電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課件

《汽車底盤及車身電控系統(tǒng)維修》機(jī)械工業(yè)出版社主編:

配套教材信息教材名稱：汽車底盤及車身電控系統(tǒng)維修教材主編：于京諾出版社：機(jī)械工業(yè)出版社出版時間/版次：2011年2月第1版國際標(biāo)準(zhǔn)書號（ISBN）：

978-7-111-32432-4教材所屬系列：高職高專汽車類專業(yè)技能型教育規(guī)劃教材第7章電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是指能夠按照駕駛員的意愿，使汽車改變或恢復(fù)其行駛方向的一套專設(shè)機(jī)構(gòu)，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系主要由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)三部分組成。7.1.1電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用汽車電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能就是根據(jù)各傳感器的信號判斷駕駛意愿和車輛狀態(tài)信息，借助于液壓系統(tǒng)的液體壓力或電動機(jī)驅(qū)動力來對車輪的轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)不同程度的助力，所以動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也稱為轉(zhuǎn)向助力裝置。一般電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：

（1）優(yōu)越的操縱性

（2）合適的轉(zhuǎn)向力

（3）平順的回正性能

（4）要有隨動作用

（5）減小從道路表面?zhèn)鱽淼臎_擊

（6）工作可靠

7.1概述7.2電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ElectronicControlPowerSteering,簡稱EPS）在轎車上得到了廣泛的應(yīng)用。目前常用的電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有液壓式和電動式兩種。7.2.1液壓式電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓式電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在普通動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)了控制液體流量的電磁閥、檢測車輛信息的各種傳感器、以及電控單元（ECU）。目前液壓式EPS在轎車上應(yīng)用較多，如上海大眾POLO、一汽大眾AudiA6等。根據(jù)控制方式不同，液壓式電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為流量控制式、反力控制式和閥靈敏度控制式三種形式。1.流量控制式電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

