关于现代汽车四轮定位及电控悬架系统检修问题的探讨

百色职业学院 马振锋

1.汽车四轮定位的问题探讨

1.1 汽车四轮定位的概念

汽车四轮定位是由前轮定位和后轮定位两部分组成。它包括车轮、悬架、车桥和转向节的各种角度的定位。汽车四轮定位的内容包括：主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角、前轮前束、前轮外展、后轮外倾角、后轮前束。而汽车的操纵稳定性不仅仅由前轮定位来保证，后轮定位也起着至关重要的作用。一般不同的技术条件下，应首先对其车辆的结构进行定位参数的检测，然后做出正确的判断和调整。

1.2 汽车四轮定位的内容

（1）主销后倾角

主轴装在前轴上后，在纵向平面内，其上端略向后倾斜，这种现象称为主销后倾。

（2）主销内倾角

主轴安装在前轴上后，在横向平面内，其上端略向内倾斜，这种现象称为主销内倾。

（3）前轮外倾

前轮安装在转向节上时，其旋转平面上端向外倾斜，这种现象称为前轮外倾。

（4）前轮前束

汽车两个前轮安装后，俯视车轮，两个前轮的旋转平面并不完全平行，而是稍微带一些角度，这种现象称为前轮前束。

上述的四种定位值都是前轮定位的指标。后轮定位值与前轮定位值相似，但大多数轿车的后轮定位不可调。

1.3 汽车四轮定位的作用

当车辆使用很长时间后，会出现方向转向沉重、发抖、跑偏、不正、不归位或者轮胎单边磨损、波状磨损、块状磨损、偏磨等不正常磨损，以及用户驾驶时，车感漂浮、颠簸、摇摆等现象。而四轮定位的作用就是：

（1）增加行驶安全；

（2）减少轮胎磨损；

（3）保持直行时转向盘正直，维持直线行车；

（4）转向后转向盘自动归正；

（5）增加驾驶控制感；

（6）减少燃烧消耗；

（7）减低悬挂部件耗损。

1.4 汽车四轮定位内容的分析

汽车四轮定位不良可能引发故障的分析：

（1）方向盘太重：是因为主销后倾角过大。设置主销后倾角后，主销中心线的接地点与车轮中心的地面投影点之间产生距离使车轮的接地点位于转向主销延长线的后端，车轮就靠行驶中的滚动阻力被向后拉，使车轮的方向自然朝向行驶方向。而主销后倾角增大，同时主销纵倾移距也增大。主销纵倾移距过大，会使转向盘沉重。

（2）方向盘发抖：是因为车轮动态不平衡。车辆在行驶过程中很难避免碰碰撞撞，由于外力的作用下使车毂变形、轮胎磨损不均匀、由于补胎造成车轮的动态不平衡，或由于发动机做功不正常而引发的发抖。

（3）行车时往左/右边拉左右后倾角或外倾角不相等。因为后倾角的不相等则会降低汽车直线行驶的能力，外倾角的不相等则会使车辆向外倾角大的一边拉方向。车身高度左右不相等，低的一边所承受的压力肯定大过另一边，肯定会向力大的一边拉方向。轮胎尺寸或气压不相等，后果也好比车身高度不一样。

（4）方向盘不正：前轮前束不良，由于车轮倾斜，左右前轮分别向外侧转动，为了修正这个问题，如果左右两轮带有向内的角度，则正负为零，左右两轮可保持直线行进。如果前束的数据在正的范围内方向盘还不正，也可以直接拆方向盘拿正即可。

（5）轮胎单边磨损：外倾角不良，外倾角过大则会使车轮形成“倒八字”的形状向外翻，同时轮胎接触地面的面积将会减少并集中与轮胎的外侧。此刻轮胎的外侧将承受整部车的重量，因此轮胎的单面磨损就会加快。外倾角过小则会使车轮形成“八字”，此时轮胎的内侧磨损就会增大。

1.5 关于后轮定位的分析

后轮定位在四轮定位中也起着至关重要的因素。如果后轮定位数据偏差大的话，也会使行车过程中出现车感漂浮、颠簸、摇摆现象，因此后轮定位也直接影响四轮定位效果。而根据现在四轮定位的调查，很多四轮定位店甚至4S店里都普遍存在很多车型的后轮不可调试，其实不然。只是他们没有真正认识到其中的构造原理。

2.电控悬架系统的结构控制原理与维修问题

2.1 悬架系统的概述

舒适性是轿车最重要的使用性能之一。舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。所以，汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。同时，汽车悬架做为车架与车轴之间作连接的传力机件，又是保证汽车行驶安全的重要部件。因此，汽车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表，作为衡量轿车质量的指标之一。

