電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)第1頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第6章電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)6.1液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)可以在低速時減輕轉(zhuǎn)向力，以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱穩(wěn)定性；在高速時則可適當(dāng)加重轉(zhuǎn)向力，以提高操縱穩(wěn)定性。液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)電子控制裝置而構(gòu)成的。根據(jù)控制方式的不同，液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又可分為流量控制式、反力控制式和閥靈敏度控制式三種形式。第2頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1.1流量控制式EPS1.豐田凌志轎車電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

圖6.1所示為凌志轎車采用的流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。由圖可見，該系統(tǒng)主要由車速傳感器、電磁閥、整體式動力轉(zhuǎn)向控制閥、動力轉(zhuǎn)向液壓泵和電子控制單元等組成。電磁閥安裝在通向轉(zhuǎn)向動力缸活塞兩側(cè)油室的油道之間，當(dāng)電磁閥的閥針完全開啟時，兩油道就被電磁閥旁通。流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是根據(jù)車速傳感器的信號，控制電磁閥閥針的開啟程度，從第3頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月而控制轉(zhuǎn)向動力缸活塞兩側(cè)油室的旁路液壓油流量，來改變轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力。車速越高，流過電磁閥電磁線圈的平均電流值越大，電磁閥閥針的開啟程度越大，旁路液壓油流量越大，而液壓助力作用越小，使轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的力也隨之增加。這就是流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理。

圖6.2所示為該系統(tǒng)電磁閥的結(jié)構(gòu)。

圖6.3所示為電磁閥的驅(qū)動信號。由圖可以看出，驅(qū)動電磁閥電磁線圈的脈沖電流信號頻率基本不變，但隨著車速增大，第4頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月脈沖電流信號的占空比將逐漸增大，使流過電磁線圈的平均電流值隨車速的升高而增大。

圖6.4所示為凌志轎車電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電路圖。2.藍(lán)鳥轎車電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

圖6.5所示為曾在日產(chǎn)藍(lán)鳥轎車上使用的流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。它的特點是在一般液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上再增加旁通流量控制閥、車速傳感器、轉(zhuǎn)向角速度傳感器、ECU和控制開關(guān)等。第5頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月在轉(zhuǎn)向油泵與轉(zhuǎn)向機體之間設(shè)有旁通管路，在旁通管路中又設(shè)有旁通油量控制閥。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，ECU向旁通流量控制閥按照汽車的行駛狀態(tài)發(fā)出控制信號，控制旁通流量，從而調(diào)整向轉(zhuǎn)向器供油的流量，如圖6.6所示。當(dāng)向轉(zhuǎn)向器供油流量減少時，動力轉(zhuǎn)向控制閥靈敏度下降，轉(zhuǎn)向助力作用降低，轉(zhuǎn)向力增加。在這一系統(tǒng)中，利用儀表板上的轉(zhuǎn)換開關(guān)，駕駛員可以選擇三種適應(yīng)不同行駛條件的轉(zhuǎn)向力特性曲線，如圖6.7所示。第6頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月另外，ECU還可根據(jù)轉(zhuǎn)向角速度傳感器輸出信號的大小，在汽車急轉(zhuǎn)彎時，按照圖6.8所示的轉(zhuǎn)向力特性曲線實施最優(yōu)控制。

圖6.9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。第7頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月當(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)。第8頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖6.10所示為日產(chǎn)藍(lán)鳥轎車流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電路圖。系統(tǒng)中ECU的基本功能是接收車速傳感器、轉(zhuǎn)向角速度傳感器及變換開關(guān)的信號，以控制旁通流量控制閥的電流，并具有故障自診斷功能。流量控制式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一種通過車速傳感器信號調(diào)節(jié)向動力轉(zhuǎn)向裝置供應(yīng)壓力油，改變壓力油的輸入。輸出流量，以控制轉(zhuǎn)向力的大小。這種方法的優(yōu)點是在原來液壓動力轉(zhuǎn)向功能上再增加壓力油流量控制功能，所以結(jié)構(gòu)簡第9頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月單，成本較低。但是，當(dāng)流向動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)的壓力油降低到極限值時，對于快速轉(zhuǎn)向會產(chǎn)生壓力不足、響應(yīng)較慢等缺點，故使它的推廣應(yīng)用受到限制。當(dāng)控制單元、傳感器、開關(guān)等電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時，安全保險裝置能夠確保與一般動力轉(zhuǎn)向裝置的功能相同。6.1.2反力控制式EPS1.系統(tǒng)組成及工作原理

