《汽車懸架控制系統》主講：舒華教授軍事交通學院第十六章電子控制懸架系統第一節電控懸架系統功用與類型第二節變高度電子控制懸架系統第三節變剛度電子控制懸架系統第四節變阻尼減振器電子控制懸架系統第五節變剛度空氣彈簧與變阻尼減振器懸架第一節電控懸架系統功用與類型電子控制懸架系統或電子調節懸架系統EMSEMS：ElectronicModulatedSuspensionSystem。一、電子控制懸架系統EMS的功用汽車懸架：車身與車輪之間的所有傳力裝置的總稱。懸架的功用：將路面作用于車輪的垂直反力（支承力）、縱向反力（牽引力、制動力）、側向反力以及由這些反力形成的轉矩傳遞到車身上，保證汽車正常行駛。二、電子控制懸架系統EMS的組成電子控制懸架系統組成：各種傳感器控制開關電控單元EMSECU執行器傳感器和控制開關：向EMSECU輸入信號；EMSECU：接收傳感器和控制開關輸入的電信號，并向

執行元件發出控制指令；執行元件：產生一定的機械動作，從而改變車身高度、

空氣彈簧的剛度或減震器的阻尼。三、電子控制EMS的控制方式電子控制懸架系統的控制方式：（1）控制車身高度；（2）控制空氣彈簧剛度；（3）控制油液減振器阻尼。四、電子控制EMS的類型根據EMS功能不同，主要有以下幾種類型：（1）電子控制變高度空氣彈簧懸架系統；（2）電子控制變剛度空氣彈簧懸架系統；（3）電子控制變阻尼減振器懸架系統；（4）電子控制變剛度空氣彈簧與變阻尼減振器懸架系統；（5）電子控制變高度變剛度空氣彈簧和變阻尼減振器懸架系統。

第二節變高度電子控制懸架系統一、變高度控制懸架系統的功用當車內乘員或載荷變化時，自動調節車身高度，保持汽車正常行駛高度與行駛姿態穩定，從而提高乘坐舒適性。二、類型：一類是僅對兩個后輪懸架進行控制；一類是對全部四個車輪的懸架進行高度控制。

二、變高度空氣彈簧懸架系統

福特公司電子控制變高度懸架系統主要組成：高度傳感器：1~3只電控單元空氣壓縮機：電機機驅空氣干燥器空氣排氣電磁閥、空氣軟管、后輪空氣彈簧減振器三、車身高度控制系統控制過程

控制過程：當乘員或載荷增加時，空氣彈簧充氣，車身高度升高；當乘員或載荷減小時，排氣閥打開，空氣彈簧放氣，車身高度降低。

（1）車身高度不變時EMS控制過程

當車身高度保持在設定高度時：車身高電子開關輸出高電平（1）車身低電子開關輸出低電平（0）電控單元EMSECU發出指令使空氣壓縮機停止轉動，空氣彈簧內空氣量不變，車身高度保持在正常位置。（2）車身高度降低時EMS控制過程

車身高度降低時：車身高開關輸出（1）；車身低開關輸出（1）EMSECU向電磁閥和壓縮機繼電器發出指令，起動壓縮機運轉，同時打開空氣彈簧電磁閥，壓縮空氣進入空氣彈簧氣室，氣室充氣量增加，使車身高度上升。(3)車身高度升高時EMS控制過程

車身升高時：車身高開關輸出（0）車身低開關輸出（0）EMSECU向排氣閥、電磁閥和空氣壓縮機繼電器發出指令，壓縮機繼電器觸點斷開，電動機電路切斷，使壓縮機停轉。排氣閥和電磁閥閥門同時打開，空氣從減振器氣室、經電磁閥、空氣軟管、干燥器、排氣閥排出。空氣彈簧減振器氣室空氣量減少，使車身高度降低。第三節變剛度電子控制懸架系統

高度傳感器：3只（前2個、后1個）+EMSECU+執行器控制開關：4只點火開關：發動機是否運轉制動燈開關：是否踩踏制動踏板室內燈開關：提示汽車車門是否打開EMS通斷開關：切斷EMS電路，防車身升高或拖車時產生意外運動。一、剛度調節執行元件

結構：空氣彈簧的主、輔氣室為一體（不僅節省空間，而且質量減輕）連接：懸架上端與車身相連，下端與車軸相連，隨著車身與車輪的相對運動，主氣室的容積不斷變化。調節原理：調節主氣室的空氣量（即空氣壓力），即可調節車身剛度。調節方法：因為主氣室與輔氣室之間的氣體可以相互流動，所以改變主、輔氣室之間氣體通路的大小，使主氣室被壓縮的空氣量發生變化，就可改變空氣彈簧懸架的剛度。二、剛度調節執行元件結構原理

