液压助力转向系统的设计2.doc

西安航空职业技术学院 课程设计论文 第 1 页 共 23 页 电控液压助力转向系统的设计研究电控液压助力转向系统的设计研究 摘要 本论文主要阐述了现代工程车辆技术追求高效节能 高舒适性和高 安全性等目标 前一项目标与环境保护密切相关 是当代全球性热门话题 后两项 目标是车辆朝着高性能化方向发展必须研究和解决的重要课题 转向系统的高性 能化是指其能够根据车辆的运行状况和驾驶员的要求实行多目标控制 以获得良 好的转向轻便性 较好的路感和较快的响应性 汽车转向系统是影响汽车操纵 稳定性 行驶安全性和驾驶舒适性的关键部分 在追求高效节能 高舒适性和高 安全性的今天 电控液压助力转向系统作为一种新的汽车动力转向系统 以其节能 环保 更佳的操纵特性和转向路感 成为动力转向技术研究的焦点 本文通过对 电液动力转向系统的组成结构进行了分析 解释了其工作原理 在分析了全液压 转向系统的工作原理和液压转向器的结构后 建立了液压转向器的流体动力模型 数学模型 接着利用所建的数学模型对电控液压助力转向系统组成各元件进行 特性分析 了解了影响系统性能的一些参数 并通过系统仿真 分析其性能是否满 足实际工作中的要求 为了实现系统的转向性能 进行了系统的软硬件设计 最 后根据电液动力转向系统结构原理图 搭建了相应的试验装置 同时通过检测系统 完 成了性能的检测 本文的研究为电液动力转向系统的设计和性能改善提供了一 定的依据 通过系统元件的参数对于系统性能的影响分析有助于我们设计系统时 选择更合理的参数 通过仿真分析了所建系统模型的性能 加入了 PID 控制算法调 节 表明所设计的系统能够满足实际转向的要求 关键词 液压转向 助力器 压力 流量 功率 Abstract This thesis mainly elaborated the modern engineering vehicles pursuit of high efficiency and energy saving high technology comfort and high security objectives etc Former a target and environmental protection is closely related to the contemporary global hot topic after two objectives are vehicles performance based direction toward a high development must study and solve important issue Steering system of high performance is to show its can according to the operation status of vehicles and drivers for the control of multi objective to obtain good steering portability better lk feeling and quicker response sex Automotive steering system is to influence the vehicle steering stability driving safety and driving comfort key part In the pursuit of high efficiency and energy saving high comfort and high security today electronically controlled 西安航空职业技术学院 课程设计论文 第 2 页 共 23 页 hydraulic steering system as a new car power steering system with its energy