第十章动力转向

1、第十章第十章 汽车电控动力转向系统结构原理与故障诊断汽车电控动力转向系统结构原理与故障诊断10.1动力转向系统概述动力转向系统概述10.2系统分类与组成与结构特点系统分类与组成与结构特点10.3结构于原理结构于原理10.4故障诊断与检测故障诊断与检测210.1动力转向系统概述动力转向系统概述动力转向系统是依靠驾驶员的体能并在其他能源帮助下进行汽车转向，动力转向器以前的用于大型，重型汽车，随着发动机前置前轮驱动汽车的增加，助力转向装置已成为轿车的标准装备；随着动力转向系在汽车上的日益普及，对其性能的要求不在是单纯地为了减轻操作力，而是能够根据车速与行驶条件的变化产生相应的，合适的转向作用力，无转

2、向助力电 3 子控制装置时，汽车在停车状态和低速行驶时，需要较大的转向操舵力，随着汽车速度的增加，转向操舵力也随之下降。而理想的动力转向系统应在停车状态时能提供足够的助力使原地转向容易，当车速增加时助力逐渐减小，进入高速状态时则应无助力，须让操纵者有一定的”路感”。这就要求动力转向系统能够根据汽车行驶条件的变化，对助力的大小实行控制。 10.1动力转向系统概述动力转向系统概述4 当前采用较多的是液压转向助力系统，它所产生的助力是根据发动机转速的变化进行控制(称为转速感应型)。这种动力系统不能对车速和操作频度的变化进行精确控制，而且作为动力源的液压泵在无需助力时仍被驱动，消耗了发动机功率。为了提

3、高控制精度，节省能源，各国都在研制新型动力转向系统，并在一些汽车上得到 10.1动力转向系统概述动力转向系统概述5应用。新型转向助力系统多采用微机控制，因而又称为电控动力转向系统。其优点在于控制方式简单。可靠,控制精度高，成本低，质量小。电控动力转向系统能在汽车低速运行时，系统能保证最优控制传动它和稳定的手感，从而提高高速行驶时的稳定性。学习目标10.1动力转向系统概述动力转向系统概述6(1).了解汽车电控动力转向系统的作用和特点。(2).掌握汽车电控动力转向系统的组成和结构特点。(3).掌握汽车电控动力转向系统的工作过程。 会分析汽车电控动力转向系统常见故障的产生原因。(4).会检修汽车电控

4、动力转向系统的主要零部件。10.1动力转向系统概述动力转向系统概述7当车速越低时转向操纵就越重,若采用固定的助力倍数，当低速下转向的操纵力减小到比较理想的程度时则可能导致高速下操纵力过小手感操纵力不明显，转向不稳定；反之如果加大高度转向时的操纵力，则低速转向时的操纵力又过大。为了实现再各种转速下转向的操 10.1动力转向系统概述动力转向系统概述8纵力都是最佳值，那么电子控制动力转向系统时最好的选择。电子控制动力转向系统简称EPS是Electronic Control Power Steering英文缩写。它不但可以随行驶条件及时调整转向助力倍数。而且在结构也比液力和气压式助力转向系统轻巧简便，

5、特别适合于小轿车10.1动力转向系统概述动力转向系统概述910.2系统分类与组成与结构特点系统分类与组成与结构特点电控动力转向系统可分为：电动式动力转向系统，电子液力式转向系统，电动液力式转向系统。电子控制动力转向系统一般由转向柱组件，转向传感器，电脑，电磁阀和液压控制组件等组成。电动式动力转向系统主要用于轻型汽车，原因是轻型汽车发动机室自由空间狭小，其对转向助动力要求不大。电控动力转向系统转向操纵灵活轻便，能吸收地面对前轮的冲击。1010.3结构于原理一、电动式动力转向系统1.电动式动力转向系统构造。（1）.车速感应式电动动力转向系统主要由转向柱组件，电机组件和控制系统构成。（2）.转向柱组

6、件。转向助动力由直流电机产生，直流电机安装在转向柱上。1110.3结构于原理12转向助力器内转向盘侧输入轴，齿轮箱输出轴以及扭杆所构成。操纵转向盘时扭杆轻微扭转，在输出轴与输入轴之间将产生滑动。即使扭杆损伤，由于没有手动锁销，也不会导致不能转舱。10.3结构于原理1310.3结构于原理14图5-2,转向助力器.(a)主视图.(b)剖视图(手动锁销部分)（1）.电机组件.设置在转向柱上的电机组件.由涡轮、电磁离合器、直流电机构成.图5-3所示为电机组件构造。涡轮与固定在转向柱输出轴上的斜齿轮相啮合，它把电机的回转减速后传递到输出轴上，电磁离合器介子减速器与电机之间,当离合器断电时，不能把电机的驱

