧倾侧倾控制。控制。防止后仰控制。防止后仰控制。坏路控制。坏路控制。高高车车速控制。速控制。2.车车身高度控制身高度控制自自动动高度控制。高度控制。图图5-34 自自动动高度控制的工作原理高度控制的工作原理高高车车速控制。速控制。关关闭闭点火开关控制。点火开关控制。44.3.半主半主动动控制控制 1994年年10月后月后产产的的LS400的的电电控空气控空气悬悬架系架系统统引入了半引入了半主主动动控制，它可独立地把四个控制，它可独立地把四个车轮车轮的的悬悬架减振阻尼力精确地架减振阻尼力精确地调节调节到最佳，以适到最佳，以适应应路面的不平。路面的不平。图图5-35 半主半主动悬动悬架的架的结结构构悬悬架架ECU通通过过加速度加速度传传感器感器和高度和高度传传感器感器检测车检测车身的垂身的垂直速度、减振直速度、减振器速度，然后器速度，然后输输出控制信号出控制信号到到悬悬架控制架控制执执行器，以提供行器，以提供最佳的减振阻最佳的减振阻尼力。尼力。45.下面以汽下面以汽车车走走过过一个凸起路面一个凸起路面为为例例说说明明这这一控制。其控制一控制。其控制过过程可分程可分为为以下四个步以下四个步骤骤。开始上坡。开始上坡。继续继续上升。上升。46.开始下坡。开始下坡。继续继续下行。下行。47.复复习习思考思考题题1.按照控制方式分不同，汽按照控制方式分不同，汽车悬车悬架系架系统统通常分通常分为为哪几哪几类类？2.目前，目前，电电控控悬悬架的控制形式主要有哪三种？架的控制形式主要有哪三种？3.电电子控制汽子控制汽车悬车悬架系架系统统的控制功能通常有哪三的控制功能通常有哪三项项？4.简简述丰田述丰田LS400轿车电轿车电控空气控空气悬悬架系架系统统的的组组成与工作原理。成与工作原理。GAME OVER48.