saving environmental protection better handling characteristics and steering lk feeling become the focus of power steering technology research This article through to electrohydraulic power steering system composition structure are analyzed explains its working principle On the analysis of the hydraulic steering system of hydraulic steering the working principle and the structure of the established hydraulic steering gear the hydrodynamic model the mathematical model Then use the model of electronically controlled hydraulic steering system composition for each element analysis understand the characteristics of some parameters affect system performance And through the system simulation analyzes its performance meets the requirements of the actual work In order to realize the system to performance the system hardware and software design Finally according to the electrohydraulic power steering system structure diagram built the corresponding test device and at the same time through testing system completed the performance testing This research for electrohydraulic power steering system design and performance improvement provides certain basis Through the system components for the parameters of the system performance impact analysis helps us to the design of the system more reasonable parameters selection Through the simulation analysis of the performance of the system model is built joined the PID control algorithm adjustment showed that the designed system can meet the practical steering requirements KeyKey words words Hydraulic steering Booster Pressure Flow power 西安航空职业技术学院 课程设计论文 第 3 页 共 23 页 目目 录录 电控液压助力转向系统的设计研究电控液压助力转向系统的设计研究 1 1 1 引言引言 4 1 1 液压助力转向系统简介 4 1 2 机械转向系统 4 2 2 液压动力转向系统的介绍液压动力转向系统的介绍 6 2 1 动力转向系 6 2 2 液压动力转向 7 2 2 液压助力转向系统的工作原理 8 2 3 液压回路设计工作原理 10 3 3 硬件选取硬件选取 12 3 1 扭矩传感器 12 3 2 电液比例阀 13 4 4 电子转向控制单元电子转向控制单元 14 4 1 电子控制单元的组成及原理 14 4 1 1 ECU 14 4 1 2 分流阀 15 4 1 3 电磁阀 16 4 2 控制单元的功用 16 4 3 转向系统常见故障分析 17 5 5 电控液压助力转向系统的工作原理电控液压助力转向系统的工作原理 18 6 6 电控液压助力转向系统的特点电控液压助力转向系统的特点 20 结 束 语 21 谢 辞 22 文 献 22 西安航空职业技术学院 课程设计论文 第 4 页 共 23 页 1 1 引言引言 1 11 1液压助力转向系统简介液压助力转向系统简介 助力转向系统 也就是动力转向 目前已成为绝大多数轿车的一项标准配置 顾名思义 助力转向就是协助驾驶员做汽车方向调整 为驾驶员减轻打方向盘强 度的装置 可是很多车友在面对诸如机械式液压助力转向 电子式液压助力转向 及电动助力转向等多种助力转向系统时难免有些迷惑 搞不清楚其间区别 从本 期汽车学堂起 我们将简单介绍目前常见的几种助力转向系统 希望对您购车 用车有所帮助 首先来看传统的液压助力转向系统 据了解 液压助力转向系统到现在已经有半个世纪的发展历史 可以说技术 已经非常成熟 所以被广泛应用 据西安某专业汽修厂负责人介绍 液压助力转 向系统由液压和机械等两部分组成 它是以液压油做动力传递介质 通过液压泵 产生动力来推动机械转向器 从而实现转向的 传统机械液压动力转向系统的液压泵由汽车发动机驱动 为保证汽车原地转 向或者低速转向时的轻便性 液压泵的排量是以发动机怠速时的流量来确定的 汽车发动之后 无论是否转向 这套系统都要工作 而且在大转向车速较低时 需要液压泵输出更大的功率以获得比较大的助力 所以便在一定程度上浪费了发 动机动力资源 现在还有些汽车冠以电动助力转向 其实不是真正意义上的纯电动助力转向 它还需要液压系统 只不过由电动机供油 这就是电子液压助力转向系统 电子 液压转向助力系统克服了传统的液压转向助力系统的缺点 它所采用的液压泵不 再靠发动机皮带直接驱动 而是采用一个电动泵 它所有的工作的状态都是由电 子控制单元根据车辆的行驶速度 转向角度等信号计算出的最理想状态 简单地 说 在低速大转向时 电子控制单元驱动电子液压泵以高速运转输出较大功率 使驾驶员打方向省力 汽车在高速行驶时 液压控制单元驱动电子液压泵以较低 的速度运转 在不至于影响高速打转向的需要的同时 节省一部分发动机功率 1 21 2机械转向系机械转向系统统 西安航空职业技术学院 课程设计论文 第 5 页 共 23 页 机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源 其中所有传力件都是机械的 机 械转向系由转向操纵机构 转向器和转向传动机构三大部分组成 1 一转向盘 2 一转向轴 3 一转向万向节 4 一转向传动轴 5 一转向器 6 转向摇臂 7 一转向直拉杆 8 一转向节臂 9 一左转向节 10 12 一梯形臂 11 一转向横拉杆 13 一右转向节 图 1 1 机械转向系示意图 图 1 1 所示为机械转向系的组成和布置示意图 当汽车转向时 驾驶员对转 向盘 1 施加一个转向力矩 该力矩通过转向轴 2 转向万向节 3 和转向传动轴 4 输入转向器 5 经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向摇臂 6 再经过 转向直拉杆 7 传给固定于左转向节 9 上的转向节臂 8 使左转向节和它所支承的 左转向轮偏转 为使右转向节 13 及其支承的右转向轮随之偏转相应角度 还设 置 7 转向梯形 转向梯形由固定在左 右转向节上的梯形臂 10 12 和两端与梯 