圖6.11所示為反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理圖。第10頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月由圖可見，系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向控制閥、分流閥、電磁閥、轉(zhuǎn)向動力缸、轉(zhuǎn)向油泵、儲油箱、車速傳感器(圖中未畫出)及電子控制單元(ECU)等組成。轉(zhuǎn)向控制閥是在傳統(tǒng)的整體轉(zhuǎn)閥式動力轉(zhuǎn)向控制閥的基礎(chǔ)上增設(shè)了油壓反力室而構(gòu)成的。扭力桿的上端通過銷子與轉(zhuǎn)閥閥桿相連，下端與小齒輪軸用銷子連接。小齒輪軸的上端通過銷子與控制閥閥體相連。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。第11頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)轉(zhuǎn)向力增大，扭力桿發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形時，控制閥體和轉(zhuǎn)閥閥桿之間將發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，于是就改變了閥體和閥桿之間油道的通、斷和工作油液的流動方向，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力作用。分流閥的作用把來自轉(zhuǎn)向油泵的液壓油向控制閥一側(cè)和電磁閥一側(cè)進行分流。按照車速和轉(zhuǎn)向要求，改變控制閥一側(cè)與電磁閥一側(cè)的油壓，確保電磁閥一側(cè)具有穩(wěn)定的液壓油流量。固定小孔的作用是把供給轉(zhuǎn)向控制閥的一部分流量分配到油壓反力室一側(cè)。電磁閥的作用是根據(jù)需要，將油壓反力室一側(cè)的液壓油流回儲油箱。第12頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月ECU根據(jù)車速的高低線性控制電磁閥的開口面積。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，所以作用于柱塞的背壓(油壓反力室壓力)降低。于是柱塞推動控制閥轉(zhuǎn)閥閥桿的力(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，使閥體與閥桿產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力作用。第13頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月當(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，于是柱塞推動轉(zhuǎn)閥閥桿的力增大。此時需要較大的轉(zhuǎn)向力才能使閥體與閥桿之間作相對轉(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。第14頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實例如圖6.12所示為豐田汽車公司“馬克Ⅱ”型車用反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖6.13所示為轉(zhuǎn)向控制閥(增設(shè)了反力油壓控制閥和油壓反力室)的結(jié)構(gòu)。圖6.14所示為電磁閥的結(jié)構(gòu)及其特性曲線。輸入到電磁閥中的信號是通、斷脈沖信號，改變信號占空比(信號導(dǎo)通時間所占的比例)就可以控制流過電磁閥線圈平均電流值的大小。當(dāng)車速升高時，受輸出電流特性的限制，輸入到電磁閥線圈的平均電流值減小，所以電磁閥的開度也減小。第15頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月這樣，根據(jù)車速的高、低就可以調(diào)整油壓室反力，從而得到最佳的轉(zhuǎn)向操縱力。

圖6.15所示為流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向特性的對比。從圖中可以看出，反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向還是比較理想的。停車擺放及車輛低速時的轉(zhuǎn)向操縱力比較小，而中、高速時又具有轉(zhuǎn)向力手感適宜的特性。反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)車速大小，控制反力室油壓，從而改變輸入、輸出增益幅第16頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月度以控制轉(zhuǎn)向力。其優(yōu)點表現(xiàn)在，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。其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且價格較高。6.1.3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)來控制油壓的。這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、部件少、價格便宜，而且具有較大的選擇轉(zhuǎn)向力的自由度。第17頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月與反力控制式轉(zhuǎn)向相比，轉(zhuǎn)向剛性差，但可以最大限度提高原來的彈性剛度來加以克服，從而獲得自然的轉(zhuǎn)向手感和良好的轉(zhuǎn)向特性。圖6.16所示為89型地平線牌轎車所采用的閥靈敏度可變控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該系統(tǒng)對轉(zhuǎn)向控制閥的轉(zhuǎn)子閥做了局部改進，并增加了電磁閥、車速傳感器和電子控制單元等。(1)轉(zhuǎn)子閥一般在圓周上形成6條或8條溝糟，各溝槽利用閥部外體，與泵、動力缸、電磁閥及油箱連接。第18頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖6.17所示為實際的轉(zhuǎn)子閥結(jié)構(gòu)斷面圖。

