项目5电控动力转向与四轮转向系统汇编

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1、项目5 电控动力转向与四轮转 向系统 项目5 电控动力转向与四轮转向系统 【知识识目标标 】 1掌握电控动力转向系统的类型及结构特点，会分析各类电 控动力转向系统的工作原理，并能够比较各自的性能特点及 适用范围。 2掌握四轮转向系统的结构与工作原理。 3了解电控动力转向系统常见故障的原因、诊断方法及排除 方法。 【能力目标】 1能够正确判断动力转向系统助力状况。 2会检查液压动力转向系统油质、油量、油压和皮带松紧度 ，能够正确更换转向助力油并进行油路排气。 3能够检测电控动力转向系统传感器、电磁阀和电机，并判 断其工作性能。 【重点与难点】 电控液压动力转向系统助力调节原理。 任务5.1 概

2、述 普通动力转向系统可以使转向操纵灵活、轻便 ，但它的缺点是具有固定的动力放大倍数，因 此无法兼顾高速和低速时车辆对转向助力的不 同要求。 电控动力转向系统(Electronic Control Power Steering，EPS)因具有可变的动力放 大倍数，既可在低速时使转向轻便、灵活，又 能在高速时保证稳定的转向手感，驾驶舒适性 、操纵稳定性更高，所以在轿车上得到了广泛 的应用。 任务5.2 电控液压式动力转向系统 5.2.1 反力控制式EPS 反力控制式电控动力转向系统能根据车速大小，控制油 压反力室，改变转向控制阀扭杆的扭转刚度，从而实现 对转向助力大小的控制。 图5-1 反力控制式

3、动力转向系统 1转向油罐；2分流阀；3 节流孔；4扭杆； 5转向盘；6、9、15销； 7阀芯；8阀套； 10活塞；11转向动力缸 ；12齿条；13小齿轮； 14小齿轮轴；16柱塞； 17油压反力室； 18电磁阀；19电控单元 ；20车速传感器； 21转向油泵 任务5.2 电控液压式动力转向系统 5.2.2 流量控制式EPS 流量控制式电控动力转向系统通过车速信号来调节向动 力转向装置供应的油量，从而实现对转向助力的控制。 图5-2 流量控制式EPS的基本结构 1转向盘转角传感器；2转向柱；3转向油罐；4转向油泵； 5转向齿轮联动机构；6电磁线圈；7旁通流量控制阀； 8转向盘转角传感器增幅器；9

4、电控单元 任务5.2 电控液压式动力转向系统 5.2.2 流量控制式EPS 图5-3 流量控制式EPS的工作原理 1转向油泵；2旁通流量控制阀；3电磁线圈； 4转向角速度传感器；5转向器；6控制阀； 7车速传感器；8电控单元；9控制开关 任务5.2 电控液压式动力转向系统 5.2.2 流量控制式EPS 图5-4 旁通流量控制阀的结构 1主滑阀；2稳压滑阀；3电磁线圈柱塞； 4调节螺钉；5电磁线圈； 6流量主孔；7节流孔 任务5.2 电控液压式动力转向系统 5.2.3 阀灵敏度控制式EPS 阀灵敏度控制式EPS是根据车速控制电磁阀直接改变动 力转向控制阀的油压增益(阀灵敏度)来控制油压，从而 控

5、制转向助力大小的。 图5-5 89型地平线牌轿车阀灵敏度控制式EPS 1发动机；2前轮；3转向油泵；4动力缸；5转向油罐； 6电磁阀；7电控单元；8车速传感器；9车灯开关； 10空挡开关；11离合器开关；12蓄电池；13外体；14内体 任务5.2 电控液压式动力转向系统 5.2.3 阀灵敏度控制式EPS 图5-6 控制阀等效液压回路 1转向油泵；2控制单元；3转向油罐 液压式电控动 力转向系统由 于工作压力和 工作灵敏度较 高，尺寸较小 ，因而获得了 广泛应用。 但这类动力转 向系统的共同 缺点是结构复 杂、消耗功率 大、容易产生 泄漏、转向助 力不易有效控 制等。 近年来，随着 微型计算机在