形臂作球铰链连接的转向横拉杆 n 组成 从转向盘到转向传动轴这一系列部件和零件 均属于转向操纵机构 由转向 摇臂至转向梯形这一系列部件和零件 不含转向节 均属于转向传动机构 目前 许多国内外生产的新车型在转向操纵机构中采用了万向传动装置 转 向万向节和转向传动轴 这有助于转向盘和转向器等部件和组件的通用化和系 列化 只要适当改变转向万向传动装置的几何参数 便可满足各种变型车的总布 置要求 即使在转向盘与转向器同轴线的情况下 其间也可采用万向传动装置 以补偿由于部件在车上的安装误差和安装基体 驾驶室 车架 的变形所造成的二 者轴线实际上的不重合 转向盘在驾驶室安放的位置与各国交通法规规定车辆靠道路左侧还是右侧通 行有关 包括我国在内的大多数国家规定车辆右侧通行 相应地应将转向盘安置 在驾驶室左侧 这样 驾驶员的左方视野较广阔 有利于两车安全交会 相反 在一些规定车辆靠左侧通行的国家和地区使用的汽车上 转向盘则应安置在驾驶 西安航空职业技术学院 课程设计论文 第 6 页 共 23 页 室右侧 2 2 液压动力转向系统的介绍液压动力转向系统的介绍 汽车转向一直存在着 轻 与 灵 的矛盾 尽管 人们采用了变速比转向 器等手段 但始终不能从根本上解决这一矛盾 在20世纪50年代初出现了液压动 力转向技术 比较好地缓解了 轻 与 灵 的矛盾 符合人们对转向轻便性更 高的要求 在保证其他性能的条件下 能大大降低转向盘上的手力 特别是原地 转向时转向盘上的手力 2 12 1 动力转向系动力转向系 动力转向系是兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系 在正常情 况下 汽车转向所需的能量 只有一小部分由驾驶员提供 而大部分是由发动机 通过动力转向装置提供的 但在动力转向装置失效时 一般还应当能由驾驶员独 立承担汽车转向任务 因此 动力转向系是在机械转向系的基础上加设一套动力 转向装置而形成的 对最大总质量在 12t 以上的大型汽车而言 一旦动力转向装置失效 驾驶员 通过机械传动系加于转向节的力远不足以使转向轮偏转而实现转向 故这种汽车 的动力转向装置应当特别可靠 图 2 1 动力转向系示意图 西安航空职业技术学院 课程设计论文 第 7 页 共 23 页 图 1 2 为一种液压动力转向系的组成和液压动力转向装置的管路布置示意图 其中属于动力转向装置的部件是 转向油罐 转向油泵 转向控制阀和转向动力 缸 当驾驶员逆时针转动转向盘 左转向 时 转向摇臂带动转向直拉杆前移 直 拉杆的拉力作用于转向节臂 并依次传到梯形臂和转向横拉杆 使之右移 与此 同时 转向直拉杆还带动转向控制阀中的滑阀 使转向动力缸的右腔接通液面压 力为零的转向油罐 转向油泵的高压油进入转向动力缸的左腔 于是转向动力缸 的活塞上受到向右的液压作用力便经推杆施加在转向横拉杆上 也使之右移 这 样 驾驶员施于转向盘上很小的转向力矩 便可克服地面作用于转向轮上的转向 阻力矩 2 22 2 液压动力转向液压动力转向 液压动力转向首先是在大型车辆上得到发展的 随着当时汽车装载质量和整 备质量的增加 在转向过程中所需克服的前轮转向阻力矩也随之增加 从而要求 加大作用在转向盘上的转向力 使驾驶员感到 转向沉重 当前轴负荷增加到 某一数值后 靠人力转动转向轮就很吃力 为使驾驶员操纵轻便和提高车辆的机 动性 最有效的方法就是在汽车转向系中加装转向助力装置 借助于汽车发动机 的动力驱动油泵 空气压缩机和发电机等 以液力 气力或电力增大驾驶员操纵 前轮转向的力矩 使驾驶员可以轻便灵活地操纵汽车转向 减轻了劳动强度 提 高了行驶安全性 液压动力转向系统除了传统的机械转向器以外 尚需增加控制 阀 动力缸 油泵 油罐和管路等 轿车对动力转向的要求与重型车辆不完全相 同 比如大型车辆对动力转向系统噪声的要求较低 轿车则对噪声要求很高 轿 车还要求装用的转向器系统结构要更简单 尺寸更小 成本更低等 但是重型车 辆动力转向技术的发展无疑为轿车动力转向技术奠定了基础 