任务9EPS转向检测诊断与排除课件

汽车电子转向EPS控制电路检测、诊断与排除目标1、了解：液压电子转向系与电动机式电子转向系的工作原理。2、熟悉：液压电子转向系与电动机式电子转向系的结构组成。3、掌握：电子转向系各部件组成部分的检测方法。5、学会：数据的读取及记录的方法，能够根据检测项目的检测结果，分析故障产生的原因。电子控制动力转向系统是现代轿车上普遍采用的转向系统。本任务主要是掌握电子控制动力转向系统的分类、工作原理，并能掌握系统的故障检测及排除方法。学习任务91学习任务9汽车电子转向EPS控制电路检测、诊断与排除项目9.1汽车电子转向EPS控制电路检测、诊断与排除2行驶15万公里的凌志轿车原地转向时转向盘明显沉重，转向时助力泵有吱吱的响声，并转向装置偶尔失效，高速转向时反而过渡灵敏，检查时发现故障警告灯点亮，变为常规转向机构，完全处于保险状态。凌志轿车属于液压式电子转向动力转向系统，车辆转向沉重，可能是液力泵不工作，液压系统密封性变差，有空气进入。在动力转向沉重，助力失效时，ECU工作可能停止工作，液压式电子转向动力系统的其他组成部门失效可以通过检测来判断。情境导入学习任务4汽车电子转向EPS控制电路检测、诊断与排除任务一电子控制转向系统概述任务二液压式电控动力转向系统结构与检修任务三电动式电控动力转向系统结构与检修一、任务分析•电子控制动力转向（ElectronicControlPowerSteerin，EPS）系统在低速行驶时可使转向轻便、灵活；当汽车在中高速区域转向时，又能保证提供最优的动力放大倍率和稳定的转向手感，从而提高高速行驶的操纵稳定性。机械式转向系统动力转向系统液压式电子控制动力转向系统电动式电子控制动力转向系统流量式控制EPS反力式控制EPS转向系统液压式动力转向系统●电动转向系统种类任务二液压式电控动力转向系统结构与检修•本次任务就将向读者介绍关于液压式电控动力转向系统结构及检修的相关知识。二、相关知识（一）基本组成•液压式电控动力转向系统的组成如图6-2所示，主要包括传感器、电子控制单元（ECU）、液压泵、控制液体流量的电磁阀、普通动力转向系统等。1．流量控制式EPS

•流量控制式EPS是根据车速传感器信号调节动力转向装置中油液的输入、输出流量，以控制转向助力大小，其系统布置如图6-3所示。•可分为分流控制式和旁流控制式。（1）分流控制式•分流控制式电控动力转向系统如图6-4所示，主要由车速传感器、电磁阀、整体式动力转向控制阀、动力转向油泵和电子控制单元等组成。•其控制原理如图6-5所示。图6-5分流控制式液压电控动力转向系统原理•分流控制式液压电控动力转向系统控制电路如图6-6所示。•车速越高，流过电磁阀电磁线圈的平均电流越大，电磁阀的开启程度越大，如图6-7所示。图6-7分流电磁阀结构及其驱动信号（2）旁流控制式•旁流控制式液压电控动力转向系统的组成如图6-8所示。•驾驶员可以选择3种适应不同行驶条件的转向力特性曲线，如图6-9所示。•旁通流量控制阀的结构如图6-11所示。•旁流控制式电控动力转向系统控制电路如图6-12所示。三、任务实施—液压电控动力转向系统检修•下面以皇冠轿车液压电控动力转向系统为例介绍其具体检修方法。（一）检修要求及注意事项①确定悬架没有被改动过，否则会影响转向系统的工作。②轮胎尺寸、气压规格需要与生产厂家的规定相符合。③动力转向油泵皮带张力需要达到生产厂家的规定。④动力转向油泵储油罐中的液面高度需要达到生产厂家的规定。⑤发动机怠速转速需要达到厂家规定的标准，并且运转要稳定。⑥确定转向盘没有更换过，需要是原车配件。（二）检修方法及步骤1．基本检查（1）动力转向液面高度检查（2）皮带张紧力的检查（3）系统压力的检查，如图6-24所示。图6-24系统压力检查2．电控系统线路检查

