1、宜宾职业技术学院 毕业论文 题目 ： 凌志 LS400 电控空气悬架系统故障分析与检测 系 部 现代制造工程系 专 业 名 称 汽车运用技术专业 班 级 汽车 1091班 &nb
2、sp; 姓 名 学 号 &nbs
3、p; 指 导 教 师 2011 年 8 月 18 日 I 凌志 ls400 电控空气悬架系统故障分析与检测 摘要 电子技术与汽车技术的结合行成了一门新技术 汽车电子技术。悬架的好坏直接对汽车的整体性能有着重要的影响。而电控悬架是一种能根据不同车速，不路况和不同的行驶状态，及时调整悬架装置的刚度和阻尼力等等。它是由电脑控
4、制主动式、智能化的特殊悬架。丰田凌志 LS400 空气悬架重要组成部分由可调刚度和阻尼力的悬架系统而整套系统由 5 个车身基本传感器，以及模式选择开关、高度控制器、空气弹簧、控制单元（ ECU）组成。然而，在使用过程中常常出现悬架模式开关不起作用，气源空压机不能正常工作、悬架刚度和阻尼力不能正常调整等故障。本文 以丰田凌志 LS400 轿车为研究对象，阐述丰田凌志 LS400 轿车悬架结构和工作原理，对常见故障进行分析与检测，并结合凌志 LS400 悬架维修资料，对常见的故障进行检测与排除，通过 从机械入手， 再从电控方面，最后从液体方面查，结合案例分析总结出对丰田凌志 LS400 空气悬架故
5、障的排除方法和技巧。 关键词 : 悬架系统；传感器；执行器；检测；故障分析 II The Lexus LS400 electronic control air suspension system fault analysis and detection Abstract Electronic technology and automotive technology combined to become a new technology - the automobile electronic technology. Suspension direc
6、tly on the car's overall performance is of important influence. The suspension is a kind of according to the different vehicle speed, traffic and not different driving state, timely adjustment of suspension stiffness and damping force and so on. It is controlled by the computer active, intellige
7、nt special suspension. Toyota Lexus LS400 air suspension is an important part of an adjustable stiffness and damping force of the suspension system and the whole system is composed of 5 basic body sensor, and a mode selection switch, a height controller, air spring, the control unit ( ECU ). However
8、, in the use of often occurred during suspension mode switch inoperative, air compressor does not work, suspension stiffness and damping force can not be normal adjustment fault. Based on the Toyota Lexus LS400 sedan as the research object, the Toyota Lexus LS400 sedan suspension structure and worki
9、ng principle, the common fault analysis and detection, and combined with the Lexus LS400 suspension repair information, to the common fault detection and exclusion, from proceed with from the aspects of mechanical, electronic, and finally the liquid from the check, combined with case analysis and su
