第11章 电子控制动力转向系统

• 2. 汽车悬架控制系统的 工作原理 • 1）半主动式悬架的工作 原理 • 安装于车身上的加速传感 器用来采集车上的振动加 速度信号。信号经放大器 和A/D转换器后，以数字 形式送入外部存储单元和 ECU，经ECU处理后对 放大驱动单元发出指令， 驱动步进电动机转动，调 节阻尼系数C2。
2)主动式悬架的工作原理 主动式悬架系统主要有两种设计，即由电磁阀的主动式油气悬架和由步 进电动机驱动的主动式空气悬架。 (1)主动式油气悬架系统的工作原理
11.2.2
反作用力控制式EPS系统
反作用力控制式EPS系统主要由转向控制阀、分流阀、电磁阀、转向动 力缸、转向液压泵、储油箱、车速传感器及电子控制单元（ECU）等组 成。
• 当汽车停车与低速状态时，车速传感器将反映停车与低速状态的速度 信号输送给ECU,ECU向电磁阀提供大的通电电流，导致电磁阀的导 通面积变大，从而经分流阀分流的压力重新回到储油箱。所以作用于 柱塞的背压（油压反作用力室压力）降低，于是柱塞推动控制阀轴的 力变小，转向盘回程力可在扭力杆上产生较大扭矩。回转阀被固定在 小齿轮轴上，控制阀随扭力杆扭转作用相应回转，使两阀油孔连通。 转向油泵油压作用于动力缸的右室（或左室），动力活塞向左（或向 右）运动，从而增加了转向操纵力。 • 当汽车处于中高速直线行驶状态时，直线行驶转向角小，扭力杆的相 对扭力也比较小，回转阀与控制阀的连通通道的开度相应减小，使得 回转阀一侧的油压升高，由于分流阀的作用，电磁阀一侧的油量增加。 同时随着车速的增加，ECU向电磁阀提供的通电电流减小，导致电磁 阀的导通面积变小，而作用于油压反作用力室的反压力增加，柱塞天 推压控制阀轴的压力也变大，增加了驾驶员的手的操纵力，具有良好 的转向手感。 • 当汽车中高速转向运行时，扭力杆扭转角变的更小，回转阀与控制阀 的连通口开度也变的更小，在回转阀一侧的油压进一步升高。随着油 压上升，压力油从固定阻尼孔侧向油压反作用力供油，这时油压反作 用力室出了具有分流阀向之提供的压力油外，还具有从固定阻尼孔流 出的压力油，从而导致柱塞的背压增大，柱塞推压控制阀轴的压力也 增大，转向盘操纵力随着转向角的增大而增大，所在高速时能获得稳 定的转向手感。
2. 直流电动机 直流电动机的原理与启动机电动机 基本相同，通常采用永磁式电动机。 电动机的输出转矩控制是通过控制 其输入电流来实现的，而电动机的 正转和反转则是由EPS ECU 输入 的正、反转触发脉冲控制的。
3. 电磁离合器 电动式EPS系统采用于干式单片式 电磁离合器。 4. 减速机构 电动式EPS系统减速机构有多种组 合方式，一般采用涡轮—蜗杆传动 与转向轴驱动组合方式，也有采用 两级行星齿轮传动和传动齿轮驱动 组合方式。
11.2 液压式电子控制动力转向系统 11.2.1流量式控制式EPS系统
• 流量式EPS系统，主要由车速传感器、电磁阀、整体式动力转向控制 阀、动力转向液压泵和电子控制单元（EPS ECU）等组成。当车速很 低时，EPS Baidu NhomakorabeaCU输出的脉冲控制信号占空比很小，通过电磁阀线圈的 平均电流很小，电磁阀阀芯开启程度也很小，旁路液压油流量小，液 压助力作用大，使转向盘操纵轻便。当车速提高时。EPS ECU输出的 脉冲控制信号占空比很大，使电磁阀线圈的平均电流增大，电磁阀阀 芯的开启程度增大，旁路液压油流量增大，从而使液压助力作用力减 小，以提高操纵稳定性。
主动式油气悬架系统的工作 原理:当汽车在好路面上低速 正常行驶时，ECU接受到各 传感器送来的信号后，便向 电磁阀发出指令，使其向右 移动，从而接通压力油道， 此时辅助油气阀的阀芯向左 移动，中间油气室与主油气 室联通，使总的气室容积增 大，气压减小，从而使悬架 刚度减小，系统处于“软” 状态。中间油气室又称刚度 调节器，节流孔a和b则为阻 尼器。
2. 控制原理 （1）后轮转角控制 （2）使汽车滑移角为零的控 制 （3）受到横向风作用时的控 制 （4）ABS作用的控制