其工作原理如圖7-1b）所示，在動力轉(zhuǎn)向泵與轉(zhuǎn)向控制閥之間設(shè)有旁通管路，在旁通管路中又設(shè)有旁通流量控制閥。系統(tǒng)工作時，ECU根據(jù)車速傳感器、轉(zhuǎn)向角速度傳感器和控制開關(guān)等信號，給旁通流量控制閥通入如圖7-2所示的不同占空比的信號，以控制其開啟程度，進(jìn)而控制供油和回油管路之間的旁通油量，從而調(diào)整供給轉(zhuǎn)向器內(nèi)部的轉(zhuǎn)向液的流量。當(dāng)車輛高速行駛時，流過旁通流量控制閥電磁線圈上的平均電流大，閥的開度大，旁路液壓油量大，油泵向轉(zhuǎn)向器供油量減少，動力轉(zhuǎn)向控制閥靈敏度下降（傳力介質(zhì)減少了），轉(zhuǎn)向助力作用降低，操縱轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向力增加；反之，閥開度變小，旁路液壓油量小，油泵向轉(zhuǎn)向器供油量增多，轉(zhuǎn)向助力作用提高，操縱轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向力減小。a）b）圖7-1藍(lán)鳥轎車流量控制式EPS組成及原理a）組成結(jié)構(gòu)b）工作原理如圖7-3所示為該系統(tǒng)旁通流量控制閥的結(jié)構(gòu)示意圖。在閥體內(nèi)裝有主滑閥2和穩(wěn)壓滑閥7，在主滑閥的右端與電磁線圈柱塞3連接，主滑閥與電磁線圈的推力成正比移動，從而改變主滑閥左端流量主孔1的開口面積。調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘4可以調(diào)節(jié)旁通流量的大小。穩(wěn)壓滑閥7的作用是保持流量主孔前后壓差的穩(wěn)定，以使旁通流量與流量主孔的開口面積成正比。當(dāng)因轉(zhuǎn)向負(fù)荷變化而使流量主孔前后壓差偏離設(shè)定值時，穩(wěn)壓滑閥閥芯將在其左側(cè)彈簧張力和右側(cè)高壓油壓力的作用下發(fā)生滑移。如果壓差大于設(shè)定值，則閥芯左移，使節(jié)流孔開口面積減小，流入到閥內(nèi)的液壓油量減少，前后壓差減??；如果壓差小于設(shè)定值，則閥芯右移，使節(jié)流孔開口面積增大，流入到閥內(nèi)的液壓油量增多，前后壓差增大。流量主孔前后壓差的穩(wěn)定，保證了旁通流量的大小只與主滑閥控制的流量主孔的開口面積有關(guān)。圖7-3旁通流量控制閥結(jié)構(gòu)1-流量主孔2-主滑閥3-電磁線圈柱塞4-調(diào)節(jié)螺釘5-電磁線圈6-節(jié)流孔7-穩(wěn)壓滑閥在實(shí)際的轉(zhuǎn)向操作中，駕駛員可以通過轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇不同的轉(zhuǎn)向模式：“H-高”、“N-中”、“L-低”，得到三種適應(yīng)不同行駛條件的轉(zhuǎn)向力特性曲線，如圖7-4所示。另外，ECU還可以根據(jù)轉(zhuǎn)向角度傳感器輸出信號的大小，在汽車急轉(zhuǎn)彎時按照特殊的轉(zhuǎn)向力特性實(shí)施最優(yōu)控制，如圖7-5所示。圖7-4三種不同的轉(zhuǎn)向力特性曲線圖7-5汽車急轉(zhuǎn)彎時的轉(zhuǎn)向力特性2.反力控制式電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)該系統(tǒng)的工作原理是：汽車轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力通過扭力桿傳遞給小齒輪軸。當(dāng)轉(zhuǎn)向力增大，扭力桿發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形時，控制閥閥套和閥芯之間將發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，于是就改變了閥套和閥芯之間油道的通、斷關(guān)系和工作油液的流動方向，從而實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)向助力作用。反力控制式EPS工作時，ECU根據(jù)車速的高低線性控制電磁閥的開度。1）當(dāng)車輛停駛或速度較低時，ECU使電磁線圈的通電電流增大，電磁閥開口面積增大，經(jīng)分流閥分流的液壓油通過電磁閥重新回流到儲油箱中，所以作用于柱塞16的背壓（油壓反力室壓力）降低。于是柱塞推動控制閥閥芯的力（反力）較小，因此只需要較小的轉(zhuǎn)向力就可使扭力桿扭轉(zhuǎn)變形，使轉(zhuǎn)向控制閥的閥套與閥芯產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力作用。2）當(dāng)車輛在中、高速區(qū)域轉(zhuǎn)向時，ECU使電磁線圈的通電電流減小，電磁閥開口面積減小，所以油壓反力室的油壓升高，作用于柱塞的背壓增大，于是柱塞推動控制閥閥芯的力增大。此時需要較大的轉(zhuǎn)向力才能使轉(zhuǎn)向控制閥的閥套與閥芯之間作相對轉(zhuǎn)動（相當(dāng)于增加了扭力桿的扭轉(zhuǎn)剛度）而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力作用，所以在中、高速時可使駕駛員獲得良好的轉(zhuǎn)向手感和轉(zhuǎn)向特性。反力控制式EPS具有較大的選擇轉(zhuǎn)向力的自由度，轉(zhuǎn)向剛度大，駕駛員能感受到路面情況，可以獲得穩(wěn)定的操作手感等；其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且價格較高。圖7-7反力控制式EPSa）b）圖7-8閥靈敏度控制式EPSa）系統(tǒng)組成b）控制閥結(jié)構(gòu)圖7-9控制閥的等效液壓回路圖a）等效液壓回路b）助力作用增大c）助力作用減小3.閥靈敏度控制式電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1）如圖7-9b）所示，）-9b當(dāng)車輛停止時，電磁閥完全關(guān)閉，如果此時向右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，則高靈敏度低速專用小孔1R及2R在較小的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩作用下即可關(guān)閉。轉(zhuǎn)向液壓泵的高壓油液經(jīng)1L流向轉(zhuǎn)向動力缸右腔室，其左腔室的油液經(jīng)3L、2L流回儲油箱，所以此時具有輕便的轉(zhuǎn)向特性。而且施加在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力矩越大，可變小孔lL、2L的開口面積越大，節(jié)流作用就越小，轉(zhuǎn)向助力作用越明顯。2）如圖7-9c）所示，隨著車輛行駛速度的提高，在電子控制單元的作用下，電磁閥的開度也線性增加，如果向右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，則轉(zhuǎn)向液壓泵的高壓油液經(jīng)1L、3R旁通電磁閥流回儲油箱。圖7-11閥靈敏度控制式EPS電控系統(tǒng)電路圖7.2.2電動式電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