如果汽车车架若直接安装于车桥上，由于道路不平，由于地面冲击使货物和人会感到十分不舒服，这是因为没有悬架装置的原因。汽车悬架是车架与车轴之间的弹性联结装置的统称。它的作用是弹性地连接车桥和车架，缓和行驶中车辆受到的冲击力。保证货物完好和人员舒适；衰减由于弹性系统引起的振动，使汽车行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；同时悬架系统承担着传递垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些力所造成的力矩作用到车架上，以保证汽车行驶平顺；并且当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。

悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。

2.2 电控悬架控制系统结构与工作原理

悬架主要影响汽车的垂直振动。传统的汽车悬架是不可调整的，在行车中车身高度的变化取决于弹簧的变形。因此就自然存在了一种现象，当汽车空载和满载的时候，车身的离地间隙是不一样的。尤其是一些轿车采用比较柔软的螺旋弹簧，满载后弹簧的变形行程会比较大，导致汽车空载和满载的时候离地间隙相差有几十毫米，使汽车的通过性受到影响。在电子技术发展的带动下，工程师设计出一种可以在一定范围内调整的电子控制悬架来满足这种需求，这种悬架称为电控悬架，目前比较常见的是电控空气悬架形式。

现在轿车用的电控悬架引入空气悬架原理和电子控制技术，将两者结合在一起。典型的电控悬架由电子控制元件（ECU）、空气压缩机、车高传感器、转向角度传感器、速度传感器、制动传感器、空气弹簧元件等组成。

电控悬架工作时，阀门的相互作用控制通向空气弹簧元件的气流量。传感器检测出汽车的行驶状态并反馈至ECU，ECU综合这些反馈信息计算并输出指令控制空气弹簧元件的电动机和阀门，从而使电控悬架随行驶及路面状态不同而变化：在一般行驶中，空气弹簧变软、阻尼变弱，获得舒适的乘坐感；在急转弯或者制动时，则迅速转换成硬的空气弹簧和较强的阻尼，以提高车身的稳定性。同时，该系统的电控减振器还能调整汽车高度，可以随车速的增加而降低车身高度，减少风阻以节省能源；在车速比较慢时车身高度又可恢复正常。

2.3 电控悬架系统的参数

目前电控悬架的控制形式主要有两种，由液压控制的形式和由气压控制的形式。电控悬架的液压控制形式是较先进的形式，主动悬架就属于这一类形式，它采用一种有源方式来抑制路面对车身的冲击力及车身倾斜力。电控悬架的气压控制形式又称为自适应悬架，它通过在一定范围内的调整来应对路面的变化。不管是主动悬架还是自适应悬架，它们都有电子控制元件（ECU），有ECU就必然要有耳目做辅助，也就是要有传感器。传感器是电控悬架上重要的零部件，一旦失灵整个悬架系统工作就会不正常。

一般电控悬架传感器监视的汽车重要参数有：高度、速度、制动力、转向角、惯性力等，因此对应的电控悬架系统传感器就有高度传感器、速度传感器、转向角传感器、惯性力传感器和声纳传感器等。

高度传感器是电控悬架上最常见的传感器，负责监测车底高度的变化。它可以是霍尔效应传感器，一种以磁场为工作媒体，将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出，使ECU能精确地测算出行驶高度，补偿道路的变化，防止车底刮到路面的凸出物。也可以采用光电二极管和光敏三极管，将车辆乘坐高度变化的信号传送至ECU。

速度传感器顾名思义是反映汽车行驶的速度，它多装配在变速器输出轴上，速度传感器有一齿轮与变速器输出轴啮合，传感器将齿轮转速变化信号传送至ECU，ECU据此做出调节悬架的信号。

转向角度传感器监测驾驶者转动方向盘的角度和速度，以便对急转弯进行调整。这种传感器一般装在转向柱上，利用光电二极管读取转向盘的角度和速度。

惯性力传感器用来监测某一确定方向的加速力，即监测垂直方向、侧面方向和前后方向的惯性力。它起到监测汽车运动的作用，例如制动或加速。它将有关信号传递至ECU，当汽车制动或者突然加速时电控系统会调整整个悬架以增大缓冲程度，减少冲击力对车身的影响。

声纳传感器是一种比较新的技术，它通过发射与接收声波，监测路面的不平整程度，将信号传递至ECU，调节悬架以适应这些路面。声纳传感器装在汽车前下方，探测车前端路面，它能使ECU在汽车整体被冲击前巳预知并做出调整，不是象一般悬架系统在冲击到来时才做出反应。

