情境3-1-液压式电控动力转向系统2.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,情境3-1 液压式电控动力转向系统检修,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,*,3-1 液压式电子控制动力转向系统,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。,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。,根据控制方式的不同，液压式电子控制动力转向系统又可分为流量控制式、反力控制式和阀灵敏度控制式三种形式。,知 识 部 分,3-1-1 流量控制式EPS,1、丰田凌志轿车电子控制动力转向系统,图3.1,所示为凌志轿车采用的流量控制式动力转向系统。,由图可见，该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，当电磁阀的阀针完全开启时，两油道就被电磁阀旁通。,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，从而控制转向动力缸活塞两侧油室的旁路液压油流量，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，电磁阀阀针的开启程度越大，旁路液压油流量越大，而液压助力作用越小，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。,图3.2,所示为该系统电磁阀的结构。,图3.3,所示为电磁阀的驱动信号。,由图可以看出，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。,图3.4,所示为凌志轿车电子控制动力转向系统的电路图。,2、蓝鸟轿车电子控制动力转向系统,图3.5,所示为曾在日产蓝鸟轿车上使用的流量控制式动力转向系统。,它的特点是在一般液压动力转向系统上再增加旁通流量控制阀、车速传感器、转向角速度传感器、ECU和控制开关等。,在转向油泵与转向机体之间设有旁通管路，在旁通管路中又设有旁通油量控制阀。,根据车速传感器、转向角速度传感器和控制开关等信号，ECU向旁通流量控制阀按照汽车的行驶状态发出控制信号，控制旁通流量，从而调整向转向器供油的流量，如,图3.6,所示。,当向转向器供油流量减少时，动力转向控制阀灵敏度下降，转向助力作用降低，转向力增加。,在这一系统中，利用仪表板上的转换开关，驾驶员可以选择三种适应不同行驶条件的转向力特性曲线，如,图3.7,所示。,另外，ECU还可根据转向角速度传感器输出信号的大小，在汽车急转弯时，按照,图3.8,所示的转向力特性曲线实施最优控制。,图3.9,所示为该系统旁通流量控制阀的结构示意图。,在阀体内装有主滑阀2和稳压滑阀7，在主滑阀的右端与电磁线圈柱塞3连接，主滑阀与电磁线圈的推力成正比移动，从而改变主滑阀左端流量主孔1的开口面积。,调整调节螺钉4可以调节旁通流量的大小。,稳压滑阀的作用是保持流量主孔前后压差的稳定，以使旁通流量与流量主孔的开口面积成正比。,如,图3.10,所示为日产蓝鸟轿车流量控制式动力转向系统电路图。,系统中ECU的基本功能是接收车速传感器、转向角速度传感器及变换开关的信号，以控制旁通流量控制阀的电流，并具有故障自诊断功能。,流量控制式电子控制动力转向系统是一种通过车速传感器信号调节向动力转向装置供应压力油，改变压力油的输入、,输出流量，以控制转向力的大小。,这种方法的优点是在原来液压动力转向功能上再增加压力油流量控制功能，所以结构简,单，成本较低。,但是，当流向动力转向机构的压力油降低到极限值时，对于快速转向会产生压力不足、响应较慢等缺点，故使它的推广应用受到限制。,当控制单元、传感器、开关等电气系统发生故障时，安全保险装置能够确保与一般动力转向装置的功能相同。,3-1-2 反力控制式EPS,1.系统组成及工作原理,图3.11,所示为反力控制式动力转向系统的工作原理图。,由图可见，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(图中未画出)及电子控制单元(ECU)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的。,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、断和工作油液的流动方向，从而实现转向助力作用。,分流阀的作用把来自转向油泵的液压油向控制阀一侧和电磁阀一侧进行分流。