汽車電控懸架系統(tǒng)主要傳感器識(shí)別與檢修

宋 健

（荊州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 荊州 434000）

汽車電控懸架系統(tǒng)主要傳感器識(shí)別與檢修

宋 健

（荊州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 荊州 434000）

當(dāng)前，汽車速度在不斷提升，對(duì)于汽車的性能要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)懸架在一定程度上對(duì)汽車性能的提升產(chǎn)生了阻礙，而隨著各項(xiàng)技術(shù)的逐漸提升，在汽車中逐漸使用電子技術(shù)對(duì)汽車懸架予以控制，不僅可以將汽車舒適性提升，而且在操縱時(shí)其穩(wěn)定性能也獲得較大提升。近年來(lái)，汽車行業(yè)在致力于對(duì)各種最優(yōu)懸架控制系統(tǒng)予以開(kāi)發(fā)，以適應(yīng)類型不一的行駛工況。在汽車尤其是高檔車中，電子控制懸架系統(tǒng)性能越來(lái)越優(yōu)越。而在電控懸架系統(tǒng)中有幾個(gè)主要的傳感器，本文以此為背景，簡(jiǎn)單闡述了汽車裝置識(shí)別與檢修的重要性，分析了汽車電控懸架系統(tǒng)的工作原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并針對(duì)車高傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的原理與檢修展開(kāi)分析。

汽車電控懸架系統(tǒng)；主要傳感器；識(shí)別；檢修

CLC NO.: U463.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)02-143-03

前言

社會(huì)經(jīng)濟(jì)在不斷發(fā)展，人們生活水平也不斷提升，汽車逐漸在家庭中普及，故而對(duì)于舒適性與穩(wěn)定性也提出了更高要求。這其中起主要作用地為車輛減震系統(tǒng)，而若采用常規(guī)被動(dòng)懸架則無(wú)法保證兩全其美，于是電控懸架系統(tǒng)被研發(fā)出來(lái)，其擁有更優(yōu)良的適應(yīng)能力。目前，傳感器、車用微機(jī)以及執(zhí)行元件質(zhì)量與壽命均獲得提升，為更好滿足汽車舒適性的要求，各大汽車公司研發(fā)出了電控懸架系統(tǒng)ECS。將其系統(tǒng)用于汽車上，當(dāng)汽車緊急制動(dòng)、急轉(zhuǎn)彎或者急加速時(shí)，其懸架堅(jiān)硬性較好，而處于正常行駛狀態(tài)時(shí)懸架則具有柔軟性。而傳感器在該系統(tǒng)中起較大作用，本文首先闡述電控懸架系統(tǒng)的工作原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而后探討主要傳感器的識(shí)別與檢修。

1、汽車電控懸架系統(tǒng)的工作原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

汽車電控懸架的興起從十幾年前開(kāi)始，其主要受電腦控制，擁有以下三個(gè)條件：①擁有動(dòng)力源，可以產(chǎn)生作用力；②執(zhí)行元件可對(duì)作用力予以傳遞并且在工作時(shí)具有連續(xù)性；③傳感器數(shù)量較多并且可將相關(guān)數(shù)據(jù)向微電腦集中傳輸，開(kāi)展運(yùn)算后對(duì)控制方式予以明確。由此可知，電控懸架是一種新型技術(shù)，關(guān)聯(lián)于電力學(xué)與力學(xué)。其工作原理具體如下：電子控制懸架系統(tǒng)主要包括控制單元、傳感器及其開(kāi)關(guān)以及執(zhí)行元件等。傳感器與開(kāi)關(guān)對(duì)路面輸入的模擬信號(hào)予以轉(zhuǎn)換，使其變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，而后向控制單元ECU傳遞，繼而ECU會(huì)分析處理傳感器輸入的電信號(hào)，并向執(zhí)行元件輸出控制信號(hào)，執(zhí)行元件產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)作后會(huì)對(duì)減震器的阻尼系數(shù)與彈簧的剛度產(chǎn)生影響，進(jìn)而提升車輛的舒適性與穩(wěn)定性。在電控懸架傳感器監(jiān)視汽車中有如下重要參數(shù)：高度、轉(zhuǎn)向角、制動(dòng)力、速度以及慣性力等，故而對(duì)應(yīng)的傳感器也比較多。但是其中地位比較重要的部件有轉(zhuǎn)向角傳感器與車高傳感器，在現(xiàn)代轎車上應(yīng)用率較高的則為光電式轉(zhuǎn)向角傳感器與車高傳感器。

