奧迪A8轎車電控空氣懸架系統(tǒng)的檢測(cè)

◆文/江蘇　趙寶平　趙玉亮

奧迪A8轎車電控空氣懸架系統(tǒng)的檢測(cè)

◆文/江蘇趙寶平趙玉亮

汽車懸架系統(tǒng)是汽車底盤的重要組成部分之一，懸架系統(tǒng)性能的好壞，直接影響到汽車駕駛員的操縱性與乘客乘車的舒適性。大多數(shù)人都會(huì)感覺(jué)到：因車輛的起步、加速、轉(zhuǎn)彎、制動(dòng)或減速，車內(nèi)乘客容易坐不穩(wěn)甚至摔倒，而奧迪A8轎車的可調(diào)空氣懸架(Adaptive Air Suspension，AAS)技術(shù)能夠很好地緩解這類現(xiàn)象。

奧迪A8轎車電控空氣懸架系統(tǒng)是通過(guò)改變懸架的軟硬度和減振系統(tǒng)阻尼的大小，以適應(yīng)不同的行駛條件。它提供了4種不同的車身離地間隙：最高離地間隙145mm、高速模式95mm、運(yùn)動(dòng)模式100mm和普通模式120mm，駕駛員可以根據(jù)不同的路況或車速進(jìn)行選擇。如遇路面狀況惡劣時(shí)，增加離地間隙以提高汽車的通過(guò)性；車輛在高速行駛時(shí)，選擇運(yùn)動(dòng)模式以降低車身重心，增強(qiáng)車輛的行駛穩(wěn)定性，同時(shí)也可以減少空氣阻力、降低油耗。不論選擇什么模式，AAS都會(huì)根據(jù)安裝在車身不同位置的多個(gè)傳感器來(lái)感知載荷、車速和路面狀況等信息。通過(guò)這些信息可選擇合適的懸架硬度和減振阻尼，使車輛在加速、制動(dòng)和轉(zhuǎn)彎時(shí)都能獲得很好的車身控制，保持車身高度不發(fā)生變化，車輛在行駛時(shí)也基本上不產(chǎn)生側(cè)傾，以獲得良好的舒適性和操控性。

一、電控空氣懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

奧迪A8轎車電控空氣懸架系統(tǒng)在車上的實(shí)際安裝位置如圖1所示。

圖1　電控空氣懸架系統(tǒng)安裝位置

奧迪A8轎車的自適應(yīng)空氣懸架系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、高度控制裝置控制單元、4個(gè)車身高度傳感器、3個(gè)車身加速度傳感器、儲(chǔ)壓罐、空氣彈簧及控制空氣彈簧的電磁閥組，其電控AAS系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

二、重要構(gòu)件

1.電子控制單元

ECU(J197)安裝于車內(nèi)儲(chǔ)物箱前，用于處理其他總線部件的相關(guān)信息和獨(dú)立的輸人信號(hào)，處理生成控制信號(hào)，以控制壓縮機(jī)、電磁閥和減振器。

2.空氣彈簧

空氣彈簧采用外部引導(dǎo)式，并被封裝在一個(gè)鋁制的圓筒內(nèi)，如圖3所示。為了防止灰塵進(jìn)入圓筒與空氣彈簧伸縮囊之間，采用密封圈密封活塞與汽缸之間的區(qū)域。密封圈在維修時(shí)可以更換，空氣彈簧伸縮囊不能單獨(dú)更換。出現(xiàn)故障時(shí)，必須更換整個(gè)彈簧或減振支柱?？諝鈴椈刹粌H替代了鋼制彈簧，而且還有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它使用鋁制汽缸的新式外部引導(dǎo)性裝置，減小了空氣彈簧伸縮囊的壁厚，使在路面不平情況下的響應(yīng)更加靈敏。

圖3　前橋空氣彈簧結(jié)構(gòu)

空氣彈簧為了能以最佳的承載寬度來(lái)達(dá)到行李箱的最大利用容積，其后橋的空氣彈簧直徑就被限制到最小的尺寸。而為了滿足舒適度的要求，空氣的體積又不能太小。為了解決這個(gè)矛盾，使用了一個(gè)與減振器連在一起的蓄壓罐(器)，用于額外供應(yīng)空氣。蓄壓罐位于汽車左側(cè)的行李箱底板與后部消聲器之間，蓄壓罐的最大工作壓力為16bar(1bar=105Pa)，如圖4所示。

圖4　后橋空氣彈簧結(jié)構(gòu)

3.減振器

減振器采用無(wú)級(jí)電子雙管氣壓減振器(無(wú)級(jí)減振控制系統(tǒng))，其結(jié)構(gòu)和工作原理如圖5所示。圖中活塞1的主減振閥門3通過(guò)彈簧4機(jī)械預(yù)緊，在閥門上方安裝有電磁線圈5，連接導(dǎo)線經(jīng)由活塞桿的空腔與外部連接。

