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1、项目四 汽车电控动力转向系统检修 二、相关知识 三、项目实施 电控动力转向系统，根据动力源不同可分 为液压式电控动力转向系统（液压式EPS）和 电动式电控动力转向系统（电动式EPS）。液 压式EPS是在传统的液压动力转向系统的基础 上增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感 器和电子控制单元等。 二、相关知识 n（一）液压式EPS n（二）电动式EPS 液压式EPS根据控制方式的不同，可分为 流量控制式、反力控制式和阀灵敏度控制式3 种形式。 （一）液压式EPS 流量控制式EPS是根据车速传感器信号， 调节液压动力转向装置中油液的输入、输出流 量和压力，来控制液压动力的大小的。一般是 在液压动力转
2、向系统上增加流量控制电磁阀、 车速传感器、电子控制单元和控制开关等元件 构成的，如图4-1所示。 1流量控制式EPS 图图图图4-1 4-1 流量控制式液流量控制式液压动压动压动压动 力力转转转转向系向系统统统统 11储储储储液罐液罐 22转转转转向油向油泵泵泵泵 33流量控制流量控制电电电电磁磁阀阀阀阀 44电电电电子控制子控制单单单单元元 55发动发动发动发动 机机 66车车车车速速传传传传感器感器 77齿轮齿齿轮齿齿轮齿齿轮齿 条条转转转转向器及向器及动动动动力缸力缸 流量控制式EPS可分为分流电磁阀控制式 和旁通流量控制阀式。 凌志轿车动力转向的基本原理如图4-2所 示，发动机驱动液压
3、泵产生的液压油被送到 控制阀。 （1 1）分流电磁阀控制式）分流电磁阀控制式 图图图图4-2 4-2 流量控制式液流量控制式液压动压动压动压动 力力转转转转向系向系统统统统的原理示意的原理示意图图图图 凌志轿车电控动力转向系统在动力转向 的基础上增加了分流电磁阀、电子控制单元 、车速传感器等部件。 其主要工作过程是：汽车行驶时由车速 传感器检测汽车速度，并转化为电信号送给 电子控制单元，电子控制单元通过车速信号 的大小来发出指令控制分流电磁阀电流的占 空比，进而控制油道的开度大小，调节控制 转向动力缸助力的大小。 日产蓝鸟轿车上曾使用的流量控制动力 转向系统如图4-7所示。其特点是在普通液压
4、动力转向系统的基础上增加旁通流量控制阀 、车速传感器、转向角速度传感器、电子控 制单元和控制开关等装置。在转向液压泵与 转向机体之间设有旁通管路，由油量控制阀 控制。 （2 2）旁通流量控制阀式）旁通流量控制阀式 图图图图4-7 4-7 蓝鸟蓝鸟蓝鸟蓝鸟 牌牌轿车电轿车电轿车电轿车电 子控制子控制动动动动力力转转转转向系向系统统统统 11动动动动力力转转转转向油罐向油罐 22转转转转向管柱向管柱 33转转转转向角速度向角速度传传传传感器感器 44电电电电子控制子控制单单单单元元 55转转转转向角速度增幅向角速度增幅传传传传感器感器 66旁通流量控制旁通流量控制阀阀阀阀 77电电电电磁磁线线线线
5、圈圈 88转转转转向向齿轮联动齿轮联动齿轮联动齿轮联动 机构机构 99液液压泵压泵压泵压泵 其主要部件的结构和工作原理如下。 旁通流量控制阀。 旁通流量控制阀如图4-9所示，阀体内主 要有主滑阀2和稳压滑阀7。 图图图图4-9 4-9 旁通流量控制旁通流量控制阀阀阀阀的的结结结结构构 11流量主孔流量主孔 22主滑主滑阀阀阀阀 33电电电电磁磁线线线线圈柱塞圈柱塞 44调节调节调节调节 螺螺钉钉钉钉 55电电电电磁磁线线线线圈圈 66节节节节流孔流孔 77稳压稳压稳压稳压 滑滑阀阀阀阀 转向角速度传感器。 光电式转角度速度传感器的结构和安装 位置如图4-10所示。 图图图图4-10 4-10