电控悬架的控制中心是ECU，而辅助ECU工作的是各种传感器，它们向ECU输入各种数据帮助计算机对悬架设置进行调整。

现代汽车中的悬架有两种，一种是从动悬架，另一种是主动悬架。

从动悬架即传统式的悬架，是由弹簧、减振器、导向机构等组成，它的功能是减弱路面传给车身的冲击力，衰减由冲击力而引起的承载系统的振动。其中弹簧主要起减缓冲击力的作用，减振器的主要作用是衰减振动。由于这种悬架是由外力驱动而起作用的，所以称为从动悬架。

而主动悬架的控制环节中安装了能够产生抽动的装置，采用一种以力抑力的方式来抑制路面对车身的冲击力及车身的倾斜力。由于这种悬架能够自行产生作用力，因此称为主动悬架。

主动悬架是近十几年发展起来的，由电脑控制的一种新型悬架，具备三个条件：

（1）具有能够产生作用力的动力源。

（2）执行元件能够传递这种作用力并能连续工作。

（3）具有多种传感器并将有关数据集中到微电脑进行运算并决定控制方式。因此，主动悬架汇集了力学和电子学的技术知识，是一种比较复杂的高技术装置。

2.4 电控悬架系统的故障诊断与检修

电控悬架系统的故障诊断是正确使用和保养电控悬架系统的前提，如果没有正确的的诊断就不能查出电控悬架系统的真正的故障点，电控悬架系统就不能正常使用。车辆的减振器减振力就会出现异常等情况，所以正确、合理的检测与维修是非常重要的。以下就以丰田凌志LS400 UCF10轿车电子调节空气悬架系统为例进行解说。

2.4.1 初步检查（功能检查）

（1）汽车高度调整功能的检查

①检查轮胎气压是否正常。

②检查车身高度。

③在高度控制开关由NORM转到HIGH，车身高度应升高10～30mm，所需时间为20～40s。

（2）溢流阀的检查

①点火开关置于ON，将高度控制连接器的两个端子短接，使压缩机工作。

②压缩机工作一会儿后，检查溢流阀是否放气，如果不放气说明溢流阀堵塞、压缩机故障或有漏气的部位。

③检查结束后，将点火开关置于OFF，清除故障码。

（3）漏气检查

①将高度控制开关置于HIGH位置。

②使发动机熄火。

③在管子的接头处涂抹肥皂水。

2.4.2 故障诊断

（1）指示灯检查

将减振器控制开关设定在“NORM（正常）”位置，打开点火开关，减振器控制指示灯约亮2s。启动发动机，减振器控制开关在“NORM”位置时，减振器控制指示灯不亮。减振器控制开关在“SPORT”位置时，减振器控制指示灯亮。

（2）故障码读取

①故障测试仪读取。将故障测试仪与3号故障诊断连接器相连，打开点火开关和故障测试仪，按故障仪上的指示进行操作，即可读取故障码。

②通过减振器控制指示灯读取。关闭点火开关，用跨接线连接3号故障诊断连接器端子4（CG）和13（TC），启动发动机，同时将车门打开，这时可以通过减振器控制指示灯的闪亮情况读取故障码。

（3）清除故障码

①用故障仪清除。将故障仪与3号故障连接器相连，打开点火开关，按故障仪的提示进行操作，即可清除故障码。

②不用故障仪清除。用跨接线连接3号故障诊断连接器端子4（CG）和13（TC），打开点火开关，在5s内踩下制动踏板8次，即可清除故障码。

2.4.3 故障检修

因为故障检修的范围涉及太多太广，因此在这只举个别常见的故障来解说。

高度控制压缩机电机的检修：

（1）检查高度控制压缩机电机工作情况。拆下乘客侧防滑压板并拉出地毯，S9短路连接器脱开S10短路连接器，打开点火开关，用跨接线连接S9短路连接器端子1与S10短路连接器端子9，高度控制压缩机电机应工作。若正常，则进行下一步检查。若不正常，则进行第4步检查。

（2）检测悬架控制ECU连接器端子RM+与RM-间的导通性，应疏通。若正常，则按故障症状表进行故障检查。若不正常则进行下一步检查。

（3）检查悬架控制ECU与高度控制压缩机间的配线和连接器是否断路或短路。若正常，则更换高度控制压缩机。若不正常，则检修或更换配线和连接器。

（4）检查AIR SUS保险丝是否正常。若正常，则进行下一步检查。若不正常则更换AIR SUS保险丝。

（5）拆下空气悬架继电器，空气悬架继电器端子1与2间应不导通，端子3与4间应导通。将蓄电池电压接至空气悬架继电器端子3与4间，空气悬架继电器端子1与2间应导通。若正常，则进行下一步检查。若不正常，则更换空气悬架继电器。

