浅论汽车电子控制悬架系统的故障维修.docx
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浅论汽车电子控制悬架系统的故障维修
江西理工大学南昌校区
毕业设计(论文)
题目:
浅论汽车电子控制悬架系统的故障维修
系:
机电工程系
专业:
汽车检测与维修
班级:
09汽车班
学生:
XXX
学号:
09314102
指导教师:
XXX职称:
江西理工大学南昌校区
毕业设计(论文)任务书
机电工程系汽车检测与维修专业2009级(2012届)汽车班学生XXX
题目:
浅论汽车电子控制悬架系统的故障维修
专题题目(若无专题则不填):
原始依据(包括设计(论文)的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等):
通过学生在汽车实验室和实习单位的实习实践,并查阅各种相关书籍,学生应熟练掌握汽车电控悬架系统产生故障的原因和悬架系统故障检测维修的方法。
课题在应用上要求可以应用于汽车维修企业中作为维修人员的技术参考。
在内容上要求做到系统的阐述汽车悬架系统故障的原因与检测维修的方法。
以达到对其常见的故障分析和控制措施,然后对其产生故障进行排除。
主要内容和要求:
(包括设计(研究)内容、主要指标与技术参数,并根据课题性质对学生提出具体要求):
本课题主要研究汽车电控悬架系统常见故障的现象及成因,找出排除汽车电控悬架系统常见故障的方法,使悬架系统在行车过程中更加安全可靠。
研究的主要方法和手段是通过搜集查阅电控悬架系统相关书籍、期刊、汽车电控悬架系统调查报告、及网络信息等资料,同时通过观察维修技术人员对汽车电控悬架的维修,以自己思路对电控悬架系统故障原因与措施进行研究。
并通过汽车悬架系统故障的实例分析产生故障的原因,从而对症下药,寻找解决的方法,排除故障,并努力找到预防汽车电控悬架系统产生故障的措施。
要求:
1、论文要对汽车电控悬架系统常见故障产生的原因和排除方法论述清楚。
2、论文写作规范必须符合《江西理工大学(南昌校区)毕业论文统一格式的规定》与《毕业设计大纲》的相关规定。
3、论文结构严谨,逻辑性强,论述层次清晰,概念准确,语句通顺。
4、论点鲜明,论据确凿,材料翔实可靠,说服力强,有一定的学术水平。
5、论文有自己的见解,对所论的问题有深入的分析。
6、不得抄袭和剽窃他人成果。
日程安排:
2011年11月大致方向和相关资料的搜集
2011年12月完成文献综述、开题报告和论文提纲
2011年12月论文开题
2012年2月向指导老师提交论文初稿
2012年2月论文修改
2012年3月完成论文,准备论文答辩
2012年5月论文答辩
主要参考文献和书目:
[1] 王宪成.汽车典型电控系统的结构与维修.北京:
高等教育出版杜,2004.
[2] 李春明.汽车底盘电控技术.北京:
机械工业出版社,2007,(7).
[3] 李静.车辆悬架阻尼控制与可调减振器的研制.长春吉林大学汽车工程学院2000.
[4] 吴涛.汽车电器设备与维修.西安:
西安电子科技大学出版社,2006.
[5]罗玉涛.现代汽车电子控制技术.北京:
国防工业出版社,2006
[6]陈善华可切换半主动悬架控制策略的研究.长春吉林工业大学1998.
