電控動力轉(zhuǎn)向與四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)第一頁，共53頁。項目5電控動力轉(zhuǎn)向與四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)【知識目標】1．掌握電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型及結(jié)構特點，會分析各類電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理，并能夠比較各自的性能特點及適用范圍。2．掌握四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構與工作原理。3．了解電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常見故障的原因、診斷方法及排除方法。【能力目標】1．能夠正確判斷動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力狀況。2．會檢查液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油質(zhì)、油量、油壓和皮帶松緊度，能夠正確更換轉(zhuǎn)向助力油并進行油路排氣。3．能夠檢測電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳感器、電磁閥和電機，并判斷其工作性能。【重點與難點】電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力調(diào)節(jié)原理。第二頁，共53頁。任務5.1概

述普通動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以使轉(zhuǎn)向操縱靈活、輕便，但它的缺點是具有固定的動力放大倍數(shù)，因此無法兼顧高速和低速時車輛對轉(zhuǎn)向助力的不同要求。電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(ElectronicControlPowerSteering，EPS)因具有可變的動力放大倍數(shù)，既可在低速時使轉(zhuǎn)向輕便、靈活，又能在高速時保證穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向手感，駕駛舒適性、操縱穩(wěn)定性更高，所以在轎車上得到了廣泛的應用。第三頁，共53頁。任務5.2電控液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)5.2.1反力控制式EPS反力控制式電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能根據(jù)車速大小，控制油壓反力室，改變轉(zhuǎn)向控制閥扭桿的扭轉(zhuǎn)剛度，從而實現(xiàn)對轉(zhuǎn)向助力大小的控制。圖5-1反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1—轉(zhuǎn)向油罐；2—分流閥；3—節(jié)流孔；4—扭桿；5—轉(zhuǎn)向盤；6、9、15—銷；7—閥芯；8—閥套；