2、主要傳感器的識(shí)別與檢修

2.1 車高傳感器

2.1.1 車高傳感器的原理

該傳感器在電控懸架中最為常見(jiàn)，主要負(fù)責(zé)對(duì)車底高度變化予以監(jiān)測(cè)。該傳感器可以為霍爾效應(yīng)傳感器，其工作媒體為磁場(chǎng)，對(duì)物體運(yùn)動(dòng)參量予以轉(zhuǎn)變使其輸出形式變?yōu)閿?shù)字電壓，而后ECU會(huì)對(duì)行駛高度予以準(zhǔn)確測(cè)算，對(duì)道路變化予以補(bǔ)充，避免車底與路面凸出物擦刮。亦可使用光敏三極管或者光電二極管，對(duì)車輛高度變化予以監(jiān)測(cè)，而后向ECU傳送。ECU可結(jié)合汽車荷載，在執(zhí)行元件作用下對(duì)車身高度予以隨時(shí)調(diào)節(jié)，對(duì)車身高度予以維持，使其不會(huì)隨著荷載改變而出現(xiàn)變化，同時(shí)還可以在制動(dòng)、起步、轉(zhuǎn)向以及前后左右車輪載荷出現(xiàn)相應(yīng)改變時(shí)對(duì)車輪懸架剛度予以調(diào)整，增強(qiáng)汽車抗側(cè)傾與抗俯仰的能力，保證車身高度基本保持不變。在主動(dòng)懸架系統(tǒng)中車高傳感器一般有三個(gè)，分別位于后橋中部以及左右前輪。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

在汽車中使用較多的車身高度傳感器為有源非接觸轉(zhuǎn)角傳感器，因?yàn)楸仨殞⑵浒惭b于懸架與車身之間，對(duì)懸架振動(dòng)幅度予以感知。該傳感器對(duì)連桿予以充分利用，而后將懸架與車身間距離改變向角度改變轉(zhuǎn)化，繼而在輸出電壓線性改變下將角度變化量測(cè)量出來(lái)。在5V以內(nèi)該傳感器表征變化為正負(fù)40°，對(duì)連桿長(zhǎng)度予以調(diào)節(jié)則可以測(cè)量出10cm內(nèi)懸架改變。ECU則在固定時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)車高傳感器輸出信號(hào)予以檢測(cè)，并判斷各區(qū)域百分比，再來(lái)決定是否需要調(diào)整車高。若百分比在規(guī)定值以上，即可開(kāi)始調(diào)整。還需對(duì)空氣排氣閥與壓縮機(jī)開(kāi)啟予以調(diào)整，對(duì)空氣懸架主氣室空氣量予以增減，使車身高度處于固定值。

2.1.2 車高傳感器的檢修

在光電式車高傳感器中較常見(jiàn)故障為光敏三極管、發(fā)光二極管出現(xiàn)損壞或者臟污現(xiàn)象；內(nèi)部電短路、接觸不良或者斷路，槽殘缺或者遮光盤變形，減弱傳感器輸出信號(hào)并最終導(dǎo)致無(wú)輸出信號(hào)，影響懸架控制系統(tǒng)正常運(yùn)行。故而檢測(cè)時(shí)應(yīng)先觀察光電耦合件與遮光盤的干凈度以及連接線路的優(yōu)良性。若查實(shí)無(wú)問(wèn)題，應(yīng)將車高傳感器拆下并與插頭連接，利用導(dǎo)線連接插頭電源，而后將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)打開(kāi)，將傳感器軸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，使用萬(wàn)用表對(duì)插頭上信號(hào)插孔電壓予以測(cè)量。若電壓變化在0至1V，提示性能優(yōu)良，反之需則對(duì)該傳感器予以更換。