整個(gè)活塞在汽缸套2內(nèi)以速度v向下運(yùn)動(dòng)，空腔內(nèi)主減振閥門下的油壓上升。電磁線圈通電，電磁力FM對(duì)彈簧力Ff有反作用，并將其部分提升。當(dāng)電磁力與ATF壓力的總和(FM＋FP)超過(guò)彈簧力Ff時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)力FR，此力將主減振閥門打開(kāi)。電流將調(diào)控線圈電磁力的大小，電流越大，液壓油的流過(guò)阻力和減振器阻尼力就越小。

當(dāng)電磁線圈沒(méi)有電流作用時(shí)，減振器阻尼力達(dá)到最大。減振器阻尼力最小時(shí)，電磁線圈上的電流大約為1 800 mA。在緊急運(yùn)行時(shí)，不對(duì)電磁線圈通電，這樣就設(shè)定了最大減振力，并通過(guò)其保證車輛行駛時(shí)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。

圖5　減振器的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖

4.車身高度傳感器(G76、 G77、G78、 G289)

車身高度傳感器又稱車身水平傳感器，共有4個(gè)。這4個(gè)車身高度傳感器的結(jié)構(gòu)相同，它們通過(guò)測(cè)得懸臂與車身之間的距離來(lái)判斷車輛的高度狀態(tài)。車身高度傳感器以800Hz的頻率進(jìn)行感應(yīng)探測(cè)，其安裝位置如圖6所示。

圖6　車身高度傳感器安裝位置

5.壓力傳感器(G291)

壓力傳感器澆鑄在電磁閥組件上，并且不能從外部進(jìn)行操作。壓力傳感器用于測(cè)量前橋和后橋空氣彈簧支柱或蓄壓罐的壓力。

G291根據(jù)電容器測(cè)量原理進(jìn)行工作，如圖7所示。需要測(cè)量的壓力(p)引起了陶瓷膜片的偏轉(zhuǎn)。由此導(dǎo)致安裝在薄膜上的電極1和固定在傳感器外殼上的對(duì)應(yīng)電極2之間的距離發(fā)生了變化。兩個(gè)電極形成了一個(gè)電容器。電極間距離越小，電容的電容量就越大?？赏ㄟ^(guò)集成的電子裝置測(cè)量電容量并將其轉(zhuǎn)換為線性的輸出電信號(hào)。

圖7　壓力傳感器工作原理示意圖

三、工作原理及檢測(cè)

電控空氣懸架系統(tǒng)利用傳感器(包括開(kāi)關(guān))對(duì)汽車行駛時(shí)路面的狀況和車身的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)信號(hào)輸入ECU進(jìn)行處理。ECU通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制空氣懸架系統(tǒng)的執(zhí)行器動(dòng)作，完成懸架特性參數(shù)的調(diào)整。即在車輛行駛過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際需要，使懸架系統(tǒng)的基本控制參數(shù)，如剛度、阻尼，可隨時(shí)調(diào)節(jié)，從而達(dá)到最佳的平順性與穩(wěn)定的行車狀態(tài)。

1.壓力傳感器G291的檢測(cè)

壓力傳感器G291電路接線如圖8所示，3根導(dǎo)線均與電控單元J197相連，分別為電源線、信號(hào)線、接地線。檢測(cè)時(shí)的操作步驟如下：

(1)打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，用萬(wàn)用表20 V電壓擋測(cè)量電源線與接地線之間電壓。電壓值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，否則電控單元J197發(fā)生故障或傳感器與J197之間導(dǎo)線發(fā)生故障。

(2)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，用萬(wàn)用表20 V電壓擋測(cè)量信號(hào)線與接地線之間電壓。電壓值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，否則為傳感器損壞。

圖8　壓力傳感器G291接線圖

2.壓縮機(jī)溫度傳感器G290的檢測(cè)

壓縮機(jī)溫度傳感器G290電路接線如圖9所示，2根導(dǎo)線均與電控單元J197相連，分別為信號(hào)線、接地線。檢測(cè)時(shí)的操作步驟如下：

(1)斷開(kāi)傳感器插接器，測(cè)量傳感器電阻值。電阻值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，否則傳感器損壞。

(2)打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，測(cè)量信號(hào)線與接地線之間電壓。電壓值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，否則電控單元J197發(fā)生故障或傳感器與J197之間導(dǎo)線發(fā)生故障。

圖9　壓縮機(jī)溫度傳感器G290接線圖

3.車身高度傳感器G77的檢測(cè)

車身高度傳感器G77電路接線如圖10所示，3根導(dǎo)線均與電控單元J197相連，分別為接地線、信號(hào)線、電源線。檢測(cè)時(shí)，打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，其操作步驟如下：

(1)用萬(wàn)用表20V電壓擋測(cè)量電源線與接地線之間電壓。電壓值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，否則電控單元J197發(fā)生故障或傳感器與J197之間導(dǎo)線發(fā)生故障。

(2)彈跳車身，用萬(wàn)用表20 V電壓擋測(cè)量信號(hào)線與接地線之間電壓。電壓應(yīng)產(chǎn)生變化，否則為傳感器損壞。

圖10　車身高度傳感器G77接線圖

4.車身加速度傳感器G343的檢測(cè)