10—活塞；11—轉(zhuǎn)向動力缸；12—齒條；13—小齒輪；14—小齒輪軸；16—柱塞；17—油壓反力室；18—電磁閥；19—電控單元；20—車速傳感器；21—轉(zhuǎn)向油泵第四頁，共53頁。任務5.2電控液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)5.2.2流量控制式EPS流量控制式電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過車速信號來調(diào)節(jié)向動力轉(zhuǎn)向裝置供應的油量，從而實現(xiàn)對轉(zhuǎn)向助力的控制。圖5-2流量控制式EPS的基本結(jié)構1—轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器；2—轉(zhuǎn)向柱；3—轉(zhuǎn)向油罐；4—轉(zhuǎn)向油泵；5—轉(zhuǎn)向齒輪聯(lián)動機構；6—電磁線圈；7—旁通流量控制閥；8—轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器增幅器；9—電控單元第五頁，共53頁。任務5.2電控液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)5.2.2流量控制式EPS圖5-3流量控制式EPS的工作原理1—轉(zhuǎn)向油泵；2—旁通流量控制閥；3—電磁線圈；4—轉(zhuǎn)向角速度傳感器；5—轉(zhuǎn)向器；6—控制閥；7—車速傳感器；8—電控單元；9—控制開關第六頁，共53頁。任務5.2電控液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)5.2.2流量控制式EPS圖5-4旁通流量控制閥的結(jié)構1—主滑閥；2—穩(wěn)壓滑閥；3—電磁線圈柱塞；4—調(diào)節(jié)螺釘；5—電磁線圈；6—流量主孔；7—節(jié)流孔第七頁，共53頁。任務5.2電控液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)5.2.3閥靈敏度控制式EPS閥靈敏度控制式EPS是根據(jù)車速控制電磁閥直接改變動力轉(zhuǎn)向控制閥的油壓增益(閥靈敏度)來控制油壓，從而控制轉(zhuǎn)向助力大小的。圖5-589型地平線牌轎車閥靈敏度控制式EPS1—發(fā)動機；2—前輪；3—轉(zhuǎn)向油泵；4—動力缸；5—轉(zhuǎn)向油罐；6—電磁閥；7—電控單元；8—車速傳感器；9—車燈開關；10—空擋開關；11—離合器開關；12—蓄電池；13—外體；14—內(nèi)體第八頁，共53頁。任務5.2電控液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)5.2.3閥靈敏度控制式EPS圖5-6控制閥等效液壓回路1—轉(zhuǎn)向油泵；2—控制單元；3—轉(zhuǎn)向油罐第九頁，共53頁。液壓式電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于工作壓力和工作靈敏度較高，尺寸較小，因而獲得了廣泛應用。但這類動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的共同缺點是結(jié)構復雜、消耗功率大、容易產(chǎn)生泄漏、轉(zhuǎn)向助力不易有效控制等。近年來，隨著微型計算機在汽車上的廣泛應用，出現(xiàn)了電動式電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，簡稱電動式EPS。任務5.3電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)5.3.1電動式EPS的特點與類型5.3.1.1電動式EPS的特點第十頁，共53頁。任務5.3電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)5.3.1電動式EPS的特點與類型5.3.1.1電動式EPS的特點優(yōu)點(1)電動機、離合器、減速裝置及轉(zhuǎn)向桿等部件裝配成一個整體，既無管道也無控制閥，使其結(jié)構緊湊，質(zhì)量減輕。(2)沒有液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所需的常運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向油泵，電動機只是在需要轉(zhuǎn)向時才接通電源，所以可節(jié)省燃料。(3)省去了油壓系統(tǒng)，所以不需要給轉(zhuǎn)向油泵補充油，更不必擔心漏油。(4)可以比較容易地按照汽車的需要設置、修改轉(zhuǎn)向助力特性。第十一頁，共53頁。任務5.3電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)5.3.1電動式EPS的特點與類型5.3.1.2電動式EPS的類型根據(jù)電動機對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)生助力部位的不同，電動式EPS可分為轉(zhuǎn)向軸助力式、轉(zhuǎn)向齒輪助力式和轉(zhuǎn)向齒條助力式三類，如圖5-7所示為轉(zhuǎn)向軸助力式EPS。圖5-7轉(zhuǎn)向軸助力式EPS1—轉(zhuǎn)向盤；2—轉(zhuǎn)向軸；3—電控單元；4—電動機；5—電磁離合器；6—轉(zhuǎn)向齒條；7—橫拉桿；8—轉(zhuǎn)向輪；9—輸出軸；10—扭桿；11—轉(zhuǎn)矩傳感器；12—轉(zhuǎn)向齒輪第十二頁，共53頁。任務5.3電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)5.3.2電動式EPS的基本結(jié)構第十三頁，共53頁。任務5.3電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)5.3.2電動式EPS的基本結(jié)構Uo=KUiθ式中

