第17章_电子控制动力转向系统

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液压式电子控制动力转向系统是在传统的 液压动力转向系统的基础上增设电子控制装置 而构成的。
第17章_电子控制动力转向系统
电子控制动力转向系统的组成与分类
电子控制动力转向系统:机械转向机构、 转向助力系统和电子控制系统组成。
转向动力源不同可分为: 液压式电子控制动力转向系统 电动式电子控制动力转向系统
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电子控制动力转向系统的组成与分类
液压式EPS是在传统的液压动力转向系统的基 础上增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感器 和电子控制单元等,电子控制单元根据检测到的 车速信号,控制电磁阀,使转向动力放大倍率实 现连续可调,从而满足高、低速时的转向助力要 求。液压式EPS根据其控制方式的不同,又可分 为流量控制式、反作用力控制式和阀灵敏度控制 式三种形式。
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电子控制动力转向系统(Electronic Control Power Steering,简称EPS或ECPS)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 操纵稳定性。
冲电压Ui,当转向杆上的转矩为0时,定子与转子的相对
转角为0,这时转子的纵向对称面处于图示定子AC、BD 的对称平面上,每个极靴上的磁通量均相等,因而由线
圈组成的电桥处于平衡状态,在V、w两端的电位差Uo
为0。转向时,由于扭力杆与输出轴极靴之间发生相对的
扭转变形,定子与转子之间产生角位移。这时,极靴A、
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17.2.3 电子控制动力转向系统部件结构
1.转向力矩传感器 转向力矩传感器用于测定转向盘与转向器之间的转向
力矩,其原理如图17-8所示。
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电子控制动力转向系统部件结构
工作原理 在输出轴的极靴上分别绕有A、B、C、D四个线圈,
连接成一个桥式回路。在线圈的U、T两端输入持续的脉
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17.2.2 电动式电子控制动力转向系统的原理
3.电动式EPS的类型 转向轴助力式 转向器小齿轮助力式 齿条助力式
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① 转向轴助力式。 转向助力机构安装 在转向轴上(参见 图17-5),电动机 的动力经离合器、 电动机齿轮传给转 向轴的齿轮,然后 经万向节及中间轴 传给转向器。
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2.反作用力控制式EPS 反作用力控制式动力转向系统主要由转向控制阀、分
流阀、电磁阀、转向动力缸、转向液压泵、储油箱、车 速传感器及电子控制单元等组成,其工作原理如图17-2 所示。
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作用力室而构成。扭力杆的上端通 过销子与转阀阀杆相连,下端与小齿轮轴用销子连接。 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阀杆之间油 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。
当车辆在中高速区域转向时,ECU使电磁阀线圈的通 电电流减小,电磁阀开口面积减小,所以油压反作用力 室的油压升高,作用于柱塞的背压增大,于是柱塞推动 转阀阀杆的力增大,此时需要较大的转向力才能使阀体 与阀杆之间作相对转动而实现转向助力作用,使得在中 高速时驾驶员可获得良好的转向手感和转向特性。
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第17章_电子控制动力转 向系统
2020/11/25
第17章_电子控制动力转向系统
本章主要内容
电子控制动力转向系统的作用 电子控制动力转向系统的组成与分类 电子控制动力转向系统的结构与原理 电子控制动力转向系统的检测与故障诊断
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电子控制动力转向系统的作用
动力转向系统是在驾驶员的控制下,借助于汽车发 动机产生的液体压力或电动机驱动力来实现车轮转向, 所以动力转向系统也称为转向动力放大装置。
电磁阀根据需要开启适当的开度,使油压反作 用力室一侧的油液流回储油箱。工作时,EPS ECU根据车速的高低线性控制电磁阀的开口面积。
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当车辆停驶或速度较低时,ECU使电磁阀线圈的通电 电流增大,电磁阀开口面积增大,经分流阀分流的油液 通过电磁阀重新回流到储油箱中,使作用于柱塞的背压 (油压反力室压力)降低。于是柱塞推动控制阀转阀阀杆的 力(反作用力)较小,因此只需要较小的转向力就可使扭力 杆扭转变形,使阀体与阀杆发生相对转动而实现转向助 力作用。
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电动式电子控制动力转向系统的原理
1.电动式EPS的组成与原理 电动式EPS在机械转向机构的基础上,增加电
动式助力机构、及转向助力控制系统。电动式 EPS一例如图17-5所示。
电动式EPS利用电动机作为助力源, EPS ECU根据车速、转向力及转向角等参 数,计算得到最佳的转向助力转矩,并向 转向助力机构输出控制信号,实现最佳的 转向助力控制。
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液压式电子控制动力转向系统的原理
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分流阀的作用是将来自转向液压泵的油液 向控制阀一侧和电磁阀一侧分流,按照车速和转 向要求,改变控制阀一侧与电磁阀一侧的油压, 确保电磁阀一侧具有稳定的油液流量。固定小孔 的作用是把供给转向控制阀的一部分流量分配到 油压反作用力室一侧。
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液压式电子控制动力转向系统的原理
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液压式电子控制动力转向系统的原理
EPS ECU根据车速传感器的信号,控制电磁 阀阀针的开启程度,从而控制转向动力缸活塞两 侧油室的旁路液压油流量来改变转向助力。