車身加速度傳感器G343電路接線如圖11所示，3根導(dǎo)線均與電控單元J197相連，分別為接地線、信號(hào)線、電源線。檢測(cè)時(shí)，打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，其操作步驟如下：

(1)用萬(wàn)用表20V電壓擋測(cè)量電源線與接地線之間電壓。電壓值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，否則電控單元J197發(fā)生故障或傳感器與J197之間導(dǎo)線發(fā)生故障。

圖11　車身加速度傳感器接線圖

(2)在快速移動(dòng)傳感器的過(guò)程中，用萬(wàn)用表20V電壓擋測(cè)量信號(hào)線與接地線之間電壓應(yīng)產(chǎn)生變化，否則為傳感器損壞。

5.壓縮機(jī)繼電器J403的檢測(cè)

壓縮機(jī)繼電器J403電路接線如圖12所示，4根導(dǎo)線中第一根和第四根與電控單元J197相連，分別為接地線、ECU、供電線；第二根和第三根分別為壓縮機(jī)供電線、蓄電池電源線。檢測(cè)時(shí)的操作步驟如下：

(1)斷開(kāi)繼電器插接器，打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，用萬(wàn)用表20V直流電壓擋測(cè)量第一根與第四根導(dǎo)線之間電壓。電壓值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，否則電控單元 J197發(fā)生故障或傳感器與J197之間導(dǎo)線發(fā)生故障；測(cè)量第三根導(dǎo)線電壓是否為蓄電池電壓，否則該線至蓄電池之間電路發(fā)生故障。

(2)連接繼電器插接器，打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，用萬(wàn)用表20V直流電壓擋測(cè)量第二根線，即壓縮機(jī)供電線電壓應(yīng)為蓄電池電壓，否則繼電器損壞。

圖12　壓縮機(jī)繼電器接線圖

6.壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)V66的檢測(cè)

壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)V66僅看兩根導(dǎo)線，分別為壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)的接地線和供電線。檢測(cè)時(shí)，斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)插接器，其操作步驟如下：

(1)測(cè)量電動(dòng)機(jī)繞組的阻值。阻值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，否則電動(dòng)機(jī)損壞。

(2)打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，用萬(wàn)用表直流20V電壓擋測(cè)量供電線電壓。電壓值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，否則檢查壓縮機(jī)繼電器。

(3)關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，用萬(wàn)用表電阻擋測(cè)量電動(dòng)機(jī)接地線搭鐵是否良好，否則該電路發(fā)生故障。

7.減振器調(diào)節(jié)閥N336的檢測(cè)

減振器調(diào)節(jié)閥N336的電路接線如圖13所示，2根導(dǎo)線均與電控單元J197相連，分別為信號(hào)線、接地線。檢測(cè)時(shí)，斷開(kāi)調(diào)節(jié)閥插接器，其操作步驟如下：

(1)測(cè)量調(diào)節(jié)閥繞圈阻值。阻值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，否則調(diào)節(jié)閥損壞。

(2)打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，模擬調(diào)節(jié)閥工作條件，用萬(wàn)用表20 V交流電壓檔測(cè)量信號(hào)線與接地線之間的電壓。電壓值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，否則電控單元J197發(fā)生故障或調(diào)節(jié)閥與J197之間導(dǎo)線發(fā)生故障。

圖13　減振器調(diào)節(jié)閥接線圖

8.減振支柱閥N148的檢測(cè)

減振支柱閥N148的電路接線如圖14所示，2根導(dǎo)線均與電控單元J197相連，分別為電源線、信號(hào)線。檢測(cè)時(shí)，斷開(kāi)支柱閥插接器，其操作步驟如下：

(1)測(cè)量支柱閥繞圈阻值，阻值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，否則支柱閥損壞。

(2)打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，用萬(wàn)用表20V電壓檔測(cè)量電源線電壓。電壓值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)、否則電控單元J197發(fā)生故障或調(diào)節(jié)閥與J197之間導(dǎo)線發(fā)生故障。

(3)打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，模擬支柱閥工作條件，用萬(wàn)用表20 V交流電壓檔測(cè)量信號(hào)線與接地之間的電壓變化。電壓值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，否則電控單元J197發(fā)生故障或調(diào)節(jié)閥與J197之間導(dǎo)線發(fā)生故障。

圖14　減振支柱閥接線圖

9.排氣閥N111的檢測(cè)

排氣閥N111的電路接線如圖15所示，2根導(dǎo)線均與電控單元J197相連，分別為信號(hào)線、接地線。檢測(cè)時(shí)，斷開(kāi)排氣閥插接器，其操作步驟如下：

圖15　排氣閥接線圖

(1)測(cè)量排氣閥繞圈阻值。阻值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，否則排氣閥損壞。

(2)打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，模擬排氣閥工作條件，用萬(wàn)用表20V電壓檔測(cè)量信號(hào)線與接地線之間電壓。電壓值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，否則電控單元J197發(fā)生故障或排氣閥與J197之間導(dǎo)線發(fā)生故障。

(作者趙寶平單位：金肯職業(yè)技術(shù)學(xué)院；趙玉亮單位：南京綠城東方建設(shè)管理有限公司)