6、转转转转角度速度角度速度传传传传感器的安装位置和感器的安装位置和结结结结构构 11转转转转角角传传传传感器感器 22转换转换转换转换 装置装置 33光光电电电电元件元件 44遮光遮光盘盘盘盘 55轴轴轴轴 66护护护护板板 77传传传传感器感器圆盘圆盘圆盘圆盘 在转向盘的转向轴上装有一个带窄缝的遮 光盘，窄缝呈等距均匀分布，传感器的光电 元件由发光二极管和光敏接收元件光敏 三极管组成，相对装在遮光盘两侧。当转向 盘的转轴带动圆盘偏转时，传感器的发光二 极管的光线通过窄缝圆盘空隙，或被遮光盘 遮挡，从而光敏接收元件就有ON、OFF变换， 形成脉冲信号。光电式传感器的工作原理和 电路原理如图4-1
7、1所示。 图图图图4-11 4-11 光光电电电电式式传传传传感器的工作原理及感器的工作原理及电电电电路原理路原理 转换开关。 驾驶员利用仪表板上的转换开关可以选 择3种适应不同行驶条件的转向力特性曲线， 如图4-12所示。 图图图图4-12 34-12 3种种转转转转向力特性曲向力特性曲线线线线 电子控制动力转向系统电路。 如图4-13所示，系统中电子控制单元接 收车速传感器、转向角速度传感器及变换开 关的信号，用以控制旁通流量控制阀的电流 ，本身具有故障自诊断功能。 图图图图4-13 4-13 蓝鸟轿车蓝鸟轿车蓝鸟轿车蓝鸟轿车 流量控制式流量控制式动动动动力力转转转转向系向系统电统电统电统
8、电 路路图图图图 反力控制式EPS主要由转向控制阀、分流 阀、电磁阀、转向动力缸、转向油泵、储油 箱、车速传感器及ZCU等组成。其结构和工作 原理如图4-14所示。 主要部件结构和工作原理如下。 （2 2）反力控制式）反力控制式EPSEPS 转向控制阀。 在传统的整体转阀式动力转向控制阀的 基础上增设了油压反力室。扭力杆的上端通 过销子与转阀阀杆相连，下端用销子与小齿 轮轴和控制阀阀体相连。 图图图图4-14 4-14 反力控制式反力控制式动动动动力力转转转转向系向系统统统统 转向时，转向盘上的转向力通过扭力杆 传递给小齿轮轴，带动小齿轮旋转，使齿条 运动，实现转向。当转向力增大，扭力杆发 生
9、扭转变形时，转阀阀杆和控制阀体之间将 发生相对转动，以此改变阀体和阀杆之间油 道的通、断关系和工作油液的流动方向，从 而实现液压助力转向作用。 分流阀。 分流阀的结构如图4-15所示，主要由阀 门、弹簧、进油道和出油道组成。分流阀的 作用是将来自转向油泵的液流分送到转阀、 油压反力室和电磁阀。送到电磁阀和油压反 力室中的液压油流量是由转阀中的油压来调 整的。当转动转向盘时，转阀中的油压增大 时，分配到电磁阀和油压反力室的液压油流 量增加；当转阀中的油压达到一定值后，转 阀中的油压便不再升高，而分配给电磁阀和 油压反力室的液流量则不变。 图图图图4-15 4-15 分流分流阀结阀结阀结阀结 构示
10、意构示意图图图图 11至至电电电电磁磁阀阀阀阀 22至至转转转转向油向油泵泵泵泵 33至至转阀转阀转阀转阀 44至油至油压压压压反力室反力室 分流小孔。 把供给转向控制阀的一部分流量分配到 油压反力室一侧。 电磁阀。 根据需要将油压反力室一侧的机油压回 储油箱。电子控制单元根据车速的高低控制 电磁阀油路的阻尼面积，开口面积随电磁线 圈通电电流占空比而变化，进而控制油压反 力室一侧的液压油压力大小。 车速传感器。 车速传感器的主要功用是检测汽车行驶 速度，通常安装在变速器输出轴上。 电子控制单元。 根据车速传感器输入信号控制通入电磁 阀的电流，实现相应的控制功能。车速提高 时，为了增大转向操纵力