[7]张育华、徐士鸣.汽车电子控制技术与故障诊断.大连理工大学出版社,2006
[8]廖发良.汽车典型电控系统的结构与维修.北京:
北京电子工业社.2006
[9]颜宇鹏,徐茜.汽车导报.2005.第85期
[10]李东江.汽车电控系统故障诊断.北京:
机械工业出版社2002
[11]刘立伟,王岩.车主之友.2009.第7期
指导教师签字:
年月日
教研室主任签字:
年月日
注:
本表可自主延伸,各专业根据需调整
江西理工大学南昌校区
毕业设计(论文)开题报告
机电工程系汽车检测与维修技术专业09级(12届)汽车班学生XXX
题目:
浅论汽车电子控制悬架系统的故障维修
本课题来源及研究现状:
随着汽车结构和功能的不断改进和完善,还有人们对汽车乘坐舒适性的不断追求,近年来已有不少豪华轿车纷纷换装上了性能更优越的电子控制式悬架。
而在豪华轿车上才有电子控制悬架系统是为追求更平稳、更舒适的乘坐感。
而在SUV上采用则是为了平衡越野与公路行驶的双重需要。
它采用气压结构来控制车身平衡,并且空气弹簧和减震器能抵消大部分路面传递的长波和短波震动。
这能为高速行驶的车辆提供足够的稳定性,当车辆在不平路面行驶时又能提高车身的通过能力。
随之而来的电控悬架的维修也进入我们日常的检修范围,但电子控制悬架系统的缺点也很明显,成本高昂、维修成本高,维修难度大。
现阶段对电控悬架的维修主要是汽车高度调整功能的检修、输入输出信号的检修、溢流阀的检修、漏气检修以及根据故障现象进行的检修。
这些故障不仅影响汽车乘坐舒适性和操纵性,而且严重影响行车的安全性。
因此,研究新的、更先进、更节约成本的检修方法是今后一段时间内的重要课题之一,也是我们汽车专业学生的重要使命。
课题研究目标、内容、方法和手段:
本课题研究的目标是探讨怎么在日常维修中熟练掌握电控悬架的故障所在,以及怎么降低维修成本和难度。
研究的主要内容是浅论电子控制悬架系统在日常维修中的故障检测与维修,以及故障的特点和具体的维修方法。
主要包括控制电路、传感器和执行元件的故障维修。
研究的主要方法和手段主要是通过收集有关电子控制悬架系统的书籍、期刊、以及一些汽车维修技术人员的论述资料,同时通过观察维修企业技术人员对汽车电控悬架的维修,加以结合自己在大学阶段所学的专业知识来浅论电子控制悬架系统的故障维修。
设计(论文)提纲及进度安排:
(一)论文提纲
一、电子控制悬架系统概述
二、电控悬架系统的检测与诊断
三、根据故障现象进行检修
四、心得和结论
五、致谢
六、参考文献
(二)进度安排
2011年11月大致方向和相关资料的搜集
2011年12月完成文献综述、开题报告和论文提纲
2011年12月论文开题
2012年2月向指导老师提交论文初稿
2012年2月论文修改
2012年3月完成论文,
主要参考文献和书目:
[1] 王宪成.汽车典型电控系统的结构与维修.北京:
高等教育出版杜,2004.
[2] 李春明.汽车底盘电控技术.北京:
机械工业出版社,2007,(7).
[3] 李静.车辆悬架阻尼控制与可调减振器的研制.长春吉林大学汽车工程学院2000.
[4] 吴涛.汽车电器设备与维修.西安:
西安电子科技大学出版社,2006.
[5]罗玉涛.现代汽车电子控制技术.北京:
国防工业出版社,2006
[6]陈善华可切换半主动悬架控制策略的研究.长春吉林工业大学1998.