圖15-6剛度調節原理1－阻尼調節桿；2－空氣閥控制桿；3－主輔氣室通道；4－輔氣室；5－主氣室；6－氣閥閥體；7－小通道；8－閥芯；9－大通道主氣室5、輔氣室4之間的氣閥閥體上設有大小兩個通道。氣閥控制桿2由步進電機驅動，控制桿轉動時，閥芯隨之轉動。閥芯轉過一定角度時，氣體通道的大小就會改變，主、輔氣室之間氣體的流量就會改變，從而使懸架剛度發生變化。懸架的剛度分為低、中、高三種狀態。（一）剛度“高”調節原理

1－阻尼調節桿；2－空氣閥控制桿；3－主輔氣室通道；4－輔氣室；5－主氣室；6－氣閥閥體；7－小通道；8－閥芯；9－大通道當氣閥控制桿帶動閥芯旋轉到圖中所示高位置時，閥芯的開口被封閉，主、輔氣室之間的氣體通道切斷，兩氣室之間的氣體不能流動。因為在懸架振動過程中，是由主氣室的氣體來承擔緩沖任務，所以當主輔氣室的氣體不流動時，懸架剛度處于“高”狀態。（二）剛度“低”調節原理

圖15－6剛度調節原理1－阻尼調節桿；2－空氣閥控制桿；3－主輔氣室通道；4－輔氣室；5－主氣室；6－氣閥閥體；7－小通道；8－閥芯；9－大通道當氣閥控制桿帶動閥芯在如圖所示位置的基礎上沿順時針方向旋轉60°，使閥芯開口轉到對準圖中低位置時，氣體大通道構成通路，主氣室的氣體經閥芯中央的氣孔、閥體側面的氣孔通道與輔氣室氣體相通，兩氣室之間的氣體流量大。由于主氣室氣體容積減小、壓力降低，因此懸架剛度處于低狀態。（三）剛度“中等”調節原理

圖15－6剛度調節原理1－阻尼調節桿；2－空氣閥控制桿；3－主輔氣室通道；4－輔氣室；5－主氣室；6－氣閥閥體；7－小通道；8－閥芯；9－大通道當氣閥控制桿帶動閥芯在圖示位置的基礎上沿逆時針方向旋轉60°，使閥芯開口對準圖中低位置時，氣體小通道構成通路，主輔氣室之間的氣體流量小，因此懸架剛度處于“中等”狀態。第四節變阻尼減振器電子控制懸架系統

圖15－7豐田汽車變阻尼減振器懸架系統組成車速傳感器、轉向盤轉角與轉向傳感器、制動燈開關、節氣門位置傳感器、電控單元EMSECU、工作模式選擇開關（儀表板上）、空擋啟動開關（自動變速器）、阻尼調節執行器二、運行模式選擇開關安裝位置：組合儀表板上運行模式：NORM（標準）

SPORT（運動）選擇NORM模式時：減振器保持柔軟狀態。當車速超過120km/h時自動變為中等硬度狀態工作。當車速降到100km/h時自動變為柔軟狀態。選擇SPORT模式時：減振器處于中等硬度狀態工作。（一）運行模式轉換為堅硬的條件在以下條件時，EMSECU將自動控制減振器從柔軟或中等硬度變為堅硬狀態工作：（1）汽車急轉彎時：轉向盤轉角轉向傳感器顯示；（2）車速20km/h以下急加速時：車速、節氣門位置傳感器顯示；（3）車速高于60km/h制動時：車速傳感器和制動燈開關顯示；（4）車速低于10km/h，自動變速器從空擋N或停車擋P換入其它擋位時：車速傳感器和空擋起動開關顯示。（二）運行模式轉換為柔軟或中等硬度的條件在下列條件下，EMSECU將自動控制減振器從堅硬狀態變換為中等硬度或柔軟狀態工作：（1）轉彎行駛2s或2s以上時間時；（2）加速時間達到3s或汽車速度達到50km/h時；（3）制動燈開關斷開2s時間之后時；（4）自動變速器從空擋N或停車擋P換入其它擋位達到3s或車速達到15km/h時。

三、光電式轉向盤轉角傳感器

圖15－8光電式方向盤轉角傳感器（a）安裝位置；（b）傳感器結構l－轉角傳感器；2－傳感器信號圓盤；3－光電偶合器；4－透光孔（窄縫）；5－轉向軸功用：檢測轉向軸的轉動方向和轉動速度