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，外廓尺寸較小，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。在采用氣壓制動或空氣懸架的大型車輛上，也有采用氣壓動力轉(zhuǎn)向的。這類動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的共同缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、消耗功率大，容易產(chǎn)生泄漏，轉(zhuǎn)向力不易有效控制等。隨著電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，目前越來越多的轎車上采用了電動式電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（簡稱電動式EPS），它是一種直接依靠電動機(jī)提供輔助轉(zhuǎn)矩的電控動力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。主要優(yōu)點(diǎn)有：采用電力作為轉(zhuǎn)向動力，省去了油壓系統(tǒng)，所以不需要給轉(zhuǎn)向油泵補(bǔ)充油，也不必?fù)?dān)心漏油。沒有液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必須的常運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向油泵，電動機(jī)只是在需要轉(zhuǎn)向時才接通電源，所以動力消耗和燃油消耗均可降到最低。將各部件裝配成一個整體，既無管道也無控制閥，其結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量減輕。一般電動式EPS的質(zhì)量比液壓式EPS質(zhì)量輕25%左右。電動機(jī)工作可用ECU進(jìn)行控制，可以比較容易地按照汽車性能的需要設(shè)置、修改轉(zhuǎn)向助力特性，具有較好的兼容性。（2）轉(zhuǎn)向器小齒輪助力式如圖7-12b）所示。轉(zhuǎn)向助力機(jī)械安裝在轉(zhuǎn)向器小齒輪處。與轉(zhuǎn)向軸助力式相比，可以提供較大的轉(zhuǎn)向力，適用于中型車。（3）齒條助力式如圖7-12c）所示。轉(zhuǎn)向助力機(jī)械安裝在轉(zhuǎn)向齒條處。電動機(jī)通過減速傳動機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動轉(zhuǎn)向齒條。與轉(zhuǎn)向器小齒輪助力式相比，可以提供更大的轉(zhuǎn)向力，適用于大型車，對原有的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)械有較大改變。2.電動式EPS的基本組成及元件結(jié)構(gòu)（1）傳感器系統(tǒng)中的傳感器主要有車速傳感器和轉(zhuǎn)矩傳感器，其中車速傳感器的作用是測量車輛行駛速度，作為電動助力調(diào)節(jié)的依據(jù)。轉(zhuǎn)矩傳感器的作用是測量轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向器之間的相對轉(zhuǎn)矩，以作為電動機(jī)動力調(diào)節(jié)的依據(jù)。如圖7-14所示為一種無觸點(diǎn)式轉(zhuǎn)矩傳感器的結(jié)構(gòu)及原理。圖7-14無觸點(diǎn)式轉(zhuǎn)矩傳感器（4）電磁離合器電控動力轉(zhuǎn)向系的工作一般都有一定的范圍，如果超過規(guī)定車速（如45km/h），就不需要電動機(jī)輔助動力轉(zhuǎn)向，此時電動機(jī)停止工作，且離合器分離，不再起傳遞動力的作用。在不加動力的情況下，離合器可以消除電動機(jī)慣性的影響。同時，在系統(tǒng)發(fā)生故障時，因離合器分離，可以恢復(fù)手動控制轉(zhuǎn)向。如圖7-16所示為電磁離合器的工作原理，電動機(jī)帶動主動輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)線圈通電時，離合器接合，主動輪與壓板結(jié)合，通過壓板內(nèi)的花鍵帶動從動軸旋轉(zhuǎn)，此時電動機(jī)具有助力作用；反之，離合器分離，助力作用被切斷。為了減少加與不加助力時駕駛車輛感覺的差別，設(shè)法使離合器具有滯后輸出特性，同時還使其具有半離合狀態(tài)區(qū)域。（5）減速機(jī)構(gòu)減速機(jī)構(gòu)是電動式EPS不可缺少的部件，其作用是把電動機(jī)的輸出進(jìn)行減速增扭，再傳給轉(zhuǎn)向齒輪箱的主要部件。目前已使用的有多種組合方式，如兩級行星齒輪與傳動齒輪驅(qū)動組合式，渦輪渦桿與轉(zhuǎn)向軸驅(qū)動組合式等。為了抑制噪聲和提高耐久性，減速機(jī)構(gòu)中的齒輪多半采用了特殊齒形或者采用樹脂材料。3.電動式EPS的工作原理系統(tǒng)的工作原理是：當(dāng)駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤時，轉(zhuǎn)矩傳感器不斷輸出與轉(zhuǎn)向力大小相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩信號，同時，車速傳感器提供的車速信號與該信號同時輸入給電控單元，電控單元根據(jù)這些輸入信號，確定動力轉(zhuǎn)矩的大小和方向，即選定電動機(jī)的電流和方向。