发布于 06-24 21:08:52
车身位移传感器也称为车身高度传感器，用于主动悬架车身相对于车桥的位移监测，悬架ECU根据车身位移传感器输入的信号可计算得到车身的位移和振动参数。车身振动传感器可向悬架ECU提供车身振动参数，但不能确定车身位移，在半主动悬架系统中应用。
一、光电式车身位移传感器
光电式车身位移传感器具有结构简单、定位准确等优点，因此，在汽车主动悬架控制系统中应用十分普遍。
1.光电式车身位移传感器的测量原理
（1）光电式车身位移传感器光电信号的产生
如图10-33所示，遮光转子上有特制的透光槽，遮光转子两边布置的四个发光二极管和四个光敏晶体管组成了四对光电耦合器。当遮光转子在某一位置时，四个光电耦合器中经透光槽有光线通过的光敏晶体管受光而输出通路（ON）信号，无光线透过（光线被转子遮挡）的光敏晶体管则输出不通路（OFF）信号。遮光转子透光槽的长度和位置分布使得遮光转子在每一个规定的转角范围内，都有与之对应的一组“ON”、“OFF”光电信号输出。
（2）车身高度与振动情况的确定
图10-33 光电式车身位移传感器原理
a）传感器光电组件 b）传感器电路
1—连接杆 2—传感器轴 3—发光元件 4—光敏元件 5—遮光盘
通过连接杆，将车身的高度变化转变为遮光转子的转动，使车身在每一个高度位置时均对应一组“ON”、“OFF”光电信号。表10-3所示是将车身高度变化范围划分为16个高度区所对应的光电信号，电控单元根据传感器输入的一组信号就获得了即时的车身高度变化信息。
电控单元根据采样时间内（一般为1ms）车身高度在某一区间的频度来判断车身的高度；根据车身高度变化的幅度和变化的频率，可判断车身的振动情况。
表10-3 传感器信号与车身高度区间对应关系
2.光电式车身位移传感器的结构与工作原理
光电式车身高度传感器的结构与安装位置如图10-34所示。
图10-34 光电式车身位移传感器
a）传感器的结构 b）传感器的安装位置
1—光电耦合器 2—遮光盘 3—传感器盖 4—导线 5—金属油封 6—传感器壳 7—传感器轴 8—车架 9—减振器 10—螺旋弹簧 11—传感器 12—连杆 13—拉杆 14—后悬架臂 15—车轮
传感器被固定在车身上，传感器连杆通过拉杆与悬架臂（或车桥）连接。当车身的高度发生变化时，拉杆就会推拉连杆摆动，带动传感器轴和遮光转子转动，从而使传感器输出与车身高度变化相对应的信号。
3.光电式车身位移传感器常见故障与影响
光电式车身位移传感器的常见故障是：传感器内部发光元件或光敏元件烧坏、传感器内部电路有接触不良或断路等。这些故障致使传感器无信号输出，导致悬架电子控制系统高度控制、悬架刚度和减振器阻尼控制失常。
4.光电式车身位移传感器检测实例
以丰田雷克萨斯LS400轿车的光电式车身位移传感器为例，介绍光电式车身位移传感器的故障检测基本思路。当悬架ECU储存故障码11、12、13、14时，说明前右、前左、后右、后左光电式车身位移传感器电路出现断路或短路故障。光电式车身位移传感器的电路如图10-35所示，故障检修方法如下：
（1）检测光电式车身位移传感器电源电压
检测方法与步骤如下：
①拆下前车轮（故障码11、12）或拆下行李舱装潢前盖（故障码13、14）。
②断开光电式车身位移传感器的插接器后，再接通点火开关（ON）。
③用直流电压表测量光电式车身位移传感器插头（线束侧）1号端子对搭铁电压（图10-36）。
如果电压不正常，需检修2号高度控制继电器及相关的线路；如果电压正常，则进行下一步检查。
（2）检测光电式车身传感器与悬架ECU之间的导线和插接器
检测方法与步骤如下：
图10-35 丰田雷克萨斯LS400轿车光电式车身位移传感器电路
①检查传感器与悬架ECU之间的线束插接器有无松动。
②断开相关的线束插接器，检查各插接器插脚有无锈蚀，并用电阻表检测有导线连接的两端子之间的通路情况。
如果检查有故障，修理或更换线束或插接器；如果均正常，则进行下一步检查。
（3）检查光电式车身位移传感器功能
换一只性能良好的光电式车身位移传感器，看故障症状是否消失，故障码是否再现。
图10-36 检查光电式车身位移传感器电源电压
如果故障症状消失或无故障码再现，说明原传感器已坏，更换原传感器；如果故障仍然存在，则需检查或更换悬架ECU。
二、磁感应式车身振动传感器
1.磁感应式车身振动传感器的作用
在较早的汽车半主动悬架系统中，大都采用磁感应式车身振动传感器，用于将车身的振动幅度和振动的频率转换为相应的电压信号，悬架ECU根据车身振动传感器的信号确定车身振动加速度，并计算车身振动加速度的均方根值。半主动悬架通过调整减振器的阻尼来控制车身的振动，其控制模型如图10-37所示。
半主动悬架系统通常以车身振动加速度的均方根值作为控制目标参数，在其控制程序中，事先设定一个以汽车行驶平顺性最优化为控制目标的控制参数σ。在汽车行驶中，加速度传感器将车身振动情况转换为相应的电信号输入悬架ECU。ECU根据输入的车身振动电信号计算当前车身振动加速度的均方根值σi，并与设定的目标参数进行比较，根据比较结果输出悬架减振器阻尼控制信号。如果σi=σ，悬架ECU不输出调整悬架阻尼控制信号，减振器保持原阻尼；如果σi＜σ，ECU则输出增大悬架阻尼控制信号，使悬架的阻尼增大；如果σi＞σ，ECU则输出减小悬架阻尼控制信号，使悬架的阻尼适当减小。
图10-37 半主动悬架控制模型
1—控制器 2—整形放大电路 3—加速度传感器 4—悬架质量 5—阻尼可调减振器 6—悬架弹簧 7—非悬架质量 8—轮胎的当量质量
2.磁感应式车身振动传感器的结构类型
磁感应式车身振动传感器主要有齿盘触发式和磁致伸缩式两种。
齿盘触发式车身振动传感器的结构形式和测量原理与磁感应式车速传感器相似，其组成与工作原理如图10-38所示。工作时，通过连接杆将车身的振动变化转变为齿盘转动角速度的变化，使感应线圈产生相应的感应电压。
磁致伸缩式车身振动传感器的测量原理与磁感应式爆燃传感器相似，主要区别是其铁心移动的驱动方式不同。磁致伸缩式车身振动传感器的铁心移动是由连接杆直接驱动，而磁感应式爆燃传感器是通过振动时的惯性力驱使铁心移动。
图10-38 磁感应式车身振动传感器（齿盘触发）
1—齿盘 2—感应线圈 3—永久磁铁 4—信号输出 5—高频振动 6—低频振动
