电子控制转向系统的结构与工作原理

电子控制转向系统的结构与工作原理

摘要：

为了使汽车在低速行驶时能轻松的操作方向盘，使方向改变，提高使用性能。现在汽车都装有电子控制转向系统。因此，对其电子控制转向系统的结构以及工作原理变得至关重要。文章对其结构和工作原理作了论述。

关键词：

结构,工作原理

。

前言：

随着人们的生活水平提高和汽车工业的不断发展，人们对汽车的操作稳定和舒适性的要求越来越高。电子控制转向系统的诞生使得在驾驶时更加稳定和舒适，得到了广大群众的好评。随它在汽车上的广泛应用，也为汽车修理行业带来了无限商机。本文从结构和工作原理入手作了详细地介绍。

正文：

1. 电子控制转向系统

1.1 概述

1.2 电子控制转向系统的结构与工作原理

1.1 概述

汽车转向系同可按转向的能源不同分为机械转向系统和动力转向系统两类。机械转向系统是依靠驾驶员操作转向盘的转向力来实现车轮转向；动力转向系统则是在驾驶员元的控制下，借助于汽车发动机产生的液体压力或电机驱动力来实现车转向。所以动力转向系统也称为转向动力放大器装置。但是，具有固定放大倍率的动力转向系统的缺点是：如果所设计的固定放大倍率的动力转向系统是为了减小汽车在停车或低速行驶时状态下转动转向盘的力，则当汽车在高速行驶时，这一固定放大倍率的动力转向系统会使转动转向盘的力显得太小，不利于对高速行驶的汽车进行方向控制；反之，如果所设计的固定方的倍率的动力转向系统是为了增加汽车在高速行驶时的转向力，则当汽车停驶或低速行驶时,转动方向盘就会显得非常吃力。电子控制技术在汽车动力转向系统的应用，使汽车驾驶性能达到令人满意的程度。电子控制动力转向系统在低速行驶时刻是转向轻便，灵活；当汽车在高速区域行驶时，又能保证提供最优的放大倍率和稳定的转向手感，从而提高了高速行驶的稳定性。

液压动力转向系统，存在制造工艺复杂，易漏油，对密封要求严格，维修保养困难等缺点。同时随着人们对轿车的经济性，环保，主动安全新的日益重视，以及低排放汽车（LEV)，混合动力汽车（HEV），燃料电池汽车（FCEV）电动汽车（EV）四大“EV”的长足发展，电子控制技术在汽车上得到广泛应用。转向系统中愈来愈多的采用电子器件和电控技术，相应

的就出现了电业助力转向系统（EPS,EPAS)，电子转向系统（SBW)扥先进的电子控制转向系统。

1.2 电子控制转向系统的结构与工作原理

1.2.1 电液动力转向系统

电液助力转向可以分为两大类：电动液压助力转向系统EHPS(Electro -Hydraulic Powdr Steering)，电控液压助力转向ECHP(Electronically Controlled Hydraulic Power Steering)。EHPS是在液压助力系统基础上发展起来的，其特点是原来有发动机带动的液压助力泵改有电动机驱动，取代了又发动机驱动的方式，节省了燃油消耗，ECHPS是在传统的液压助力转向系统的基础上增加了电控装置构成的。电液助力转向系统的助力特性，是驾驶员能够更轻松更捷的操作汽车。

助力特性是指助力随汽车运动状况和受力状况（车速和转向盘手力）变化而变化的规律。对液压动力转向，助力与液压油压力成正比，故一般用液压力与转向盘力矩（及车速）的变化关系曲线来表示助力特性。对于电动助力转向，助力与直流电动机电流成正比例，故可采用电动机电流与转向盘力矩，车速的变化关系曲线来表示助力特性。理想的助力特性应能充分协调好转向轻便性与路感的关系，并提供给驾驶员与手动转向尽可能一致的，可空的转向特性。在满足转向轻便性的条件下，如果路感强度在整个助力特性区域内不变，则驾驶员就能容易地判定汽车行驶状态的变化，预测出所需要的转向操作力矩的大小。直线型助力特性难以协调好转向轻便性，与路感的关系。折线性助理特性是缓和这一矛盾的理想方法。理想助理特性是一种折线型助力特性，该特性曲线可以为直线行驶去，强路感区和轻便转向区。直线行驶区对应无转向或转向角非常小地中心区域，此时要求助力大；强路感区介于二者之间。对应于这种助力特性的路干强度变化是阶跃式的。

