汽车电液转向油泵的原理和性能

汽车电液转向油泵的原理和性能

浙江大学能源系吴昂键

浙江凯斯特液压有限公司吴伟民

中国汽车工程学会转向技术分会顾问毕大宁

一前言

在汽车的转向系统中，一般分为机械转向、液压转向以及电动转向三大部份。普通液压转向系统的液压泵的流量只与发动机的转速有关，其转向力大小与车速无关。而电动转向的转向力可以与车速有关，它可以很好的解决汽车操作稳定性问题，可在很大程度上解决汽车的发飘和摆头。我们的目标是在普通液压转向系统中也能在一定程度上解决汽车的发飘问题——这就是电液转向系统。为此我们开发了电液转向油泵，该泵已申请了专利（200620074931.7）并已被批准。该电液转向油泵同时保留了液压转向的优点，解决了他们的缺欠，这就是一种新的电液转向油泵系统。它具有广宽的市场前景，可以在一定程度上延缓液压转向系统的寿命。

该系统是速度感应型流量控制式动力转向系统。由车速传感器、液压转向器、电液转向油泵和电子控制单元等组成。这里主要是介绍电液转向泵的结构和性能。

二产品结构

图1 电液转向油泵结构图

1 阀体

2 阀芯

3 电液转向泵的出油口

4 电液比例阀的比例电磁铁

5 转向油泵

电液转向油泵结构图（见图1）显示：电子控制单元根据车速将一定的电量给比例电磁铁4，比例电磁铁推杆就走一定的行程：主阀芯2的动作将改变转向油泵出油量：转向泵的出油口3直接与液压转向器相联。电液比例阀的阀芯装在阀体1内，该阀体1直接装配在动力转向油泵的出油口。

三工作原理：

我们采用的是速度感应型流量控制式动力转向系统。该系统主要由车速传感器、液压转向器、电液转向油泵和电子控制单元等组成，电磁比例阀安装在油泵上。该流量控制式动力转向系统就是根据车速传感器的信号，控制电磁阀阀针的开启程度，从而控制转向油泵输出液压油流量，来改变转向盘上的转向力。车速越高，流过电磁阀电磁线圈的平均电流值越大，电磁阀阀芯的开启程度越大，输出液压油流量越小（见图2），液压助力作用越小，使转动转向盘的力也随之增加。这就是流量控制式动力转向系统的工作原理。

驱动电磁阀电磁线圈的脉冲电流信号频率基本不变，但随着车速增大，脉冲电流信号的占空比将逐渐增大，使流过电磁线圈的平均电流值随车速的升高而增大。

汽车的车速通过车速传感器传到控制器，控制器将速度大小的信号量转变成电量，这种跟速度有关的电量送到比例电磁铁中，比例电磁铁通过推杆将电量转化成推杆的位移量，比例电磁铁推杆移动控制主阀杆的移动量，同时改变出油口的大小（见图2）。

图2 电磁比例阀阀口开启状态图

图中1～5号表示出油口开启的大小，1表示全开，随着车速的增加比例阀推杆移动量的增加，出油口慢慢变小，5是最小的状态。因此，出油口的流量变小，到达转向器的流量也变小，驾驶汽车方向盘就变重；当汽车速度慢时，出油

口全开，通过流量就大，驾驶汽车方向盘就变轻，从而减轻了驾驶员的转向手力，减轻了驾驶强度，进一步保证了驾驶安全。

四 性能曲线比较 油温度50度

电液压转向泵--速度，流量特性曲线

(L/Min)

10

Q 8

6

42

V (Km/h)

3090120150180210240

图3 电液转向油泵特性曲线 0

(r/MIN)

1000200030004000500060007000油温度50度

n Q (L/Min)

2

46

8

10

液压转向泵--转速，流量特性曲线

图4 普通液压转向油泵特性曲线图

以上两个曲线图是电液转向油泵与目前普遍在用的普通液压转向泵性能曲线图,从中我们看出他们的具大差别。

电液转向泵的流量只与汽车的行驶速度有关，速度在30～40Km/h 以下,泵的出油流量保持最大；40～120Km/h 及以上时，随着车速的增加，油泵的输出流量

将减少；120Km/h以上油泵的输出流量保持在较低水平。

新型液压转向泵流量是只与汽车发机的转速有关，油泵的输出流量随着发动机的转速变化而变化，600～1000转/分时，泵的输出流量已达最大，1000～3500转/分油泵流量缓慢减少，3500转/分以上时随着发动机的转速增加油泵的输出流量将保持在较低的水平。

二者有很大的区别。新型液压转向泵的流量做不到随车速变化，电液转向泵的流量做到随车速变化。这就能解决转向力随车速增大而加大，解决了汽车高速发飘的问题，使驾驶员更具安全感。

五分析

我们都知道，在驾驶汽车的过程中，在很多情况下，发动机的转速与汽车的车速并不同步，有时车速快，发动机的转速反而不高（如下坡），有时车速慢，发动机的转速反而高（如上坡）。而在实际驾车时，我们要求在刚起步或车子转弯时，速度要慢，但转向力要小；在我们高速行驶时，转向要有沉重感，以防止高速时汽车发飘现象。普通液压转向泵的输出流量仅跟发动机的转速有关，而发动机的转速高低不能完全反应车速快慢，这就是普通液压转向油泵的致命缺陷。而电液转向泵就很好的解决这个缺。因此，电液转向油泵既具有电动转向的特点——就是转向力与车辆的速度有关；又保有了液压转向系统的特点。电液转向泵在汽车转向方向仍具有广宽的前景。

六结论

从以上的讨论中，对比电液转向泵和普通液压转向泵，我们可以得出以下结论：

电液转向油泵比普通液压转向油泵更先进，大大提高了汽车的操作稳定性，使驾驶更安全。