单元三电子控制转向系统检修-电子电路-工程科技-专业资料.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单元三电子控制转向系统的检修,主讲教师：屈亚锋、张立新、王思霞,学习情境,一辆一汽大众速腾轿车进厂修理，客户反映该车在行驶中转向沉重、助力失效。经维修技师检查，汽车轮胎、前桥、车架及悬架装置等技术状况良好，故障可能出现在电控动力转向系统，需对汽车电子控制转向系统进行检修及调整。,单元三主讲内容,生产任务,相关知识,课堂讨论,相关技能,小组工作,思考题,生产任务电控转向系统助力不足或失效故障检修,、工作对象,待检修装备电控动力转向系统的车辆台。,、工作内容,（）领取所需的工具，做好工作准备。,（）检查电控转向系统的工作。,（）拆卸、检查电控转向系统主要零部件并进行检测，分析检测结果，制订修复方案。,（）安装电控转向系统零部件，确定系统工作正常。,（）检查、评价工作质量。,（）整理工具，清洁工作场地。,、工作目标与要求,（）学生应以小组工作的方式，完成本项工作任务。,（）学生应当能在小组成员的配合下，利用汽车维修手册（或实训指导书）制订工作计划，实施工作计划。,（）能通过阅读资料和现场观察，辨别所检修电控转向系统的结构类型。,（）能认识所检修电控转向系统的零部件，口述电控转向系统的工作原理和各零部件的作用。,（）能向客户解释所修车辆电控转向系统故障原因和修复方案。,（）能按规范的步骤，完成电控转向系统主要零部件的拆卸和安装。,（）在工作过程中，注意工作安全，做好废料的处理，保持工作环境整洁。,相关知识,3.1 液压式电控动力转向系统,3.2 电动式动力转向系统,3.3 电控机械式助力转向系统,普通动力转向系的助力特性是不变的，且与车速无关，这会导致停车及低速时，转向盘操纵沉重，中速时较轻快，当车速增高时更加轻快。如果考虑停车及低速时的轻便性，则使高速时操纵力过小，路感下降，易出现转向过度。反之会使停车及低速时操纵力过大，转向沉重，效率下降。为了实现在各种行驶条件下转向盘上所需要的力都是最佳值，必须采用更先进的电子控制动力转向系统（，简称）。电子控制动力转向系可分为液压式电控动力转向系统和电动式电控动力转向系统两类。,3.1 液压式电控动力转向系统,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了电子控制装置而构成的，根据控制方式的不同，可分为流量控制式、反力控制式和阀灵敏控制式三种形式。,3.1.1 流量控制式,这是一种根据车速传感器信号调解动力转向装置供应的压力油液，改变油液的输入输出流量，以控制转向力的方法。,、轿车的流量控制式,如图所示，流量控制式转向系统主要由车速传感器、电磁阀、整体式动力转向控制阀、动力转向油泵和电子控制单元等组成。,、蓝鸟轿车的流量控制式,图所示为蓝鸟轿车的流量控制式动力转向系统，它是在一般液压动力转向系统上再增加了旁通流量控制阀、车速传感器、转角速度传感器、电子控制单元和控制开关等部件。在转向油泵与转向器之间设有旁通管路，在旁通管路中又设有旁通流量控制阀。,图所示为流量控制式动力转向系统的构成。,3.1.2 反力控制式,、基本组成,如图所示为反力控制式动力转向系统的组成，主要由转向控制阀、电磁阀、分流阀、转向动力缸、转向油泵、储油罐、车速传感器和电子控制单元组成。,、工作原理,（）汽车静止或低速行驶时。如图所示，汽车在低速范围内运行时，输出一个大的电流，使电磁阀的开度增加，由分流分出的液体流过电磁阀回到储油罐中的流量增加。