转向现代汽车典型电控系统结构原理与故障诊断
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5.1 电控动力转向系统
5.1.1 结构特点 电控动力转向系统转向操纵灵活、轻便，能吸收路面对
前轮的冲击。
5.1.2 系统分类与组成
电控动力转向系统可分为：电动式动力转向系统、电子— 液力式转向系统、电动—液力式转向系统。
电子控制动力转向系统一般由转向柱组件、转向传感器、 车速传感器、电脑、电磁阀和液压控制组件等组成。
(1) 电机—油泵组件。该电机—油泵组件与电子燃油喷射系 统采用的电动燃油泵结构类似。电机—油泵组件的构造如图511所示。
(2) 转向齿轮箱。该转向齿轮箱与一般动力转向齿轮箱结构 大体相同。
(3) 控制系统。电动—液力式转向控制系统的电路如图5-12 所示。
图5-11 电机—油泵组件的构造 (a) 主视图；(b) 剖视图
图5-12 电动—液力式转向系统控制电路
在信号控制器(CPU)内，已存储有根据试验获得的不同运 转条件下的控制方法，可从传感器输入信号判定行驶状况，从 而计算出应向电机提供的驱动电流，并向功率控制器发出驱动 信号。同时，控制系统异常时，可向驾驶员发出警报信号，并 使安全保障机能发挥作用，确保转向操作处于正常状态。
2) 工作原理
(1) 停车与低速状态。由于向电磁阀通电电流大，经分流 阀分流的油液通过电磁阀回流油箱，故柱塞受到的背压(油压 反力室压力)小。因此，柱塞推动控制阀柱的力小，转向盘回 转力可在扭杆处产生较大扭矩。回转阀被固定在小齿轮轴上， 控制阀随扭杆扭转作用相应回转，使两阀油孔连通，油泵输出 油压作用到动力缸右室(或左室)，使功率活塞左移(或右移)， 从而产生操重助动力。
(2) 分流阀。分流阀具有将油泵输出的动力油，分流至 回转阀与电磁阀两侧的作用。即使回转阀与电磁阀侧的油压 变化，分流阀也总是可以以一定流量并根据车速与操重状态 变化，向电磁阀侧供给油液。
(3) 电磁阀。电磁阀由滑阀、电磁线圈、油路通道等构 成。电磁阀油路的阻尼面积，可随电磁线圈通电电流占空比 (通断比)变化而改变。通电电流大时，滑阀被吸引，油路的 阻尼面积增大，流向油箱的回流量增加。车速低时，通电电 流大，阻尼面积大，油液将流回油箱，随着车速升高，电流 减小，油液回流量也减少。
3. 电动—液力式转向系统
电动—液力式转向系统，是以电机驱动油泵实现动力转向 的装置。
1) 构造
该系统由电机—油泵组件、转向角传感器、动力转向齿轮 箱、信号控制器和功率控制器等构成。电动—液力式转向系统 的组成及构造分别如图5-9和图5-10所示。
图5-9 电动—液力式转向系统组成简图
图5-10 电动—液力式转向系统的构造
图5-8 电子—液力式转向系统
1) 电子—液力式转向系统构造
(1) 转向齿轮箱。扭杆上端和下端分别与控制阀轴和小齿 轮轴以销钉连结。小齿轮轴上端以销钉与回转阀连结。转向 盘通过转向轴与控制阀轴连结。因此，转向盘回转力可通过 扭杆与控制阀轴传递到小齿轮。
当扭杆受到扭矩作用时，控制阀与回转阀相应发生回转 运动，并使各种油孔连通状态发生变化，可控制动力缸的油 压流量，变化动力缸左、右室油路通道。在油压反力室受到 高压作用时，柱塞将推动控制阀轴。此时，扭杆即使受到扭 矩作用，由于柱塞推力的影响，也会抑制控制阀轴与回转阀 的相对回转。
安装在转向柱上。
图5-1 转向柱与直流电机
图5-2 转向助力器 (a) 主视图； (b) 剖视图(手动锁销部分)
(2) 电机组件。设置在转向柱上的电机组件，由蜗轮、 电磁离合器、直流电机构成。
图5-3所示为电机组件构造。蜗轮与固定在转向柱输出轴 上的斜齿轮相啮合，它把电机的回转减速后传递到输出轴上。 电磁离合器介于减速器与电机之间，当离合器断电时，不能 把电机的驱动力传递给输出轴，此时手动转向发生作用。
(3) 中高速转向状态。在从存在油压反力的中高速直行状 态操重时，扭杆的扭转角逐渐减小，回转阀与控制阀连通油 孔的开孔也逐渐减小，使回转阀侧油压进一步升高。随着该 油压上升，将从固定阻尼孔向油压反力室供给油液，导致柱 塞推力进一步增强。这样，操重力将随转角的变化响应增大， 从而在高速领域可获得稳定的操重拟合。
