百色職業(yè)學(xué)院 馬振鋒

1.汽車四輪定位的問題探討

1.1 汽車四輪定位的概念

汽車四輪定位是由前輪定位和后輪定位兩部分組成。它包括車輪、懸架、車橋和轉(zhuǎn)向節(jié)的各種角度的定位。汽車四輪定位的內(nèi)容包括：主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、前輪外傾角、前輪前束、前輪外展、后輪外傾角、后輪前束。而汽車的操縱穩(wěn)定性不僅僅由前輪定位來保證，后輪定位也起著至關(guān)重要的作用。一般不同的技術(shù)條件下，應(yīng)首先對其車輛的結(jié)構(gòu)進行定位參數(shù)的檢測，然后做出正確的判斷和調(diào)整。

1.2 汽車四輪定位的內(nèi)容

（1）主銷后傾角

主軸裝在前軸上后，在縱向平面內(nèi)，其上端略向后傾斜，這種現(xiàn)象稱為主銷后傾。

（2）主銷內(nèi)傾角

主軸安裝在前軸上后，在橫向平面內(nèi)，其上端略向內(nèi)傾斜，這種現(xiàn)象稱為主銷內(nèi)傾。

（3）前輪外傾

前輪安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)上時，其旋轉(zhuǎn)平面上端向外傾斜，這種現(xiàn)象稱為前輪外傾。

（4）前輪前束

汽車兩個前輪安裝后，俯視車輪，兩個前輪的旋轉(zhuǎn)平面并不完全平行，而是稍微帶一些角度，這種現(xiàn)象稱為前輪前束。

上述的四種定位值都是前輪定位的指標(biāo)。后輪定位值與前輪定位值相似，但大多數(shù)轎車的后輪定位不可調(diào)。

1.3 汽車四輪定位的作用

當(dāng)車輛使用很長時間后，會出現(xiàn)方向轉(zhuǎn)向沉重、發(fā)抖、跑偏、不正、不歸位或者輪胎單邊磨損、波狀磨損、塊狀磨損、偏磨等不正常磨損，以及用戶駕駛時，車感漂浮、顛簸、搖擺等現(xiàn)象。而四輪定位的作用就是：

（1）增加行駛安全；

（2）減少輪胎磨損；

（3）保持直行時轉(zhuǎn)向盤正直，維持直線行車；

（4）轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向盤自動歸正；

（5）增加駕駛控制感；

（6）減少燃燒消耗；

（7）減低懸掛部件耗損。

1.4 汽車四輪定位內(nèi)容的分析

汽車四輪定位不良可能引發(fā)故障的分析：

（1）方向盤太重：是因為主銷后傾角過大。設(shè)置主銷后傾角后，主銷中心線的接地點與車輪中心的地面投影點之間產(chǎn)生距離使車輪的接地點位于轉(zhuǎn)向主銷延長線的后端，車輪就靠行駛中的滾動阻力被向后拉，使車輪的方向自然朝向行駛方向。而主銷后傾角增大，同時主銷縱傾移距也增大。主銷縱傾移距過大，會使轉(zhuǎn)向盤沉重。

（2）方向盤發(fā)抖：是因為車輪動態(tài)不平衡。車輛在行駛過程中很難避免碰碰撞撞，由于外力的作用下使車轂變形、輪胎磨損不均勻、由于補胎造成車輪的動態(tài)不平衡，或由于發(fā)動機做功不正常而引發(fā)的發(fā)抖。

（3）行車時往左/右邊拉左右后傾角或外傾角不相等。因為后傾角的不相等則會降低汽車直線行駛的能力，外傾角的不相等則會使車輛向外傾角大的一邊拉方向。車身高度左右不相等，低的一邊所承受的壓力肯定大過另一邊，肯定會向力大的一邊拉方向。輪胎尺寸或氣壓不相等，后果也好比車身高度不一樣。