,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液压油流量。,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力室一侧。,电磁阀的作用是根据需要，将油压反力室一侧的液压油流回储油箱。,ECU根据车速的高低线性控制电磁阀的开口面积。,当车辆停驶或速度较低时，ECU使电磁线圈的通电电流增大，电磁阀开口面积增大，经分流阀分流的液压油，通过电磁阀重新回流到储油箱中，所以作用于柱塞的背压(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，使阀体与阀杆产生相对转动而实现转向助力作用。,当车辆在中、高速区域转向时，ECU使电磁线圈的通电电流减小，电磁阀开口面积减小。,所以，油压反力室的油压升高，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(相当于增加了扭力杆的扭转刚度)，而实现转向助力作用。,所以在中、高速时可使驾驶员获得良好的转向手感和转向特性。,2.反力控制式动力转向系统实例,如,图3.12,所示为丰田汽车公司“马克”型车用反力控制式动力转向系统结构图。,图3.13,所示为转向控制阀(增设了反力油压控制阀和油压反力室)的结构。,图3.14,所示为电磁阀的结构及其特性曲线。,输入到电磁阀中的信号是通、断脉冲信号，改变信号占空比(信号导通时间所占的比例)就可以控制流过电磁阀线圈平均电流值的大小。,当车速升高时，受输出电流特性的限制，输入到电磁阀线圈的平均电流值减小，所以电磁阀的开度也减小。,这样，根据车速的高、低就可以调整油压室反力，,从而得到最佳的转向操纵力。,图3.15,所示为流量控制式动力转向系统与反力控制式动力转向系统转向特性的对比。,从图中可以看出，反力控制式动力转向系统的转向还是比较理想的。,停车摆放及车辆低速时的转向操纵力比较小，而中、高速时又具有转向力手感适宜的特性。,反力控制式动力转向系统根据车速大小，控制反力室油压，从而改变输入、输出增益幅,度以控制转向力。,其优点表现在，具有较大的选择转向力的自由度，转向刚度大，驾驶员能感受到路面情况，可以获得稳定的操作手感等。,其缺点是结构复杂，且价格较高。,3-1-3 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。,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。,与反力控制式转向相比，转向刚性差，但可以最大限度提高原来的弹性刚度来加以克服，从而获得自然的转向手感和良好的转向特性。,图3.16,所示为89型地平线牌轿车所采用的阀灵敏度可变控制式动力转向系统。,该系统对转向控制阀的转子阀做了局部改进，并增加了电磁阀、车速传感器和电子控制单元等。,(1)转子阀一般在圆周上形成6条或8条沟糟，各沟槽利用阀部外体，与泵、动力缸、电磁阀及油箱连接。,图3.17,所示为实际的转子阀结构断面图。,图3.18,所示为阀部的等液压回路图，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，其工作过程如下：,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在较小的转向扭矩作用下即可关闭，转向液压泵的高压油液经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，节流作用就越小，转向助力作用越明显。,随着车辆行驶速度的提高，在电子控制单元的作用下，电磁阀的开度也线性增加。,如果向右转动转向盘，则转向液压泵的高压油液经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。,车速越高，在电子控制单元的控制下，电磁阀的开度越大，旁路流量越大，转向助力作用越小；,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，转向助力作用也随之增大。,由此可见，阀灵敏度控制式动力转向系统可使驾驶员获得非常自然的转向手感和良好的速度转向特性。,所以具有多工况的转向特性如,图3.18(c),所示。,从低速到高速的过渡区间，由于电磁阀的作用，按照车速控制可变小孔的油量，因而可以按顺序改变特性。,(2)电磁阀如,图3.17,所示的电磁阀结构图，该阀设有按控制上下流量的旁通油道，是可变的节流阀。,在低速时向电磁线圈通以最大的电流，使可变孔关闭，随着车速升高，依次减小通电电流，可变孔开启；,在高速时，开启面积达到最大值。,该阀在左右转向时，油液流动的方向可以逆转，所以在上下流动方向中，可变小孔必须具有相同的特性。