油压反力室的压力减小，柱塞推动控制阀杆的力减小，因此只需要较小的转向力就可使扭杆扭转变形，使阀体与阀杆发生相对转动而使控制阀打开，油泵输出油压作用到动力缸右室（或左室），使动力缸活塞左移（或右移），产生转向助力。,（）汽车中、高速行驶时。如图所示，此时转向盘微量转动时，控制阀杆根据扭转角度而转动，转阀的开度减小，转阀里面的压力增加，流向电磁阀和油压反力室中的液流量增加。当车速增加时，输出电流减小，电磁阀开度减小，流入油压反力室中的液流量增加，反力增大，使得柱塞推动控制阀杆的力变大。液流还从量孔流进油压反力室中，这也增大了油压反力室中的液体压力，故转向盘的转动角度增加时，将要求一个更大的转向操纵力，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。,（）中高速直行状态。车辆直行时，转向偏摆角小，扭杆相对转矩小，控制阀油孔开度减小，控制阀侧油压升高。由于分流阀的作用，使电磁阀侧油量增加。同时，随着车速的升高，通电电流减小，通过电磁阀流回油箱的阻尼增大，油压反力室的反力增大，使柱塞推动控制阀阀杆的力矩增大，转向盘手感增强。,3.1.3 阀灵敏度控制式,阀灵敏度控制式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、价格便宜，而且具有较大的选择转向力的自由度，可以获得较好的转向手感和良好的转向特性。,阀灵敏度控制式主要由转子阀、电磁阀、车速传感器及等组成，如图所示。,3.2 电动式动力转向系统,电动式动力转向系统（）是一种直接依靠电动机提供辅助转矩的电动助力式转向系统。该系统仅需要控制电动机电流的方向和幅值，不需要复杂的控制机构。另外该系统由于利用微机控制，为转向系统提供了较高的自由度，同时还降低了成本和重量。,3.2.1 基本结构和工作原理,电动式动力转向系统的基本组成如图所示，主要由转矩传感器、转角传感器、车速传感器、电动机、电磁离合器、减速机构、电子控制单元等组成。,电动式动力转向系统的基本原理是根据汽车行驶速度（车速传感器输出信号）、转矩及转向角信号，由控制电动机及减速机构产生助力转矩，使汽车在低、中和高速下都能获得最佳的转向效果。,3.2.2 主要部件的结构及工作原理,、转矩传感器,转矩传感器的作用是检测驾驶员作用在转向盘上的转向力矩、转向方向等参数，并将其转变为电信号输送给，以作为电动助力的依据之一。,转矩传感器的结构、原理如图所示。,、电动机,转向助力电动机就是一般的永磁电动机，电动机的输出转矩控制是通过控制其输入电流来实现，而电动机的正转和反转则是由电子控制单元输出的正反转触发脉冲控制。图所示为一种比较简单实用的正反转控制电路。,、为触发信号端。从电子控制单元得到的直流信号输入到、端，用以触发电动机产生正反转。当端得到输入信号时，晶体管导通，管得到基极电流而导通，电流经管的发射极和集电极、电动机、管的集电极和发射极搭铁，电动机有电流通过而正转。当端得到输入信号时，晶体管导通，管得到基极电流而导通，电流经过管的发射极和集电极，电动机、管的集电极和发射极搭铁，电动机有反向电流通过而反转。控制触发信号端的电流大小，就可以控制电动机通过电流的大小。,、电磁离合器,图所示为电磁离合器的结构。当电流通过滑环进入离合器线圈时，主动轮产生电磁吸力，带花键的压板被吸引与主动轮压紧，电动机的动力经过轴、主动轮、压板、花键、从动轴传给执行机构。,、减速机构,目前使用的减速机构有多种组合方式，一般采用蜗轮蜗杆与转向轴驱动组合式，也有的采用两级行星齿轮与传动齿轮组合式，如图所示。