（4）方向盤不正：前輪前束不良，由于車輪傾斜，左右前輪分別向外側(cè)轉(zhuǎn)動，為了修正這個問題，如果左右兩輪帶有向內(nèi)的角度，則正負(fù)為零，左右兩輪可保持直線行進。如果前束的數(shù)據(jù)在正的范圍內(nèi)方向盤還不正，也可以直接拆方向盤拿正即可。

（5）輪胎單邊磨損：外傾角不良，外傾角過大則會使車輪形成“倒八字”的形狀向外翻，同時輪胎接觸地面的面積將會減少并集中與輪胎的外側(cè)。此刻輪胎的外側(cè)將承受整部車的重量，因此輪胎的單面磨損就會加快。外傾角過小則會使車輪形成“八字”，此時輪胎的內(nèi)側(cè)磨損就會增大。

1.5 關(guān)于后輪定位的分析

后輪定位在四輪定位中也起著至關(guān)重要的因素。如果后輪定位數(shù)據(jù)偏差大的話，也會使行車過程中出現(xiàn)車感漂浮、顛簸、搖擺現(xiàn)象，因此后輪定位也直接影響四輪定位效果。而根據(jù)現(xiàn)在四輪定位的調(diào)查，很多四輪定位店甚至4S店里都普遍存在很多車型的后輪不可調(diào)試，其實不然。只是他們沒有真正認(rèn)識到其中的構(gòu)造原理。

2.電控懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)控制原理與維修問題

2.1 懸架系統(tǒng)的概述

舒適性是轎車最重要的使用性能之一。舒適性與車身的固有振動特性有關(guān)，而車身的固有振動特性又與懸架的特性相關(guān)。所以，汽車懸架是保證乘坐舒適性的重要部件。同時，汽車懸架做為車架與車軸之間作連接的傳力機件，又是保證汽車行駛安全的重要部件。因此，汽車懸架往往列為重要部件編入轎車的技術(shù)規(guī)格表，作為衡量轎車質(zhì)量的指標(biāo)之一。

如果汽車車架若直接安裝于車橋上，由于道路不平，由于地面沖擊使貨物和人會感到十分不舒服，這是因為沒有懸架裝置的原因。汽車懸架是車架與車軸之間的彈性聯(lián)結(jié)裝置的統(tǒng)稱。它的作用是彈性地連接車橋和車架，緩和行駛中車輛受到的沖擊力。保證貨物完好和人員舒適；衰減由于彈性系統(tǒng)引起的振動，使汽車行駛中保持穩(wěn)定的姿勢，改善操縱穩(wěn)定性；同時懸架系統(tǒng)承擔(dān)著傳遞垂直反力、縱向反力和側(cè)向反力以及這些力所造成的力矩作用到車架上，以保證汽車行駛平順；并且當(dāng)車輪相對車架跳動時，特別在轉(zhuǎn)向時，車輪運動軌跡要符合一定的要求，因此懸架還起使車輪按一定軌跡相對車身跳動的導(dǎo)向作用。

懸架結(jié)構(gòu)形式和性能參數(shù)的選擇合理與否，直接對汽車行駛平順性、操縱穩(wěn)定性和舒適性有很大的影響。由此可見懸架系統(tǒng)在現(xiàn)代汽車上是重要的總成之一。

2.2 電控懸架控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理

懸架主要影響汽車的垂直振動。傳統(tǒng)的汽車懸架是不可調(diào)整的，在行車中車身高度的變化取決于彈簧的變形。因此就自然存在了一種現(xiàn)象，當(dāng)汽車空載和滿載的時候，車身的離地間隙是不一樣的。尤其是一些轎車采用比較柔軟的螺旋彈簧，滿載后彈簧的變形行程會比較大，導(dǎo)致汽車空載和滿載的時候離地間隙相差有幾十毫米，使汽車的通過性受到影響。在電子技術(shù)發(fā)展的帶動下，工程師設(shè)計出一種可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整的電子控制懸架來滿足這種需求，這種懸架稱為電控懸架，目前比較常見的是電控空氣懸架形式。

