汽車底盤電控技術(shù) 教案 項目三

項目三電子教案項目名稱項目三電子控制懸架系統(tǒng)(EMS)教學(xué)內(nèi)容電子控制懸架系統(tǒng)簡介、結(jié)構(gòu)及工作原理、實(shí)例分析、檢修授課時間授課學(xué)時教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)1.了解電子控制懸架系統(tǒng)的基本內(nèi)容2.掌握電子控制懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理3.熟悉電子控制懸架系統(tǒng)的實(shí)例分析4.掌握電子控制懸架系統(tǒng)的檢修技能目標(biāo)1.能熟知電子控制懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理2.能辨析電子控制懸架系統(tǒng)實(shí)例分析中的差異及對應(yīng)的檢修方法素養(yǎng)目標(biāo)具備良好的職業(yè)素養(yǎng)及吃苦耐勞、刻苦鉆研、精益求精的學(xué)習(xí)精神實(shí)訓(xùn)目標(biāo)1.了解電子控制懸架系統(tǒng)的功能2.熟悉電子控制懸架系統(tǒng)的工作原理3.掌握電子控制懸架系統(tǒng)檢修過程中應(yīng)注意的事項教學(xué)方法講授、自學(xué)、運(yùn)用多媒體等教學(xué)方法學(xué)習(xí)方法學(xué)生課前通過內(nèi)容導(dǎo)覽、項目預(yù)習(xí)、查閱資料，課上通過教師講授、小組討論交流，課后通過實(shí)訓(xùn)任務(wù)工單、反思總結(jié)、評價等方式進(jìn)行本項目的學(xué)習(xí)信息化手段教材及配套的課件、教案、投影儀等 項目三教學(xué)過程引導(dǎo)問題引導(dǎo)1.汽車懸架系統(tǒng)的分類有哪幾種?引導(dǎo)2.懸架電子控制單元的功能有哪些?引導(dǎo)3.半主動懸架系統(tǒng)由哪幾個方面組成?任務(wù)名稱任務(wù)一電控液力自動變速器簡介教授新知一、汽車懸架系統(tǒng)的分類(一)傳統(tǒng)被動式懸架大多數(shù)汽車都安裝有由彈簧和減振器組成的機(jī)械式懸架。由于這種常規(guī)懸架系統(tǒng)內(nèi)無能源供給裝置,懸架的彈性和阻尼參數(shù)不會隨外部狀態(tài)而變化,因而稱其為被動式懸架。這種懸架雖然采用參數(shù)優(yōu)化的設(shè)計方法,以求盡量兼顧各種性能要求,但實(shí)際上由于最終設(shè)計的懸架參數(shù)是不可調(diào)節(jié)的,所以在使用中很難滿足較高的行駛要求。(二)半主動式懸架半主動式懸架可視為由可變特性的彈簧和減振器組成的懸架系統(tǒng),它沒有動力源為懸架系統(tǒng)提供連續(xù)的能量輸入,優(yōu)點(diǎn)是工作時幾乎不消耗動力。(三)主動式懸架主動式懸架是一種具有做功能力的懸架,通常包括產(chǎn)生力和轉(zhuǎn)矩的主動作用器、測量元件和反饋控制器等。二、電子控制懸架系統(tǒng)的功能電子控制懸架系統(tǒng)的基本目的是控制調(diào)節(jié)懸架的剛度和阻尼力,突破傳統(tǒng)被動懸架的局限性,使汽車的懸架特性與道路狀況和行駛狀態(tài)相適應(yīng),從而保證汽車行駛的平順性和操縱穩(wěn)定性要求都能得到滿足,基本功能有以下三個方面。(一)車高調(diào)整(二)減振器阻尼力控制(三)彈簧剛度控制三、電子控制懸架系統(tǒng)的基本組成與基本工作原理電子控制懸架系統(tǒng)主要由感知汽車運(yùn)行狀況的各種傳感器、開關(guān)、電控單元及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。電子控制懸架系統(tǒng)的基本工作原理:傳感器和開關(guān)采集汽車行駛路面的狀況和車身的狀態(tài)參數(shù)信號(車身高度、車速、轉(zhuǎn)向角度及速率、制動等),電控單元對采集的信號進(jìn)行處理,并驅(qū)動電路控制懸架系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),使懸架系統(tǒng)的剛度、減振器的阻尼力及車身高度等參數(shù)得以改變,從而使汽車具有良好的乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。任務(wù)名稱任務(wù)二電子控制懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理教授新知一、傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理(一)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器安裝在轉(zhuǎn)向信號開關(guān)總成內(nèi),主要用于檢測轉(zhuǎn)向盤的中間位置、轉(zhuǎn)動方向、轉(zhuǎn)動角度和轉(zhuǎn)動速度等。