（6）将蓄电池电压接至高度控制压缩机电机连接器端子1与2间，高度控制压缩机电机应工作。若正常进行下一步检查。若不正常，则更换高度控制压缩机。

（7）检查蓄电池与空气悬架继电器间、空气悬架继电器与高度控制压缩机间、高度控制压缩机与车身间的配线和连接器是否断路。若正常，则检查或更换ECU。若不正常，则检修或更换配线和连接器。

3.怎样有效的结合四轮定位与电控悬架系统的两者关系问题

3.1 检查汽车底盘是否牢固

（1）将汽车开进提升机，用胶块垫住车架将整辆汽车举起来处于悬空状态。

（2）检查汽车底盘的球头是否间隙过大或胶套是否埙坏。如果间隙过大或胶套埙坏则应修复正常或更换。

（3）询问车主车子是否受到过严重撞击，检查车架是否变形。

3.2 检查电控悬架系统是否正常

（1）检查避振器的顶盖是否间隙过大，过大则会导致打左方向汽车方向偏左，打右方向汽车方向偏右。

（2）检查避振器是否漏油，如漏油严重则需换新的避振器。

（3）检查各个悬架的减振能力是否一致，如有一个不一致就会使车身不平衡乃至偏方向。

（4）用故障检测仪检测故障。

3.3 将电控悬架系统溶入四轮定位中一起调试

四轮定位是立体几何学在工程实践中成功应用的范例之一。它自身整合了转向节、悬架、车桥和车轮系统的所有的几何参数，除了四轮定位角外还包含了转弯外倾角，后轮的延迟角和汽车的推力角，以便使汽车在各种复杂道路上行驶或转向时，车轮都能保持正确的角度和垂直于路面。当汽车行驶一定的里程后，各部位零件都有所磨损变形。四轮定位是通过专用四轮定位仪对车辆进行精确测量后，技术人员根据测量数据及综合原厂设计标准，对车辆的各种角度和零部件进行更换、修复、整形、调整，使车辆的技术指标达到原厂要求，从而保证汽车行驶的安全性、舒适性、稳定性和经济性。

车轮正确的定位可以保证转向灵活、乘座舒适，维持直线行车，延长轮胎寿命，减少路面引起的震动等。但是，这些角度会因为交通事故、剧烈颠簸、底盘零件磨损、更换底盘零件、更换轮胎、前轮受外力冲击、过凹坑、上人行道台阶、经常原地打死方向、轮胎气压超出标准范围等原因而产生变化。一旦定位角度由于任何一种原因产生变化，就可能产生诸如轮胎异常磨损、车辆跑偏、安全性下降、油耗增加、零件磨损加快、方向盘发沉、车辆发抖发飘等症状。

其实电控悬架系统出现故障后，也会直接影响四轮定位的效果。因为四轮定位包括车轮、悬架、车桥和转向节的各种角度的定位。整合了转向节、悬架、车桥和车轮系统的所有的几何参数，除了四轮定位角外还包含了转弯外倾角，后轮的延迟角和汽车的推力角，以便使汽车在各种复杂道路上行驶或转向时，车轮都能保持正确的角度和垂直于路面。当汽车行驶一定的里程后，各部位零件都有所磨损变形。为了将其恢复到标准角度，必须对其进行四轮定位和悬架系统的修复。

4.结论

为了使汽车的驾驶性能越来越高，安全性、高舒适性、平顺性和稳定性的着想。一般新车在驾驶3个月后就应做四轮定位，以后每行驶1万公里，更换轮胎或减震器，以及发生碰撞后都应及时做四轮定位。当车辆使用很长时间后，用户发现方向转向沉重、发抖、跑偏、不正、不归位或者轮胎单边磨损，波状磨损，块状磨损，偏磨等不正常磨损，以及用户驾驶时，车感漂浮、颠簸、摇摆等现象出现时，就应该考虑检查一下车轮定位值，看看是否偏差太多，避振器是否漏油电控悬架系统是否出现故障，如有则应及时进行修理。因此四轮定位与电控悬架系统的两者关系是相辅相成的，只有有效的结合两者的互助关系才能使汽车达到真正的操纵稳定性、行驶平顺性、安全性和舒适性。

[1]钱锦武.汽车底盘构造与维修[M].大连:大连理工大学出版社,2010.

[2]王忠良,陈昌建.汽车底盘电控技术[M].大连:大连理工大学出版社,2010.