POLO电控液压助力转向系统分析与诊断
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6,(/# 而是由转向盘转角传感器 6’( 通过 9:;<=>#
经 :=# $9> 传 输 转 向 角 速 度 信 号 ’( 机 械 装 置 包 括 传统的齿轮齿条转向传动装置 % 控制阀 % 管路和与 电控单元一体的电动液压泵 $ 电控液压助力转向系统组成如图 . 所示 $
图#
$%& 公司可变电容式转向角速度
/34* 系统工作原理如图 . 所示 # 系 统 电 路 图 如
图 6 所示 $ /34* 系统由 7 路输入信号作为主控信号 # 分别是转向角速度传感器 !8"# % 来自仪表控制单元
, ,1,
-./0系统特点
安全性 * 舒适性 电 液 助 力 转 向 系 统 # )268 $ 融 合 了 传 统 的 液
压 助 力 转 向 系 统 # 628 $ 和 新 型 的 电 控 助 力 转 向 系 统 # )28 $ 的 技 术 优 点 % 在 保 持 628 的 柔 顺 手 感 * 舒 适 等 优 良 性 能 的 同 时 % 又 具 有 )28 的 节 能 * 环 保 和安全的优点 ’ 与传统的 628 相比 % )268 可以跟随 车速和行驶条件的变化而改变助力大小 + 在高速行 驶时 % 助力作用减小或者消失 % 路感增强 % 转向较 重 % 保障操控稳定和安全 & 而速度降低时 % 助力作 用增大 % 操控轻盈 % 让驾驶者感觉省力 % 获得较为 舒适的转向路感 % 使汽车在安全性 * 灵敏性和舒适 性等方面得到进一步提高 ’
集成为一个总成 # 即电控单元总成 !"## $ 电控单元 根据转向角速度 % 车辆行驶速度 & 由车速传感器至 仪 表 控 制 单 元 通 过 $%& ’()* 传 输 ’ % 发 动 机 转 速 & 由发动机 控 制 单 元 通 过 $%&’()* 传 输 ’ 等 信 息 控 制液压泵电机转速 # 同时还提供温度保护 % 故障恢 复 +故 障 后 再 接 通 保 护, 和 自 诊 断 及 故 障 代 码 存 储 功能 $ 液压泵是一个电机驱动的齿轮泵 $ 电控单元 总成为一个整体 # 属不可拆卸和维修部件 # 只可更 换总成 # 其外形如图 - 所示 $
电 控 液 压 助 力 转 向 系 统 # )*+,-./,0**1 234+.+5
而 是 一 批 次 采 用 @;A; 公 司 的 % 但 绝 大 多 数 采 用 的 是 =>? 公司的 ’
615.07*/, 8-++./9:% 简称 )268 $ 是一种将传统液 压
助力转向与电子控制技术相结合的机电一体化产 品 % 是在 传 统 的 液 压 助 力 转 向 系 统 #628 $ 技 术 的 基础上 % 引入电子控制系统 % 是典型的可变动力转 向 系 统 ’ 目 前 % 在 国 产 轿 车 中 % 上 海 大 众 的 2;<; 和长安福特的福克斯两款车型上装配有该系统’
,1,
电控单元总成 6(// 电控单元 &A(// ’ 与电动液压泵 & C..8 ’ 二者
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! 汽车电器 "!""# 年第 $ 期
! 先使用后付款 #用后说不好可不付款 )
详见插
广告!
万方数据
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使用!维修
图!