電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩由電磁離合器傳遞并通過減速機(jī)構(gòu)減速增扭后，加在汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，使之得到一個與汽車工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。當(dāng)超過規(guī)定的車速時，離合器的驅(qū)動信號被切斷，電動機(jī)與減速機(jī)構(gòu)分離，同時電動機(jī)也停止工作。7.3典型汽車電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)目前，電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在國內(nèi)普遍應(yīng)用于轎車上，國外部分大中型客、貨車上也有應(yīng)用。本節(jié)主要介紹豐田凌志LS400轎車的電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。凌志LS400轎車采用反力控制式電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，豐田公司稱之為PPS（ProgressivePowerSteering）。1.凌志LS400轎車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能1）可隨汽車道路駛車速改變液壓助力的大小，提高車輛的轉(zhuǎn)向性和操縱穩(wěn)定性。2）轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中還包括有動力傾斜、動力伸縮ECU控制的轉(zhuǎn)向柱，可根據(jù)駕駛員的需要使轉(zhuǎn)向柱自動選擇合適的傾斜角度和伸縮長度，以及返回原位等。2.凌志LS400轎車電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成如圖7-18所示，凌志LS400轎車的電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由錐齒輪式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、液壓控制系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三部分組成。3.凌志LS400轎車電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理1）當(dāng)車輛低速行駛或車輛泊位停車時，轉(zhuǎn)向ECU接收的是低速傳感信號，即向電磁閥提供較大的電流，閥芯開路增大，從轉(zhuǎn)向油泵輸出的壓力油液經(jīng)流量分配閥后，一部分流向轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)滑閥，然后經(jīng)助力缸起轉(zhuǎn)向助力作用；另一部分則經(jīng)電磁閥旁路流回到儲液罐內(nèi)，使得流向反力室的液壓油流量大大減少，反力室中的油壓下降，失去阻尼作用，故此時需要的轉(zhuǎn)向操縱力很小，轉(zhuǎn)向輕巧靈活，對泊位停車或低速行駛轉(zhuǎn)向十分有利。2）當(dāng)車輛在中、高速行駛轉(zhuǎn)向時，因?yàn)殡姶砰y從ECU只得到隨車速增高而逐漸減小的電流，閥芯位移很小，流量旁通作用很小，反力室中的油壓上升，使得轉(zhuǎn)向操作的“路感”明顯，可有效地克服高速轉(zhuǎn)向“發(fā)飄”和不易掌握的缺陷，提高行駛穩(wěn)定性和安全性。當(dāng)轉(zhuǎn)向角較大、助力缸液壓升高較大時，反饋到進(jìn)油管的壓力也升高，則通過量孔的流量自然增加，使反力室的阻尼作用迅速得以增強(qiáng)。然而，過分地增加轉(zhuǎn)向操縱力對駕駛也不利，為此，流量分配閥起限制反力室流量的作用。當(dāng)進(jìn)油壓力升至較高時，推動流量分配閥下閥體逐漸向下，關(guān)小至反力室的液流通道，使反力室的阻尼作用得以抑制。4.凌志LS400轎車電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電路7.4電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障診斷與檢修7.4.1檢修注意事項(xiàng)1）應(yīng)經(jīng)常檢查轉(zhuǎn)向系統(tǒng)儲油罐油面以及油質(zhì)，如需添加更換或排氣應(yīng)及時進(jìn)行。2）行駛過程中盡量避免將方向打到某一側(cè)極限，防止動力油泵負(fù)荷過大。3）電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生故障時，通常不要打開ECU及各種電控元件的蓋子或盒子，以免造成ECU被靜電損壞。4）檢修過程中一般按照可能性由大到小，檢查復(fù)雜程度由簡到難的順序進(jìn)行，先對線路和傳感器等元件進(jìn)行基本檢查，不要輕易更換ECU或拆卸管路。7.4.2

