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1、单元三 电子控制转向系统的检修电子控制动力转向系统在低速行驶时可使转向轻便、电子控制动力转向系统在低速行驶时可使转向轻便、灵活；灵活；当汽车在中高速区域转向时，又能保证提供最优的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。驶的操纵稳定性。1相关知识相关知识3.1 液压式电控动力转向系统液压式电控动力转向系统3.2 电动式动力转向系统电动式动力转向系统3.3 电控机械式助力转向系统电控机械式助力转向系统2为了实现在各种行驶条件下为了实现在各种行驶条件下转向盘上所需要的力转向盘上所需要的力都是都
2、是最佳值最佳值，必须采用更先进的电子控制动力转，必须采用更先进的电子控制动力转向系统向系统（Electronic Control Power Steerin，EPS）电子控制动力转向系可分为电子控制动力转向系可分为液压式电控动力转向液压式电控动力转向系统和电动式电控动力转向系统系统和电动式电控动力转向系统两类。两类。33.1 3.1 液压式电控动力转向系统液压式电控动力转向系统液压式电子控制动力转向系统是在传统的液压式电子控制动力转向系统是在传统的液压动力转向系统的基础上增设了电子控液压动力转向系统的基础上增设了电子控制装置而构成的，根据控制方式的不同，制装置而构成的，根据控制方式的不同，可分
3、为可分为流量控制式、反力控制式和阀灵敏流量控制式、反力控制式和阀灵敏控制式控制式三种形式。三种形式。43.1.1 3.1.1 流量控制式流量控制式ESPESP 流量控制式流量控制式EPS是根据车速传感器信号调节动力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，以控制转向转向装置中油液的输入、输出流量，以控制转向助力大小。助力大小。可分为可分为分流控制式和旁流控制式分流控制式和旁流控制式。5、轿车的流量控制式、轿车的流量控制式如图如图3-1所示，流量控制式转向系统主要由车速传所示，流量控制式转向系统主要由车速传感器、电磁阀、整体式动力转向控制阀、动力转感器、电磁阀、整体式动力转向控
4、制阀、动力转向油泵和电子控制单元等组成。向油泵和电子控制单元等组成。6 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原理车速越高，流过电磁阀电磁线圈的平均电流越大，电磁阀车速越高，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的开启程度越大7、蓝鸟轿车的流量控制式、蓝鸟轿车的流量控制式图图3-2所示为蓝鸟轿车的流量控制式动力转向系统，它是所示为蓝鸟轿车的流量控制式动力转向系统，它是在一般液压动力转向系统上再增加了在一般液压动力转向系统上再增加了旁通流量控制阀旁通流量控制阀、车、车速传感器、转角速度传感器、电子控制单元和控制开关等速传感器、转角速度传感器、电子控制单元
5、和控制开关等部件。部件。8图图3-3所示为旁流控制式动力转向系统的构成。所示为旁流控制式动力转向系统的构成。93.1.2 3.1.2 反力控制式反力控制式反力控制式动力转向系统是按照车速的变化，控反力控制式动力转向系统是按照车速的变化，控制制反力室油压反力反力室油压反力，调整动力转向器，从而使汽，调整动力转向器，从而使汽车在各种条件下转向盘上所需的转向操纵力都达车在各种条件下转向盘上所需的转向操纵力都达到最佳状态。到最佳状态。有时也把这种动力转向系统称为渐进型动力转向有时也把这种动力转向系统称为渐进型动力转向系统（系统（Progressive Power SteeringProgressive
6、 Power Steering，PPSPPS）。）。10、基本组成、基本组成如图如图3-4所示为反力控制式动力转向系统的组成。所示为反力控制式动力转向系统的组成。11图图3-5 电子控制渐进型动力转向系统结构电子控制渐进型动力转向系统结构 12车速传感器（略）车速传感器（略）电磁阀。电磁阀。电磁阀一般安装在转向齿轮箱体上，主要由电电磁阀一般安装在转向齿轮箱体上，主要由电磁线圈、铁芯及滑阀等组成。磁线圈、铁芯及滑阀等组成。13分流阀分流阀分流阀的基本结构如图分流阀的基本结构如图3-6所示，主要由阀门、弹所示，主要由阀门、弹簧及进出油口等构成。簧及进出油口等构成。1至电磁阀至电磁阀2至转向油泵至转