現(xiàn)在轎車用的電控懸架引入空氣懸架原理和電子控制技術(shù)，將兩者結(jié)合在一起。典型的電控懸架由電子控制元件（ECU）、空氣壓縮機、車高傳感器、轉(zhuǎn)向角度傳感器、速度傳感器、制動傳感器、空氣彈簧元件等組成。

電控懸架工作時，閥門的相互作用控制通向空氣彈簧元件的氣流量。傳感器檢測出汽車的行駛狀態(tài)并反饋至ECU，ECU綜合這些反饋信息計算并輸出指令控制空氣彈簧元件的電動機和閥門，從而使電控懸架隨行駛及路面狀態(tài)不同而變化：在一般行駛中，空氣彈簧變軟、阻尼變?nèi)?，獲得舒適的乘坐感；在急轉(zhuǎn)彎或者制動時，則迅速轉(zhuǎn)換成硬的空氣彈簧和較強的阻尼，以提高車身的穩(wěn)定性。同時，該系統(tǒng)的電控減振器還能調(diào)整汽車高度，可以隨車速的增加而降低車身高度，減少風(fēng)阻以節(jié)省能源；在車速比較慢時車身高度又可恢復(fù)正常。

2.3 電控懸架系統(tǒng)的參數(shù)

目前電控懸架的控制形式主要有兩種，由液壓控制的形式和由氣壓控制的形式。電控懸架的液壓控制形式是較先進的形式，主動懸架就屬于這一類形式，它采用一種有源方式來抑制路面對車身的沖擊力及車身傾斜力。電控懸架的氣壓控制形式又稱為自適應(yīng)懸架，它通過在一定范圍內(nèi)的調(diào)整來應(yīng)對路面的變化。不管是主動懸架還是自適應(yīng)懸架，它們都有電子控制元件（ECU），有ECU就必然要有耳目做輔助，也就是要有傳感器。傳感器是電控懸架上重要的零部件，一旦失靈整個懸架系統(tǒng)工作就會不正常。

一般電控懸架傳感器監(jiān)視的汽車重要參數(shù)有：高度、速度、制動力、轉(zhuǎn)向角、慣性力等，因此對應(yīng)的電控懸架系統(tǒng)傳感器就有高度傳感器、速度傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器、慣性力傳感器和聲納傳感器等。

高度傳感器是電控懸架上最常見的傳感器，負(fù)責(zé)監(jiān)測車底高度的變化。它可以是霍爾效應(yīng)傳感器，一種以磁場為工作媒體，將物體的運動參量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字電壓的形式輸出，使ECU能精確地測算出行駛高度，補償?shù)缆返淖兓?，防止車底刮到路面的凸出物。也可以采用光電二極管和光敏三極管，將車輛乘坐高度變化的信號傳送至ECU。

速度傳感器顧名思義是反映汽車行駛的速度，它多裝配在變速器輸出軸上，速度傳感器有一齒輪與變速器輸出軸嚙合，傳感器將齒輪轉(zhuǎn)速變化信號傳送至ECU，ECU據(jù)此做出調(diào)節(jié)懸架的信號。

轉(zhuǎn)向角度傳感器監(jiān)測駕駛者轉(zhuǎn)動方向盤的角度和速度，以便對急轉(zhuǎn)彎進行調(diào)整。這種傳感器一般裝在轉(zhuǎn)向柱上，利用光電二極管讀取轉(zhuǎn)向盤的角度和速度。

慣性力傳感器用來監(jiān)測某一確定方向的加速力，即監(jiān)測垂直方向、側(cè)面方向和前后方向的慣性力。它起到監(jiān)測汽車運動的作用，例如制動或加速。它將有關(guān)信號傳遞至ECU，當(dāng)汽車制動或者突然加速時電控系統(tǒng)會調(diào)整整個懸架以增大緩沖程度，減少沖擊力對車身的影響。