7、动力传递给输出轴,此时手动转向发生作用。10.3结构于原理1510.3结构于原理1610.3结构于原理1710.3结构于原理18图5-5电位计的构造.(a)输出轴侧;(b)输入轴侧.电位计实质上是一个滑动可变电阻器,其滑动触点固定在输出轴上,电阻线(滑动部分)固定在输入轴上.当操纵转向盘时,滑动触点在电阻线上移动.电位计的电阻值随之发生变化.这种电阻值的变化可转换成电压值的变化,经过集成电路IC处理.最终以电流变化的形式,从滑环与电刷构成的电流信号输出部分,把转向盘操纵信号送到电脑中.从该电流输出信号可以判断出转向盘回转方向,在设定值以上为向右旋回,在设定值以下为向左旋回,并且从此10.3结构

8、于原理19来决定电机的回转方向.车速传感器接受如下几种信号:转向电机的电流,是流向电机的驱动电流,它可作为监视电机反转或异常状态的信号.发电机的发生电压,可作为检查蓄电池充电状态的信号,以交流发电机L端子电压为输出信号.发动机的回转信号,是检查车速传感器状态的信号,它从点火线圈端子处输入.信号控制器从各个传感器处接收上述输入信号,并且可判断转向助力器的大小与方向.向电机发出驱动指令.它是一台微电脑,一般安装在驾驶室下方.10.3结构于原理202.工作原理 信号控制器可根据车速传感器与转向传 感器的输入信号,决定驱动电机的回转力与回转方向.当车速为045Km/h时,根据车速决定转向助动力.当系统

9、发生异常时,安全保障机构将发挥作用,切断电机与电磁离合器电源.并转为手动转向状态.根据需要,在控制系统中也可设置故障自诊断系统.10.3结构于原理2110.3结构于原理22a-电路b-接线插座端子代号10.3结构于原理23二、电子液力式转向系统电子液力式转向系统，可通过控制电磁阀动作，使动力转向液压控制回路根据车速变化，在低速时操纵力减轻，而中速以上随手感变化操纵力。图5-8所示为电子液压式转向系统构造。主要由油泵.电磁阀.分流阀.动力缸.转向齿轮箱和控制阀轴等构成。10.3结构于原理2410.3结构于原理1-油泵；2-油箱；3-电磁阀；4-分流阀；5，6-油孔；7-扭杆；8-转向盘；9-销；

10、10-控制阀轴；11-回转阀；12-销；13-小齿轮轴；14-动力缸右室；15-动力缸左室；16-活塞；17-动力缸；18-齿条；19小齿轮；20-转向齿轮箱；21-柱塞；22-油压反力室；23-阻尼孔图10-8电子液力式转向系统25.电子液力转向系统构造（1）.转向齿轮箱。扭杆上端和下端分别与控制阀轴和小齿轮轴以销钉连接。小齿轮轴上端以销钉与回转阀连接。转向盘通过转向轴与控制阀轴连接。因此，转向盘回转力可通过扭杆与控制阀传递到小齿轮。当扭杆受到扭矩作用时，控制阀与回转阀相应发生回转运动，并使各种油孔连通状态发生变化，可控制动力缸流量，变化动力缸左.右室油路通道。在油压反力室受到高压作用时，柱

11、塞推动控制阀轴。此时，扭杆即使受到扭矩作用，由于柱塞推力的影响，也会仰制控制阀的相对回力。10.3结构于原理26(2).分流阀.分流阀具有将油泵输出的动力油，分流至回转阀与电磁阀两侧的作用。即使回转阀与电磁阀侧的油压变化，分流阀也总是可以以一定流量并根据车速与操纵状态变化，向电磁阀侧供给油液。(3).电磁阀。电磁阀由滑阀.电磁线圈.油路通道等构成。电磁阀油路的阻尼面积，可随电磁阀线圈通电电流占空比（通断比）变化而改变。通电电流大时，滑阀被吸引，油路的阻尼面积增大，流向油箱回油量增加。车速低时，通电电流阻尼面积大，油液将流回油箱，随着车速升高，电流减小，油液回流量也减少。 10.3结构于原理27