11．5 电子控制动力转向系统的诊断与检修 11.5.1 三菱电控动力转向系统的检修
• 1. EPS警示灯的检查 • 当点火开关处于ON位置时， EPS警示灯应点亮，发动机启 动后警示灯熄灭为正常。警示 灯不亮时，应检查灯泡是否损 坏，熔丝和导线是否断路。若 发动机启动后，警示灯仍点亮 时，首先应考虑该系统是否处 于保险状态（只有常规转向机 构工作，无电动助力），然后 进行自诊断操作。 • 2. 自诊断操作 • 将万用表直流电压挡的正表笔 接在诊断插座的2号端子上，负 表笔搭铁。接通点火开关ON挡， 通过表针的摆动显示故障代码。 如果有多个故障代码，故障代 码将按由小到大的顺序显示出 来。
• （1）前轮转向机构 • 转向盘的转动可传到齿轮—齿 条副上，随着齿条端部的移动 又使控制齿条左、右移动，带 动小齿轮转动。由于前带轮与 小齿轮做成一体，故前带轮亦 随小齿轮一起进行正、反方向 转动。同时前带轮的转动又通 过转角传动拉索传递到后轮转 向机构中的后带轮上。控制齿 条存在一个不敏感行程，转向 盘左、右约200°以内的转角正 好处于此范围内。因此，在此 范围内将不会产生与前轮联动 的后轮转向，由于高速行驶时 转向盘不可能产生这样大的转 角，所以汽车高速行驶时的后 轮仅由脉动电动机控制转向。
• （2）后轮转向机构 • 当转向盘向左转动时，后带轮向右转动，此时控制凸轮轮缘是向半径 减小的方向转动，将凸轮推杆拉出，使阀套筒向左边移动。当转向盘 向右转动时，控制凸轮轮缘是向半径增大的方向转动，把凸轮推杆推 向里面，使阀套筒向右边移动。来自液压泵的压力油油路根据阀套筒 与滑阀的相对位置进行切换。当转向盘向左转动时，阀套筒向左方移 动，将来自液压泵的压力油输进液压缸右室，驱动功率活塞向左移动。 与功率活塞做成一体的液压缸轴就被推向左方，带动后轮向右转向。 相反，当转向盘向左转向时，功率活塞被推向右方，带动后轮向左转 向。
11.3.2 电动式EPS系统的工作原理
在操纵转向盘时，转矩传感器根据输入转向力矩的大小产生出相应的电 压信号，由此电动式EPS系统就可以检测出操纵力的大小，同时根据车 速传感器产生的脉冲信号又可测出车速，再控制电动机的电流，形成适 当的转向助力。
11.4 电子式四轮转向系统
四轮转向系统也称为4WS系统。根据控制方式的不同，4WS系统可分为 转向角比例控制式4WS系统与横摆角速度比例控制式4WS系统。
11.6 电子控制悬架系统 11.6.1 电子控制悬架系统的工作原理
• 1. 汽车悬架系统的分类 • 汽车的悬架系统通常分为传统被动式、半主动式、主动式三类。其中 半主动式又分为有级半主动式（阻尼有级可调）和无级半主动式（阻 尼连续可调）两种；主动式根据驱动机构和介质的不同，可分为由电 磁阀驱动的油气主动式和由步进电动机驱动的空气主动式两种。半主 动式和主动式悬架系统均可根据控制装置的不同，分为机械控制式和 电子控制式两种。
• 11.4.2 横摆角速度比例控制式4WS系统
• 横摆角速度比例控制，是一种根据检测出的车身横摆角速度来控制后 轮转向量的控制方法。它与转向角比例控制相比，具有两方面优点： 一是它可以使汽车的车身方向从转向初期开始就与其行进方向保持高 度一致（只有极小偏差）；二是它可以通过检测车身横摆角速度感知 车身的自转运动。 • 1. 系统组成
11.4.1 转向角比例控制式4WS系统
转向角比例控制，就是使后轮的转角与转向盘的转角成比例变化，并使 后轮在汽车低速行驶时，相对于相对于前轮反向转向；在汽车中、高速 行驶时，相对于前轮同向转向。 1. 系统的组成
• 2. 控制原理 • ECU根据转角比传感器、车速 传感器等输入信号，进行控制。 • （1） 转角比控制 • 工作中，ECU可根据车速传感 器和转角比传感器的输入信号， 计算出车速与转向角的实际数 值，然后把它们的实际数值与 标准数据做比较，向主电动机 发出控制指令，控制主电动机 驱动从动杆转动。在此过程中， 驾驶员可使用4WS模式切换开 关，选择“NORMAL”或 “SPORT”模式。 • （2）2WS选择控制 • 当2WS选择开关被设定在ON （导通）位置，且变速器被挂 入倒挡位置时，ECU就设定后 轮转向角的转向量为零。 • （3） 安全保障控制