2) 工作原理
信号控制器可根据车速传感器与转向传感器的输入信号， 决定驱动电机的回转力与回转方向。当车速为0～45 km/h时， 根据车速决定转向助动力。
当系统发生异常时，安全保障机将发挥作用，切断电机 与电磁离合器电源，并转为手动转向状态。
根据需要，在控制系统中也可设置故障自诊断系统。
3) 使用实例 图5-6所示为电动式动力转向系统装车实例。 图5-7所示为控制系统电路的使用实例。
(2) 中高速直行状态。车辆直行时，转角小，扭杆相对扭矩 小，回转阀与控制阀连通的油孔开度减小，回转阀侧压力升高。 由于分流阀的作用，使电磁阀侧油量增加。同时，随着车速升 高，通电电流减小，电磁阀阻尼面积减小，油压反力室的反力 压增大，使柱塞推动控制阀轴力增大。这样，操重力增加了扭 杆的扭矩作用，柱塞产生的反力使手感增强，从而可获得稳定 的随机拟合。
电动式动力转向系统主要用于轻型汽车，原因是轻型汽车 发动机室自由空间狭小，其对转向助动力要求不大。
5.1.3 结构与原理 1. 电动式动力转向系统 1) 电动式动力转向系统构造 车速感应式电动动力转向系统主要由转向柱组件、电机组
件和控制系统构成。 (1) 转向柱组件。转向助动力由直流电机产生，直流电机
图5-3 电机组件
(3) 控制系统。控制系统由转向传感器、车速传感器、 信号控制器(电脑)等构成。
图5-4所示为转向传感器的构造。
转向传感器由电位计（包括滑动触点和电阻线）、集成 电路IC部分、电流信号输出部分构成。
图5-5所示为电位计的构造。
Байду номын сангаас
图5-4 转向传感器的构造
图5-5 电位计的构造 (a) 输出轴侧；(b) 输入轴侧
图5-6 使用实例
图5-7 控制系统 (a) 电路；(b) 接线插座端子代号
2. 电子—液力式转向系统
电子—液力式转向系统，可通过控制电磁阀动作，使动 力转向液压控制回路根据车速变化，在低速时操重力减轻， 而中低速以上随手感变化操重力。
图5-8所示为电子—液力式转向系统构造。主要由油泵、 电磁阀、分流阀、动力缸、转向齿轮箱和控制阀轴等构成。
5.1.1 结构特点 电控动力转向系统转向操纵灵活、轻便，能吸收路面对
前轮的冲击。
5.1.2 系统分类与组成
电控动力转向系统可分为：电动式动力转向系统、电子— 液力式转向系统、电动—液力式转向系统。
电子控制动力转向系统一般由转向柱组件、转向传感器、 车速传感器、电脑、电磁阀和液压控制组件等组成。
(1) 电机—油泵组件。该电机—油泵组件与电子燃油喷射系 统采用的电动燃油泵结构类似。电机—油泵组件的构造如图511所示。
(2) 转向齿轮箱。该转向齿轮箱与一般动力转向齿轮箱结构 大体相同。
(3) 控制系统。电动—液力式转向控制系统的电路如图5-12 所示。
图5-11 电机—油泵组件的构造 (a) 主视图；(b) 剖视图
图5-12 电动—液力式转向系统控制电路
在信号控制器(CPU)内，已存储有根据试验获得的不同运 转条件下的控制方法，可从传感器输入信号判定行驶状况，从 而计算出应向电机提供的驱动电流，并向功率控制器发出驱动 信号。同时，控制系统异常时，可向驾驶员发出警报信号，并 使安全保障机能发挥作用，确保转向操作处于正常状态。
2) 工作原理
(1) 停车与低速状态。由于向电磁阀通电电流大，经分流 阀分流的油液通过电磁阀回流油箱，故柱塞受到的背压(油压 反力室压力)小。因此，柱塞推动控制阀柱的力小，转向盘回 转力可在扭杆处产生较大扭矩。回转阀被固定在小齿轮轴上， 控制阀随扭杆扭转作用相应回转，使两阀油孔连通，油泵输出 油压作用到动力缸右室(或左室)，使功率活塞左移(或右移)， 从而产生操重助动力。
(2) 分流阀。分流阀具有将油泵输出的动力油，分流至 回转阀与电磁阀两侧的作用。即使回转阀与电磁阀侧的油压 变化，分流阀也总是可以以一定流量并根据车速与操重状态 变化，向电磁阀侧供给油液。
(3) 电磁阀。电磁阀由滑阀、电磁线圈、油路通道等构 成。电磁阀油路的阻尼面积，可随电磁线圈通电电流占空比 (通断比)变化而改变。通电电流大时，滑阀被吸引，油路的 阻尼面积增大，流向油箱的回流量增加。车速低时，通电电 流大，阻尼面积大，油液将流回油箱，随着车速升高，电流 减小，油液回流量也减少。