7、向油泵3至转阀至转阀4至油压反力室至油压反力室14转向控制阀。转向控制阀。转向控制阀的结构如图转向控制阀的结构如图3-73-7所示。所示。图图3-7 反力控制式动力转向控制阀结构反力控制式动力转向控制阀结构1扭杆扭杆 2回转阀回转阀 3油压反力室油压反力室153.1.3 3.1.3 阀灵敏度控制式阀灵敏度控制式阀灵敏度控制式阀灵敏度控制式EPS是根据车速控制电磁阀，直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）接改变动力转向控制阀的油压增益（阀灵敏度）来控制动力转向缸油压大小。来控制动力转向缸油压大小。这种转向系统结构简单、价格便宜，而且具有较这种转向系统结构简单、价格便
8、宜，而且具有较大的选择转向力的自由度，可以获得较好的转向大的选择转向力的自由度，可以获得较好的转向手感和良好的转向特性。手感和良好的转向特性。16 阀灵敏度控制式阀灵敏度控制式EPS主要由转子阀、电磁阀、主要由转子阀、电磁阀、车速传感器及车速传感器及ECU等组成。等组成。图图3-10 灵敏度控制式灵敏度控制式EPS的的结结构构17图图3-10 转转子子阀阀的的结结构及原理构及原理18图图3-11 转转子子阀阀的等效液的等效液压压油路油路193.2 3.2 电动式动力转向系统电动式动力转向系统 电动式电控动力转向系统是一种直接依靠电动机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
9、助力式转向系统。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。应用越来越广泛。203.2.1 3.2.1 基本结构和工作原理基本结构和工作原理电动式动力转向系统的基本组成如图电动式动力转向系统的基本组成如图3-12所示，主要由转所示，主要由转矩传感器、转角传感器、车速传感器、电动机、电磁离合矩传感器、转角传感器、车速传感器、电动机、电磁离合器
10、、减速机构、电子控制单元等组成。器、减速机构、电子控制单元等组成。21工作原理工作原理 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，）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。汽车在低、中和高速下都能获得最佳的转向效果。223.
11、2.2 3.2.2 主要部件的结构及工作原理主要部件的结构及工作原理、转矩传感器、转矩传感器转矩传感器的作用是检测驾驶员作用在转向盘上的转向力转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、转向方向等参数，并将其转变为电信号输送给矩、转向方向等参数，并将其转变为电信号输送给ECU，以作为电动助力的依据之一。以作为电动助力的依据之一。转矩传感器的结构、原理如图转矩传感器的结构、原理如图3-14所示。所示。23、电动机、电动机转向助力电动机就是一般的永磁电动机，电动机的输出转转向助力电动机就是一般的永磁电动机，电动机的输出转矩控制是通过控制其输入电流来实现，而电动机的正转和矩控制是通过控制其
12、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。图反转则是由电子控制单元输出的正反转触发脉冲控制。图3-15所示为一种比较简单实用的正反转控制电路。所示为一种比较简单实用的正反转控制电路。24、电磁离合器、电磁离合器图图3-16所示为电磁离合器的结构。当电流通过滑环进入离所示为电磁离合器的结构。当电流通过滑环进入离合器线圈时，主动轮产生电磁吸力，带花键的压板被吸引合器线圈时，主动轮产生电磁吸力，带花键的压板被吸引与主动轮压紧，电动机的动力经过轴、主动轮、压板、花与主动轮压紧，电动机的动力经过轴、主动轮、压板、花键、从动轴传给执行机构。键、从动轴传给执行机构。25
13、、减速机构、减速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，也有的采用两级行星齿轮与传动齿与转向轴驱动组合式，也有的采用两级行星齿轮与传动齿轮组合式，如图轮组合式，如图3-17所示。所示。26、电子控制单元、电子控制单元电动动力转向的基本组成如图电动动力转向的基本组成如图3-18所示。所示。273.3 3.3 电控机械式助力转向系统电控机械式助力转向系统电控机械式助力转向系统装备于一汽大众宝来、电控机械式助力转向系统装备于一汽大众宝来、高尔夫、速腾及上海大众途安等车型中。高尔夫、速腾及上海大众途安等车型中。与传统的