[7]张育华、徐士鸣.汽车电子控制技术与故障诊断.大连理工大学出版社,2006
[8]廖发良.汽车典型电控系统的结构与维修.北京:
北京电子工业社.2006
[9]颜宇鹏,徐茜.汽车导报.2005.第85期
[10]李东江.汽车电控系统故障诊断.北京:
机械工业出版社2002
[11]刘立伟,王岩.车主之友.2009.第7期
指导教师审核意见:
教研室主任签字:
年月日
注:
本表可自主延伸
摘要
本论文主要阐述了汽车电子控制悬架系统的组成和常用维修方法,并简单的说明了汽车电子控制悬架系统对行车安全的重要性。
针对常见的故障例如:
驱动循环故障诊断、维修间故障诊断、弹簧充气故障诊断等技术进行了分析研究,系统的总结出了一套对汽车电子控制悬架系统根据不同故障所需要的维修方法。
同时本论文总结出了一些减少汽车电子控制悬架系统故障产生的技巧。
希望能给从事汽车电子控制悬架系统维修人员以及相关的研究人员提供参考。
关键词:
诊断与检测电控悬架减震器
Abstract
Thispapermainlyexpoundstheautomobileelectroniccontrolsuspensionsystemcompositionandcommonlyusedmethodofrepair,andasimpledescriptionoftheautomotiveelectroniccontrolsuspensionsystemontrafficsafety.Aimingatthecommonfaultforexample:
drivingcyclediagnosis,diagnosis,repairbetweenspringinflatablediagnosistechnologywasanalyzed,thesystemsummedupasetofautoelectroniccontrolsuspensionsystemunderthedifferentfailureneedrepairmethod.Atthesametime,thisthesissummarizedsomereductionofautomobileelectroniccontrolsuspensionsystemfaultgeneratingskills.Hopetoengageinautomobileelectroniccontrolsuspensionsystemrepairpersonnelandrelatedresearchstafftoprovidereference.
Keywords:
diagnosisandinspectionofelectroniccontrolsuspension,shockabsorbers,
第一章电子控制悬架系统概述以及电子控制悬架系统传感器8
1.1电子控制悬架系统的功能8
1.2电子控制悬架系统的种类8
1.3车身高度传感器9
1.4方向盘转角传感器12
1.5车速传感器12
1.6加速信号13
1.7车门信号13
1.8制动信号13
1.9悬架控制开关13
第二章电控悬架系统的检测与诊断15
2.1汽车高度调整功能的检查15
2.2输入信号的检查15
2.3溢流阀的检查15
2.4漏气检查16
2.5汽车高度调整16
2.6指示灯检查16
第三章根据故障现象进行检修19
3.1驱动循环诊断19
3.2维修间诊断20
3.3弹簧充气诊断22
第四章心得和结论24
参考文献25
致谢26
第一章电子控制悬架系统概述以及电子控制悬架系统传感器
1.1电子控制悬架系统概述
汽车悬架的作用是缓冲和吸收来自车轮的振动,在汽车行驶过程中还要传递车轮与路面间产生的驱动力和制动力。
汽车在转向时,悬架还要承受来自车身的侧向力,并在汽车起步和制动时能够抑制车身的俯仰振动,提高汽车的行驶稳定性和乘坐的舒适性。