"#$# 霍尔转向角速度传感器结构图
图&
电控单元与电动 液压泵总成
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使用!维修
2;<;电控液压助力转向系统分析与诊断
赵建斌 " 李俊林 ! 山西汽车科技学院 " 山西 太原
"E""E&#
摘要 ! 介绍 2;<; 轿车的电控液压助力转向系统的特点 * 组成 * 工作原理及故障诊断方法 ’ 关键词 ! )268 & 2;<; & 工作原理 & 故障诊断方法 中图分类号 ! FG’EHG% 文献标识码 ! C 文章编号 ! &""E$I’E( #!""# $"($""G&$"%
2;<; 又 称 之 为 ( 车 速 感 应 式 电 液 动 力 转 向 系 统 )%
本 文 就 2;<; 轿 车 上 装 配 的 =>? # 美 国 天 合 汽 车 集 团 $ 公 司 和 @;A; # 日 本 光 洋 精 工 株 式 会 社 $ 的 两 种系统进行介绍和分析 ’
=>? 和 @;A; 公 司 都 是 当 今 全 球 较 大 的 汽 车 电
,12
转向角速度传感器 &6,(/ ’ 转向角速度传感器安装于液压转向机总成输入
轴上 # 用来测量转向盘旋转角速度 # 即驾驶员在以 多大的角速度转动转向盘 $ 在其他条件不变的情况 下 # 如 果 $"!# 控 制 单 元 收 到 的 信 号 表 明 转 向 盘 旋 转的角速度越大 # 则对应泵的转速越高 # 转向的助 力越大 ( 反之 # 转向盘旋转的角速度越小 # 则转向
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J6B; K/09LM/9 % <N K79L*/9
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!5&67(869 =O+ Q+0-7.+R % ,3ST3R/-/39% 43.U/9: T./9,/T*+ 095 Q07*- 5/0:93R-/, S+-O35R 3Q -O+ )*+,-./,0**1 234+.+5 615.07*/, 8-++./9: #)268 $ R1R-+S 39 R+509 2;<; 0.+ /9-.357,+5 O+.+H :2% ;,7)&9 )268 & 2;<; & 43.U T./9,/T*+ & Q07*- 5/0:93R-/, S+-O35
!""! 年至 !""E 年’ 月的一少部分车型上有 @;A; 公司
的产品 % 其余的均采用 =>? 公司的进行配套 ’ 两者 的功能完全相同% 转向系统总成 #包括机械和电 子 $ 的安装也完全相同 % 只是两者的电控系统和传 感器元件的原理和外观有所不同’ 不是随机装用%
修改稿收稿日期 ! !""#$"%$&’
,12
经济性 * 环保性 在实际驾驶过程中 % 需要大转向助力的情况只
占很小一部分 % 而大部分的驾驶情况是汽车以较高 的速度行驶或者道路较直% 只需要很小的转向助 力 ’ 628 中 的 液 压 助 力 泵 是 不 论 车 辆 是 否 转 向 % 一 直处于运转状态 % 并且随发动机转速和车速的增大 而运转加快 % 这样 % 就使得不论低速 * 高速都是很 轻的转向 % 助力总是很大 % 消耗的发动机动力也总 是 很 大 & 而 )268 是 使 驾 驶 员 在 驻 车 和 低 速 时 感 觉 很轻 % 在高速时根据车速和转速等不同工况逐渐减