圖6.18所示為閥部的等液壓回路圖，轉(zhuǎn)子閥的可變小孔分為低速專用小孔(1R、1L、2R、2L)和高速專用小孔(3R、3L)兩種，在高速專用可變孔的下邊設(shè)有旁通電磁閥回路，其工作過程如下：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)向扭矩作用下即可關(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。第19頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月所以，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1L、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。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。此時，轉(zhuǎn)向動力缸右腔室的轉(zhuǎn)向助力油壓就取決于旁通電磁閥和靈敏度低的高速專用可變孔3R的開度。第20頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月車速越高，在電子控制單元的控制下，電磁閥的開度越大，旁路流量越大，轉(zhuǎn)向助力作用越小；在車速不變的情況下，施加在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力越小，高速專用小孔3R的開度越大，轉(zhuǎn)向助力作用也越??；當(dāng)轉(zhuǎn)向力增大時，3R的開度逐漸減小，轉(zhuǎn)向助力作用也隨之增大。由此可見，閥靈敏度控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可使駕駛員獲得非常自然的轉(zhuǎn)向手感和良好的速度轉(zhuǎn)向特性。所以具有多工況的轉(zhuǎn)向特性如圖6.18(c)所示。第21頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月從低速到高速的過渡區(qū)間，由于電磁閥的作用，按照車速控制可變小孔的油量，因而可以按順序改變特性。(2)電磁閥如圖6.17所示的電磁閥結(jié)構(gòu)圖，該閥設(shè)有按控制上下流量的旁通油道，是可變的節(jié)流閥。在低速時向電磁線圈通以最大的電流，使可變孔關(guān)閉，隨著車速升高，依次減小通電電流，可變孔開啟；在高速時，開啟面積達(dá)到最大值。該閥在左右轉(zhuǎn)向時，油液流動的方向可以逆轉(zhuǎn)，所以在上下流動方向中，可變小孔必須具有相同的特性。第22頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月為了確保高壓時流體有效作用于閥，必須提供穩(wěn)定的油壓控制。(3)電子控制單元接收來自車速傳感器的信號，控制向電磁閥和電磁線圈輸出電流。如圖6.19所示為控制系統(tǒng)的回路圖。第23頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2電動式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓式動力轉(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。但這類動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的共同缺點是結(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。近年來隨著微機在汽車上的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了電動式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，簡稱電動式EPS。第24頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2.1電動式EPS的組成、原理與特點電動式EPS通常由轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、電子控制單元(ECU)、電動機和電磁離合器等組成，如圖6.20所示。上述部件的主要參數(shù)見表6-1。EPS系統(tǒng)中各部件的配置、結(jié)構(gòu)與各種汽車的設(shè)計相適應(yīng)的特點如下：(1)Mira車上，轉(zhuǎn)矩傳感器與傳動齒輪是分開的。電動機和減速機合為一體，安裝在與傳動齒輪相對的齒條箱上，電動機的驅(qū)動力直接傳給齒條軸，控制件安裝在司機助手側(cè)的儀表盤第25頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月背板上，如圖6.21所示。(2)在奧拓(Alto)牌車上，轉(zhuǎn)矩傳感器、電動機和減速機合為一個整體，裝在轉(zhuǎn)向柱上，電磁離合器裝在電動機的輸出端旁，控制件裝在司機座位下。(3)在Minica車上，轉(zhuǎn)矩傳感器、電動機、減速機與離合器仍是合為一個整體，用以驅(qū)動傳動軸，控制件裝在司機助手側(cè)的機罩下。電動式EPS是利用電動機作為助力源，根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向參數(shù)等，由ECU完成助力控制，其原理可概括如下：當(dāng)操縱轉(zhuǎn)向盤時，裝在轉(zhuǎn)向盤軸上的轉(zhuǎn)矩第26頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月傳感器不斷地測出轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)矩信號，該信號與車速信號同時輸入到ECU。ECU根據(jù)這些輸入信號，確定助力轉(zhuǎn)矩的大小和方向，即選定電動機的電流和轉(zhuǎn)向，調(diào)整轉(zhuǎn)向輔助動力的大小。電動機的轉(zhuǎn)矩由電磁離合器通過減速機構(gòu)減速增扭后，加在汽車的轉(zhuǎn)向機構(gòu)上，得到一個與汽車工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。電動式EPS有許多液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所不具備的優(yōu)點：(1)將電動機、離合器、減速裝置、轉(zhuǎn)向桿等部件裝配成一個整體，這既無管道也無控制閥，第27頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月使其結(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。(2)沒有液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必須的常運轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)向液壓泵，電動機只是在需要轉(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。(3)省去了油壓系統(tǒng)，所以不需要給轉(zhuǎn)向液壓泵補充油，也不必?fù)?dān)心漏油。(4)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。6.2.2電動式EPS主要部件的結(jié)構(gòu)及工作原理第28頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月1.轉(zhuǎn)矩傳感器轉(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，以作為電動助力的依據(jù)之一。