当车速低很低时,控制器输出的控制信号脉冲 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,控制器输出的控制信号脉冲占空比增大, 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 助力作用减小,以增加转向盘的路感。
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电动式电子控制动力转向系统的原理
电动式EPS的基本控制原理 当操纵转向盘时,装在转向盘轴上的转向力矩
传感器不断地测出转向轴上的转向力矩信号,该 信号与车速信号同时输入到电子控制单元。电控 单元根据这些输入信号,确定助力转矩的大小和 方向,即选定电动机的电流大小和方向,调整转 向辅助动力的大小。电动机的转矩由电磁离合器 通过减速机构减速增矩后,加在汽车的转向机构 上,使之得到一个与汽车工况相适应的转向作用 力。
D间的磁阻增大,B、C间的磁阻减小,各极靴的磁通量 产生了差别,使电桥失去平衡。于是,在V、W之间就出
现电位差Uo。这个电位差与扭力杆的扭转角和输入电压 Ui成正比(Uo=kUi,k为比例系数)。由于扭转角参与作 用于扭力杆上的转向力矩成比例,因此,由Uo就可获得
发动机前置及前轮驱动式轿车其前轴负荷的增加使得 转向轻便性也成为普遍关注的问题,由于电子控制动力 转向系统不仅能很好地解决转向轻便与转向灵活的矛盾, 还能提高行驶安全性和舒适性,因此,在轿车上使用电 子控制动力转向系统已日渐增多。
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液压式电子控制动力转向系统
作用:电子控制动力转向系统(EPS)可以在 低速时减轻转向力,以提高转向系统的操纵稳 定性;在高速时则可适当加重转向力,以提高 操纵稳定性。
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液压式电子控制动力转向系统的原理
1.流量控制式EPS 以丰田凌志汽车上采用的流量控制式电控动力
转向系统(图17-1)为例。 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,当电磁阀的阀芯完全开启时,两油道 就被电磁阀旁路。
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17.2.2 电动式电子控制动力转向系统的原理
2.电动式EPS的特点 ① 能耗低:电动式EPS只有转向时系统才工作,消耗较 少的能量。因而与液压式动力转向系统相比,在各种行 驶工况下均可节能80%~90%。 ② 轻量化显著:电动式EPS无液压式EPS必须具有的液 压缸、油泵、转阀、液压管道等部件,因此其结构紧凑、 重量减轻、无油渗漏问题、系统易于布置。 ③ 优化助力控制特性:液压助力的增减有一定的滞后性, 反应敏感性较差,随动性不够。电动式EPS由于采用电子 控制,可以使转向系统的转向性能得到优化,增强随动 性。 ④ 系统安全可靠:当电动式EPS出现故障时,可立即切 断电动机与助力齿轮机构的动力传送,迅速转入人工-机 械转向状态。
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转子阀的可变小孔分 为低速专用小孔(1R、 1L、2R、2L)和高速 专用小孔(3R、3L)两 种,在高速专用可变 孔的下边设有旁通电 磁阀回路。该系统的 阀部等效液压回路如 图17-4所示。
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工作过程 当车辆停止时,电磁阀完全
关闭,如果此时向右转动转向 盘,则高灵敏度低速专用小孔 1R及2R在较小的转向力矩作用 下即可关闭,转向油泵的高压 油液经1L流向转向动力缸右腔 室,其左腔室的油液经3L、2L 流回储油箱。所以此时具有轻 便的转向特性。而且施加在转 向盘上的转向力矩越大,可变 小孔1L、2L的开口面积越大, 节流作用越小,获得的转向助 力也越大。
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② 转向器小齿轮 助力式。如图176所示,转向助力 机构安装在转向器 小齿轮处。与转向 轴助力式相比,可 以提供较大的转向 力,适用于中型车。 这种助力形式的助 力控制特性方面比 较复杂。
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③ 齿条助力式。如图177所示,转向助力机构安 装在转向齿条处,电动机 通过减速传动机构直接驱 动转向齿条。与转向器小 齿轮助力式相比,可以提 供更大的转向力,适用于 大型车。这种助力形式对 原有的转向传动机构有较 大改变。
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电动式EPS利用直流电动机作为动力源,电子控制 单元根据转向参数和车速等信号,控制电动机转 矩的大小和转动方向Hale Waihona Puke Baidu电动机的转矩由电磁离合 器通过减速机构减速增矩后,加在汽车的转向机 构上,使之得到一个与工况相适应的转向作用力。
电动式EPS按照其转向助力机构结构与位置的 不同,又可分为转向轴助力式、转向器小齿轮助 力式和齿条助力式三种形式。
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• 随着车辆行驶速度的提高,在EPS
ECU输出的控制信号使电磁阀的开度 线性增加。如果向右转动转向盘,则 转向油泵的高压油液经1L、3R旁通电 磁阀流回储油箱。此时,转向动力缸 右腔室的转向助力油压就取决于旁通 电磁阀和灵敏度低的高速专用可变孔 3R的开度。车速高时,电磁阀的开度 大,旁路流量大,转向助力作用小; 在车速不变的情况下,施加在转向盘 上的转向力越小,高速专用小孔3R的 开度越大,转向助力作用也越小,当 转向力增大时,3R的开度逐渐减小, 获得的转向助力也随之增大。
动力转向系统由于使转向操纵灵活、轻便,在设计 汽车时对转向器结构形式的选择灵活性增大,能吸收路 面对前轮产生的冲击等优点,因此动力转向系统在中型 载货汽车,尤其在重型载货汽车上得到广泛使用。但是, 传统的动力转向系统所设定的固定放大倍率不可能同时 满足汽车在不同行驶工况下都有最佳助力作用的要求, 因此,使汽车的转向盘操纵总不能达到令人满意的程度。
3.阀灵敏度控制式EPS 阀灵敏度控制式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。这种转向系统结构简单、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。
阀灵敏度控制式EPS一例如图17-3所示。
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