•控制系统电路及插接器如图6-25所示。知识1助力不足的故障现象汽车转向过程中助力效果差。任务实施：助力不足的故障排除第1步：检查转向助力泵V带张紧度，并调整第2步：检查转向器润滑油，若低于下限应添加第3步：检修液压泵，若漏油应检修或更换第4步：检查调整悬架系统，若悬架弹簧弹性不足或断裂应更换知识1转向振动的故障现象转向时转向盘振动。任务实施：转向振动的故障排除第1步：检查前轮是否平衡第2步：检査前轮轮辋是否发生拱曲变形，变形应更换第3步：检査转向传动机构，若松旷应调整或更换相关零件第4步：检查减振器，若漏油应更换第5步：检查悬架弹簧若弹性不足或断裂应更换第6步：检查调整前轮定位，调整到标准数据第7步：检查传动轴，轴弯曲应更换第8步：检查转向器是否松动、松动应紧固①电源线路检查。②搭铁线路检查。③车速传感器线路检查。④电磁阀线路检查。3．电控元件的检查（1）电磁阀的检查•如图6-26所示，此时应听到电磁阀动作的“咔哒”声，否则应更换电磁阀。（2）EPS电控单元ECU的检查•如图6-27所示。•所测电压应比原来增加0.07～0.22V。•如果无电压，应更换ECU。任务三电动式电控动力转向系统结构与检修一、任务分析•电动式电控动力转向系统是一种直接依靠电动机提供辅助扭矩的电动助力式转向系统。•该系统只需利用微机控制电动机电流的方向和幅值，就可直接控制转向助力的大小，控制的自由度较高，且结构简单、布置方便，其在轿车上的应用越来越广泛。•本次任务就将向读者介绍电动式电控动力转向系统结构及检修的相关知识。二、相关知识

（一）电动式动力转向的基本组成、原理及特点1．其本组成•电动式动力转向系统的基本组成如图6-28所示，主要由扭矩传感器、转角传感器、车速传感器、电动机、电磁离合器、减速机构、电子控制单元等组成。转向EPS(电子助力转向)马达直接驱动齿条分相器型扭矩传感器转向齿轮单元无电刷式马达减速机构转角传感器驱动形式2WD(有VGRS)4WD形式车速感应式齿轮减速比12.4~17.214.6方向盘左右极限转动圈数2.7~3.73.1齿条行程[mm(in.)]158(6.22)153(6.02)[规格]2．工作原理•电动式动力转向系统的基本原理是电子控制单元（ECU）根据车速传感器和扭矩传感器的信号，判断汽车的运行状况，以确定助力扭矩的大小和方向，然后发出控制指令，控制电动机的电流大小和方向，通过减速机构产生转向助力扭矩，使汽车在低、中和高速下都能获得最佳的转向效果。3．特点①质量轻。②能耗少。③“路感”好。④污染少。⑤应用范围广。⑥装配性好、易于布置。（二）电动式电控动力转向系统主要部件的结构及工作原理

1．扭矩传感器•扭矩传感器的作用是检测驾驶员作用在转向盘上的转向力矩及转向方向等参数，并将其转变为电信号输送给ECU，以作为控制电动助力大小和方向的主要依据。扭矩传感器(分相器型)扭矩传感器检测到扭转杆扭转变形，将其转变为电子信号并输出至EPSECU转向主轴(输入轴)扭转杆分相器单元1小齿轮轴(输出轴)齿条轴分相器单元2至EPSECU•常用的有电磁感应式扭矩传感器和滑动电阻式扭矩传感器。扭矩传感器(分相器型)扭矩传感器由分相器单元1、2及扭转杆组成转子部分的分相器单元1固定于转向主轴,转子部分的分相器单元2固定于小齿轮轴.转向主轴(输入轴)扭转杆分相器单元1(定子部分)分相器单元2(定子部分)分相器单元2

(转子部分)分相器单元1(转子部分)小齿轮轴(输出轴)（1）电磁感应式扭矩传感器•图6-29所示为电磁感应式扭矩传感器的结构及工作原理。（2）滑动电阻式扭矩传感器•图6-30所示为滑动电阻式扭矩传感器的结构和原理示意图。2．电动机

•转向助力电动机就是一般的永磁电动机，连同离合器和减速齿轮一起，如图6-31所示。•电动机的输出扭矩控制是通过控制其输入电流来实现，而电动机的正转和反转则是由电子控制单元输出的正反转触发脉冲控制。•图6-32是一种比较简单实用的正反转控制电路。3．电磁离合器•电磁离合器装在电动机和减速机构中间，用于控制电动机动力的输出，其工作原理如图6-33所示。4．减速机构•减速机构的作用是把电动机的输出扭矩放大后，再传给转向齿轮箱的转向机构。•目前使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6-34所示；也有的采用两级行星齿轮与传动齿轮组合式，如图6-35所示。5．电子控制单元（ECU）

•电子控制单元（ECU）是控制系统的核心，其组成如图6-36所示。•主要包括4KB的ROM、256B的RAM、8位微处理器（CPU）、A/D（模拟/数字）转换器、D/A（数字/模拟）转换器、I/F（电流/频率）转换器、放大电路、动力监测电路、驱动电路等。（三）上海大众TOURAN电动转向系统