11、，需要加大电磁阀 的电流；而当车速超过120kmh时，为防止 电流过大而造成过载，电子控制单元则使通 往电磁阀的通电电流保持恒定。 当车辆静止或速度较低时，电子控制单 元使电磁线圈的电流增大，电磁阀开口面积 增大，经分流阀分流的液压油和小孔分流的 液压油通过电磁阀开口重新回流到储油箱中 的油量变大。 作用于柱塞的背压（油压反力室压力） 降低，柱塞推动控制阀转阀阀杆的反力较小 ，因此只需要较小的转向力就可使扭力杆扭 转变形，使转阀阀杆和控制阀体发生相对转 动而实现转向助力作用； 当车辆在中高速区域转向时，电子控制单 元使电磁线圈的电流减小，电磁阀开口面积 减小，经分流阀分流的液压油和小孔分流的
12、液压油通过电磁阀开口重新回流到储油箱中 的油量变小，油压反力室的油压升高，作用 于柱塞的背压增大，于是柱塞推动转阀阀杆 的反力增大，此时需要较大的转向力才能使 转阀阀杆和控制阀体之间做相对转动，才能 实现转向助力作用，实现在中高速时使驾驶 员获得良好的转向手感和转向特性。 丰田汽车公司“马克”型车使用的是 反力控制式动力转向系统，其结构如图4-16 所示。 图图图图4-16 4-16 马马马马克克型型电电电电子控制子控制动动动动力力转转转转向系向系统结统结统结统结 构构 控制阀的结构如图4-17。 电磁阀的结构及其特性如图4-18所示。 输入到电磁阀中的信号是通、断脉冲信号， 改变信号占空比可
13、以控制流过电磁阀线圈平 均电流值的大小。当车速升高时，输入到电 磁阀线圈的平均电流值减小，电磁阀的开度 减小。这样，电磁阀开度的大小根据车速的 高低就可以调整油压室反力，从而得到最佳 的转向操纵力。 图图图图4-17 4-17 反力控制式反力控制式动动动动力力转转转转向控制向控制阀结阀结阀结阀结 构构 11扭杆扭杆 22回回转阀转阀转阀转阀 33油油压压压压反力室反力室 图图图图4-18 4-18 电电电电磁磁阀结阀结阀结阀结 构及其特性构及其特性 反力控制式动力转向系统是根据车速大 小，控制反力室油压大小，从而控制转向力 的大小的。其优点是具有较好的转向操纵力 ，驾驶员可以感受到稳定的操作手
14、感；其缺 点是结构复杂，成本较高。 阀灵敏度控制式EPS根据车速控制电磁阀 ，直接改变动力转向缸的油压增益。这种转 向系统结构简单、价格便宜，而且具有较大 的选择转向力的自由度。与反力控制式转向 相比，转向刚性较差，可以提高原来的弹性 刚度加以克服，可获得较好的转向手感和良 好的转向特性。 （3 3）阀灵敏度控制式）阀灵敏度控制式EPSEPS 灵敏度控制式EPS的结构如图4-19所示， 主要由转子阀、电磁阀、车速传感器及ECU等 组成，其各部分的结构和工作原理如下。 图图图图4-19 4-19 灵敏度控制式灵敏度控制式EPSEPS的的结结结结构构 转子阀。 转子阀的结构及原理如图4-20所示，
15、转 子阀的等效液压油路如图4-21所示。转子阀 内体圆周上有6或8条沟槽，各沟槽与阀外体 构成的油路，与泵、动力缸、电磁阀及油箱 连接。 图图图图4-20 4-20 转转转转子子阀阀阀阀的的结结结结构及原理构及原理 图图图图4-21 4-21 转转转转子子阀阀阀阀的等效液的等效液压压压压油路油路 转子阀的可变小孔分为低速专用节流小 孔（1R、1L、2R、2L）和高速专用可变控制 小孔（3L、3R）两种，在高速专用可变孔的 下边设有旁通电磁阀回路。 电磁阀。 电磁阀如图4-22所示，电磁阀上设有控 制进、出的旁通油道，是可变的节流阀。车 速低时，电子控制单元向电磁线圈通以较大 的电流，使控制孔关闭；随着车速升高，逐 渐减小通电电流，控制孔逐渐开启；在高速 时，开启通道达到最大值。该阀在汽车左右 转向时，转向油流动的方向可以变换。 图图图图4-22 4-22 转转转转子子阀阀阀阀及及电电电电磁磁阀阀阀阀 11动动动动力缸力缸 22电电电电磁磁阀阀阀阀 33油箱油箱 44油油泵泵泵泵 ECU。 ECU可接受车速传感器的信号，控制电磁 阀电磁线圈电流的大小。控制系统的电路如 图4-23所示。 图图图图4-23 4-23 控制系控制系统统统统的的电电电电路路图图图图