圖6.22所示為無觸點式轉(zhuǎn)矩傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理圖。在輸出軸的極靴上分別繞有A、B、C、D四個線圈，轉(zhuǎn)向盤處于中間位置(直駛)時，扭力桿的縱向?qū)ΨQ面正好處于圖示輸出軸極靴AC、BD的對稱面上。當(dāng)在U、T兩端加上連續(xù)的輸入脈沖電壓信號Ui時由于通過每個極靴的磁通量相等，所以在V、W兩端檢測到的輸出電壓信號Uo=0。第29頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)向時，由于扭力桿和輸出軸極靴之間發(fā)生相對扭轉(zhuǎn)變形，極靴A、D之間的磁阻增加，B、C之間的磁阻減少，各個極靴的磁通量發(fā)生變化，于是在V、W之間就出現(xiàn)了電位差。其電位差與扭力桿的扭轉(zhuǎn)角和輸入電壓Ui成正比。所以，通過測量V、W兩端的電位差就可以測量出扭力桿的扭轉(zhuǎn)角，于是也就知道了轉(zhuǎn)向盤施加的轉(zhuǎn)矩。圖6.23所示為滑動可變電阻式轉(zhuǎn)矩傳感器的結(jié)構(gòu)。它是將負(fù)載力矩引起的扭力桿角位移轉(zhuǎn)換第30頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月為電位器電阻的變化，并經(jīng)滑環(huán)傳遞出來作為轉(zhuǎn)矩信號。2.電動機電動式EPS用電動機與啟動用直流電動機原理上基本相同，但一般采用永久磁場。最大電流一般為30A，電壓為DC12V，額定轉(zhuǎn)矩為10N·m左右。轉(zhuǎn)向助力用直流電動機需要正、反轉(zhuǎn)控制，圖6.24所示為一種比較簡單適用的控制電路。a1、a2為觸發(fā)信號端。當(dāng)a1端得到輸入信號時，晶體管VT3導(dǎo)通，VT2得到基極電流而導(dǎo)通，電流經(jīng)VT2、電動第31頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月機M、VT3、搭鐵而構(gòu)成回路，于是電動機正轉(zhuǎn)。當(dāng)a2端得到輸入信號時，電流則經(jīng)VT1、M、VT4、搭鐵而構(gòu)成回路，電動機因電流方向相反而反轉(zhuǎn)。控制觸發(fā)信號端電流的大小，就可以控制通過電動機電流的大小。3.電磁離合器如圖6.25所示為單片干式電磁離合器的工作原理圖。當(dāng)電流通過滑環(huán)進入電磁離合器線圈時，主動輪產(chǎn)生電磁吸力，帶花鍵的壓板被吸引與第32頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月主動輪壓緊，于是電動機的動力經(jīng)過軸、主動輪、壓板、花鍵、從動軸傳遞給執(zhí)行機構(gòu)。電動式EPS一般都設(shè)定一個工作范圍。如當(dāng)車速達(dá)到45km/h時，就不需要輔助動力轉(zhuǎn)向，這時電動機就停止工作。為了不使電動機和電磁離合器的慣性影響轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作，離合器應(yīng)及時分離，以切斷輔助動力。另外，當(dāng)電動機發(fā)生故障時，離合器會自動分離，這時仍可利用手動控制轉(zhuǎn)向。4.減速機構(gòu)減速機構(gòu)是電動式EPS不可缺少的部件。第33頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月目前，實用的減速機構(gòu)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，也有的采用兩級行星齒輪與傳動齒輪組合式。為了抑制噪聲和提高耐久性，減速機構(gòu)中的齒輪有的采用特殊齒形，有的采用樹脂材料制成。6.2.3電動式EPS實例如圖6.26所示為奧拓(Alto)牌汽車電動式EPS配件布置圖。該系統(tǒng)由轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、ECU、電動機和減速機構(gòu)組成。轉(zhuǎn)矩傳感器(滑動可變電阻型)、電動機和第34頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月減速機構(gòu)制成一個整體，如圖6.27所示，安裝在轉(zhuǎn)向柱上。電磁離合器安裝在電動機的輸出端旁，ECU安裝在司機座位下面。圖6.28所示為奧拓(Alto)牌汽車用轉(zhuǎn)矩傳感器的結(jié)構(gòu)。當(dāng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作時，施加在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力經(jīng)輸入軸、扭桿傳遞給輸出軸，扭桿的扭曲變形使輸入軸與輸出軸之間發(fā)生相對扭轉(zhuǎn)。與此同時滑塊沿軸向移動，控制臂將滑塊的軸向移動變換成電位器的旋轉(zhuǎn)角度，即將轉(zhuǎn)矩值變換成電壓量，并輸入到電子控制單元。第35頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)轉(zhuǎn)向盤處于中間位置時，傳感器的輸出電壓為2.5V；當(dāng)轉(zhuǎn)向盤向右旋轉(zhuǎn)時，傳感器的輸出電壓大于2.5V；轉(zhuǎn)矩傳感器的輸出特性曲線如圖6.29所示。因此，ECU根據(jù)傳感器輸出電壓的高低，就可以判定轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動角度。