1．组成与结构•TOURAN电动转向系统的组成如图6-37所示，主要由方向盘、带转向角度传感器G85的组合开关、转向柱G527、转向力矩传感器G269、电动机械转向助力器电动机V187、转向器、转向辅助控制单元J500等部件组成。•其元件的布置如图6-38所示。（1）电动机V187

•电动机V187为无刷异步电动机，如图6-39所示。（2）转向力矩传感器G269•利用转向力矩传感器G269可以直接在转向小齿轮上计算方向盘的扭矩。•该传感器以磁阻的功能原理工作。•转向力矩传感器的工作原理如图6-40所示。（3）转子转速传感器

•转子转速传感器用于检测电动机V187的转子转速，并将转速信号反馈给控制单元J500，以便其精确控制电动机V187的动作。•它安装在电动机V187的内部，也是根据磁阻功能原理工作的，在结构上与转向力矩传感器G269相同。（4）转向角度传感器G85•光电式转向角度传感器G85位于组合开关和方向盘之间的转向柱上，它通过CANBUS数据总线，向转向柱电子装置控制单元J527提供信号，以便测算转向角。•在转向柱电子装置控制单元中，设有电子系统，用于分析转向角度传感器G85输送的信号。（5）转向辅助控制单元J500•转向辅助控制单元J500直接固定在电动机上，它根据输入的信号（如转向角度信号、发动机转速信号、转向力矩和转子的转速、车速信号、点火钥匙等信号）计算当前的转向助力需要，并控制驱动电动机V187转动。2．控制原理及工作过程（1）控制原理（2）工作过程

•TOURAN电动转向系统控制系统的组成如图6-42所示，其工作过程如图6-43所示。图6-42控制系统组成●电动转向系统检查

一、检修注意事项

1、应经常检查转向系统储油罐油面以及油质，如需添加更换或排气应及时进行。

2、行驶过程中尽量避免将方向打到某一侧极限，防止动力油泵负荷过大。

3、电控转向系统发生故障时，通常不要打开ECU及各种电控元件的盖子或盒子，以免造成ECU被静电损坏。

4、检修过程中一般按照可能性由大到小，检查复杂程度由简到难的顺序进行，先对线路和传感器等元件进行基本检查，不要轻易更换ECU或拆卸管路。2．常规检查（1）检查传动带

对于动力转向泵传动带的检查主要包括两项内容：一是传动带与带轮配合位置的检查。二是传动带松紧度的检查，利用丰田专用工具检查，在95Nm的作用力矩下，皮带的挠度为：运转5min以下时：7.5~9.5mm；运转5min以上时：9~13mm。（2）检查储液罐液面高度

丰田汽车采用的转向液压油牌号为ATFDEXRON®Ⅱ，检查油面高度时，保持车身水平位置，油温80°C时进行。在发动机维持怠速运转（约850r/min）的条件下，反复将转向盘从左侧打到右侧再返回，使得油温达到正常要求后，打开储液箱，检查液压油有无泡沫或乳化现象，量油尺液面应在HOT范围以内。若在检查系统无泄漏情况下需要补给液压油，按规定号牌补给；若需更换液压油，则先顶起转向桥，从转向油罐及回油管排出旧液压油，并将转向盘反复左、右转至极限位置，直至旧液压油排尽后1~2s后加注新液压油。（3）系统空气排放动力转向系统在更换液压油后和检查转向油罐中油位时发现有气泡冒出时，说明系统内渗入了空气，这将引起转向沉重，前轮摆动，转向噪声等故障，必须对系统进行排气，具体程序如下：架起转向桥，发动机怠速运转，反复向左、右转动转向盘到极限位置，直至转向油罐内无气泡冒出并消除乳化现象，表明液力转向系统中的空气已基本排除干净。（4）检查油泵压力将油压表的一端接在转向液压泵的输出端，另一端接在转向助力器的输入端，维持发动机怠速运转，油温达到80°C，如图所示。检查阀关闭时的压力：不小于7845kPa；检查阀全开时的压力差（1000r/min和3000r/min时）：不大于490kPa；检查转向盘在锁定位置时：不小于7845kPa。（5）检查转向盘转向力矩使汽车停放在平坦地面上，两转向轮在直线行驶位置，发动机怠速运转，测量转向盘从中间位置向左、右转动所需的力矩，标准：不大于5.9Nm。2.动力转向电控系统电路图（1）点火开关ON，检查ECU-IG保险丝是否正常如果不正常则更换保险丝后再检查如已经正常则可确定是保险丝故障如仍不正常