10、mmary on the Toyota Lexus LS400 air suspension troubleshooting method and skill. Key words: Suspension system; sensor; actuator; detection; fault analysis. III 目 录 1 前言 . 1 2 电子控制悬架系统概述 . 4 2.1 电子控制悬架系统的功能 . 4 2.2 LS400 电控悬架系 统的原理 . 5 3 LS400 电控空气悬架系统的基本组成 . 7 4 L
11、S400 电控空气悬架常见部件故障 . 10 4.1 LS400 电控空气悬架系统常见部件故障分析 . 10 4.2 凌志 LS400 轿车车身高度控制故障分析 . 11 5 LS400 电控空气悬架系统的检测步骤 . 12 5.1 LS400 电控空气悬架障检测分析程序 . 12 5.2 LS400 电控空气悬架系统主要部件检测 . 13 5.3 指示灯检查 . 15 5.4 LS400 电控空气悬架系统代码检 测 . 16 6 案例分析 . 17 总 结 . 20 致 谢
12、 . 21 参考文献 . 22 宜宾职业技术学院毕业论文 1 1 前 言 随着科技进步是人类永恒的追求。在马车出现的时候 ,为了乘坐更舒适 ,人类就开始对马车的悬架 叶片弹簧进行孜孜不倦的探索。在 1776 年 ,马车用的叶片弹簧取得了专利 ,并且一 直使用到 20 世纪 30 年代 ,叶片弹簧才逐渐被螺旋弹簧代替。汽车诞生后 ,随着对悬架研究的深入 ,相继出现了扭杆弹簧、气体弹簧、橡胶弹簧、钢板弹簧等弹性件。 随着道路交通的不断发展 ,汽车车速有了很大的提高 ,被动悬架的缺陷逐渐成为提高汽车性能的瓶颈 ,为此人们开发了能
13、兼顾舒适和操纵稳定的主动悬架。 由于汽车行驶的平顺性和操纵稳定性的要求 ,具有安全、智能和清洁的绿色智能悬架将是今后汽车悬架发展的趋势。随之一种新型的悬架装置诞生，它是一种能根据不同的车速，不同的路况和不同的行驶状态，及时调整悬架装置的刚度和阻尼力，也可以根据乘客人数的变化改变汽车高度。这种悬架装置正是电控悬架。 空气弹簧悬架，简称空气悬架 3，是以空气弹簧为弹性元件 (相对于金属弹簧，空气弹簧是一种新型非金属弹簧 )，利用气体的可压缩性实现弹性作用的。空气架取代普通悬架的原因是： 良好的行驶平顺性和操纵稳定性 一；载荷变化时，车身高度不变； &
14、nbsp;减少路面磨损和提高整车及零部件使用寿命 。空气悬架按控制形式分为机械式和电控式。相对于机械式空气悬架，电控空气悬架具有：空气消耗少；安装简易；控制过程迅速；高度调节灵活和 kneeling(身下降和侧跪 )功能；综合安全概念，故障记忆和检测功能。随着人们对车辆的行驶平顺性、操纵稳定性和乘坐舒适性 _4一要求的提高，空气悬架发展迅速。但电控空气悬架在使用过程中，暴露出一系列缺点：结构复杂；空气弹簧不易布置，且易损坏； 气路密封性要求高。 悬架的应用现状空气弹簧诞生于 l9世纪中期 6，早期用于机械设备的隔振。 1947年，美国首先在普尔曼车上使用空气
15、弹簧，此后西方国家相继对空气悬架作了大量的研究工作。目前，空气悬架在国外汽车上已被广泛采用，在高速客车和豪华城市客车上的使用率已达到 100 ，在中、重型货车以 及挂车上也超国外汽车空气悬架发展经历了“钢板弹簧一气囊复合式悬架一被动全空气悬架一半主动全空气悬架一主动全空气悬架”的变化型式。其中， (半 )主动全空气悬架即电控空气悬架系统，可根据不同的路面条件、不同的载荷质量、不同的行驶速度等控制悬架系统的刚度，使车辆具有更高的舒适性和操纵稳定性。电控空气悬架于 1986年出现，已大量应用于轿车、客车和货车等车辆。目前宜宾职业技术学院毕业论文 2 Wabco是全球最大的电
16、控空气悬架生产和开发商。国外电控空气悬架在发展中分为 2个流派：欧洲流派和美国流派。两者的总体性能相近，前者系统复杂，结构件简单，侧重于与具体车型匹配的专用电控空气悬架系统；后者系统简单，结构件复杂，侧重于电控空气悬架系统部件的标准化。就空气弹簧的具体选型而言，早期的客车、货车等商用车多使用囊式空气弹簧；而在轿车上使用膜式空气弹簧。随着对良好汽车行驶平顺性和大行程车身的要求，加之膜式气囊最主要优势是能够通过改变活塞轮廓改变承载能力的大小，轿车、客车和要求高度调节的货车等车辆都大量使用膜式空气弹簧。就减振器的配置而言，客车和货车等商用车的电控空气悬架使用被动减振器或可调阻尼减振器；轿车则使用可调