在電子控制懸架系統(tǒng)中,電控單元根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器信號和車速傳感器信號,判斷汽車轉(zhuǎn)向時側(cè)向力的大小和方向,以控制車身的側(cè)傾。(二)車身高度傳感器車身高度傳感器的作用是把車身高度即汽車懸架裝置的位移量轉(zhuǎn)化成電信號,輸送給控制單元。常用的車身高度傳感器主要有光電式高度傳感器、霍爾高度傳感器、片簧開關(guān)式高度傳感器等。(三)加速度傳感器當(dāng)車輪打滑時,不能以轉(zhuǎn)向角和汽車車速正確判斷車身側(cè)向力的大小。為了直接測出車身橫向加速度和縱向加速度,可以利用加速度傳感器。橫向加速度傳感器主要用于檢測汽車轉(zhuǎn)向時,汽車因離心力的作用而產(chǎn)生的橫向加速度,并將產(chǎn)生的電信號輸送給電控單元ECU,使電控單元能判斷懸架系統(tǒng)阻尼力改變的大小及空氣彈簧中空氣壓力的調(diào)節(jié)情況,以維持車身的最佳姿勢。(四)節(jié)氣門位置傳感器懸架控制系統(tǒng)中利用節(jié)氣門位置傳感器信號來判斷汽車是否進(jìn)行急加速。節(jié)氣門位置傳感器先將信號輸入發(fā)動機(jī)電子控制裝置,然后,發(fā)動機(jī)電子控制裝置再將此信號輸入懸架電子控制裝置。(五)車速傳感器汽車車身是汽車懸架系統(tǒng)常用的控制信號,汽車車身的側(cè)傾程度取決于車速和汽車轉(zhuǎn)彎半徑的大小。通過對車速的檢測,調(diào)節(jié)電控懸架的阻尼力,從而改善汽車行駛的安全性。(六)模式選擇開關(guān)模式選擇開關(guān)位于變速桿旁。駕駛員根據(jù)汽車的行駛狀況和路面情況選擇懸架的運(yùn)行模式,從而決定減振器的阻尼力大小。二、懸架電子控制單元懸架電子控制單元ECU是一臺小型專用計算機(jī),一般由輸入電路、微處理器、輸出電路和電源電路等組成,是懸架控制系統(tǒng)的中樞,具有多種功能。(一)提供穩(wěn)壓電源控制裝置內(nèi)部所用電源和各種傳感器的電源均由穩(wěn)壓電源提供。(二)傳感器信號放大用接口電路將輸入信號(如各種傳感器信號、開關(guān)信號)中的干擾信號除去,然后放大、變換極值、比較極值,變換為適合輸入控制裝置的信號。(三)輸入信號的計算電子控制單元根據(jù)預(yù)先寫入只讀存儲器ROM中的程序?qū)Ω鬏斎胄盘栠M(jìn)行計算,并將計算結(jié)果與內(nèi)存的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后,向執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電動機(jī)、電磁閥、繼電器等)發(fā)出控制信號。輸入ECU的信號除了開/關(guān)信號還有電壓信號時,還應(yīng)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。(四)驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)懸架ECU用輸出驅(qū)動電路將輸出驅(qū)動信號放大,然后輸送到各執(zhí)行機(jī)構(gòu),如電動機(jī)、電磁閥、繼電器等,以實(shí)現(xiàn)對汽車懸架參數(shù)的控制。(五)故障診斷懸架ECU用故障檢測電路來檢測傳感器、執(zhí)行器、線路等故障。當(dāng)發(fā)生故障時,將信號送入懸架ECU,目的在于即使發(fā)生故障,也應(yīng)使懸架系統(tǒng)安全工作,并且在修理時容易確定故障所在位置。三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理(一)阻尼力控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)1.可調(diào)阻尼力減振器2.直流電動機(jī)式執(zhí)行器(二)側(cè)傾剛度控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)汽車的側(cè)傾剛度與汽車的轉(zhuǎn)向特性密切相關(guān)。為改變汽車的側(cè)傾剛度,可以通過改變橫向穩(wěn)定桿的扭轉(zhuǎn)剛度實(shí)現(xiàn)。側(cè)傾剛度控制系統(tǒng)根據(jù)電子控制單元ECU的信號,通過一執(zhí)行器來控制橫向穩(wěn)定桿液壓缸內(nèi)的油壓,達(dá)到調(diào)節(jié)橫向穩(wěn)定桿扭轉(zhuǎn)剛度的目的。1.橫向穩(wěn)定桿執(zhí)行器橫向穩(wěn)定桿執(zhí)行器由直流電動機(jī)、渦輪、蝸桿、行星齒輪機(jī)構(gòu)和限位開關(guān)等組成。2.液壓缸液壓缸安裝在橫向穩(wěn)定器與懸架下控制臂之間,通過改變液壓缸內(nèi)的油壓來改變橫向穩(wěn)定桿的扭轉(zhuǎn)剛度。(三)彈簧剛度控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動缸由封入低壓惰性氣體和阻尼力可調(diào)的減振器、旋轉(zhuǎn)式膜片、主氣室、副氣室和懸架元件組成。