圖6.30所示為奧拓(Alto)牌汽車電動式EPS控制框圖，其控制內(nèi)容如下所述：當(dāng)轉(zhuǎn)向盤向左旋轉(zhuǎn)時，傳感器的輸出電壓小于2.5V。第36頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月1.電動機電流控制ECU根據(jù)轉(zhuǎn)向力矩和車速信號確定并控制電動機的驅(qū)動電流的方向和大小，使其在每一種車速下都可以得到最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩。2.速度控制當(dāng)車速高于43km/h到52km/h時，停止對電動機供電的同時，使電動機內(nèi)的電磁離合器分離，按普通轉(zhuǎn)向控制方式工作，以確保行車安全。3.臨界控制這是為了保護系統(tǒng)中的電動機及控制組件而設(shè)的控制項目。第37頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月在轉(zhuǎn)向器偏轉(zhuǎn)至最大(即臨界狀態(tài))時，由于此時電動機不能轉(zhuǎn)動，所以流入電動機的電流達(dá)最大值。為了避免持續(xù)的大電流使電動機及控制組件發(fā)熱損壞，每當(dāng)較大電流連續(xù)通過30s后，系統(tǒng)就會控制電流使之逐漸減小。當(dāng)臨界控制狀態(tài)解除后，控制系統(tǒng)就會再逐漸增大電流，一直達(dá)到正常的工作電流值為止。4.自診斷和安全控制該系統(tǒng)的電子控制單元具有故障自診斷功能，當(dāng)電子控制單元檢測到系統(tǒng)存在故障時即第38頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月會顯示出相應(yīng)的故障碼，以便采取相應(yīng)的措施。當(dāng)檢測出系統(tǒng)的基本部件如轉(zhuǎn)矩傳感器、電動機、車速傳感器等出現(xiàn)故障而導(dǎo)致系統(tǒng)處于嚴(yán)重故障的情況下，系統(tǒng)就會使電磁離合器斷開，停止轉(zhuǎn)向助力控制，確保系統(tǒng)安全、可靠。第39頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月6.3電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障診斷和檢修電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般都具有故障自診斷功能，以監(jiān)測、診斷系統(tǒng)的工作情況。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，電子控制單元將其故障信息以代碼形式顯示出來，以使維修人員快速、準(zhǔn)確地判斷出故障類型及故障部位。下面以米拉(Mira)轎車電動式EPS系統(tǒng)為例介紹電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障自診斷測試方法。1.