凌志LS400轎車電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本檢查電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)裝配完畢后，應(yīng)進(jìn)行基本檢查，主要包括針對液壓系統(tǒng)的油量、油壓試驗(yàn)，系統(tǒng)排氣，轉(zhuǎn)向油泵皮帶松緊度調(diào)整，以及電控部分及相關(guān)部件的工作狀態(tài)檢查等，以確定系統(tǒng)是否需要進(jìn)一步檢修，保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)良好的工作性能。不同車型動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢查內(nèi)容和方法基本類似，下面就以凌志LS400電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為例講解電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本檢查程序。1．初步檢查在進(jìn)行系統(tǒng)檢查之前，首先要根據(jù)車輛的具體情況初步的檢查一下輪胎氣壓（前輪：230kPa；后輪：250kPa）、前輪定位、懸架與轉(zhuǎn)向連接桿之間的潤滑情況、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)接頭及懸架臂球頭等處是否正常，轉(zhuǎn)向柱管是否彎曲，轉(zhuǎn)向盤的自由間隙是否正常等。2．常規(guī)檢查（1）檢查傳動帶

對于動力轉(zhuǎn)向泵傳動帶的檢查主要包括兩項(xiàng)內(nèi)容：一是傳動帶與帶輪配合位置的檢查，如圖7-22a）所示。二是傳動帶松緊度的檢查，如圖7-22b）所示，利用豐田專用工具檢查，在95Nm的作用力矩下，皮帶的撓度為：運(yùn)轉(zhuǎn)5min以下時：7.5~9.5mm；運(yùn)轉(zhuǎn)5min以上時：9~13mm。（2）檢查儲液罐液面高度