聲納傳感器是一種比較新的技術(shù)，它通過發(fā)射與接收聲波，監(jiān)測路面的不平整程度，將信號傳遞至ECU，調(diào)節(jié)懸架以適應(yīng)這些路面。聲納傳感器裝在汽車前下方，探測車前端路面，它能使ECU在汽車整體被沖擊前巳預(yù)知并做出調(diào)整，不是象一般懸架系統(tǒng)在沖擊到來時才做出反應(yīng)。

電控懸架的控制中心是ECU，而輔助ECU工作的是各種傳感器，它們向ECU輸入各種數(shù)據(jù)幫助計算機對懸架設(shè)置進行調(diào)整。

現(xiàn)代汽車中的懸架有兩種，一種是從動懸架，另一種是主動懸架。

從動懸架即傳統(tǒng)式的懸架，是由彈簧、減振器、導(dǎo)向機構(gòu)等組成，它的功能是減弱路面?zhèn)鹘o車身的沖擊力，衰減由沖擊力而引起的承載系統(tǒng)的振動。其中彈簧主要起減緩沖擊力的作用，減振器的主要作用是衰減振動。由于這種懸架是由外力驅(qū)動而起作用的，所以稱為從動懸架。

而主動懸架的控制環(huán)節(jié)中安裝了能夠產(chǎn)生抽動的裝置，采用一種以力抑力的方式來抑制路面對車身的沖擊力及車身的傾斜力。由于這種懸架能夠自行產(chǎn)生作用力，因此稱為主動懸架。

主動懸架是近十幾年發(fā)展起來的，由電腦控制的一種新型懸架，具備三個條件：

（1）具有能夠產(chǎn)生作用力的動力源。

（2）執(zhí)行元件能夠傳遞這種作用力并能連續(xù)工作。

（3）具有多種傳感器并將有關(guān)數(shù)據(jù)集中到微電腦進行運算并決定控制方式。因此，主動懸架匯集了力學(xué)和電子學(xué)的技術(shù)知識，是一種比較復(fù)雜的高技術(shù)裝置。

2.4 電控懸架系統(tǒng)的故障診斷與檢修

電控懸架系統(tǒng)的故障診斷是正確使用和保養(yǎng)電控懸架系統(tǒng)的前提，如果沒有正確的的診斷就不能查出電控懸架系統(tǒng)的真正的故障點，電控懸架系統(tǒng)就不能正常使用。車輛的減振器減振力就會出現(xiàn)異常等情況，所以正確、合理的檢測與維修是非常重要的。以下就以豐田凌志LS400 UCF10轎車電子調(diào)節(jié)空氣懸架系統(tǒng)為例進行解說。

2.4.1 初步檢查（功能檢查）

（1）汽車高度調(diào)整功能的檢查

①檢查輪胎氣壓是否正常。

②檢查車身高度。

③在高度控制開關(guān)由NORM轉(zhuǎn)到HIGH，車身高度應(yīng)升高10～30mm，所需時間為20～40s。

（2）溢流閥的檢查

①點火開關(guān)置于ON，將高度控制連接器的兩個端子短接，使壓縮機工作。

②壓縮機工作一會兒后，檢查溢流閥是否放氣，如果不放氣說明溢流閥堵塞、壓縮機故障或有漏氣的部位。

③檢查結(jié)束后，將點火開關(guān)置于OFF，清除故障碼。

（3）漏氣檢查

①將高度控制開關(guān)置于HIGH位置。

②使發(fā)動機熄火。

③在管子的接頭處涂抹肥皂水。

2.4.2 故障診斷

（1）指示燈檢查

將減振器控制開關(guān)設(shè)定在“NORM（正常）”位置，打開點火開關(guān)，減振器控制指示燈約亮2s。啟動發(fā)動機，減振器控制開關(guān)在“NORM”位置時，減振器控制指示燈不亮。減振器控制開關(guān)在“SPORT”位置時，減振器控制指示燈亮。