传统的悬架系统主要由弹簧、减振器和导向机构三部分组成。
其中弹簧、减振器和轮胎的综合特性,决定了汽车的行驶性、操纵性和乘坐的舒适性。
尽管多年来汽车悬架系统作了许多改进,但由于传统悬架系统使用的是定刚度弹簧和定阻尼系数减振器,只能适应特定的道路与行驶条件,无法满足变化莫测的路面状况和汽车行驶状况,而且这种悬架只能被动地承受地面对车身的各种作用力,无法对各种情况进行主动地调节,使操纵性和乘坐舒适性达到和谐。
所以,一般称传统悬架系统为被动悬架系统。
随着人们对汽车操纵性和舒适性要求的不断提高,以及电子技术的飞速发展,电子控制技术被有效应用于现代汽车悬架系统。
电子控制悬架系统的最大优点就是它能使悬架随不同的路况和行驶状态作出不同的反应。
既能使汽车的乘坐舒适性达到令人满意的状态,又能使汽车的操纵稳定性达到最佳状态。
电子控制悬架系统的基本目的是通过控制调节悬架的刚度和阻尼力,突破传统被动悬架的局限性,使汽车的悬架特性与道路状况和行驶状态相适应,从而保证汽车行驶的平顺性和操纵的稳定性要求都能得到满足。
其基本功能有:
1、车高调整
无论车辆的负载多少,都可以保持汽车高度一定,车身保持水平,从而使前大灯光束方向保持不变;当汽车在坏路面上行驶时,可以使车高升高,防止车桥与路面相碰;当汽车高速行驶时,又可以使车高降低,以便减少空气阻力,提高操纵稳定性。
2、减振器阻尼力控制
通过对减振器阻尼系数的调整,防止汽车急速起步或急加速时车尾下蹲;防止紧急制动时的车头下沉;防止汽车急转弯时车身横向摇动;防止汽车换挡时车身纵向摇动等,提高行驶平顺性和操纵稳定性。
3、弹簧刚度控制
与减振器一样在各种工况下,通过对弹簧弹性系数的调整,来改善汽车的乘坐舒适性与操纵稳定性。
有些车型只具有其中的一个或两个功能,而有些车型同时具有以上三个功能。
1.2电子控制悬架系统的种类
现代汽车装用的电子控制悬架系统种类很多。
按传力介质的不同可分为气压式和油压式两种。
按控制理论不同电子控制悬架系统可分为半主动式、主动式两大类。
其中半主动式又分为有级半主动式(阻尼力有级可调)和无级半主动式(阻尼力连续可调)两种;主动式悬架根据频带和能量消耗的不同,分为全主动式(频带宽大于15Hz)和慢全主动式(频带宽3—6Hz);而根据驱动机构和介质的不同,可分为电磁阀驱动的油气主动式悬架和由步进电动机驱动的空气主动式悬架。
无级半主动悬架可以根据路面的行驶状态和车身的响应对悬架阻尼力进行控制,并在几毫秒内由最小到最大,使车身的振动响应始终被控制在某个范围内。
但在转向、起步、制动等工况时不能对阻尼力实施有效的控制。
它比全主动式悬架优越的地方是不需要外加动力源,消耗的能量很小,成本较低。
主动式悬架是一种能供给和控制动力源(油压、空气压)的装置。
根据各种传感器检测到的汽车载荷、路面状况、行驶速度、起动、制动、转向等状况的变化,自动调整悬架的刚度、阻尼力以及车身高度等。
它能显著提高汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性。
传感器的作用是将汽车行驶的速度、起动、加速度、转向、制动和路面状况、汽车振动状况、车身高度等信号输送给悬架ECU。
汽车悬架系统所用的传感器主要有:
车身加速度传感器、车身高度传感器、车速传感器、方向盘转角传感器、节气门位置传感器等。
下面具体介绍这几种传感器。
1.3车身高度传感器
车身高度传感器的作用是把车身高度(汽车悬架装置的位置量)转换为电信号送给悬架ECU。
高度传感器的数量与车上装备的电控空气悬架系统的类型有关。
高度传感器的一端与车架连接,另一端装在悬架系统上。
图2-1车身高度传感器的安装位置
在空气悬架上,高度传感器用于采集车身高度信息;在某些行驶平顺性控制系统上,高度传感器还用来探测悬架运动情况以确定是否需要硬阻尼。