开始阶段液压动力转向的控制阀采用滑阀式 即控制阀中的阀以轴向移动来 控制油路 滑阀式控制阀结构简单 生产工艺性好 操纵方便 宜于布置 使用 性能较好 但是滑阀灵敏度不够高 后来逐渐被转阀代替 20 世纪 50 年代末沙基诺发明了转阀式液压动力转向 即控制阀中的阀芯以 旋转运动来控制油路 与滑阀相比 转阀的灵敏度高 密封件少 结构比较先进 虽然由于转阀利用扭杆弹簧来使阀回位 结构较复杂 特别是对扭杆的材质和热 处理工艺要求较高 但是其性能相对于滑阀有很大改进 达到令人满意的程度 并且在齿轮齿条式转向器中布置转阀比较容易 目前在轿车及大部分重型汽车上 的液压动力转向采用的均是转阀式控制阀 在大型汽车上装备液压动力转向系统有如下优点 西安航空职业技术学院 课程设计论文 第 8 页 共 23 页 1 减小驾驶员的疲劳强度 动力转向可以减小作用在转向盘上的力 提高转 向轻便性 2 提高转向灵敏度 可以比较自由地根据操纵稳定性要求选择转向器传动比 不会受到转向力的制约 允许转向车轮承受更大的负荷 不会引起转向沉重问题 3 衰减道路冲击 提高行驶安全性 液压系统的阻尼作用可以衰减道路不平 度对转向盘的冲击 另一方面 当汽车高速行驶时 如果发生爆胎 将导致汽车 转向盘难以把握 应用动力转向可以使驾驶员较容易把握转向盘 同时液压动力转向系统也有不足 1 选定参数完成设计之后 助力特性就确定了 不能再进行调节与控制 因 此协调轻便性与路感的关系困难 低速转向力小时 高速行驶时转向力往往过轻 路感 差 甚至感觉汽车发 飘 从而影响操纵稳定性 而按高速性能要求 设计转向系统时 低速时转向力往往过大 2 即使在不转向时 油泵也一直运转 增加了能量消耗 3 存在渗油与维护问题 提高了保修成本 泄漏的液压油会对环境造成污染 4 低温工作性能较差 随着人们对汽车经济性 环保 安全性的日益重视以及大型汽车技术的发展 人们开始对液压动力转向存在的不足进行改进 开发出一些新型液压动力转向技 术 这种技术上的改进主要围绕第 1 2 点不足 对第 1 点不足的主要改进 措施是将车速引入动力转向系统 得到车速感应型助力特性 发展了两种车速感 应型液压动力转向系统 一种是机械式 通过与调速器及变速器相连的泵来控制 油压阀 现在已经很少采用 另一种是电子控制式 通过传感器由 EUC 控制阀操 作 现在用得比较多 对第 2 点不足 主要通过开发节能泵 提高系统的效率 以及电控液压动力转向系统来加以改进 2 22 2 液压助力转向系统的工作原理液压助力转向系统的工作原理 液压助力转向系统主要由机械部分和液压助力装置两部分组成 机械部分由 转向传动副 转向摇臂 纵拉杆总成 横拉杆总成 转向节臂 转向主销 转向 节主销套 转向节压力轴承及转向节等组成 液压助力装置部分由液压助力器 贮油箱 转向油泵及管路等组成 液压助力转向按液流形式分为常流式和常压式 两种 按分配阀的形式又可分为滑阀式和转阀两种 现以液压常流式转向为例介 绍液压助力转向系统的工作原理 西安航空职业技术学院 课程设计论文 第 9 页 共 23 页 如图 1 a 所示 助力转向系统主要由油泵 3 控制阀 滑阀 7 和阀体 9 螺杆螺母式转向器 11 12 及助力缸 15 等组成 滑阀 7 同转向螺杆 11 连为一体 两端设有两个止推轴承 由于滑阀 7 的长 度比阀体 9 的宽度稍大 所以两个止推轴承端面与阀体端面之间有轴向间隙 h 使滑阀连同转向螺杆一起能在阀体内做轴向移动 回位弹簧 10 有一定的预紧力 将两个反作用柱塞顶向阀体两端 滑阀两端的挡圈正好卡在两个反作用柱塞的外 端 使滑阀在不转向时一直处于阀体的中间位置 滑阀上有两道油槽 C B 阀体 的相应配合面上有三道油槽 A D E 油泵 3 由发动机通过带或齿轮来驱动 压 力油经油管流向控制阀 再经控制阀流向动力缸 L R 腔 汽车直线行驶时 如图 1 a 所示 滑阀 7 在回位弹簧 10 和反作用阀 8 的作 用下处于中间位置 动力缸 15 两端均与回油孔道连通 油泵输出的油液通过进 油道量孔 