6、 汽车上的广泛 应用，出现了 电动式电控动 力转向系统， 简称电动式 EPS。 任务5.3 电动式动力转向系统 5.3.1 电动式EPS的特点与类型 5.3.1.1 电动电动 式EPS的特点 任务5.3 电动式动力转向系统 5.3.1 电动式EPS的特点与类型 5.3.1.1 电动电动 式EPS的特点 优点 (1) 电动机、离合器、减速装置及转向杆等部 件装配成一个整体，既无管道也无控制阀， 使其结构紧凑，质量减轻。 (2) 没有液压式动力转向系统所需的常运转转 向油泵，电动机只是在需要转向时才接通电 源，所以可节省燃料。 (3) 省去了油压系统，所以不需要给转向油泵 补充油，更不必担心漏油。

7、 (4) 可以比较容易地按照汽车的需要设置、修 改转向助力特性。 任务5.3 电动式动力转向系统 5.3.1 电动式EPS的特点与类型 5.3.1.2 电动式EPS的类型 根据电动机对转 向系统产生助力 部位的不同，电 动式EPS可分为 转向轴助力式、 转向齿轮助力式 和转向齿条助力 式三类，如图5- 7所示为转向轴 助力式EPS。 图5-7 转向轴助力式EPS 1转向盘；2转向轴；3电控单元；4电动机； 5电磁离合器；6转向齿条；7横拉杆；8转向轮； 9输出轴；10扭杆；11转矩传感器；12转向齿轮 任务5.3 电动式动力转向系统 5.3.2 电动式EPS的基本结构 任务5.3 电动式动力转

8、向系统 5.3.2 电动式EPS的基本结构 Uo=KUi 式中 Uo输出电压； K比例系数； Ui输入电压； 扭力杆扭转角。 (a) 结构 (b) 工作原理 图5-8 无触点式转矩传感器 任务5.3 电动式动力转向系统 5.3.2 电动式EPS的基本结构 减速机构是电动 式EPS不可缺少 的部件。目前， 实用的减速机构 有多种组合方式 ，一般采用蜗轮 蜗杆与转向轴驱 动组合式，如图 5-9所示。 图5-9 电动式EPS的减速机构 1转矩传感器；2控制臂；3传感器轴； 4扭杆；5滑块；6球槽；7连接环；8钢珠； 9蜗轮；10蜗杆；11离合器；12电动机 任务5.3 电动式动力转向系统 5.3.3

9、 电动式EPS的工作原理 图5-10 电动式EPS的工作原理 任务5.3 电动式动力转向系统 5.3.3 电动式EPS的工作原理 图5-11 雷克萨斯电动式EPS工作原理 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4.1 概述 5.4.1.1 4WS的功用 四轮转向的功用主要是确保车辆良好的操纵 性与稳定性，即有效控制车辆横向的运动特 性，以充分保证车辆的操纵稳定性。具体而 言，4WS低速转向时利用前后轮逆向转向特 性来提高机动性，而高速转向时则利用前后 轮同相转向特性来提高方向稳定性。 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4.1 概述 5.4.1.2 4WS汽车的转向特性 14WS汽车

10、低速时逆向转向特性 图5-12 低速转向时的行驶轨迹 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4.1 概述 5.4.1.2 4WS汽车的转向特性 24WS车高速时同向转向特性 图5-13 2WS车高速转向的车辆动态 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4.1 概述 5.4.1.2 4WS汽车的转向特性 24WS车高速时同向转向特性 图5-14 高速转向时2WS车与4WS车同向转 向操纵的比较 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4.2 转角比例控制式4WS系统 5.4.2.1 系统组成 图5-15 转角比例控制4WS系统图 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4.2 转角比