车身高度传感器可以是模拟式的,也可以是数字式的;可以是线位移式,也可以是角位移式的。
下面详细介绍模拟式高度传感器和数字式高度传感器。
1、模拟式高度传感器
模拟式高度传感器给悬架ECU提供与车身高度相关的、连续的电压信号。
每个高度传感器在悬架ECU内都设定有一个基准电压值,该基准值是高度传感器在汽车处于正常行驶高度时传给悬架ECU的电压。
悬架ECU将高度传感器的实际电压信号与设定的基准值比较,并根据此比较进行调整。
模拟式传感器有一个3线连接器,三线分别是地线、电源线和信号线。
如图2-2所示为福特轿车电控空气悬架系统的模拟式高度传感器。
它的上端有一个磁性滑阀,当汽车的车身高度发生变化时,磁性滑阀就在传感器的阀壳内上下运动。
传感器的阀壳内有两个电控开关(超高开关和欠高开关),电控开关通过线束与悬架ECU连接。
如图2-3所示为后悬架高度传感器在车身上的安装位置。
模拟式高度传感器的工作过程:
①汽车高度正常时,电控开关关闭,悬架ECU接收到汽车高度为正常的信号。
②当汽车高度增加时,磁性滑阀上移,超高开关打开,并向悬架ECU输送车身高度增加的信号。
悬架ECU收到此信号后,控制空气弹簧电磁阀和排气电磁阀打开,使空气弹簧放气,以降低车身高度,使其达到标准高度(即平衡高度,是指汽车正常行驶时车身应该保持的高度)。
③当车身高度降低时,,磁性滑阀下移,欠高开关打开,并向悬架ECU输送车身高度降低的信号(即欠高信号),悬架ECU收到欠高开关的信号后,控制空气压缩机继电器接通,使空气压缩机工作,同时悬架ECU控制空气弹簧电磁阀打开,使空气压缩机产生的压缩空气充入空气弹簧,从而使车身高度增加,直至达到标准高度。
图2-2福特轿车电控空气悬架系统
2、数字式高度传感器
现在应用最广泛的是光电式数字车身高度传感器,其工作原理如图2-4所示。
在传感器内部有一个传感器轴,轴外端安装的连接杆与悬架臂相连接,轴上固定一个开有一定数量窄槽的遮光盘。
遮光盘两侧对称安装有四组发光二极管和光敏三极管,组成四对光电耦合器(信号发生器)。
当车身高度变化时,车身与悬架臂作相对运动,连接杆带动传感器轴和遮光盘一起转动。
当遮光盘上的槽对准耦合器时,光敏三极管通过该槽感受到发光二极管发出的光线,光电耦合器输出导通(ON)信号,反之则输出截止(OFF)信号。
只要使遮光盘上的槽适当分布,就可以利用这四对光电耦合器导通和截止的组合,把车身高度的变化分成16个区域进行检测,具体划分见表2-1。
这种高度传感器有一个六线连接器──电源线、地线及四个信号线。
图2-4车身高度传感器的工作原理
1—光电耦合器;2—传感器轴;3—连接杆;4—遮光盘
表2-1车身高度控制区域与传感器信号的关系
光电耦合器
车身高度区间
ECU判断结果
光电耦合器
车身高度区间
ECU判断结果
1号
2号
3号
4号
1号
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悬架ECU根据传感器输入的“ON”、“OFF”信号得到车身位移信息。
根据车身高度变化的幅度和频率,可以判断车身的振动情况,根据一段时间(一般为10ms)车身高度在某一区域的百分比来判断车身高度。
1.4方向盘转角传感器
方向盘转角传感器用于检测方向盘的中间位置、转动方向、转动角度和转动速度。
在电控悬架中,悬架ECU根据车速传感器信号和方向盘转角传感器信号,判断汽车转向时侧向力的大小,以控制车身的倾斜。
方向盘转角传感器用于检测汽车转向轮的偏转方向。
光电式转角传感器是电控空气悬架中比较常用的方向盘转角传感器,其结构和工作原理见图2-5所示。
在压入转向轴的遮光盘上有一定数量的窄槽,遮光盘的两端分别有两个发光二极管和两个光敏三极管,组成两对光电耦合器(信号发生器)。