子系统的供应商 ’ =>? 公司的产品主要是汽车安全 系统 % 旗下有 BC8 * 8>8 * )82 等产品 % 其产量稍逊 于 如 今 全 球 第 一 的 汽 车 配 件 供 应 商 C;8D6’ @;A; 公司的产品主要是汽车转向系统 % 二者主要为全球 各大汽车制造商进行转向系统和安全系统的配套’ 大众公司的 2;<; 轿车 % 包 括 !""! 年 之 后 的 2;<; 劲 情 # 两 厢 $ 和 2;<; 劲 取 # 三 厢 $ % 均 把 )268 作 为 基 本 配 置 % 即 每 一 款 2;<; 轿 车 的 标 准 配 置 % 而 非 选 装 ’ 以 配 套 =>? 公 司 的 产 品 占 绝 大 多 数 % 只 在
传感器结构与工作原理图
7%5% 公 司 采 用 的 转 向 角 速 度 传 感 器 是 霍 尔 电
路式的 # 相当于一个电子开关 # 外观见图 ,D # 剖面
图! 电控液压助力转向系统示意简图
结 构 % 工 作 原 理 及 信 号 波 形 分 别 如 图 E% 图 ( 所 示 $ 由与转向盘轴一体并可随之转动的 F/ 对磁极和相对 固定的霍尔电路组成 # 通过 F/ 对磁极的转子的相对 转动 # 在传感器的霍尔电路上可以产生相应的霍尔 电压# 并且是非常精确的$ 该 传 感 器 共E条 接 线 # 分别是 B( C# 搭铁和正 % 负两条信号线 # 其电路为 图 8 中左侧的 6,(/ &E 线 ’$
图" 转向角速度传感器
234 公司采用的转向角速度传感器是可变电容
式 的 # 外 观 见 图 ,? # 剖 面 结 构 及 工 作 原 理 如 图 @ 所 示 # 由与转向盘柱一体并可随之转动的翼状金属挡 片 和 相 对 固 定 的8个 平 板 电 容 器 及 放 大 电 路 组 成 $ 当挡片夹在电容器的两极板中间的时候 # 该电容器 的容量增加 # 挡片离开的时候 # 该电容器的容量减 小 # 放 大 电 路 通 过 接 收 到8个 电 容 器 的 容 量 的 变 化 速度及趋势 # 来判断转向盘的转向角度及角速度大 小 # 并转化成电信号 # 输入到电控单 元 A(// $ 该 传 感器共 @ 条接线 # 分别是 B( C % 搭铁和一条信号线 # 其电路为图8 中的右侧的 6,(/ &@ 线 ’$
系 统 有 234 和 2%5% 公 司 的 两 种 $ 两 种 系 统 的 工 作 原理相同# 但是测定转向盘角速度的传感器的原 理 % 方法和零件的外形均不同 # 电气部分和机械部 分均不能代换 $ 电控液压助力转向系统由电气装置和机械装置 两 部 分 组 成 # 电 气 部 分 由 转 向 角 速 度 传 感 器 6,(/ % 电控单元和液压泵总 成 6(// % 故 障 报 警 灯 78, 组 成 & 对 于 带 电 子 稳 定 程 序 $#" 系 统 的 车 型 来 说 # 则 无
作者简介 ! 赵建斌 #&(#!$ $% 男 % 山西榆次人 % 曾在山西晋中恒翔汽车维修有限公司任技术总监 % 在维修一线工作数 年 % 现 任 教 于 山 西 汽 车 科 技 学 院 % 从 事 现 代 汽 车 维 修 实 践 与 理 论 教 学 指 导 及 汽 车 电 器 的 研 发 工 作 & 李 俊 林 #&(’#$ $% 男 % 山 西 翼 城人 % 山西汽车科技学院院长 % 在教学一线工作多年 % 长期从事现代汽车技术的研究与教学 ’
图%
"#$# 公司霍尔角速度传感器工作原理及信号波形
等 # 判断汽车的行驶状态 % 转向状态 # 决定应提供 的助力大小 # 同时向驱动单元发出控制指令 # 使电 动机产生相应的转速以驱动油泵 # 进而输出相应流 量和压力的高压油 $ 高压油经转向控制阀进入齿条 上的动力缸 # 推动活塞产生适当的助力 # 以协助驾 驶员进行转向操作 # 从而获得理想的转向效果 $ 当转向角速度传感器发生故障或系统出现其它 异常情况时 # 电控液压助力转向系统即进入程序设 定的紧急运行状态# 机械转向的功能仍然可以实 现 # 但是由于无助力 # 转向比较沉重 $
! 汽车电器 "!""# 年第 $ 期
!"