豐田汽車采用的轉(zhuǎn)向液壓油牌號為ATFDEXRON?Ⅱ，檢查油面高度時，保持車身水平位置，油溫80°C時進(jìn)行。在發(fā)動機(jī)維持怠速運(yùn)轉(zhuǎn)（約850r/min）的條件下，反復(fù)將轉(zhuǎn)向盤從左側(cè)打到右側(cè)再返回，使得油溫達(dá)到正常要求后，打開儲液箱，檢查液壓油有無泡沫或乳化現(xiàn)象，量油尺液面應(yīng)在HOT范圍以內(nèi)。若在檢查系統(tǒng)無泄漏情況下需要補(bǔ)給液壓油，按規(guī)定號牌補(bǔ)給；若需更換液壓油，則先頂起轉(zhuǎn)向橋，從轉(zhuǎn)向油罐及回油管排出舊液壓油，并將轉(zhuǎn)向盤反復(fù)左、右轉(zhuǎn)至極限位置，直至舊液壓油排盡后1~2s后加注新液壓油。（3）系統(tǒng)空氣排放動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在更換液壓油后和檢查轉(zhuǎn)向油罐中油位時發(fā)現(xiàn)有氣泡冒出時，說明系統(tǒng)內(nèi)滲入了空氣，這將引起轉(zhuǎn)向沉重，前輪擺動，轉(zhuǎn)向噪聲等故障，必須對系統(tǒng)進(jìn)行排氣，具體程序如下：架起轉(zhuǎn)向橋，發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，反復(fù)向左、右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤到極限位置，直至轉(zhuǎn)向油罐內(nèi)無氣泡冒出并消除乳化現(xiàn)象，表明液力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的空氣已基本排除干凈。（4）檢查油泵壓力將油壓表的一端接在轉(zhuǎn)向液壓泵的輸出端，另一端接在轉(zhuǎn)向助力器的輸入端，維持發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，油溫達(dá)到80°C，如圖7-23所示。檢查閥關(guān)閉時的壓力：不小于7845kPa；檢查閥全開時的壓力差（1000r/min和3000r/min時）：不大于490kPa；檢查轉(zhuǎn)向盤在鎖定位置時：不小于7845kPa。（5）檢查轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向力矩使汽車停放在平坦地面上，兩轉(zhuǎn)向輪在直線行駛位置，發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，測量轉(zhuǎn)向盤從中間位置向左、右轉(zhuǎn)動所需的力矩，標(biāo)準(zhǔn)：不大于5.9Nm。7.4.3電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障自診斷電控動力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)具有自診斷功能，當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)故障時，能自動停止助力，同時ECU可以記憶故障內(nèi)容，并使故障指示燈點(diǎn)亮，提醒駕駛員，維修時可以讀取故障代碼，找出故障原因。此功能與大多數(shù)電控系統(tǒng)故障自診斷的工作原理類似，在此不詳述。對于電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而言，當(dāng)自診斷系統(tǒng)診斷出有故障后，控制電路停止向電動機(jī)供電，并且將離合器脫開，此時系統(tǒng)恢復(fù)至機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，仍能夠?qū)崿F(xiàn)正常的轉(zhuǎn)向，只是轉(zhuǎn)向力變大。7.4.4電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障檢修電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常見的故障有轉(zhuǎn)向沉重或助力不足，動力轉(zhuǎn)向液產(chǎn)生乳狀泡沫、液面低以及壓力低，向左或向右急轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向盤時轉(zhuǎn)向力瞬時增大等。主要原因集中在油路系統(tǒng)和電控系統(tǒng)中，對于油路系統(tǒng)的檢修在基本檢查中逐步排查（詳見7.4.2），電控系統(tǒng)的檢修主要針對傳感器、執(zhí)行器、ECU及線路連接，并應(yīng)充分利用故障自診斷系統(tǒng)的功能。下面就以凌志LS400轎車為例，講解電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢修方法1.車速傳感器檢修頂起汽車，旋轉(zhuǎn)后輪，用萬用表測量傳感器側(cè)線束插接器上的SPD與GND之間的電壓，應(yīng)在0~5V之間，否則應(yīng)檢查傳感器及其連接線路2.電磁閥的檢修用萬用表檢測電磁閥側(cè)線束插接器上的SOL+與SOL-之間的阻值，應(yīng)為6~11Ω，否則說明線圈斷路或短路故障；用12V的蓄電池電壓給電磁閥通電，應(yīng)能聽到咔噠聲，否則說明線路斷路或電磁閥損壞，需更換。7.4.5雷克薩斯LS400型轎車電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作異常故障案例分析（1）故障癥狀該車不論在正常行駛時轉(zhuǎn)向，原地轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)向盤明顯沉重，助力泵噪聲很大，同時在轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，觀察油杯的液面變化不明顯。（2）可能故障部位輪胎氣壓，系統(tǒng)機(jī)械連接，油面高度，系統(tǒng)管路，液壓泵，助力器，安全閥，電控系統(tǒng)等。（3）故障檢修1）首先檢查輪胎氣壓、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各球頭磨損、相關(guān)懸架懸臂部分、轉(zhuǎn)向器本身及相關(guān)管路滲漏狀況、油杯液面高度及油質(zhì)、轉(zhuǎn)向助力泵傳動帶松緊度、前輪定位等，各項(xiàng)參數(shù)都在正常技術(shù)規(guī)范范圍內(nèi)。2）該電控動力轉(zhuǎn)向電路控制如圖7-21所示。3）拔下電磁閥線束插接器，測量動力轉(zhuǎn)向電磁閥阻值在10Ω左右，基本符合標(biāo)準(zhǔn)。起動發(fā)動機(jī)，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，用發(fā)光二極管測試燈連接電磁閥線束插接器的兩個端子，試燈點(diǎn)亮；用數(shù)字萬用表電壓檔測量兩個端子之間的電壓，電壓數(shù)值正常。說明動力轉(zhuǎn)向ECU本身無故障，動力轉(zhuǎn)向ECU與SOL+、SOL-端子之間的連接正常。4）在駕駛室內(nèi)轉(zhuǎn)向盤下方找到動力轉(zhuǎn)向ECU，拆下ECU的線束插接器，用數(shù)字萬用表檢查ECU線束側(cè)插接器+B端子的輸入電壓正常，且該車發(fā)電機(jī)發(fā)電量正常，說明連接ECU的+B端子的線路無問題。頂起該車后端，用手轉(zhuǎn)動后輪，同時用數(shù)字萬用表電阻檔檢查SPD端子與GND端子之間的電阻值的變化，表的讀數(shù)在0～∞之間交替變化，說明車速傳感器信號輸入ECU是正常的。5）用舉升機(jī)將車舉起，再次拔下動力轉(zhuǎn)向電磁閥的線束插接器，用試燈連接線束插接器的兩個端子，同時左右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，試燈仍亮；用手晃動電磁閥線束，并稍用力拉伸、彎折線束，試燈熄滅，說明此線束有折斷或虛接的地方。經(jīng)檢查，是SOL-端子到電磁閥間的線束有問題，重新接好SOL-到電磁閥間的線路后試車，不管是在原地還是行駛時左右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，都有明顯的改善。但是仍感覺稍沉，有時感覺像轉(zhuǎn)向助力突然失效一樣，時沉?xí)r輕，說明動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還存在故障。6）將動力轉(zhuǎn)向電磁閥從轉(zhuǎn)向器上拆下來，直接用12V電源驅(qū)動電磁閥，用時通時斷的方法來驗(yàn)證其技術(shù)狀態(tài)，檢驗(yàn)結(jié)果電磁閥能發(fā)出“咔嗒”的工作聲，但聲音很小，判斷該閥可能發(fā)卡或開度不夠。更換新電磁閥后，故障得以完全排除。在原地轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，用一個手指撥動感覺不費(fèi)力，且在低速、高速等不同工況下都正常。（4）原因分析轉(zhuǎn)向電磁閥接線不良導(dǎo)致其信號時有時無，以及電磁閥本身發(fā)卡或開度不夠，使得助力轉(zhuǎn)向電子控制系統(tǒng)的工作不良，從而導(dǎo)致了助力不良，間歇性的失效，駕駛感覺轉(zhuǎn)向沉重。7.5