当转动方向盘时,转向轴带动遮光盘旋转,当转到窄槽处时,光敏三极管感受到发光二极管发出的光,就会输出“ON”信号;当遮光盘转到除窄槽以外的其它位置时,光敏三极管感受不到发光二极管的光线,就会输出“OFF”信号。
这样随着转向盘的转动,两个光电耦合器的输出端就形成“ON/OFF”的变换。
悬架ECU根据两个光电耦合器输出“ON/OFF”变换的速度,检测出转向轴的转向速度。
此外由于两个光电耦合器变换的相位错开约90°,所以通过判断哪个遮光盘首先转变为“ON”状态,就可以检测出转向轴的转动方向。
图2-5光电式方向盘转角传感器
1—转角传感器;2—光电耦合器;3—遮光盘;4—转向轴;5—传感器圆盘
1.5车速传感器
悬架ECU可从车速传感器、各种其它模块或多路传输网络接收车速信号输入(图2-6),用于实现系统的各种控制功能。
变速器、驱动轴或分动箱的输出通过齿轮驱动车速传感器。
车速传感器信号是交流波形信号,其频率和电压随车速提高而增加,由信号频率便可获知车速。
车速信号也可以由其它模块直接提供给悬架ECU(直接连接),此信号为直流变化信号。
车速信号也可以以数据信号形式从汽车多路传输网络提供给悬架ECU。
1.6加速信号
一般来说,电控悬架系统不用设置专门的加速度传感器。
通常利用发动机节气位置传感器信号来判断汽车是否在进行急加速。
悬架ECU采集加速信号的原理如下:
悬架系统中的传感器(车速传感器、高度传感器等)都是将信号直接输入悬架ECU,但节气门位置传感器信号则是输入发动机电子控制系统,然后发动机电子控制系统再将此信号输八悬架ECU。
当汽车起动或突然加速时,动力传动控制模块根据节气门位置传感器信号(探测到节气门开度超过90%)或质量式空气流量传感器信号生成加速信号,然后将加速信号提供给悬架ECU,悬架ECU控制执行器使其转换到硬阻尼状态,以便减少汽车“抬头”(“后坐”)。
少数情况下也采用加速度传感器来采集加速度信号,如车轮打滑时。
加速度传感器一般有差动变压式和钢球位移式两种,这里不作详细介绍。
1.7车门信号
悬架ECU利用车门信号实现系统的某些功能,如在车门打开时防止排气或保持目前行驶高度等。
当车门关闭时,系统恢复正常工作状态。
1.8制动信号
当汽车制动时,制动开关给悬架ECU一个制动信号,悬架ECU收到制动信号后,控制执行器将悬架由软转换到硬的状态,以防止汽车“点头”(“翘尾”)。
1.9悬架控制开关
悬架控制开关包括悬架刚度和阻尼选择(LRC)开关、高度控制开关和锁止开关(高度控制ON/OFF开关),前两个开关一般都装在驾驶室内选挡操纵手柄旁边(图2-7),锁止开关一般装在后备箱内(图2-8)。
图2-7悬架刚度和阻尼选择开关(LRC)开关和高度控制开关
1、悬架刚度和阻尼选择(LRC)开关
LRC开关用于选择悬架的刚度和阻尼力参数,它行两个挡位:
①当LRC开关处于“NORM”(软)位置时,系统进入“常规行驶自动控制”;
②当LRC开关处于“SPORT”(硬)位置时,系统进入“高速行驶自动控制”。
每一种模式下按照刚度与阻尼的大小依次又有低、中、高三种状态。
当“NORM”(软)和“SPORT”(硬)模式通过LRC选定后,就由悬架ECU根据传感器的输入信号在低、中、高三种状态间自动调节刚度和阻尼系数。
2、高度控制开关
高度控制开关也有两种控制模块,即“NORM”和“HIGH”,按照车身的高度从低到高的顺序,每一种模式又有低、中、高三种状态。
①在“NORM”模式时,车身高度常处于“低”状态,系统对车身高度进行“常规值自动控制”。
②在“HIGH”模式肘,车身高度常处于“高”状态,系统对车身高度进行“高值自动控制”。
3、锁止开关(高度控制ON/OFF开关)
锁止开关(高度控制ON/OFF开关)一般
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