4 进入阀体 9 的环槽 A 然后分成两路 一路通过环槽 B 和 D 另一路 流过环槽 C 和 E 由于滑阀 7 在中间位置 两路油液经回油孔道流回油箱 整个 系统内油路相通 油压处于低压状态 西安航空职业技术学院 课程设计论文 第 10 页 共 23 页 图 2 2 汽车液压助力转向系统工作原理 1 油箱 2 溢流阀 3 齿轮油泵 4 进油道量孔 5 单向阀 6 安全阀 7 滑阀 8 反 作用阀 9 阀体 10 回位弹簧 11 转向螺杆 12 转向螺母 13 纵拉杆 14 转向垂臂 15 助力缸 汽车向右转弯时 转向螺杆 11 左旋螺纹 顺时针方向转动 与转向轴制成 一体的滑阀 7 和转向螺杆克服回位弹簧 10 及反作用阀 8 一侧的油压的作用力而 向右移动 此时如图 1 b 所示 环槽 A 与 C B 与 D 分别连通 而环槽 C 与 E 使 进油道与助力缸 15 的 L 腔相通 形成高压回路 B 与 D 使回油道与 R 腔相通 形 成低压回路 在油压差的作用下 活塞向右移动 而转向螺母 12 向左移动 纵 拉杆 13 也向右移动 带动转向轮向右偏转 由于系统压力很高 一般为 6 9Mpa 以上 汽车转向主要依靠推力 驾驶作用于转向盘的转向力基本上是打开滑阀 所需的力 一般为 5 10N 最大不超过 10N 因而转向操纵十分轻便 西安航空职业技术学院 课程设计论文 第 11 页 共 23 页 汽车左转弯时滑阀 7 左移 如图 1 c 所示 油路改变流通方向 助力缸 15 加力方向相反 在转向过程中 助力缸的油压随转向阻力而变化 二者相互平衡 汽车转向 时 助力只提供动力 而转向过程仍由驾驶员通过转向盘进行控制 2 32 3 液压回路设计工作原理液压回路设计工作原理 该回路住要应用电液比例换向阀 储能灌 当电液比例阀处于中间位时 液 压缸不工作 油泵产生的液压力储存到储存罐中 当 1YA 接通时 电液比例换向 阀处于右位 并根据电磁铁的吸力大小调节阀芯的移动距离而控制油量与压力大 小 此时储蓄罐中的液压力通过电液比例换向阀进入液压缸右腔 推动活塞运动 当 2YA 接通时 情况于此相反 1 油箱 2 液压泵 3 单向阀 4 蓄能器 5 电液比例换向阀 6 液压缸 图 2 3 液压系统设计工作原理 西安航空职业技术学院 课程设计论文 第 12 页 共 23 页 3 3 硬件选取硬件选取 3 13 1 扭矩传感器扭矩传感器 EPS 控制系统的传感器信号包括转向盘转矩信号 汽车车速信号 汽车轴重 信号 电机电流信号 前三者用于确定助力电机的助力转矩大小和方向 后者用 于电机的闭环控制 这些信号用来作为 EPS 的输入信号 共同决定助力信号的输 出 因此 传感器信息融合是 EPS 系统中的关键技术之一 EPS 中扭矩传感器主要有 电阻式转向传感器 非接触式电感扭矩传感器和 其他类型传感器 也有通过在转向轴位置加一扭杆 通过测量扭杆的变形得到扭 矩的大小和方向 电阻式转向传感器实际上是个滑动可变电阻器 当操作方向盘 时 其电阻的变化最终经电路处理以电流的形式将转矩信号送至 ECUTM 这种传 感器价格低 但体积大 易于磨损 在早期 EPS 中应用较多 随着非接触式扭矩 传感器成本的降低 越来越多的厂商转而采用这种精度高 体积小且寿命长的新 型传感器 图 3 所示为 KOYO 公司研制的非接触式 EPS 扭矩传感器原理图 该装 置由安装在输入轴上的探测环 1 和探测环 2 安装在输出轴上的另一个探测环 1 探测线圈和补偿线圈组成 当方向盘转动时 扭杆受转动力矩作用发生扭转 西安航空职业技术学院 课程设计论文 第 13 页 共 23 页 由于线圈生扭转 由于线圈固定不动 探测线圈与探测环之间的位置发生变化导 致线圈磁阻改变 并最终反映扭矩的变化 3 23 2 电液比例阀电液比例阀 电液比例阀是阀内比例电磁铁根据输入的电压信号产生相应动作 使工作 阀阀芯产生位移 阀口尺寸发生改变并以此 完成与输入电压成比例的压力 流量输出的元件 阀芯位移也可以以机械 