,、电子控制单元,电动动力转向的基本组成如图所示。,3.3 电控机械式助力转向系统,电控机械式助力转向系统装备于一汽大众宝来、高尔夫、速腾及上海大众途安等车型中。与传统的液压转向器相比，电控机械式助力转向系统具有许多优点：它可以协助驾驶员行车，并减轻身体和心理负担；同时，它仅在需要时进行工作，也就是说，只有当驾驶员需要转向助力时，它便会自动提供帮助；此外，转向助力与车速、转向力矩和转向角等有关。,3.3.1 系统组成,带双小齿轮的电动机械转向助力系统如图所示。转向系统的部件主要包括转向盘、带转向角度传感器的组合开关、转向柱、转向力矩传感器、电动机械转向助力器电动机、转向器、转向辅助控制单元等。,3.3.2 控制原理,转向助力是通过一个控制单元永久程序存储器中的特性曲线组来进行控制的。,图所示为中种特性图中的一种，根据车辆荷载不同，又分为轻重两部分特性曲线。,电子助力转向系统转向过程的控制原理如图所示。工作过程如下：驾驶员转动转向盘；转向盘上的扭矩转动转向器上的扭转棒，转向力矩传感器探测到转动，并将测得的转向力矩发送给控制单元；转向角度传感器发送当前的转向角信号，转子转速传感器发送当前的转向速度信号；控制单元根据转向力矩、车速、发动机转速、转向角和转向速度，以及在控制单元中设置的特性曲线，确定需要的助力扭矩，并控制电动机转动；转向助力是通过驱动齿轮来完成的，驱动齿轮由电动机驱动，电动机通过蜗轮传动并驱动小齿轮作用到齿条上，从而传送助力转向力；转向盘扭矩和助力扭矩的总和是转向器上引起齿条运动的有效扭矩，该扭矩驱动齿条实现转向。,、停车时的转向过程,停车时转向控制过程如图所示。,、市区行驶时的转向过程,市区行驶时转向控制过程如图所示。,、高速公路行驶时的转向过程,高速公路行驶时转向控制过程如图所示。,、转向助力的主动回位,转向助力的主动回位控制如图所示。,、正前行驶修正,正前行驶修正是由主动回位形成的一种功能，这时将产生一个助力扭矩，可使车辆回到无扭矩的正前行驶位置。它可以分为暂时算法和长时算法。,（）长时算法：其任务是补偿长期存在的正前行驶误差。例如：从夏季轮胎更换到新使用的（旧的）冬季轮胎时出现的误差。,（）暂时算法：利用暂时算法可以修正短时的误差。这样可以减轻驾驶员的负担。例如：当遇到持续侧风而必须进行持续的“补偿转向”时。,正直行驶修正控制如图所示。其工作过程如下：持续侧面作用力，如侧风等施加在车辆上；驾驶员转动转向盘，使车辆保持在正前行驶方向上；控制单元通过分析转向力矩、车速、发动机转速、转向角、转向速度和控制单元中设定的特性曲线，计算出正前行驶修正所需要的电动机扭矩，控制电动机动作；汽车回位至正前行驶位置，驾驶员不再需要“补偿转向”。,3.3 主要元件,电子助力转向系统的工作原理如图所示。,、转向角度传感器,转向盘转向角度传感器安装在复位环的后面，与安全气囊的滑环安装在一起。它位于组合开关和转向盘之间的转向柱上。转向角度传感器通过数据总线，向转向柱电子装置控制单元提供信号，以便测算转向角。在转向柱电子装置控制单元中，设有电子系统，用于分析转向角度传感器输送的信号。,当转向角度传感器失灵时，紧急运行程序立即被启动。缺损的信号被设置成一个替代值。此时，转向系统完全保持转向助力，但设置在组合仪表中的带有转向盘符号的警告灯会以黄色点亮显示。,转向角度传感器的结构和工作原理如图所示。,、转向扭矩传感器,转向扭矩传感器的结构如图所示。利用转向扭矩传感器，可以直接在转向小齿轮上计算转向盘扭矩。