3. 电动—液力式转向系统
电动—液力式转向系统，是以电机驱动油泵实现动力转向 的装置。
1) 构造
该系统由电机—油泵组件、转向角传感器、动力转向齿轮 箱、信号控制器和功率控制器等构成。电动—液力式转向系统 的组成及构造分别如图5-9和图5-10所示。
图5-9 电动—液力式转向系统组成简图
图5-10 电动—液力式转向系统的构造
图5-8 电子—液力式转向系统
1) 电子—液力式转向系统构造
(1) 转向齿轮箱。扭杆上端和下端分别与控制阀轴和小齿 轮轴以销钉连结。小齿轮轴上端以销钉与回转阀连结。转向 盘通过转向轴与控制阀轴连结。因此，转向盘回转力可通过 扭杆与控制阀轴传递到小齿轮。
当扭杆受到扭矩作用时，控制阀与回转阀相应发生回转 运动，并使各种油孔连通状态发生变化，可控制动力缸的油 压流量，变化动力缸左、右室油路通道。在油压反力室受到 高压作用时，柱塞将推动控制阀轴。此时，扭杆即使受到扭 矩作用，由于柱塞推力的影响，也会抑制控制阀轴与回转阀 的相对回转。
安装在转向柱上。
图5-1 转向柱与直流电机
图5-2 转向助力器 (a) 主视图； (b) 剖视图(手动锁销部分)
(2) 电机组件。设置在转向柱上的电机组件，由蜗轮、 电磁离合器、直流电机构成。
图5-3所示为电机组件构造。蜗轮与固定在转向柱输出轴 上的斜齿轮相啮合，它把电机的回转减速后传递到输出轴上。 电磁离合器介于减速器与电机之间，当离合器断电时，不能 把电机的驱动力传递给输出轴，此时手动转向发生作用。
(3) 中高速转向状态。在从存在油压反力的中高速直行状 态操重时，扭杆的扭转角逐渐减小，回转阀与控制阀连通油 孔的开孔也逐渐减小，使回转阀侧油压进一步升高。随着该 油压上升，将从固定阻尼孔向油压反力室供给油液，导致柱 塞推力进一步增强。这样，操重力将随转角的变化响应增大， 从而在高速领域可获得稳定的操重拟合。
2) 工作原理
信号控制器可根据车速传感器与转向传感器的输入信号， 决定驱动电机的回转力与回转方向。当车速为0～45 km/h时， 根据车速决定转向助动力。
当系统发生异常时，安全保障机将发挥作用，切断电机 与电磁离合器电源，并转为手动转向状态。
根据需要，在控制系统中也可设置故障自诊断系统。
3) 使用实例 图5-6所示为电动式动力转向系统装车实例。 图5-7所示为控制系统电路的使用实例。
(2) 中高速直行状态。车辆直行时，转角小，扭杆相对扭矩 小，回转阀与控制阀连通的油孔开度减小，回转阀侧压力升高。 由于分流阀的作用，使电磁阀侧油量增加。同时，随着车速升 高，通电电流减小，电磁阀阻尼面积减小，油压反力室的反力 压增大，使柱塞推动控制阀轴力增大。这样，操重力增加了扭 杆的扭矩作用，柱塞产生的反力使手感增强，从而可获得稳定 的随机拟合。
电动式动力转向系统主要用于轻型汽车，原因是轻型汽车 发动机室自由空间狭小，其对转向助动力要求不大。
5.1.3 结构与原理 1. 电动式动力转向系统 1) 电动式动力转向系统构造 车速感应式电动动力转向系统主要由转向柱组件、电机组
件和控制系统构成。 (1) 转向柱组件。转向助动力由直流电机产生，直流电机
图5-3 电机组件
(3) 控制系统。控制系统由转向传感器、车速传感器、 信号控制器(电脑)等构成。
图5-4所示为转向传感器的构造。
转向传感器由电位计（包括滑动触点和电阻线）、集成 电路IC部分、电流信号输出部分构成。
图5-5所示为电位计的构造。
Байду номын сангаас
图5-4 转向传感器的构造
图5-5 电位计的构造 (a) 输出轴侧；(b) 输入轴侧
图5-6 使用实例
图5-7 控制系统 (a) 电路；(b) 接线插座端子代号
2. 电子—液力式转向系统
电子—液力式转向系统，可通过控制电磁阀动作，使动 力转向液压控制回路根据车速变化，在低速时操重力减轻， 而中低速以上随手感变化操重力。
图5-8所示为电子—液力式转向系统构造。主要由油泵、 电磁阀、分流阀、动力缸、转向齿轮箱和控制阀轴等构成。