第11章 电子控制动力转向系统
11.1 电子控制动力转向系统概述
1. 电子控制动力转向系统的功用 电子控制动力转向（Electronic Control Power Steering,简称EPS或 ECPS）系统是根据车速、转向情况等对转向助力实施控制，使动力 转向系统在不同的行驶条件下都有最佳的放大倍率：在低速时有较大 的放大倍率，可以减轻转向操纵力，使转向轻便、灵活；在高速时则 适当减小放大倍率，以稳定转向手感，提高高速行驶的操纵稳定行。 2. 电子控制动力系统的组成与分类 电子动力转向系统主要由机械转向机构、转向助力系统和电子控制系 统组成。根据转向动力源不同可分为液压电子控制动力转向系统和电 子控制动力转向系统。
11.5.2 凌志电控动力转向系统的检修
• 1. 电子控制系统故障检修 • (1)打开点火开关，查看ECU—IG熔丝是否正常。如果烧毁，且重新 更换后又烧毁，则表明此熔丝与ECU的+B脚之间短路。 • (2)拔下ECU线束插座，将电压表正表笔接插接器+B脚（从背面插入， 以下同），负表笔搭铁，电压应为10~14V（蓄电池电压）。如果无 电压，表明ECU—IG熔丝与ECU的+B脚之间有断路现象。 • (3)将电阻表正表笔接插接器GDN脚，负表笔仍接地，此时。电阻值 应为0.否则，ECU的GND脚与车身搭铁处之间有断路或接触不良现象。 • (4)顶起一侧前轮，将电阻表的正表笔接插接器SPD脚，负表笔接 GND脚。然后转动支起的车轮，电阻表电阻值应该在0～∞之间交替 变化。否则，说明ECU的SPD与车速传感器之间有断路或短路现象， 或车速传感器有故障。 • (5)将电阻表的正表笔接插接器的SOL﹢脚，负表笔接GND脚。此时 电阻值应为∞。否则SOL+或SOL_脚与GND脚之间的线路有断路现象， 或电磁阀有故障。 • (6)将电阻表的正表笔接插接器的SOL+脚，负表笔接SOL_脚。两脚 之间的电阻应为6.0～11.0欧姆，否则这两脚之间的线路断路或电磁 阀有故障。如果电阻正常，应检查ECU。
• 2. 电子控制部件的检查 • (1)电磁阀的检查 • ①拔下电磁阀的线束插座，测量电磁线圈的电阻，应为6.0～11.0欧 姆。 • ②从转向器内拆下电磁阀，将蓄电池正极接电磁线圈的SOL+脚，负 极接SOL_脚，这时指针阀应缩回约2㎜，否则应更换电磁阀。 • (2)ECU的检查 • ①顶起汽车，拆下ECU，启动发动机。 • ②在不拔下ECU插接器，发动机怠速运转的情况下，用电压表测量 ECU的SOL和GND两脚之间的电压。然后将变速器挂上挡，并使车 速达到60㎞/h，仍按上述接法再测电压，电压应比原来增加0.07～ 0.22V。若无电压，则应更换ECU。
11.3.1 电动式EPS系统的组成
电动式EPS系统是在机械转向机构的基础上，增加了电动式助力机构、 转向助力控制系统后形成的。典型电动式EPS系统组成。它是由转矩传 感器、直流电动机、电磁离合器、减速机构和车速传感器、EPS ECU组 成的。
1. 转矩传感器 转矩传感器用于测定转向盘与转向器之间的转向力矩。
11.2.3 阀灵敏度控制式EPS系统
阀灵敏度控制式EPS系统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）来控制油压。
11.3 电动式电子控制动力转向系统
• 电动式EPS系统主要特点如下： • （1）电动机、减速机、转向柱和转向齿轮箱可以制成一个整体，管 道、压泵等不需要单独占据空间，易于装车。 • （2）增加了电动机和减速机，取消了液压管道等部件，使整个系统 趋于小型轻量化。 • （3）液压泵仅在必要时使电动机运转，故可以节能。 • （4）因为零件的数目少，不需要加油和抽空气，所以在生产线上的 装配性好。由此，从发展的角度看，电动式动力转向系统将成为标准 件装备在汽车上。