万方数据
使用!维修
!"#$%&’()!*%’)&#)%)+#
小助力 # 直至助力消失 $ 从而 # 相对于传统的 !"# #
助力越小 $
$"!# 还具有显著的节能及环保的作用 # 解决了 !"#
压力流失等能量浪费的问题 # 使油耗和二氧化碳排 放 量 降 低 $ 据 上 海 大 众 的 资 料 显 示 # "%&% 轿 车 的
234 公 司 和 7%5% 公 司 的 转 向 角 速 度 传 感 器 外
观及安装示意如图 , 所示 $
$"!# 可 以 较 传 统 的 !"# 节 能 约 ’() # 在 同 等 条 件
下 # 节油达到 *+, & - .// 01$
,
-./0系统组成
上 海 大 众 "%&% 轿 车 装 配 使 用 的 电 液 助 力 转 向
图’
转向盘转角 传感器 ()%
.
0123 工作原理
电控液压助力转向系统基本的工作原理 ( 在汽
车直线行驶时 # 转向盘不转动 # 电动液压泵以很低 的速度运转# 大部分工作油经过转向阀流回储油 罐 # 少部分经液控阀然后流回储油罐 ) 当驾驶员开 始 转 动 转 向 盘 时 # /$) 根 据 检 测 到 的 转 角 及 角 速 度 % 车速 % 发动机转速以及电动机转速的反馈信号
6,(/# 而是由转向盘转角传感器 6’( 通过 9:;<=>#
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图#
$%& 公司可变电容式转向角速度
/34* 系统工作原理如图 . 所示 # 系 统 电 路 图 如
图 6 所示 $ /34* 系统由 7 路输入信号作为主控信号 # 分别是转向角速度传感器 !8"# % 来自仪表控制单元
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安全性 * 舒适性 电 液 助 力 转 向 系 统 # )268 $ 融 合 了 传 统 的 液
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集成为一个总成 # 即电控单元总成 !"## $ 电控单元 根据转向角速度 % 车辆行驶速度 & 由车速传感器至 仪 表 控 制 单 元 通 过 $%& ’()* 传 输 ’ % 发 动 机 转 速 & 由发动机 控 制 单 元 通 过 $%&’()* 传 输 ’ 等 信 息 控 制液压泵电机转速 # 同时还提供温度保护 % 故障恢 复 +故 障 后 再 接 通 保 护, 和 自 诊 断 及 故 障 代 码 存 储 功能 $ 液压泵是一个电机驱动的齿轮泵 $ 电控单元 总成为一个整体 # 属不可拆卸和维修部件 # 只可更 换总成 # 其外形如图 - 所示 $
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助力转向与电子控制技术相结合的机电一体化产 品 % 是在 传 统 的 液 压 助 力 转 向 系 统 #628 $ 技 术 的 基础上 % 引入电子控制系统 % 是典型的可变动力转 向 系 统 ’ 目 前 % 在 国 产 轿 车 中 % 上 海 大 众 的 2;<; 和长安福特的福克斯两款车型上装配有该系统’
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转向角速度传感器 &6,(/ ’ 转向角速度传感器安装于液压转向机总成输入
轴上 # 用来测量转向盘旋转角速度 # 即驾驶员在以 多大的角速度转动转向盘 $ 在其他条件不变的情况 下 # 如 果 $"!# 控 制 单 元 收 到 的 信 号 表 明 转 向 盘 旋 转的角速度越大 # 则对应泵的转速越高 # 转向的助 力越大 ( 反之 # 转向盘旋转的角速度越小 # 则转向
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经济性 * 环保性 在实际驾驶过程中 % 需要大转向助力的情况只
占很小一部分 % 而大部分的驾驶情况是汽车以较高 的速度行驶或者道路较直% 只需要很小的转向助 力 ’ 628 中 的 液 压 助 力 泵 是 不 论 车 辆 是 否 转 向 % 一 直处于运转状态 % 并且随发动机转速和车速的增大 而运转加快 % 这样 % 就使得不论低速 * 高速都是很 轻的转向 % 助力总是很大 % 消耗的发动机动力也总 是 很 大 & 而 )268 是 使 驾 驶 员 在 驻 车 和 低 速 时 感 觉 很轻 % 在高速时根据车速和转速等不同工况逐渐减