(四)車高控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過向空氣彈簧的主氣室內(nèi)充放氣實(shí)現(xiàn)車身高度的調(diào)節(jié)。車高控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由空氣閥、空氣壓縮機(jī)和設(shè)置在懸架之上的主氣室組成。任務(wù)名稱任務(wù)三電子控制懸架系統(tǒng)的實(shí)例分析教授新知一、半主動懸架系統(tǒng)豐田雷克薩斯LS400轎車的電子控制懸架系統(tǒng)是一種典型的半主動懸架系統(tǒng)。它可以對車身高度、彈簧剛度及減振器阻尼力進(jìn)行綜合控制,因此,具有良好的乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。它由空氣壓縮機(jī)、干燥器、排氣電磁閥、高度控制閥、高度控制開關(guān)、懸架電子控制單元、懸架控制開關(guān)、高度傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、懸架控制執(zhí)行器、空氣彈簧、可調(diào)阻尼力減振器和節(jié)氣門位置傳感器等組成。(一)懸架控制開關(guān)(二)高度控制ON/OFF開關(guān)(三)車身高度指示燈(四)LRC指示燈(五)高度控制插座(六)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器(七)高度傳感器(八)1號和2號高度控制閥(九)懸架電子控制單元ECU(十)懸架控制執(zhí)行器(十一)空氣彈簧(十二)可調(diào)減振器二、主動懸架系統(tǒng)三菱轎車上裝備的電子控制主動懸架系統(tǒng)(A-ECS),它能夠根據(jù)本身的負(fù)載情況、行駛狀態(tài)和路面情況等,主動地調(diào)節(jié)包括懸架系統(tǒng)的阻尼力、汽車車身高度和行駛狀態(tài)、彈性元件的剛度在內(nèi)的多項參數(shù),使汽車的相關(guān)性能處于最佳狀態(tài)。該系統(tǒng)主要由空氣彈簧、普通螺旋彈簧、電子控制單元、車速傳感器、G傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、高度傳感器、阻尼力轉(zhuǎn)換執(zhí)行器、電磁閥、空氣壓縮機(jī)、儲氣筒、空氣管路和繼電器等組成。(一)系統(tǒng)用五個傳感器來檢測汽車行駛狀態(tài)1.轉(zhuǎn)角傳感器用于檢測汽車轉(zhuǎn)向操作。2.節(jié)氣門位置傳感器用于檢測汽車加速度。3.高度傳感器用于檢測汽車車身高度。4.G傳感器用于檢測汽車轉(zhuǎn)彎時的橫向加速度。5.壓力傳感器用于檢測空氣彈簧中的空氣壓力。(二)汽車車身高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理ECS空氣壓力回路為封閉回路,由空氣壓縮機(jī)、空氣干燥器、儲氣筒、流量控制電磁閥、前后懸架控制電磁閥、空氣彈簧和它們之間的連接管路等組成?？諝鈴椈膳懦龅目諝獠慌湃氪髿?而是排入稍加壓的低壓腔。(三)可調(diào)阻尼力減振器的執(zhí)行器可調(diào)阻尼力減振器的執(zhí)行器是安裝于懸架系統(tǒng)上方的步進(jìn)電動機(jī)。步進(jìn)電動機(jī)根據(jù)電子控制單元ECU發(fā)出的脈沖信號的波形數(shù)量驅(qū)動減振器回轉(zhuǎn)閥動作,改變減振器油孔的通流截面來改變減振器的阻尼力,使懸架系統(tǒng)具有軟、中、硬三種阻尼力的模式。任務(wù)名稱任務(wù)四電子控制懸架系統(tǒng)的檢修教授新知一、檢修過程中應(yīng)注意的事項(1)維修過程中若斷開蓄電池,將會丟失懸架ECU中存儲的信息。(2)當(dāng)用千斤頂將汽車頂起時,應(yīng)將高度控制ON/OFF開關(guān)撥到OFF位置。(3)當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)在打開狀態(tài)下時,不要拆卸或安裝懸架ECU及其電子插頭。(4)如果汽車生產(chǎn)廠的維修手冊沒有指明,就不要將電子控制懸架系統(tǒng)的任何電路或元件加電壓或接地。(5)在電子控制懸架系統(tǒng)的檢測中,必須用生產(chǎn)廠家在維修手冊中提到的檢測工具,否則可能損壞控制系統(tǒng)的零部件。(6)在放下千斤頂前,應(yīng)將汽車下面所有的物體搬走。(7)在開動汽車之前,應(yīng)啟動發(fā)動機(jī)將汽車的高度調(diào)整到正常狀態(tài)。(8)前安全氣囊碰撞傳感器安裝在空氣壓縮機(jī)和1號車身高度控制閥上面。二、功能檢查與調(diào)整(一)車高的檢查1.汽車高度的檢查2.車身高度調(diào)整步驟3.車身高度調(diào)整功能的檢查(二)漏氣的檢查檢查空氣軟管和軟管接頭是否漏氣。(1)將高度控制開關(guān)撥到HIGH位置使汽車高度上升。(2)將發(fā)動機(jī)熄火。(3)在空氣軟管和軟管接頭處涂肥皂水,檢查是否漏氣。三、自診斷系統(tǒng)當(dāng)電子控制懸架系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,