（一）光電式轉向盤轉角傳感器結構結構：信號圓盤：壓裝在轉向軸上透光孔(窄縫)：圓盤的圓周上等距離均勻排列光電偶合器：發光二極管和光敏三極管組成，共2組偶合器，套裝在信號圓盤兩側，并與透光孔（窄縫）配合工作。（三）光電式轉向盤轉角傳感器工作原理當透光孔轉到發光二極管與光電三極管之間時，光電三極管導通（ON），偶合器輸出端輸出低電平（0）；當透光孔離開發光二極管與光電三極管時，光電三極管截止（OFF），偶合器輸出高電平（1）。EMSECU根據兩個光電偶合器輸出信號導通ON與截止OFF的頻率，即可檢測出轉向軸的轉動速度（角度）。由于兩個光電偶合器ON、OFF變換的相位（相差）90°，如圖（c）所示，因此通過判斷哪個偶合器首先轉變為ON狀態，即可檢測出轉向軸的轉動方向。例如：當轉向軸向左轉動時，偶合器№2的輸出信號B總是先于偶合器№1的輸出信號A處于導通ON狀態；反之，當轉向軸向右轉動時，1號偶合器№1總是先于2號偶合器№2的處于導通ON狀態。四、變阻尼執行元件結構安裝位置：在減振器支柱頂部。所有變阻尼執行元件電路并聯連接，受EMSECU控制。結構組成：步進電機驅動小齒輪扇形齒輪減振器控制桿擋塊電磁線圈傳動關系：步進電機→驅動小齒輪→扇形齒輪轉動→減振器阻尼控制桿（回轉閥控制桿）。回轉閥轉動時，回轉閥上的阻尼孔開閉狀態改變，從而改變懸架阻尼的大小。（一）回轉閥結構原理圖15－11回轉閥結構原理三個截面：A－A、B－B和C－C截面三個阻尼孔：A－A、B－B和C－C截面上阻尼控制桿（回轉閥控制桿）與回轉閥連接，在回轉閥的不同截面上設有阻尼孔，分別與減振器活塞桿上的減振油液孔處于同一個截面上。控制阻尼孔開閉狀態，可控制減振油液的流量來控制阻尼大小。五、變阻尼懸架系統控制過程圖15－12扇形齒輪旋轉方向與位置（a）阻尼“柔軟”；（b）阻尼“堅硬；（c）阻尼“中等”（一）阻尼“柔軟”的控制過程當EMSECU根據傳感器和控制開關信號確定阻尼為“柔軟”狀態時，步進電機沿順時針方向旋轉，因此小齒輪驅動扇形齒輪沿逆時針方向轉動，直到扇形齒輪凹槽的一邊靠在擋塊上為止，如圖15－12（a）所示。（一）阻尼“柔軟”時回轉閥阻尼孔位置扇形齒輪帶動回轉閥控制桿和回轉閥旋轉，回轉閥上的阻尼孔與活塞桿上的減振油液孔的相對位置如圖15－13所示。由于A－A、B－B和C－C截面上的三個阻尼孔全部打開，減振油液流速很快，活塞桿能快速伸縮，因此，減振器處于柔軟狀態。（二）阻尼“中等”時扇形齒輪控制過程

圖15－12扇形齒輪旋轉方向與位置（a）阻尼“柔軟”；（b）阻尼“堅硬；（c）阻尼“中等”當EMSECU確定阻尼為“中等”狀態時，EMSECU發出指令使步進電機沿逆時針方向旋轉，因此小齒輪便驅動扇形齒輪沿順時針方向轉動，直到扇形齒輪凹槽的另一邊靠在擋塊上為止（從“柔軟”位置開始計算，其轉角約為120°），如圖（c）所示。（三）阻尼“中等”時回轉閥阻尼孔位置阻尼中等時：扇形齒輪帶動回轉閥控制桿和回轉閥順時針旋轉（從“柔軟”位置開始計算，其轉角約為120°），回轉閥上的阻尼孔與活塞桿上的減振油液孔的相對位置如圖15－13所示。由于只有B－B截面上的阻尼孔打開，允許減振油液流過活塞的流動速度不快也不慢，因此減振器能以緩慢速度伸縮，阻尼中等。（四）阻尼堅硬時扇形齒輪旋位置

圖15－12扇形齒輪旋轉方向與位置（a）阻尼“柔軟”；（b）阻尼“堅硬；（c）阻尼“中等”當EMSECU確定阻尼為“堅硬”狀態時，將同時向步進電機和電磁線圈發出控制指令，使步進電機和扇形齒輪從阻尼“柔軟”或“中等”的極限位置旋轉約60°（從“柔軟”的極限位置順時針旋轉60°，從“中等”的極限位置逆時針旋轉60°）時，接通電磁線圈電流，其電磁吸力將擋塊吸出，使擋塊進入扇形齒輪凹槽中間部位的一個凹坑內，如圖15－12（b）所示。擋塊位于扇形齒輪的凹槽中，其功用是決定扇形齒輪在什么位置停止運