该传感器以磁阻的功能原理工作。它被设计成双保险（备用），以保证获得最高的安全性。,转向扭矩传感器的工作原理如图所示。在扭矩传感器上，转向柱和转向器通过一根扭转棒相互连接。在连接转向柱的连接件外径上，装有一只磁性极性轮，在其上面被交替划分出个不同的极性区。每次分析扭矩时，使用两根磁极。辅助配合件是一只磁阻传感元件，它被固定在连接转向器的连接件上。当操作转向盘时，两只连接件会根据施加的扭矩做相对转动。由于此时磁性极性轮也相对于传感器元件旋转，因此可以测量施加的转向扭矩，并将其信号发送给控制单元。,、转子转速传感器,转子转速传感器是电动机械转向助力器电动机的一个组成元件。从外部无法接触到它。转子转速传感器是根据磁阻功能原理工作的，在结构上与转向力矩传感器相同。它探测到电动机械转向助力电动机的转子转速，并将转速信号反馈给控制单元，以便其精确控制电动机的动作。,当该传感器失灵时，会将转向角速度用作替代信号，转向助力将安全地缓慢降低，从而避免由于传感器的失灵，而造成突然关闭转向助力。故障将通过设置在组合仪表中带有转向盘符号的警告灯以红色点亮显示。,、车速传感器,转向系统的车速信号由控制单元提供。当车速信号失灵时，紧急运行程序被启动。驾驶员能够使用转向系统，但是没有电控转向助力功能。故障将通过设置在组合仪表中带有转向盘符号的警告灯以黄色点亮显示。,、发动机转速传感器,发动机转速传感器是一只霍尔传感器。它用螺栓拧紧在曲轴密封凸缘外壳内。发动机控制单元根据发动机转速传感器的信号，探测到发动机的转速和曲轴的准确位置。然后，再将该信号通过数据总线输送给转向辅助控制单元，以便其用于调节转向助力的力矩大小。,当发动机转速传感器失灵时，转向系统通过总线端运行，故障将不会通过设置在组合仪表中带有转向盘符号的警告灯点亮显示。,、电动机械转向助力器电动机,电动机为无刷异步电机，如图所示。工作时，它能够产生最大扭矩的转向助力。,、转向辅助控制单元,转向辅助控制单元直接固定在电动机上，因此无需铺设连接转向助力器部件的管路。转向辅助控制单元根据输入的信号，如转向角信号、发动机转速信号、转向力矩和转子的转速、车速信号、点火钥匙的信号等，探测到当前的转向助力需要。计算出激励电流的电磁强度，并控制驱动电动机。,、警告灯,警告灯被设置在组合仪表内的显示单元内。它用于显示电动机械转向助力器的功能失灵或故障。警告灯在功能失灵时，可以亮起两种颜色：黄色灯亮起表示是一种轻量警告；当红色灯亮起时，必须立刻将车开到维修站查询故障。在警告灯亮起红色灯的同时，还会发出声报警音作为声音警告信号。在接通点火开关时，警告灯亮起红灯属于正常情况，因为电动机械转向助力器系统正在进行自检。只有当转向辅助控制单元收到系统工作正常的信号时，警告灯才会自动熄灭。这种自检过程大约为。发动机起动时，警告灯会立刻熄灭。,3.3.4 系统电路图,电动机械转向系统电路如图所示。,课堂讨论,请分析电控转向系统助力不足或失效的故障原因。,相关技能,3.4 电动机械式转向助力系统检修,3.4.1 自诊断,大众电动机械式转向助力系统具有自诊断的功能。系统地址码为，可选择的功能码包括：查询故障存储器、对执行元件进行诊断、基本设定、清除故障存储器、退出诊断程序、控制单元编码、读取测量数据流、匹配、登录。,转向辅助控制单元可以记住转向极限位置。,（）为了避免剧烈打到转向极限位置，生产厂家用软件对转向角进行了限制。当转向角到达机械极限位置之前时，会激活“软件极限位置”和减振器。此时，将根据转向角和转向力矩降低助力扭矩。