Uo——輸出電壓；

K——比例系數(shù)；

Ui——輸入電壓；

θ——扭力桿扭轉(zhuǎn)角。(a)結(jié)構

(b)工作原理圖5-8無觸點式轉(zhuǎn)矩傳感器第十四頁，共53頁。任務5.3電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)5.3.2電動式EPS的基本結(jié)構減速機構是電動式EPS不可缺少的部件。目前，實用的減速機構有多種組合方式，一般采用蝸輪蝸桿與轉(zhuǎn)向軸驅(qū)動組合式，如圖5-9所示。圖5-9電動式EPS的減速機構1—轉(zhuǎn)矩傳感器；2—控制臂；3—傳感器軸；4—扭桿；5—滑塊；6—球槽；7—連接環(huán)；8—鋼珠；9—蝸輪；10—蝸桿；11—離合器；12—電動機第十五頁，共53頁。任務5.3電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)5.3.3電動式EPS的工作原理圖5-10電動式EPS的工作原理第十六頁，共53頁。任務5.3電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)5.3.3電動式EPS的工作原理圖5-11雷克薩斯電動式EPS工作原理第十七頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.1概述5.4.1.14WS的功用四輪轉(zhuǎn)向的功用主要是確保車輛良好的操縱性與穩(wěn)定性，即有效控制車輛橫向的運動特性，以充分保證車輛的操縱穩(wěn)定性。具體而言，4WS低速轉(zhuǎn)向時利用前后輪逆向轉(zhuǎn)向特性來提高機動性，而高速轉(zhuǎn)向時則利用前后輪同相轉(zhuǎn)向特性來提高方向穩(wěn)定性。第十八頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.1概述5.4.1.24WS汽車的轉(zhuǎn)向特性1．4WS汽車低速時逆向轉(zhuǎn)向特性圖5-12低速轉(zhuǎn)向時的行駛軌跡第十九頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.1概述5.4.1.24WS汽車的轉(zhuǎn)向特性2．4WS車高速時同向轉(zhuǎn)向特性圖5-132WS車高速轉(zhuǎn)向的車輛動態(tài)第二十頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.1概述5.4.1.24WS汽車的轉(zhuǎn)向特性2．4WS車高速時同向轉(zhuǎn)向特性圖5-14高速轉(zhuǎn)向時2WS車與4WS車同向轉(zhuǎn)

向操縱的比較第二十一頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.2轉(zhuǎn)角比例控制式4WS系統(tǒng)5.4.2.1系統(tǒng)組成圖5-15轉(zhuǎn)角比例控制4WS系統(tǒng)圖第二十二頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.2轉(zhuǎn)角比例控制式4WS系統(tǒng)5.4.2.1系統(tǒng)組成圖5-16轉(zhuǎn)向樞軸1．轉(zhuǎn)向樞軸第二十三頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.2轉(zhuǎn)角比例控制式4WS系統(tǒng)5.4.2.1系統(tǒng)組成圖5-174WS轉(zhuǎn)換器的結(jié)構2．4WS轉(zhuǎn)換器第二十四頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.2轉(zhuǎn)角比例控制式4WS系統(tǒng)5.4.2.2控制邏輯圖5-18轉(zhuǎn)向角比控制4WS控制流程方框圖第二十五頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.2轉(zhuǎn)角比例控制式4WS系統(tǒng)5.4.2.2控制邏輯(a)轉(zhuǎn)向角控制

(b)轉(zhuǎn)向角比傳感器的特性圖5-19轉(zhuǎn)向角比控制1．轉(zhuǎn)向角控制按照如圖5-19所示的轉(zhuǎn)向角比控制圖，由主電動機進行控制。駕駛員通過4WS方式轉(zhuǎn)換開關，可選擇常規(guī)模式(NORMAL)和運動模式(SPORT)。第二十六頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.2轉(zhuǎn)角比例控制式4WS系統(tǒng)5.4.2.2控制邏輯2．2WS選擇功能2WS開關量于ON位置且變速器為倒擋狀態(tài)時，因與車速無關，故將后輪的轉(zhuǎn)向操縱量設定為零。對2WS車倒退轉(zhuǎn)向操縱已習慣的人，若對4WS車倒退轉(zhuǎn)向操縱有失調(diào)感時，可使用此開關。第二十七頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.2轉(zhuǎn)角比例控制式4WS系統(tǒng)5.4.2.2控制邏輯3．安全性控制(1)主電動機異常時，驅(qū)動副電動機只在同相方向上，以常規(guī)模式(NORAML)按照車速進行轉(zhuǎn)向角比控制。(2)車速傳感器異常時，在SP1和SP2的任何一個輸出中，用車速高的值通過主電動機只對同相方向進行轉(zhuǎn)向角控制。第二十八頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.2轉(zhuǎn)角比例控制式4WS系統(tǒng)5.4.2.2控制邏輯3．安全性控制(3)轉(zhuǎn)向角比傳感器異常時，通過副電動機驅(qū)動到同相方向最大值時停止控制。此時，若是副電動機異常，則用主電動機進行同樣的控制。(4)ECU異常時，通過副電動機驅(qū)動到相同方向最大值為止，然后停止控制。此時，能避免出現(xiàn)逆相位狀態(tài)。第二十九頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.3橫擺角速度比例控制式4WS系統(tǒng)5.4.3.1系統(tǒng)組成圖5-20橫擺角速度比例控制4WS系統(tǒng)的組成第三十頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.3橫擺角速度比例控制式4WS系統(tǒng)5.4.3.1系統(tǒng)組成1．前輪轉(zhuǎn)向操縱機構圖5-21前輪轉(zhuǎn)向操縱機構的結(jié)構第三十一頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.3橫擺角速度比例控制式4WS系統(tǒng)5.4.3.1系統(tǒng)組成2．后輪轉(zhuǎn)向操縱機構圖5-22后輪轉(zhuǎn)向操縱機構的結(jié)構第三十二頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.3橫擺角速度比例控制式4WS系統(tǒng)5.4.3.2控制狀態(tài)1．大轉(zhuǎn)向角控制(機械式控制)圖5-23大轉(zhuǎn)向角控制(逆相位)第三十三頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.3橫擺角速度比例控制式4WS系統(tǒng)5.4.3.2控制狀態(tài)2．小轉(zhuǎn)向角控制(電子式控制)(a)反饋桿的工作原理