11、例控制式4WS系统 5.4.2.1 系统组成 图5-16 转向枢轴 1转向枢轴 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4.2 转角比例控制式4WS系统 5.4.2.1 系统组成 图5-17 4WS转换器的结构 24WS转换器 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4.2 转角比例控制式4WS系统 5.4.2.2 控制逻辑 图5-18 转向角比控制4WS控制流程方框图 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4.2 转角比例控制式4WS系统 5.4.2.2 控制逻辑 (a) 转向角控制 (b) 转向角比传感器的特性 图5-19 转向角比控制 1转向角控制 按照如图5-19所示的转向角比

12、控制图，由主电动机进行 控制。驾驶员通过4WS方式转换开关，可选择常规模 式(NORMAL)和运动模式(SPORT)。 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4.2 转角比例控制式4WS系统 5.4.2.2 控制逻辑 22WS选择功能 2WS开关量于ON位置且变速器为倒挡状态时 ，因与车速无关，故将后轮的转向操纵量设 定为零。对2WS车倒退转向操纵已习惯的人 ，若对4WS车倒退转向操纵有失调感时，可 使用此开关。 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4.2 转角比例控制式4WS系统 5.4.2.2 控制逻辑 3安全性控制 (1) 主电动机异常时， 驱动副电动机只在同 相方向上，以常规

13、模 式(NORAML)按照车 速进行转向角比控制 。 (2) 车速传感器异常时 ，在SP1和SP2的任 何一个输出中，用车 速高的值通过主电动 机只对同相方向进行 转向角控制。 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4.2 转角比例控制式4WS系统 5.4.2.2 控制逻辑 3安全性控制 (3) 转向角比传感器异 常时，通过副电动机 驱动到同相方向最大 值时停止控制。此时 ，若是副电动机异常 ，则用主电动机进行 同样的控制。 (4) ECU异常时，通过 副电动机驱动到相同 方向最大值为止，然 后停止控制。此时， 能避免出现逆相位状 态。 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4.3 横

14、摆角速度比例控制式4WS系统 5.4.3.1 系统组成 图5-20 横摆角速度比例控制4WS系统的组成 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4.3 横摆角速度比例控制式4WS系统 5.4.3.1 系统组成 1前轮转向操纵机构 图5-21 前轮转向操纵机构的结构 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4.3 横摆角速度比例控制式4WS系统 5.4.3.1 系统组成 2后轮转向操纵机构 图5-22 后轮转向操纵机构的结构 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4.3 横摆角速度比例控制式4WS系统 5.4.3.2 控制状态 1大转向角控制(机械式控制) 图5-23 大转向角控制(逆相

15、位) 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4.3 横摆角速度比例控制式4WS系统 5.4.3.2 控制状态 2小转向角控制(电子式控制) (a) 反馈杆的工作原理 (b) 整体工作原理 图5-24 小转向角控制(同相位) 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4.3 横摆角速度比例控制式4WS系统 5.4.3.3 控制逻辑 图5-25 前轮转向角与后轮转向角之间的关系 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4.3 横摆角速度比例控制式4WS系统 5.4.3.3 控制逻辑 1车体侧滑角零控制 2受侧向风干扰时的控制 3ABS工作时的控制 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4

16、.3 横摆角速度比例控制式4WS系统 5.4.3.3 控制逻辑 r=Ks(v)f+Ky(v)y 式中 r后轮转向角； f前轮转向角； y横摆角速度； v车速； Ks转向角比例系数； Ky横摆角速度比例系数。 任务5.4 电子控制四轮转向控制系统 5.4.3 横摆角速度比例控制式4WS系统 5.4.3.3 控制逻辑 图5-26 控制比例系数 任务5.5 典型车辆电控动力转向系统的故障诊断与检修 5.5.1 基本检修 (1) 检查调整轮胎气压。 (2) 检查调整转向桥、转向系各部位配合 间隙以及转向盘的自由行程。 (3) 检查调整转向车轮定位参数。 (4) 检查调整转向油泵皮带张力。 (5) 检查发动机怠速提高能力。 (6) 检查转向油罐液位。 任务5.5 典型车辆电