17、阻尼减振器。减振器的阻尼系数调节分为有级可调和无 级可调。有级可调减振器的阻尼可在几个离散的阻尼值 (2 3挡 )间切换 (切换时间通常是 20 30ms)，是通过阀门的开启 /闭合实现的。无级可调减振器的阻尼可在一定范围连续变化，是通过改变节流口面积或油液的粘度系数来实现。前者有电机控制式、电磁阀控制式和气体控制式等；后者有磁流变和电流变减振器。就车身高度控制机构而言，目前客车和货车等商用车上的电控空气悬架侧重于车辆在静态时的高度控制。车辆在行驶时，在不同级别的车速范围内，空气悬架依靠空气弹簧的固有特性衰减振动，相当于被动悬架的作用。而配置电控空气悬架的轿车在行 驶时，其高度调节
18、是实时进行的 【 7】 。 20世纪 5O年代，我国长春汽车研究所等单位开始进行空气弹簧及空气悬架的研究，和当时的国际研究几乎同步，积累了不少经验。但由于技术和认识上的不足，没得到推广和实际应用。 90年代开始，随着高档客车制造技术的引进以及人们对舒适性要求的提高，加上国家交通行业标准规定高级大、中型客车要采用空气悬架，国内空气悬架开始逐步应用起来。目前空气悬架主要集中应用在高等级客车上，但配置率只达到 20 ，电控空气悬架配置率则更低。国内汽车主机厂一般是从国外公司或国外公司的国内代理公司选配空气弹 簧和带有空气悬架的底盘，选用的空气弹簧多是 机械液压双功率流差速转向
19、系统经过装车 2 000 h使用试验，一切正常，没有出现任何故障，加试 2 000 h，仍然经久耐用，这充分说明该系统具有非常高的可靠性。 然而这种电控空气悬架在使用过程中却出现诸多问题如 :只有防侧倾控制，只防点头控制，车高控制失效，阻尼力控制失效，防后仰控制失效；悬架空压机不能正常工作，无高压，汽车后部不能举升，系统不排气、汽车后部不能降低；空压机持续运转工作时间过长等等。 宜宾职业技术学院毕业论文 3 面对这些问题， 本文通过 丰田凌志 LS400 轿车为研究对象，通过 从机械入手，在从电控方面，最后从液方面查，结合 案例分析总结出对丰田凌
20、志 LS400 空气悬架故障的技巧和排除方法 电控空气悬架首先要对整电控悬架系统结构，布局各部分的功能、组成及控制方式，如何控制。对这些做一定了解，从电控方面入手，对故障进行分析其基本的思路是先从机械入手，再从电控方面，最后从液体方面查起。 宜宾职业技术学院毕业论文 4 2 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，在汽车行驶过程中不仅要传递车轮与路面间产生的驱动力和制动力而且还具有导向作用。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汽车的俯仰振动，提高汽车的驾驶稳定性和乘坐的舒适性。 传统的悬
21、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，使操作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。 随着人们对汽车操作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。电子悬架系统的最大优点就是它能使悬架随不
22、同的路况和行驶状态作用不同的反应。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。 2.1 电子控制悬架系统的功能 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 灯光速方向保持不变；当汽车在环路面上行驶时，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
23、便减少空气阻力，提高操作稳定性。 （ 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；防止汽车急速转弯时车身横向摇动；防止汽车换挡时车身纵向摇动宜宾职业技术学院毕业论文 5 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。 2.2 LS400 电控悬架系统的原理 电控空气
24、悬架系统 的基本工作原理是 : 安装在车桥上的高度传感器实时地检测车辆高度 ( 车架与车桥之间的距离 )的变化 , 并把这一信息传递给 ECU。同时 , ECU 还接收其它。的输入信息 , 如车速信息、制动信息、车门状态和压力信息等。 然后 , ECU 根据所有的输入信息判断当前车辆的状态 , 并按照其内部预先设定的控制逻辑控制电磁阀的动作 , 从而实现对各个气囊的充气和放气 , 以此来调节空气悬架的气囊高度 ( 如图 2-1 所示 ) 图 2-1 电控空气悬架系统 的基本工作原理 另外 , ECU 采用脉冲方式控制电磁阀的开启 , 首先根据当前的实际高度与预期调节高度的偏差来计算电磁阀的调节脉冲长度 , 然后精确控制车辆的高度调节速度 , 极大宜宾职业技术学院毕业论文 6 地避免了高度的过冲及振荡调节现象。