子系统的供应商 ’ =>? 公司的产品主要是汽车安全 系统 % 旗下有 BC8 * 8>8 * )82 等产品 % 其产量稍逊 于 如 今 全 球 第 一 的 汽 车 配 件 供 应 商 C;8D6’ @;A; 公司的产品主要是汽车转向系统 % 二者主要为全球 各大汽车制造商进行转向系统和安全系统的配套’ 大众公司的 2;<; 轿车 % 包 括 !""! 年 之 后 的 2;<; 劲 情 # 两 厢 $ 和 2;<; 劲 取 # 三 厢 $ % 均 把 )268 作 为 基 本 配 置 % 即 每 一 款 2;<; 轿 车 的 标 准 配 置 % 而 非 选 装 ’ 以 配 套 =>? 公 司 的 产 品 占 绝 大 多 数 % 只 在
传感器结构与工作原理图
7%5% 公 司 采 用 的 转 向 角 速 度 传 感 器 是 霍 尔 电
路式的 # 相当于一个电子开关 # 外观见图 ,D # 剖面
图! 电控液压助力转向系统示意简图
结 构 % 工 作 原 理 及 信 号 波 形 分 别 如 图 E% 图 ( 所 示 $ 由与转向盘轴一体并可随之转动的 F/ 对磁极和相对 固定的霍尔电路组成 # 通过 F/ 对磁极的转子的相对 转动 # 在传感器的霍尔电路上可以产生相应的霍尔 电压# 并且是非常精确的$ 该 传 感 器 共E条 接 线 # 分别是 B( C# 搭铁和正 % 负两条信号线 # 其电路为 图 8 中左侧的 6,(/ &E 线 ’$
图" 转向角速度传感器
234 公司采用的转向角速度传感器是可变电容
式 的 # 外 观 见 图 ,? # 剖 面 结 构 及 工 作 原 理 如 图 @ 所 示 # 由与转向盘柱一体并可随之转动的翼状金属挡 片 和 相 对 固 定 的8个 平 板 电 容 器 及 放 大 电 路 组 成 $ 当挡片夹在电容器的两极板中间的时候 # 该电容器 的容量增加 # 挡片离开的时候 # 该电容器的容量减 小 # 放 大 电 路 通 过 接 收 到8个 电 容 器 的 容 量 的 变 化 速度及趋势 # 来判断转向盘的转向角度及角速度大 小 # 并转化成电信号 # 输入到电控单 元 A(// $ 该 传 感器共 @ 条接线 # 分别是 B( C % 搭铁和一条信号线 # 其电路为图8 中的右侧的 6,(/ &@ 线 ’$
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作者简介 ! 赵建斌 #&(#!$ $% 男 % 山西榆次人 % 曾在山西晋中恒翔汽车维修有限公司任技术总监 % 在维修一线工作数 年 % 现 任 教 于 山 西 汽 车 科 技 学 院 % 从 事 现 代 汽 车 维 修 实 践 与 理 论 教 学 指 导 及 汽 车 电 器 的 研 发 工 作 & 李 俊 林 #&(’#$ $% 男 % 山 西 翼 城人 % 山西汽车科技学院院长 % 在教学一线工作多年 % 长期从事现代汽车技术的研究与教学 ’
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万方数据
使用!维修
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压力流失等能量浪费的问题 # 使油耗和二氧化碳排 放 量 降 低 $ 据 上 海 大 众 的 资 料 显 示 # "%&% 轿 车 的
234 公 司 和 7%5% 公 司 的 转 向 角 速 度 传 感 器 外
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上 海 大 众 "%&% 轿 车 装 配 使 用 的 电 液 助 力 转 向
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电控液压助力转向系统基本的工作原理 ( 在汽
车直线行驶时 # 转向盘不转动 # 电动液压泵以很低 的速度运转# 大部分工作油经过转向阀流回储油 罐 # 少部分经液控阀然后流回储油罐 ) 当驾驶员开 始 转 动 转 向 盘 时 # /$) 根 据 检 测 到 的 转 角 及 角 速 度 % 车速 % 发动机转速以及电动机转速的反馈信号