四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)四輪轉(zhuǎn)向（4WS—4WheelSteering）汽車是指四個車輪都是轉(zhuǎn)向車輪的汽車，或4個車輪都能起轉(zhuǎn)向作用的汽車。它是在傳統(tǒng)兩輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增設(shè)了一個安裝在后懸架上的后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，能夠使駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤時轉(zhuǎn)動汽車的前后四個車輪，不僅提高了高速時的穩(wěn)定性和可控性，而且提高了低速時的機(jī)動性。汽車的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在20世紀(jì)80年代中期開始發(fā)展，二十世紀(jì)八、九十年代的本田、馬自達(dá)及通用概念車都曾經(jīng)應(yīng)用了四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)。此外，最近幾年的豐田概念車、日產(chǎn)以及雷諾等車型都用到了四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)。目前該技術(shù)被很多公司所采用，其中大多應(yīng)用在了高級轎車、大型車輛上，也有一些SUV以及跑車具有四輪轉(zhuǎn)向的功能。7.5.14WS車輛的轉(zhuǎn)向特性

采用四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛，在低速行駛時為逆相轉(zhuǎn)向（前、后輪旋轉(zhuǎn)方向相反），使轉(zhuǎn)彎時具有較小的轉(zhuǎn)彎半徑，靈活性良好；中高速時為同相轉(zhuǎn)向（前、后輪旋轉(zhuǎn)方向相同），以提高在高速時抗側(cè)風(fēng)能力及車道變換或車輛轉(zhuǎn)彎時的操縱穩(wěn)定性。1．4WS車輛的低速轉(zhuǎn)向特性

2．4WS車輛的高速轉(zhuǎn)向特性圖7-262WS車高速轉(zhuǎn)向的車輛軌跡圖7-27中高速轉(zhuǎn)向時2WS和4WS同向轉(zhuǎn)向操縱比較7.5.2轉(zhuǎn)向角比例控制

轉(zhuǎn)向角比例控制的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是指后輪轉(zhuǎn)角與前輪轉(zhuǎn)角成比例，在低速區(qū)前、后輪逆相，而中高速區(qū)同相的轉(zhuǎn)向操縱控制，使車體的前進(jìn)方向與車體朝向一致，得到穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向性能。1.系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由車速傳感器、轉(zhuǎn)角比傳感器、轉(zhuǎn)向控制單元、4WS轉(zhuǎn)換器、轉(zhuǎn)向樞軸、前后轉(zhuǎn)向齒輪箱等組成。前后輪的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)機(jī)械連接，轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動傳到前輪轉(zhuǎn)向齒輪箱（齒輪齒條式），齒條帶動前轉(zhuǎn)向橫拉桿左右運(yùn)動，以控制前輪轉(zhuǎn)向。同時，輸出小齒輪旋轉(zhuǎn)，通過連接軸傳遞到后輪轉(zhuǎn)向齒輪箱，后輪的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角成比例變化，使其低速轉(zhuǎn)向時，后輪與前輪反相轉(zhuǎn)動，中高速行駛時，后輪與前輪同相轉(zhuǎn)動。如圖7-29a）所示為轉(zhuǎn)向樞軸的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向樞軸位于后轉(zhuǎn)向齒輪箱內(nèi)，是一個大的軸承，其外圈與扇形齒輪成為一體，圍繞樞軸可左右旋轉(zhuǎn)；內(nèi)圈與連桿突出的偏心軸相連，連桿通過4WS轉(zhuǎn)換器的電動機(jī)以連桿旋轉(zhuǎn)中心做正反旋轉(zhuǎn)。偏心軸在轉(zhuǎn)向樞軸機(jī)構(gòu)內(nèi)可上下回轉(zhuǎn)約55°。圖7-29轉(zhuǎn)向樞軸a）結(jié)構(gòu)b）偏心軸和樞軸的運(yùn)動c）樞軸的旋轉(zhuǎn)角與連桿移動量之間的關(guān)系通過連接軸的輸入使輸入小齒輪向左或向右旋轉(zhuǎn)時，帶動扇形齒輪轉(zhuǎn)動，再由轉(zhuǎn)向樞軸通過偏心軸使連桿向左右方向移動，連桿帶動后轉(zhuǎn)向橫拉桿和后轉(zhuǎn)向節(jié)臂實(shí)現(xiàn)后輪的轉(zhuǎn)向。如圖7-29b）所示為樞軸與偏心軸的運(yùn)動，形成后輪的同相位和逆相位的轉(zhuǎn)向原理圖。偏心軸的前端與樞軸左右旋轉(zhuǎn)中心重合時，即使轉(zhuǎn)向樞軸左右轉(zhuǎn)動，連桿也完全不動，后輪就在中立狀態(tài)；隨著偏心軸前端位置與樞軸的旋轉(zhuǎn)中心上下方向的偏離，樞軸左右轉(zhuǎn)動時連桿的移動量就會變大，偏心軸與后輪轉(zhuǎn)向之間的動態(tài)關(guān)系是：偏心軸前端位置在轉(zhuǎn)向樞軸的上側(cè)時為逆相位，而下側(cè)時為同相位，如圖7-29c）所示。圖7-304WS轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)