液压或电的形式进行反馈 由于电 液比例阀具有形式种类多样 容易组成使用电气及计算机控制的各种电液系统 控制精度高 安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点 因此应用领域日 益拓宽 近年研发生产的插装式比例阀和比例多路阀充分考虑到工程机械的使 用特点 具有先导控制 负载传感和压力补偿等功能 它的出现对移动式液压 机械整体技术水平的提升具有重要意义 特别是在电控先导操作 无线遥控和 有线遥控操作等方面展现了其良好的应用前景 西安航空职业技术学院 课程设计论文 第 14 页 共 23 页 图 3 2 电液比例阀实物图 西安航空职业技术学院 课程设计论文 第 15 页 共 23 页 4 4 电子转向控制单元电子转向控制单元 4 14 1 电子控制单元的组成及原理电子控制单元的组成及原理 组成 动力转向电脑 ECU 车速传感器 VSS 电磁阀 分流阀 反应室等组 成 原理 在汽车直线行驶时 转向盘不动 电动液压泵以很低的速度运转 大 部分工作油经过转向阀流回储液罐 少部分经过液控阀然后流回储液罐 当驾驶 员开始转动方向盘时 ECU 根据检测到的转角及角速度 车速 发动机转速以及 电动机转速的反馈信号等 判断汽车的行驶状态 转向状态 决定应提前提供的 助力大小 同时向驱动单元发出控制指令 使电动机产生相应的转速以驱动油泵 进而输出相应流量和压力的高压油 高压油经转向控制阀进入齿条上的动力缸 推动活塞产生适当的助力 以协助操作员进行转向操作 从而获得理想的转向效 果 4 1 14 1 1 ECUECU 控单元 汽车电控单元或集成电路控制单元 多路控制装置等等 汽车制造 公司不同叫法也不同 它是由集成电路组成的用于实现对数据的分析处理发送等 一系列功能的控制装置 目前在汽车上广泛应用 并且集成度越来越高 电控单元主要由硬件和软件两大部分组成 硬件部分主要包括系统电路 电 源电路 输入采集接口电路 输出驱动电路等1 系统电路 系统电路以所选定的 单片机为核心 主要有存储区扩展电路 时钟电路 复位电路 通信电路等 2 输入接口电路 输入接口主要将从传感器中采集到的转速 油门踏板位置 冷 却水温度等各种发动机信号进行放大 整形 电压转换 滤波处理等 保证实时 准确地为 CPU 提供发动机的各种参数 以便 CPU 进行监控 3 驱动电路 驱动电 路主要是将 CPU 根据发动机状态和操作人员的要求计算得到的控制信号放大驱动 实现对油量控制机构和定时控制机构的控制 西安航空职业技术学院 课程设计论文 第 16 页 共 23 页 图4 1 电子控制单元工作原理 ECU 的主要功能 1 接受控制信息 主要指接受操作人员的各种控制指令如油门指令 2 系统 参数的采集处理功能 应用单片机丰富的接口 资源采集发动机的工况和状态参 数 之后加以转换处理 3 在控制软件的管理下 完成各种控制功能 根据采集 的系统参数进行工况判断 实现喷油量控制和喷油定时控制 4 输出驱动功能 根据系统处理后所得的控制信息 进行信号输出放大 驱动油量控制机构和定时 控制机构 5 具备系统自诊断功能 如果检测到故障 则启用后备功能 6 与监 控系统进行实时通讯的功能 ECU 的作用 判断车辆是否是停止状态 低速行驶状态 高速行驶状态 ECU 通过车速传 感器 VSS 传来的输入信号 按工作状态的需求调节电磁阀电流的大小 改变反应 室油压 产生良好的手感 路感 提高行驶的操纵性和稳定性 ECU 的工作环境 车用 ECU 所处的环境十分恶劣复杂 除了湿度 温度 振动 冲击 灰尘 泥砂 水 油污 波动电压等环境因素外 电磁环境更是个不可忽视的问题 为 了能使 ECU 适应汽车内恶劣电磁环境 在设计汽车电子产品时考虑 ECU 所处的环 境以及对 ECU 进行检测和评估就显得十分重要 4 1 24 1 2 分流阀分流阀 分流阀作用 将油泵送来的油液分配到转阀 电磁阀和反应室中 1 不转向时 油泵和转阀中的油压小 整个系统为低压油常流循环状态 西安航空职业技术学院 