（2）故障碼讀取

①故障測試儀讀取。將故障測試儀與3號故障診斷連接器相連，打開點火開關(guān)和故障測試儀，按故障儀上的指示進行操作，即可讀取故障碼。

②通過減振器控制指示燈讀取。關(guān)閉點火開關(guān)，用跨接線連接3號故障診斷連接器端子4（CG）和13（TC），啟動發(fā)動機，同時將車門打開，這時可以通過減振器控制指示燈的閃亮情況讀取故障碼。

（3）清除故障碼

①用故障儀清除。將故障儀與3號故障連接器相連，打開點火開關(guān)，按故障儀的提示進行操作，即可清除故障碼。

②不用故障儀清除。用跨接線連接3號故障診斷連接器端子4（CG）和13（TC），打開點火開關(guān)，在5s內(nèi)踩下制動踏板8次，即可清除故障碼。

2.4.3 故障檢修

因為故障檢修的范圍涉及太多太廣，因此在這只舉個別常見的故障來解說。

高度控制壓縮機電機的檢修：

（1）檢查高度控制壓縮機電機工作情況。拆下乘客側(cè)防滑壓板并拉出地毯，S9短路連接器脫開S10短路連接器，打開點火開關(guān)，用跨接線連接S9短路連接器端子1與S10短路連接器端子9，高度控制壓縮機電機應(yīng)工作。若正常，則進行下一步檢查。若不正常，則進行第4步檢查。

（2）檢測懸架控制ECU連接器端子RM+與RM-間的導(dǎo)通性，應(yīng)疏通。若正常，則按故障癥狀表進行故障檢查。若不正常則進行下一步檢查。

（3）檢查懸架控制ECU與高度控制壓縮機間的配線和連接器是否斷路或短路。若正常，則更換高度控制壓縮機。若不正常，則檢修或更換配線和連接器。

（4）檢查AIR SUS保險絲是否正常。若正常，則進行下一步檢查。若不正常則更換AIR SUS保險絲。

（5）拆下空氣懸架繼電器，空氣懸架繼電器端子1與2間應(yīng)不導(dǎo)通，端子3與4間應(yīng)導(dǎo)通。將蓄電池電壓接至空氣懸架繼電器端子3與4間，空氣懸架繼電器端子1與2間應(yīng)導(dǎo)通。若正常，則進行下一步檢查。若不正常，則更換空氣懸架繼電器。

（6）將蓄電池電壓接至高度控制壓縮機電機連接器端子1與2間，高度控制壓縮機電機應(yīng)工作。若正常進行下一步檢查。若不正常，則更換高度控制壓縮機。

（7）檢查蓄電池與空氣懸架繼電器間、空氣懸架繼電器與高度控制壓縮機間、高度控制壓縮機與車身間的配線和連接器是否斷路。若正常，則檢查或更換ECU。若不正常，則檢修或更換配線和連接器。