2.2 方向盤轉(zhuǎn)角傳感器

2.2.1 方向盤轉(zhuǎn)角傳感器原理

方向盤旋轉(zhuǎn)圈數(shù)約為2.9，大概為1044°，在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)作用下傳動(dòng)比是固定的，而后帶動(dòng)前輪變化，幅度為左右40°。在汽車中使用較多的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器為光碼盤式與齒輪式。前者為非接觸有源角度，后者為接觸有源角度。均為大盤對(duì)小盤予以帶動(dòng)，小盤存在相位差，在其作用下可對(duì)方向盤正反轉(zhuǎn)予以判斷。輸出信號(hào)均為數(shù)字信號(hào)，亦有可能為CAN信號(hào)。使用控制器對(duì)其進(jìn)行處理時(shí)，會(huì)出現(xiàn)信號(hào)更新與傳送速率問(wèn)題，若選擇不當(dāng)會(huì)對(duì)系統(tǒng)效果產(chǎn)生影響。該傳感器多于轉(zhuǎn)向組合開(kāi)關(guān)上安裝，對(duì)轉(zhuǎn)向角度與方向予以檢測(cè)。若轉(zhuǎn)向盤車速與轉(zhuǎn)角比設(shè)定值大，ECU則會(huì)增加彈簧剛度與減震力，對(duì)車身側(cè)傾予以抑制。方向盤轉(zhuǎn)角傳感器結(jié)構(gòu)圖如圖2。

2.2.2 方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的檢修

①對(duì)儀表臺(tái)下手套箱予以拆除，將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)連通。對(duì)方向盤予以緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)懸架ECU連接器端子SS1、SS2與車身接地間電壓予以測(cè)量。若變化在0至5V則說(shuō)明正常。②將轉(zhuǎn)向盤拆下，將其連接器脫開(kāi)，對(duì)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)予以連通。對(duì)端子1、2間電壓予以測(cè)量，若在9至14V則代表正常。③同樣將轉(zhuǎn)向盤拆下，將其連接器脫開(kāi)，于端子間對(duì)蓄電池電壓予以施加，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器旋轉(zhuǎn)部分，對(duì)端子2與7、8間電壓予以測(cè)量，變化在0至∞范圍內(nèi)均屬正常。

3、結(jié)束語(yǔ)

在本文中主要討論了光電式轉(zhuǎn)向角傳感器與車高傳感器的原理及檢修方法，此外還有速度傳感器、慣性力傳感器以及聲納傳感器等，在此不作詳述。由于電控懸架系統(tǒng)具有優(yōu)良性能，故而在汽車中使用越來(lái)越廣泛。而傳感器在電控懸架系統(tǒng)中屬于重要部件，故而一定要做好傳感器的識(shí)別與檢修工作，避免故障，對(duì)地面反力予以平衡，保證車身所受影響最小，以滿足人們對(duì)汽車穩(wěn)定性與舒適性的要求。相信隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，未來(lái)電控懸架系統(tǒng)會(huì)越來(lái)越普及，不再是高檔車的專利，在普通汽車上也能獲得使用。

[1] 張永麗. 汽車電控懸架自診斷系統(tǒng)淺析[J]. 職業(yè)技術(shù). 2010(12): 93.

[2] 徐興，陳照章，全力，等. ECAS客車車身高度的實(shí)時(shí)跟蹤[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2011, 47(2): 136-141.

[3] 石維佳，馬彬，馬水，等. TMS320F2812在電控懸架系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 自動(dòng)化儀表. 2011, 32(5): 73-76.

[4] 馬振鋒. 關(guān)于現(xiàn)代汽車四輪定位及電控懸架系統(tǒng)檢修問(wèn)題的探討[J]. 電子世界. 2012(24): 37-39.

Automotive electronic control suspension system to identify and repair the main sensor

Song Jian
(Jingzhou Institute of Technology, Hubei Jingzhou 434000)

Currently, the vehicle speed in continuous improvement, performance requirements for motor vehicles are also increasing. Traditional suspension to a certain extent to enhance the performance of the car produced a hamper, and with the gradual upgrading of the technology, and gradually the use of electronic technology in the automotive vehicle suspension to be controlled, not only can improve the comfort of the car, but also in when manipulating its stable performance for a larger increase. In recent years, the automotive industry is committed to be the development of a variety of optimal suspension control system to adapt to different types of driving conditions. In the car, especially in high-end cars, electronic control suspension system performance more superior. And there are several major sensors in electronic control suspension system, the paper as a background, briefly discusses the importance of identification and repair of automotive devices, analyzes the working principle and system architecture automotive electronic control suspension system, and for the vehicle height sensors, principles and repair the steering wheel angle sensor to analyze.

Automotive electronic control suspension system；The main sensor；Recognition；Overhaul

U463.3

A

1671-7988(2015)02-143-03

宋健，就職于湖北省荊州市職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電（汽車）工程學(xué)院。