警告燈的檢查當(dāng)點火開關(guān)處于ON位時，警告燈應(yīng)點亮，第40頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)動機啟動后警告燈熄滅為正常。警告燈不亮?xí)r，檢查燈泡是否損壞，熔絲和導(dǎo)線是否斷路。若發(fā)動機啟動后，警告燈仍亮?xí)r，首先應(yīng)考慮該系統(tǒng)是否處于保險狀態(tài)(只有常規(guī)轉(zhuǎn)向工作，無電動助力)，并通過其自診斷系統(tǒng)進行必要的檢查。2.自診斷檢查的操作將萬用表直流電壓擋的正測試棒接在自診斷連接器(如圖6.31所示)的2號接柱上，負(fù)測試棒接搭鐵，接通點火開關(guān)ON擋，故障碼即由小到大的順序顯示出來。第41頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月故障碼及其含義見表6-2及續(xù)表。3.轉(zhuǎn)矩傳感器的檢查從轉(zhuǎn)向機總成上拆下轉(zhuǎn)矩傳感器及其連接器(如圖6.32所示)，測定轉(zhuǎn)矩傳感器主側(cè)端子③與⑤之間和副側(cè)端子⑧與⑩之間的電阻，其標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)為(2.18±0.66)kΩ。若不符合要求，則為轉(zhuǎn)矩傳感器異常，應(yīng)更換轉(zhuǎn)向機總成。用萬用表直流電壓擋測量上述各端子之間的電壓，來判定轉(zhuǎn)矩傳感器是否良好。檢查時，轉(zhuǎn)向盤應(yīng)處于中間位置，電壓約2.5V為良好，4.7V以上為斷路，0.3V以下為短路。第42頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月4.電磁離合器的檢查從轉(zhuǎn)向機上斷開電磁離合器的導(dǎo)線插接器(如圖6.32所示)，將蓄電池的正極接到電磁離合器端子①上，蓄電池的負(fù)極與端子⑥相接。在接通與斷開端子⑥的瞬間，離合器應(yīng)有工作聲音。若沒有聲音，表明電磁離合器有故障，應(yīng)更換轉(zhuǎn)向機總成。5.直流電動機的檢查從轉(zhuǎn)向機上斷開電動機的導(dǎo)線插接器(如圖6.32所示)，給電動機加上蓄電池電壓時，電動機應(yīng)有轉(zhuǎn)動聲音。第43頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月若沒有聲音，應(yīng)更換轉(zhuǎn)向機總成。6.車速傳感器的檢查從變速器上拆下車速傳感器，用手轉(zhuǎn)動車速傳感器的轉(zhuǎn)子檢查其能否順利運轉(zhuǎn)，若有卡滯則應(yīng)予更換。測定車速傳感器導(dǎo)線插接器的主側(cè)端子①與②之間及副側(cè)端子④與⑤之間的電阻值，其值等于(165±20)Ω為良好。若與上述不符則必須更換車速傳感器。本章課程內(nèi)容結(jié)束了，休息一會兒吧！第44頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.1流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(凌志轎車)1—動力轉(zhuǎn)向油缸；2—電磁閥；3—動力轉(zhuǎn)向控制閥；4—ECU；5—車速傳感器