在液动力转向系统中增加电子控制和执行组件，将车速（也有采用车速和转向盘转速）引入到系统中，实现车速感应型助理特性液压动力转向。这类系统成为电控液压助力转向系统。现代电控液压助力转向系统主要通过车速传感器将车速信号传递给电子控制单元（ECU)，控制电液转换装置改变动力转向助力特性，使驾驶员的转向手力根据车速和行驶条件变化而改变，在低速行驶时或转急弯时能以很小的转向手里进行操作，在高速行驶时能以稍重的转向手力进行稳定操作，使操纵轻便性和稳定性达到最合适的平衡状态。

EHPS相比传统HPS降低了能源损耗。但电液动力转向系统，不论ECHPS还是EHPS都与传统的HPS一样存在液压油泄漏问题。

电控液压动力转系统的种类很多，但其原理基本上都是通过在油泵或转向器上加装电子执行机构或辅助装置，根据车速（也有采用车速和转向盘转速）控制液压系统的流量或压力。根据控制方式的不同，电子控制液压式助力转向系（ECHPS)又可分为流量控制式，反力控制式阀灵敏感控制式三种形式。

（一）流量控制(ECHPS)

凌志牌轿车采用流量控制式助力转向系统。该系统主要有车速传感器，电磁阀，整体式助力转向控制阀，助力转向油泵和电子控制单元等组成。电磁阀安装在通向转向动力缸活塞

两侧油室的油道之间，当电磁阀的阀针完全开启时，两油道就被电磁阀旁路。流量控制式助力转向系统就是根据车速传感器的信号，控制电磁阀阀针的旁路液压流量，来改变转向盘上的转向力。车速越高，液压助力作用越小，使转向盘的力也随之增加。这就是流量控制式助力转向系统的工作原理。

（二）反力控制式（ECHPS)

发力控制式助力转向系统主要由转向控制阀，分流阀，电磁阀，转向动力缸，转向油泵，储油箱，车速传感器及电子控制单元等组成。

转向控制阀是在传统的整体转阀式动力转向控制阀的基础上增设了油压反力室而构成。扭力杆的上端通过销子与转阀阀杆相连，下端与小齿轮轴的上端部通过销子与控制阀阀体相连。转向时，转向盘上的转向力通过扭力杆传递给小齿轮轴。当转向力增大，扭力杆发生扭转变形时，控制阀体和转阀阀杆之间将发生相对转动，于是就改变了阀体和杆之间油道的通，断关系和工作油液的流动方向，从而实现转向助力作用。

（三）发灵敏度控制（ECHPS)

阀灵敏感控制式EPS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）来控制油压的方法。这种转向系统简单、部件少、价格便宜，而且具有较大的选择转向力的自由度，可以获得自然的转向手感和良好的转向特性。

电控液压助力转向有如下优点：

（1）电控液压动力转向是在原液式动力转向系统上发展起来的，原来的系统都可利用，不需要更改布置。

（2）低速时转向效果不变，高速时可以自动根据系统上发展起来的，增大路感，提高车辆行驶稳定性。

（3）采用电动机驱动油泵可以节省能源。

（4）具有失效保护系统，电子组件失灵后乃可依靠原液压动力转向系统安全工作。

电控助力转向系统的缺点：

如存在渗油问题；零件增加，管路复杂，不便于安装维修及检测等。

二、电动助力转向系统

电动助力转向系统EPS、EPAS是Electonic Control Power steering 和Electric Poweer Assist Steering的简称。

液压式动力转向系统由于工作压力和工作灵敏度较高，外廓尺寸较小，因而获得了广泛的应用。在采用气制动或空气悬架的大型车辆上，也有采用气压动力转向的。但这类动力转向系统的共同缺点是结构复杂、消耗功率大，龙易产生泄漏，转向力不宜有效控制等。近年来随着电控技术在汽车上的广泛应用，出现了电子控制助力转向系统，建成电动式EPS或EPAS.

(一）电动式EPS的组成、工作原理与特点

1、EPS的组成和工作原理

EPS是一种直接依靠电动机提供辅助转矩的助力转向系统。不同类型的EPS的基本原理是相同的：转矩传感器与转向轴（小齿轮轴）连接在一起，当转向轴转动时，转矩传感器在