,（）必须在“基础设定”功能中，使用删除极限位置的角度位置。,（）当记住极限位置时，无需使用测试仪。为此，需要使用最新的维修手册和“引导型故障查询”中的详细信息。,电动机械式转向助力系统故障代码见表。,3.4.2 设定程序,电动机械式转向助力电控系统的设定程序如下：,、零位置的设定程序,如果更换了转向角度传感器、转向器总成含转向辅助控制单元、转向柱开关总成含控制单元，做过一次车轮定位的调整，或者出现故障代码，需要做转向零（中间）位置设定。,零位置的设定方法：使前轮保持直线行驶状态，通过输入地址码，将转向盘向左转动（一般在之内），然后回正；再将转向盘向右转动（一般在之内），然后回正，双手离开转向盘。通过输入功能码，再输入编码，此后按下返回键“”，并输入，按下激活键，退出。关闭点火开关，后即可。,注意：在做转向零位设定时，发动机不能运转；在转向盘左右转动后，再回正时，双手必须离开转向盘，使转向盘静止不动，以便让控制单元对零位进行确认。,、极限位置的设定程序,如果更换了转向角度传感器、转向器总成含转向辅助控制单元、转向柱开关总成含控制单元，做过一次车轮定位的调整，做过转向零（中间）位置设定后，或者出现故障代码，需要做转向极限位置的设定。极限位置的设定方法：使车辆前轮处于直线行驶状态，起动发动机，并在怠速下运转。先将转向盘向左转动左右，停顿，将转向盘回正；再向右转动左右，停顿，将转向盘回正，双手离开转向盘，停顿，然后将转向盘向左打到底，停顿，再将其向右打到底，停顿，将转向盘再回正，关闭点火开关，后生效。,注意：在做完转向零（中间）位置设定和转向极限位置的设定后，必须用进入查询转向电控系统故障存储器无故障时，设定工作才能结束。,、转向助力大小的设定程序,转向助力大小的设定方法：使用进入，在屏幕内的条形块上，选择某个合适的助力数值（挡，出厂时，一般在或，通常选择第挡），再按下“保存键”，然后再按下“接受键”。此时，屏幕上就会显示出新设定的助力大小的名称，然后再按下“”键，退出设定即可。,注意：当环境温度大于时，驱动电动机所产生的助力将下降，当转向助力值时，设置在组合仪表中的警告灯黄色灯点亮，并在故障存储器中将储存故障代码。此外，转向角度传感器的极限位置为，当接近极限位置还有时，它会降低转向助力的扭矩。,、故障警告灯,电控机械式转向助力系统故障警告灯的指示方式见表。,小组工作,（）每名学生组成个工作小组，确定小组长，接受工作任务，做好工作准备。,（）阅读工作单，查阅维修手册（或实训指导书）观察待拆装电控转向系统，讨论拆卸方法和步骤，确定小组人员工作分工。向实训指导教师汇报讨论结果，经指导教师同意后，开始下一步的工作。,（）按照工作单的引导，完成待拆装电控转向系统的拆卸、分解和检查工作。,（）在完成工作任务的过程中，根据工作单的要求，完成电控转向系统零部件认识、作用和工作原理描述等学习任务。,（）完成工作单要求的电控转向系统主要零部件的检测，将检测结果记录在工作单的相应栏目，并对检测结果作出分析。,（）回答指导教师的现场提问，接受指导教师的技能考核。,（）完成工作任务后，对工作过程进行自我评价和小组互评，听取指导教师的点评。,（）清洁工作场所，清点维护工具设备，完成任务交接。回答指导教师的现场提问，接受指导教师的技能考核。,思考题,（）简述轿车流量控制式的工作原理。,（）反力控制式是如何提高高速行车时的转向路感的？,（）按图说明阀灵敏控制式的工作原理。,（）简述电动式电控动力转向系统的组成及工作原理。,（）简述转矩传感器的工作原理。,（）转向助力电动机是如何实现转向时正反转控制的？,