课程设计论文 第 17 页 共 23 页 2 转向时 转阀油压升高 电磁阀和反应室油压也随之升高 此时 电磁阀 和反应室中油压的高低 由 ECU 控制电磁阀来调节 4 1 34 1 3 电磁阀电磁阀 电磁阀的作用 电脑 ECU 根据车速信号 VSS 来使电磁阀开启 用 0 1A 的电 流值 调节反应室内的油压 产生不同的 手感 1 不转时 电磁阀不通电 系统维持一定低压 2 原地转向或低车速转向时 ECU 输出大电流给电磁阀 磁吸力吸动空心柱 塞下移 使阀口开大 油液大量泄流回油罐 使油压降低 使司机产生 轻手感 3 中高速转向时 电磁阀电流减小 阀口也逐渐减小至闭合 油液泄流回油 罐的量减小 使转阀流入分流阀的油压升高 司机产生 重手感 不存在 发 飘 感觉 反应室的作用 将液压反应力传给方向盘 产生轻 重不同的手感 提醒司 机注意 4 24 2 控制单元的功用控制单元的功用 转向控制单元 转向控制单元具有接收和处理各个传感器信号 输出执行信号 以及监控系统工作状态等多种功能 转向控制单元接收来自发动机控制单元的车速信号或发动机转速信号 以及 来自转向角速度传感器的角速度信号 并计算出理想的控制电流输出给电动机 以 控制助力力矩的大小和方向 当系统存在故障时 转向控制单元会存储故障码并点亮仪表板上的 EHPAS 警 告灯或 EPAS 警告灯 当监测到系统内电动机等部件出现严重故障时 转向控制单 元会切断助力转向系统 此时机械转向系统仍然正常 为了保护电动机等部件 转向控制单元在适当的时候会起动临界状态控制程 序 例如当转向机转动至极限位置时 由于此时助力转向系统的电动机不能转动 所以通过电动机的电流就会达到最大值 为了避免持续大电流导致电动机和控制单 元损坏 所以当较大电流连续通过 30 s 后 转向控制单元就会控制电流逐渐减小 当这种状态消失后 转向控制单元就会根据需要控制电流逐渐增大 直到达到正常 工作电流值 电子控制助力转向系统具有调校灵活的特点 通过修改转向控制单元 西安航空职业技术学院 课程设计论文 第 18 页 共 23 页 内存储的软件 可以很容易地按照行驶需要设定或修改转向助力的特性 因此在低 速和高速行驶时都能有良好的助力效果 由于采用了转向控制单元 在系统出现故障时可以使用故障诊断仪辅助故障 的检修 4 34 3 转向系统常见故障分析转向系统常见故障分析 液压助力系统的故障是 漏油 漏油点是 四个油封和阀体上的四个密封圈 要求方向机打到底的时间不超过 15s 电控系统的常见故障有 2 个 一 怠速时原地转向或低速转向时手感沉重 二 中 高速行驶转向时手感发飘 故障的集中点是 动力转向 ECU 电磁阀 车速传感器 VSS 分流阀等元件 可通过检取故障代码和电测量并结合机理分析来排除 西安航空职业技术学院 课程设计论文 第 19 页 共 23 页 5 5 电控液压助力转向系统的工作原理电控液压助力转向系统的工作原理 控制原理为 在转向液压泵 1 与转向器 5 之间设有旁流通道 由旁通流量控制阀控制流量的 大小 间接控制流向动力转向器的压力油流量 也即控制转向助力的大小 电子控制单元接收扭距传感器和车速传感器输入扭矩和车速等信号 通过分析 计算 控制分流电磁阀通电电流的大小 进而控制旁通阀的旁通流量 最终控制转 向助力的大小 其控制程序决定了操纵特性 当低速和原地转向时 电磁阀断电 关闭旁通流 量控制阀 液压助力最大 保证了低速时转向轻便 中高速时 电子控制单元给电 磁阀通电 并根据车速大小控制通电电流大小 车速不是很高时 通电电流小 由 转向液压泵输出的液压油比旁路流回的流量小 液压助力效果降低的程度小 车速 高时 电磁阀通电电流大 电磁阀开启程度大 由转向液压泵输出的液压油比旁路 西安航空职业技术学院 课程设计论文 第 20 页 共 23 页 流回的流量大 液压助力效果降低的程度大 驾驶员在转向盘处获得的路感就强 避免了高速 发飘 现象的发生 但这时转向操纵力也需适当加大 当控制系统出 现故障时 旁通阀完全关闭 转向系统变为非