(b)整體工作原理圖5-24小轉(zhuǎn)向角控制(同相位)第三十四頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.3橫擺角速度比例控制式4WS系統(tǒng)5.4.3.3控制邏輯圖5-25前輪轉(zhuǎn)向角與后輪轉(zhuǎn)向角之間的關系第三十五頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.3橫擺角速度比例控制式4WS系統(tǒng)5.4.3.3控制邏輯1．車體側(cè)滑角零控制2．受側(cè)向風干擾時的控制3．ABS工作時的控制第三十六頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.3橫擺角速度比例控制式4WS系統(tǒng)5.4.3.3控制邏輯θr=Ks(v)·θf+Ky(v)ωy式中

θr——后輪轉(zhuǎn)向角；

θf——前輪轉(zhuǎn)向角；

ωy——橫擺角速度；

v——車速；

Ks——轉(zhuǎn)向角比例系數(shù)；

Ky——橫擺角速度比例系數(shù)。第三十七頁，共53頁。任務5.4電子控制四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)5.4.3橫擺角速度比例控制式4WS系統(tǒng)5.4.3.3控制邏輯圖5-26控制比例系數(shù)第三十八頁，共53頁。任務5.5典型車輛電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障診斷與檢修5.5.1基本檢修(1)檢查調(diào)整輪胎氣壓。(2)檢查調(diào)整轉(zhuǎn)向橋、轉(zhuǎn)向系各部位配合間隙以及轉(zhuǎn)向盤的自由行程。(3)檢查調(diào)整轉(zhuǎn)向車輪定位參數(shù)。(4)檢查調(diào)整轉(zhuǎn)向油泵皮帶張力。(5)檢查發(fā)動機怠速提高能力。(6)檢查轉(zhuǎn)向油罐液位。第三十九頁，共53頁。任務5.5典型車輛電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障診斷與檢修5.5.1基本檢修(7)動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的空氣排放。(8)檢查動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油壓。(9)測量動力轉(zhuǎn)向器的有效油壓。(10)檢查流量控制閥的工作性能。(11)系統(tǒng)防過載裝置的調(diào)整。(12)檢查動力轉(zhuǎn)向器的回油壓力。(13)測量轉(zhuǎn)向力。第四十頁，共53頁。任務5.5典型車輛電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障診斷與檢修5.5.2常見故障診斷與排除5.5.2.1轉(zhuǎn)向沉重或助力不足1．故障原因常見的故障原因如下：(1)泵的皮帶松動。(2)油面低。(3)轉(zhuǎn)向器與轉(zhuǎn)向柱不對正。(4)下連接凸緣松動。(5)輪胎充氣不當。(6)流量控制閥卡住。(7)泵輸出壓力不夠。(8)泵內(nèi)泄漏過大。(9)轉(zhuǎn)向器內(nèi)泄漏過大。第四十一頁，共53頁。任務5.5典型車輛電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障診斷與檢修5.5.2常見故障診斷與排除5.5.2.1轉(zhuǎn)向沉重或助力不足2．故障診斷與排除常用的故障診斷與排除方法如下：(1)按規(guī)定調(diào)整皮帶張力。(2)加油到規(guī)定油面，如油面過低，檢查所有管路和接頭，擰緊松動接頭。(3)對正轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向柱。(4)松開夾緊螺栓，正確地裝配。(5)按規(guī)定壓力給輪胎充氣。應注意的是，如果以上檢查仍找不出轉(zhuǎn)向沉重的原因，應進行壓力試驗。第四十二頁，共53頁。