3.怎樣有效的結(jié)合四輪定位與電控懸架系統(tǒng)的兩者關(guān)系問題

3.1 檢查汽車底盤是否牢固

（1）將汽車開進提升機，用膠塊墊住車架將整輛汽車舉起來處于懸空狀態(tài)。

（2）檢查汽車底盤的球頭是否間隙過大或膠套是否塤壞。如果間隙過大或膠套塤壞則應(yīng)修復(fù)正?；蚋鼡Q。

（3）詢問車主車子是否受到過嚴(yán)重撞擊，檢查車架是否變形。

3.2 檢查電控懸架系統(tǒng)是否正常

（1）檢查避振器的頂蓋是否間隙過大，過大則會導(dǎo)致打左方向汽車方向偏左，打右方向汽車方向偏右。

（2）檢查避振器是否漏油，如漏油嚴(yán)重則需換新的避振器。

（3）檢查各個懸架的減振能力是否一致，如有一個不一致就會使車身不平衡乃至偏方向。

（4）用故障檢測儀檢測故障。

3.3 將電控懸架系統(tǒng)溶入四輪定位中一起調(diào)試

四輪定位是立體幾何學(xué)在工程實踐中成功應(yīng)用的范例之一。它自身整合了轉(zhuǎn)向節(jié)、懸架、車橋和車輪系統(tǒng)的所有的幾何參數(shù)，除了四輪定位角外還包含了轉(zhuǎn)彎外傾角，后輪的延遲角和汽車的推力角，以便使汽車在各種復(fù)雜道路上行駛或轉(zhuǎn)向時，車輪都能保持正確的角度和垂直于路面。當(dāng)汽車行駛一定的里程后，各部位零件都有所磨損變形。四輪定位是通過專用四輪定位儀對車輛進行精確測量后，技術(shù)人員根據(jù)測量數(shù)據(jù)及綜合原廠設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，對車輛的各種角度和零部件進行更換、修復(fù)、整形、調(diào)整，使車輛的技術(shù)指標(biāo)達(dá)到原廠要求，從而保證汽車行駛的安全性、舒適性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。

車輪正確的定位可以保證轉(zhuǎn)向靈活、乘座舒適，維持直線行車，延長輪胎壽命，減少路面引起的震動等。但是，這些角度會因為交通事故、劇烈顛簸、底盤零件磨損、更換底盤零件、更換輪胎、前輪受外力沖擊、過凹坑、上人行道臺階、經(jīng)常原地打死方向、輪胎氣壓超出標(biāo)準(zhǔn)范圍等原因而產(chǎn)生變化。一旦定位角度由于任何一種原因產(chǎn)生變化，就可能產(chǎn)生諸如輪胎異常磨損、車輛跑偏、安全性下降、油耗增加、零件磨損加快、方向盤發(fā)沉、車輛發(fā)抖發(fā)飄等癥狀。

其實電控懸架系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，也會直接影響四輪定位的效果。因為四輪定位包括車輪、懸架、車橋和轉(zhuǎn)向節(jié)的各種角度的定位。整合了轉(zhuǎn)向節(jié)、懸架、車橋和車輪系統(tǒng)的所有的幾何參數(shù)，除了四輪定位角外還包含了轉(zhuǎn)彎外傾角，后輪的延遲角和汽車的推力角，以便使汽車在各種復(fù)雜道路上行駛或轉(zhuǎn)向時，車輪都能保持正確的角度和垂直于路面。當(dāng)汽車行駛一定的里程后，各部位零件都有所磨損變形。為了將其恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)角度，必須對其進行四輪定位和懸架系統(tǒng)的修復(fù)。

4.結(jié)論

為了使汽車的駕駛性能越來越高，安全性、高舒適性、平順性和穩(wěn)定性的著想。一般新車在駕駛3個月后就應(yīng)做四輪定位，以后每行駛1萬公里，更換輪胎或減震器，以及發(fā)生碰撞后都應(yīng)及時做四輪定位。當(dāng)車輛使用很長時間后，用戶發(fā)現(xiàn)方向轉(zhuǎn)向沉重、發(fā)抖、跑偏、不正、不歸位或者輪胎單邊磨損，波狀磨損，塊狀磨損，偏磨等不正常磨損，以及用戶駕駛時，車感漂浮、顛簸、搖擺等現(xiàn)象出現(xiàn)時，就應(yīng)該考慮檢查一下車輪定位值，看看是否偏差太多，避振器是否漏油電控懸架系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，如有則應(yīng)及時進行修理。因此四輪定位與電控懸架系統(tǒng)的兩者關(guān)系是相輔相成的，只有有效的結(jié)合兩者的互助關(guān)系才能使汽車達(dá)到真正的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性、安全性和舒適性。

[1]錢錦武.汽車底盤構(gòu)造與維修[M].大連:大連理工大學(xué)出版社,2010.

[2]王忠良,陳昌建.汽車底盤電控技術(shù)[M].大連:大連理工大學(xué)出版社,2010.