14、液压转向器相比，电控机械式助力转向与传统的液压转向器相比，电控机械式助力转向系统具有许多优点：它可以协助驾驶员行车，并系统具有许多优点：它可以协助驾驶员行车，并减轻身体和心理负担；同时，它仅在需要时进行减轻身体和心理负担；同时，它仅在需要时进行工作。工作。转向助力与车速、转向力矩和转向角等有关。转向助力与车速、转向力矩和转向角等有关。283.3.1 3.3.1 系统组成系统组成带双小齿轮的电动机械转向助力系统如图带双小齿轮的电动机械转向助力系统如图3-19所示。转向所示。转向系统的部件主要包括转向盘、带转向角度传感器的组合开系统的部件主要包括转向盘、带转向角度传感器的组合开关、转向柱、转向力矩
15、传感器、电动机械转向助力器电动关、转向柱、转向力矩传感器、电动机械转向助力器电动机、转向器、转向辅助控制单元等。机、转向器、转向辅助控制单元等。29元件的布置元件的布置303.3.2 3.3.2 控制原理控制原理转向助力是通过一个控制单元永久程序存储器中的特性曲转向助力是通过一个控制单元永久程序存储器中的特性曲线组来进行控制的。线组来进行控制的。31电子助力转向系统转向过程的控制原理如图电子助力转向系统转向过程的控制原理如图3-22所示。工作所示。工作过程如下：过程如下：驾驶员转动转向盘；驾驶员转动转向盘；转向盘上的扭矩转动转转向盘上的扭矩转动转向器上的扭转棒，转向力矩传感器探测到转动，并向器
16、上的扭转棒，转向力矩传感器探测到转动，并将测得的转向力矩发送给控制单元；将测得的转向力矩发送给控制单元；转向角度传转向角度传感器发送当前的转向角信号，转子转速传感器发送当感器发送当前的转向角信号，转子转速传感器发送当前的转向速度信号；前的转向速度信号；控制单元根据转向力矩、车速、发动控制单元根据转向力矩、车速、发动机转速、转向角和转向速度，以及在控制单元中设置的特性机转速、转向角和转向速度，以及在控制单元中设置的特性曲线，确定需要的助力扭矩，并控制电动机转动；曲线，确定需要的助力扭矩，并控制电动机转动；转向助转向助力是通过驱动齿轮来完成的，驱动齿轮由电动机驱动，电动力是通过驱动齿轮来完成的，驱
17、动齿轮由电动机驱动，电动机通过蜗轮传动并驱动小齿轮作用到齿条上，从而传送助力机通过蜗轮传动并驱动小齿轮作用到齿条上，从而传送助力转向力；转向力；转向盘扭矩和助力扭矩的总和是转向器上引起齿转向盘扭矩和助力扭矩的总和是转向器上引起齿条运动的有效扭矩，该扭矩驱动齿条实现转向。条运动的有效扭矩，该扭矩驱动齿条实现转向。32333.3 3.3 主要元件主要元件电子助力转向电子助力转向系统的工作原系统的工作原理如图理如图3-28所所示。示。34、转向角度传感器、转向角度传感器转向盘转向角度传感器安装在复位环的后面，转向盘转向角度传感器安装在复位环的后面，与安全气囊的滑环安装在一起。它位于组合开关和与安全气
18、囊的滑环安装在一起。它位于组合开关和转向盘之间的转向柱上。转向盘之间的转向柱上。35、转向扭矩传感器、转向扭矩传感器转向扭矩传感器的结构如图转向扭矩传感器的结构如图3-31所示。利用转向所示。利用转向扭矩传感器，可以直接在转向小齿轮上计算转向扭矩传感器，可以直接在转向小齿轮上计算转向盘扭矩。该传感器以磁阻的功能原理工作。它被设计成双盘扭矩。该传感器以磁阻的功能原理工作。它被设计成双保险（备用），以保证获得最高的安全性。保险（备用），以保证获得最高的安全性。36转向扭矩传感器的工作原理如图转向扭矩传感器的工作原理如图3-32所示。所示。37、转子转速传感器、转子转速传感器转子转速传感器是电动机械
19、转向助力器电动机转子转速传感器是电动机械转向助力器电动机的一个组成元件。从外部无法接触到它。的一个组成元件。从外部无法接触到它。转子转速传感器是根据转子转速传感器是根据磁阻功能原理磁阻功能原理工作的，在工作的，在结构上与转向力矩传感器相同。结构上与转向力矩传感器相同。、车速传感器、车速传感器转向系统的车速信号由控制单元提供。转向系统的车速信号由控制单元提供。、发动机转速传感器、发动机转速传感器38、电动机械转向助力器电动机、电动机械转向助力器电动机电动机为无刷异步电机，如图电动机为无刷异步电机，如图所示。工所示。工作时，它能够产生最大作时，它能够产生最大扭矩的转向助力。扭矩的转向助力。39、转向辅助控制单元、转向辅助控制单元转向辅助控制单元直接固定在电动机上，转向辅助控制单元直接固定在电动机上，因此无需铺设连接转向助力器部件的管路。转向因此无需铺设连接转向助力器部件的管路。转向辅助控制单元根据输入的信号，如转向角信号、辅助控制单元根据输入的信号，如转向角信号、发动机转速信号、转向力矩和转子的转速、车速发动机转速信号、转向力矩和转子的转速、车速信号、点火钥匙的信号等，探测到当前的转向助信号、点火钥匙的信号等，探测到当前的转向助力需要。计算出激励电流的电磁强度，并控制驱力需要。计算出激励电流的电磁强度，并控制驱动电动机。动电动机。40