任務5.5典型車輛電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障診斷與檢修5.5.2常見故障診斷與排除5.5.2.2動力轉(zhuǎn)向液產(chǎn)生乳狀泡沫、液面低以及壓力低1．故障原因常見的故障原因是轉(zhuǎn)向液中有空氣，或由于泵內(nèi)泄漏造成液體損耗。2．故障診斷與排除常用的故障診斷與排除方法是檢查有無漏油并加以解決，排出系統(tǒng)中的空氣。若油面低，則過低的溫度會使空氣進入轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。如果油面正確，而泵仍然起泡沫，將泵從車上取下，將油箱和泵體分開，檢查堵塞和殼體有無裂縫，如果堵塞松動或外殼開裂，則應更換殼體。第四十三頁，共53頁。任務5.5典型車輛電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障診斷與檢修5.5.2常見故障診斷與排除5.5.2.3向左或向右急轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向盤時，轉(zhuǎn)向力瞬時增大1．故障原因常見的故障原因如下：(1)泵內(nèi)液面低。(2)油泵皮帶打滑。(3)泵內(nèi)泄漏過多。2．故障診斷與排除常用的故障診斷與排除方法如下：(1)按需要添轉(zhuǎn)向液。(2)張緊或更換皮帶。(3)按壓力試驗的方法檢查泵壓。第四十四頁，共53頁。任務5.5典型車輛電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障診斷與檢修5.5.2常見故障診斷與排除5.5.2.4發(fā)動機運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)向，特別在原地轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向盤顫動1．故障原因常見的故障原因如下：(1)液面低。(2)泵皮帶松。(3)將轉(zhuǎn)向盤置于極限位置時轉(zhuǎn)向拉桿碰撞發(fā)動機油底殼。(4)泵壓不足。(5)流量控制閥卡住。第四十五頁，共53頁。任務5.5典型車輛電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障診斷與檢修5.5.2常見故障診斷與排除5.5.2.4發(fā)動機運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)向，特別在原地轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向盤顫動2．故障診斷與排除常用的故障診斷與排除方法如下：(1)按需要添加轉(zhuǎn)向液。(2)按規(guī)定調(diào)整皮帶張力。(3)校正間隙。(4)按壓力試驗方法檢查泵壓，如流量閥已壞，則予以更換。(5)檢查有無膠質(zhì)或損壞，需要時更換。第四十六頁，共53頁。任務5.5典型車輛電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障診斷與檢修5.5.3LS400轎車電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢修圖5-28LS400電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制電路第四十七頁，共53頁。任務5.5典型車輛電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障診斷與檢修5.5.3LS400轎車電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢修圖5-29動力轉(zhuǎn)向ECU的連接器端子第四十八頁，共53頁。任務5.5典型車輛電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障診斷與檢修5.5.3LS400轎車電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢修5.5.3.1靜態(tài)下動力轉(zhuǎn)向ECU的檢測(1)將點火開關接通(ON)。(2)檢測熔斷絲(