,为了确保高压时流体有效作用于阀，必须提供稳定的油压控制。,(3)电子控制单元接收来自车速传感器的信号，控制向电磁阀和电磁线圈输出电流。,如,图,6.19,所示为控制系统的回路图。,图3.1 流量控制式动力转向系统(凌志轿车),1动力转向油缸；2电磁阀；,3动力转向控制阀；4ECU；5车速传感器,图3.1 流量控制式动力转向系统(凌志轿车),1动力转向油缸；2电磁阀；,3动力转向控制阀；4ECU；5车速传感器,图3.2 电磁阀的结构,图3.3 电磁阀的驱动信号,图3.4 凌志轿车电子控制动力转向系统的电路图,图3.5 日产蓝鸟轿车流量控制式动力转向系统,1动力转向油罐；2转向管柱；3转向角速度传感器；4ECU；5转向角速度传感器增幅器；6旁通流量控制阀；7电磁线圈；8转向齿轮联动机构；9油泵,图3.6 流量控制式动力转向系统的构成,图3.7 三种适应不同行驶条件的转向力特性曲线,图3.8 汽车急转弯时的转向力特性曲线,图3.9 旁通流量控制阀的结构,1流量主孔；2主滑阀；3电磁线圈柱塞；,4调节螺钉；5电磁线圈；6节流孔；7稳压滑阀,图3.10 日产蓝鸟轿车流量控制式动力转向系统电路图,图3.11 反力控制式动力转向系统的工作原理图,1泵；2储油箱；3分流阀；4扭力杆；5转向盘；,6销；7转向阀杆；8控制阀阀体；9销；10销；,11小齿轮轴；12活塞；13动力缸；14齿条；,15小齿轮；16柱塞；17油压反力室；18电磁阀,图3.12 丰田“马克”型反力控制式动力转向系统结构,图3.13 反力控制式转向控制阀的结构,1扭杆；2回转阀；,3油压反力室；4柱塞；5控制阀轴,(a)(b),图3.14 电磁阀的结构及其特性曲线,图3.15 两种动力转向特性的比较,(a)系统示意图 (b)转子阀,图3.16 地平线牌轿车采用的阀灵敏度可变控制式动力转向系统,图3.17 转子阀,及电磁阀结构断面图,1动力缸；,2电磁阀；,3油箱；,4泵,图3.17 转子阀,及电磁阀结构断面图,1动力缸；,2电磁阀；,3油箱；,4泵,图3.18 阀部的等效液压回路图,图3.18 阀部的等效液压回路图,图6.19 控制系统电路图,技 能 部 分,液压式电控动力转向系统检修,（以LEXUS凌志轿车为例）。,凌志轿车采用流量控制式EHPS系统，其结构与工作原理,如图3.1,和,图3.4,所示。流量控制式EHPS系统在低速或停车时，可以增加油压，减少加在转向盘上的转向力。而在高速时，可以降低油压，增加转向力，具有相对的转向灵敏性。,1、电子控制系统故障诊断,流量控制式EHPS系统常见故障有：低速或发动机怠速时转向沉重，高速行驶时转向过度灵敏。,在检查电子控制系统之前，应先察看胎压、悬架和转向杆件及球形接头的润滑情况。检查前轮定位、动力转向泵油压是否正常。各导线插接器是否连接牢靠，转向柱是否弯曲等。电子控制系统的检查方法是：,1）打开点火开关(ON)，察看ECU-IG熔丝是否正常。如果烧毁，重新更换后又烧毁，表明此熔丝与电控单元(ECU)的+B脚之间短路。,2）拔下ECU线束插座，将电压表的正表笔接插接器的+B脚(从背面插入，以下同)，负表笔搭铁，电压应为1014v(蓄电池电压)。如果无电压，表明ECU-IG熔丝ECU的+B脚之问有断路现象。,3）将电阻表的正表笔接插接器GND脚，负表笔仍接地，此时，电阻值应为零。否则，ECU的GND脚与车身接铁处之间有断路或接触不良现象。,4）顶起一侧前轮，将电阻表的正表笔接插接器SPD脚，负表笔接GND脚。然后转动支起的车轮，电阻表阻值应在0之间交替变化。否则，说明ECU的SPD与车速传感器之间有断路或短路现象，或车速传感器有故障。,5）将电阻表的正表笔接插接器的SOL脚，负表笔接GND脚。表所指示的电阻值应为。否则SOL或SOL脚与GND脚之间的线路有短路现象，或电磁阀有故障。,6）将电阻表的正表笔接插接器的SOL脚，负表笔接SOL脚。两脚之间的电阻应为6.011.0，否则这两脚之间的线路断路或电磁阀有故障。如果电阻正常，应检查ECU。,2、电子控制部件的检查,1）电磁阀的检查,（1）拔下电磁阀的线束插座，测量电磁线圈的电阻，电阻应为6.011.0。,（2）从转向器内拆下电磁阀，将蓄电池正极接电磁线圈的SOL脚，负极接SOL脚，这时针阀应缩回约2mm，否则应更换电磁阀。,2）ECU的检查,（1）顶起汽车，拆下ECU，启动发动机。,（2）在不拔下 ECU插接器，发动机怠速运转的情况下，用电压表测量ECU的SOL和GND两脚之间的电压。然后将变速器挂上挡，并使车速达到60 km/h，仍按上述接法再测电压，电压应比原来增加0.070.22v。如果无电压，应更换ECU。,图3.4 凌志轿车电子控制动力转向系统的电路图,本节完！,