第45頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.2電磁閥的結(jié)構(gòu)第46頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.3電磁閥的驅(qū)動信號第47頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.4凌志轎車電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電路圖

第48頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.5日產(chǎn)藍(lán)鳥轎車流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1—動力轉(zhuǎn)向油罐；2—轉(zhuǎn)向管柱；3—轉(zhuǎn)向角速度傳感器；4—ECU；5—轉(zhuǎn)向角速度傳感器增幅器；6—旁通流量控制閥；7—電磁線圈；8—轉(zhuǎn)向齒輪聯(lián)動機構(gòu)；9—油泵

第49頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.6流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)成

第50頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.7三種適應(yīng)不同行駛條件的轉(zhuǎn)向力特性曲線

第51頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.8汽車急轉(zhuǎn)彎時的轉(zhuǎn)向力特性曲線第52頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.9旁通流量控制閥的結(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)壓滑閥第53頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.10日產(chǎn)藍(lán)鳥轎車流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電路圖

第54頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.11反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理圖1—泵；2—儲油箱；3—分流閥；4—扭力桿；5—轉(zhuǎn)向盤；6—銷；7—轉(zhuǎn)向閥桿；8—控制閥閥體；9—銷；10—銷；11—小齒輪軸；12—活塞；13—動力缸；14—齒條；15—小齒輪；16—柱塞；17—油壓反力室；18—電磁閥第55頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.12豐田“馬克Ⅱ”型反力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第56頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.13反力控制式轉(zhuǎn)向控制閥的結(jié)構(gòu)1—扭桿；2—回轉(zhuǎn)閥；3—油壓反力室；4—柱塞；5—控制閥軸第57頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月(a)(b)圖6.14電磁閥的結(jié)構(gòu)及其特性曲線

第58頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.15兩種動力轉(zhuǎn)向特性的比較第59頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月(a)系統(tǒng)示意圖(b)轉(zhuǎn)子閥圖6.16地平線牌轎車采用的閥靈敏度可變控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

第60頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.17轉(zhuǎn)子閥及電磁閥結(jié)構(gòu)斷面圖1—動力缸；2—電磁閥；3—油箱；4—泵第61頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.18閥部的等效液壓回路圖第62頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.18閥部的等效液壓回路圖第63頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.17轉(zhuǎn)子閥及電磁閥結(jié)構(gòu)斷面圖1—動力缸；2—電磁閥；3—油箱；4—泵第64頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.19控制系統(tǒng)電路圖第65頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月項目規(guī)格電動機勵磁方式額定電壓/V額定轉(zhuǎn)矩/(N·m)額定電流A永磁鐵勵磁式DC0.9830電磁離合器形式額定電壓/V額定電阻/Ω額定傳遞轉(zhuǎn)矩/(N·m)干式單片電磁式DC1219.5(20℃)1.18(15V，20℃)轉(zhuǎn)矩傳感器額定電壓/V額定輸出電壓/V全電阻/Ω52.5(中立時)2.18±0.66車速傳感器輸出特性/V內(nèi)阻/Ω9.5(1000r/min)165(20℃)電動助力轉(zhuǎn)向控制件控制方式額定電壓/V，工作電壓范圍/V微機控制(8位)12DC10，DC16表6-1EPS系統(tǒng)的主要參數(shù)(Minica)

第66頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.20電動式EPS的組成1—轉(zhuǎn)向盤；2—輸入軸；3—ECU；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—扭力桿；11—扭矩傳感器；12—轉(zhuǎn)向齒輪

第67頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6.21Mira車上EPS的布置1—制動開關(guān)；2—轉(zhuǎn)矩傳感器(主、輔助)；3—發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號；4—車速傳感器；5—減速機；6—電動機；7—蓄電池；8—計算機

第68頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月(a)(b)圖6.22無觸點式轉(zhuǎn)矩傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理圖第69