12、1.工作原理电子液力式转向系统具有了3种控制状态。电脑（ECU）根据车速传感器信号判断出车辆处于停止状态，低速状态，还是中高速状态，从而控制电磁阀通电电流。 10.3结构于原理28(1).停车与低速状态。由于向电磁阀通电电流大，经分流阀分流的油液通过电磁阀回流油箱，故柱塞受到的背压(油压反力室压力)小。因此，柱塞推动控制阀的大小，转向盘回转力可在扭杆处产生较大扭矩。回转阀被固定在小齿轮轴上，控制阀随扭杆扭转作用相应回转，在两阀油孔连通，油泵输出油压作用到动力缸右室（或左室），使功率活塞左移（或右移），从而产生操纵助动力。(2).中高速直行状态,车辆直行时,转角小,扭杆相对扭矩小,回转阀与控制阀

13、连通的油孔开度小,回转阀压力升高.由于分流阀的作用,使电磁阀侧油量增加.同时,随着车速升高,通电电流小电磁阀阻尼面积减小,油压反力室的反力压增大,使柱塞推动控制阀轴力增大.这样,操纵力增加了扭杆的扭矩作用,柱塞产生的反力使手感增强,从而可获得稳定的随机拟合.10.3结构于原理29(3).中高速转向状态.在从存在油压反力的中高速直行状态操纵时,扭杆的扭转角逐渐减小,回转阀与控制阀连用油孔也逐渐减小,使回转阀侧油压进一步升高.随着该油压上升,将从固定阻尼孔向油压反力室供给油液,导致柱塞推力进一步增强.这样,操纵里将随转角的变化响应增大,从而在高速领域可获得稳定的操纵拟合.10.3结构于原理30三、

14、电动-液力式转向系统电动-液力转向系统,是以电机驱动油泵实现动力转向的装置.1.构造该系统由电机-油泵组件、转向角传感器、动力转向齿轮箱、信号控制器和功率控制器等构成.电动-液力式转向系统的组成及构造分别如图5-9和图5-10所示.10.3结构于原理3110.3结构于原理3210.3结构于原理3310.3结构于原理34（）.转向齿轮箱。该转向齿轮箱与一般动力转向齿轮箱结构大致相同 10.3结构于原理3510.3结构于原理36 在信号控制器（CPU）内，已存储有根据试验获得不同运转条件下的控制方法，可从传感器输入信号判定行驶状况，从而计算出应向电机提供的驱动电流，并向功率控制器发出驱动信号。同时

15、，控制系统异常时，可向驾驶员发出报警信号，并使安全保障机构能发挥作用，确保转向操作处于正常状态。 正常信号控制器安装在后行李箱舱内。信号控制器的安装位置如图513所示。10.3结构于原理3710.3结构于原理3810.3结构于原理3910.3结构于原理40转向角传感器可以把转向盘动作状况转换为电信号并输出到信号控制器，图5-16为该传感器安装位置，图5-17为该传感器构造。转向角传感器安装在转向柱下端其内部有光电耦合器。电动-液力转向系统使用普通动力转向系统用动力油要求低温流动性好。10.3结构于原理4110.3结构于原理4210.3结构于原理431.工作原理电动-液力转向系统采用车速干预式控

16、制方式，其转向助动力随车速提高而减少。同时，根据运行道路条件。设计了不同控制模式。可根据20s内的平均车速与平均操重量判定车辆当前运行道路条件。变控制模式最多需要1.1s，可避免助动力的急剧变化。运行道路条件与助动力关系如表5-1。表5-1运行道路条件与助动力关系所示10.3结构于原理4410.3结构于原理4510.3结构于原理4610.3结构于原理4710.3结构于原理4810.4故障诊断与检测电子控制动力转向系统一般都具有故障自诊断功能，以监测诊断系统的工作情况，当系统发生故障时，电子控制单元将其故障信息以代码的形式显示出来以使维修人员快捷准确地 判断故障类型及故障部位。下面介绍几种车型电

17、子控制动力转向系统的故障自诊断测试方法及故障码内容。 10.3结构于原理49一.奔驰W140动力转向系统故障自诊断奔驰W140的300SE、500SEL,600SEL,S500,S600等车型其动力转向系统故障自诊断步骤如下：（）按要求接好诊断测试仪（）将点火开关置于ON位（）按启动按钮24s（）读取并记录故障码显示值（）再按启动按钮24s若系统无其他故障，则将显示出先前显示出的故障码，若陈在有附加故障码，单独的故障码被显示出：（）重复(5)步，直到重复显示出第一个故障码为止；（）记录全部来自故障码读取的附加故障；10.3结构于原理50（）按表5-2及诊断测试清除全部记录的故障，清除单独的故障码之后，必须按下述要求清除读取；（）将SW打到“ON（开）”位；（）按启动钮2-4秒