2.控制原理

如圖7-31所示為該系統(tǒng)ECU控制流程圖。通過轉(zhuǎn)向角傳感器、車速傳感器等輸入信號，進(jìn)行以下控制：(1)轉(zhuǎn)向角比控制車速主要由車速表的傳感器提供（SP1），用ABS車速傳感器中的前輪的一個傳感器輸入信號作為輔助信號（SP2）。轉(zhuǎn)向角比傳感器是檢測后轉(zhuǎn)向齒輪箱內(nèi)的連桿的旋轉(zhuǎn)角度，其工作原理與電位計(jì)式節(jié)氣門位置傳感器類似，根據(jù)與旋轉(zhuǎn)角度的變化，傳感器內(nèi)的滑動電阻值發(fā)生變化，進(jìn)而使得電路中的電壓發(fā)生變化，將不同的電壓信號輸入到ECU即可得出對應(yīng)的角度。（2）2WS選擇功能

2WS開關(guān)為ON且變速器為倒擋狀態(tài)時，因車速較低，故將后輪的轉(zhuǎn)向操縱量設(shè)定為零。對2WS車倒退轉(zhuǎn)向操縱已習(xí)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(guān)。（3）安全性控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，在進(jìn)行下列工作的同時點(diǎn)亮“4WS警告燈”通知駕駛員，而且ECU記憶故障信息。①主電動機(jī)異常時，驅(qū)動副電動機(jī)只在同相方向上，以常規(guī)模式（NORMAL）按照車速進(jìn)行轉(zhuǎn)向角比控制。②車速傳感器異常時，在SPl和SP2的任何一個輸出中，用車速高的值通過主電動機(jī)只對同相方向進(jìn)行轉(zhuǎn)向角控制。③轉(zhuǎn)向角比傳感器異常時，通過副電動機(jī)驅(qū)動到同相方向最大值時停止控制。此時，若是副電動機(jī)異常，則用主電動機(jī)進(jìn)行同樣的控制。④ECU異常時，通過副電動機(jī)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)。7.5.3橫擺角速度比例控制1．系統(tǒng)組成圖7-33所示為4WS的橫擺角速度比例控制系統(tǒng)的組成。使后輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)向角的工作原理就是轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的控制閥油路，使閥芯左右移動。在前輪有轉(zhuǎn)向運(yùn)動時控制閥將后輪的最大轉(zhuǎn)向角控制到5°（大轉(zhuǎn)向角控制），而與前輪轉(zhuǎn)向無關(guān)時將后輪的轉(zhuǎn)向角最大控制到1°（小轉(zhuǎn)向角控制）。前者屬于依靠傳動繩索的機(jī)械式轉(zhuǎn)向，而后者是依靠轉(zhuǎn)向電動機(jī)的電子式轉(zhuǎn)向，后輪的轉(zhuǎn)向角是由上述兩者合成的。圖7-334WS橫擺角速度比例控制系統(tǒng)的組成圖7-34轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)a）前輪轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)b）后輪轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)（1）大轉(zhuǎn)向角控制（機(jī)械式控制）

當(dāng)前輪轉(zhuǎn)向角處在與后輪轉(zhuǎn)向無關(guān)的控制齒條自由行程范圍（盲區(qū)）內(nèi)時，閥芯與閥套筒之間的相對位置處于中立狀態(tài)。因而，來自液壓泵的工作油液被排出，且返回到副油箱。動力油缸的左、右室都成為中立的低油壓，活塞桿在復(fù)位彈簧的作用下停止在中立位置。當(dāng)前輪轉(zhuǎn)向角較大時，超出轉(zhuǎn)向齒條自由行程范圍，如果向左轉(zhuǎn)向時，閥套筒向左方向移動，并與閥芯之間產(chǎn)生相對位移，圖7-35中的閥套筒與閥芯在a部位接觸密封，高壓作用于動力油缸的右室，推動活塞桿向左移動，而后輪就向右轉(zhuǎn)向。2．控制狀態(tài)圖7-35大轉(zhuǎn)向角控制當(dāng)活塞桿向左移動時，因?yàn)檗D(zhuǎn)向電動機(jī)不工作，閥控制桿就以支點(diǎn)A為中心回轉(zhuǎn)，并將閥芯從B點(diǎn)移到左方的B'點(diǎn)（A、B、B'點(diǎn)的位置見7-36a）圖），因此閥套筒與閥芯在a部位脫開接觸形成節(jié)流作用，降低動力油缸右室的壓力，結(jié)果是當(dāng)活塞桿移動到規(guī)定位置時，節(jié)流壓力與來自車輪的外力相平衡，后輪就不能進(jìn)行更多的轉(zhuǎn)向。外力產(chǎn)生變化時，活塞桿將有微小的變化，但閥控制桿立即將變化反饋給閥芯并改變節(jié)流量。這個過程直到動力活塞的壓力與外力相平衡為止，從而保持穩(wěn)定。

（2）小轉(zhuǎn)向角控制（電子式控制）

為了將轉(zhuǎn)向電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)殚y芯的直線運(yùn)動，采用螺旋齒輪和曲柄組合機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向電