电控动力转向系统的故障诊断与排除 维修类

1 河南职业技术学院河南职业技术学院 毕业设计 论文 题 目 电控动力转向系统的故障诊断与排除 系 分院 汽 车 工 程 系 学生姓名 学 号 专业名称 汽 车 电 子 技 术 指导教师 年 月 日 I 河南职业技术学院汽车工程系 毕业设计 论文 任务书 姓 名专 业汽车电子技术班 级 毕业设计 论文 题 目 电控动力转向系统的故障诊断与排除 毕业设计 论文 选题的目的与意义毕业设计 论文 选题的目的与意义 目的 通过对电控动力转向系统的了解可以清楚的对汽车安全方面的故障进行排除 提高汽车行驶安全方面的认识 意义 发现问题 研究问题 提出方案 解决问题 以培养自己亲身实践能力 毕业设计 论文 的资料收集情况 含指定参考资料 毕业设计 论文 的资料收集情况 含指定参考资料 1 张钱斌 汽车故障与诊断技术 安徽机电职业技术学院课程教改课题组 2010 2 张子波 汽车故障诊断技术 机械工业出版社 2007 3 郭新华 汽车构造 高等教育出版社 2004 4 网络和书籍等相关资料 5 相关汽车维修手册 毕业设计 论文 工作进度计划毕业设计 论文 工作进度计划 1 2011 年 10 月 25 日 指导老师布置编写课题及编写要求 2 2011 年 11 月 18 日 12 月 15 日 前期论文初步检查 3 2012 年 3 月初步答辩 4 2012 年 3 月论文收缴 5 2012 年 4 月集中答辩 接受任务日期接受任务日期 20112011 年年 1010 月月 2525 日日 要求完成日期要求完成日期 20122012 年年 3 3 月月 1010 日日 学生签名 学生签名 20112011 年年 1111 月月 2020 日日 指导教师签名 指导教师签名 20112011 年年 1010 月月 2525 日日 系 分院 系 分院 主任 院长 签名 主任 院长 签名 年年 月月 日日 II 毕业设计 论文 指导教师评阅意见表 姓 名学 号性 别男 专 业汽车电子技术班 级 毕业设计 论文 题 目 电控动力转向系统的故障诊断与排除 评 阅 意 见 成绩指导教师签字年 月 日 III 毕业设计 论文 答辩意见表 姓 名学 号性 别男 专 业汽车电子技术班 级 毕业设计 论文 题 目 电控动力转向系统的故障诊断与排除 答辩时间地 点 姓 名职 称学 历从事专业 组 长 成 员 答 辩 小 组 成 员 秘 书 答 辩 小 组 意 见 答 辩 成 绩 答辩小组组长签名 年 月 日 1 电控动力转向系统的故障诊断与排除电控动力转向系统的故障诊断与排除 摘要摘要 随着汽车技术的进步和科学的飞速发展 汽车产品已走入家庭 并且作为一种代步工 具 逐渐进入民化 而作为汽车的一个重要组成部分转向系统 也越来越被人们重视起来 本文 首先介绍一下汽车电控动力转向系统的结构 组成和类型 然后再介绍一下电控动力转向系统的 故障现象及产生故障的原因 最后再对故障的解决方法做一下阐述 让人们对汽车动力转向系统 有个更深刻的了解 关键词 关键词 电控转向 故障诊断 转向系统是整车系统中必不可少的最基本的组成系统 驾驶者通过方向盘来操 纵和控制汽车的行进方向 从而实现自己的驾驶意图 一百多年来 汽车工业随着 机械和电子技术的发展而不断前进 到今天 汽车已经不是单纯机械意义上的汽车 了 它是机械 电子 材料等学科的综合产物 一 动力转向系统的简要概述 电控动力转向系统 Electric Power System 用电能取代液压能 减少了发动机 的能量消耗 该系统将转向控制器 转向油泵和储罐集成于一体 其特点是转向助 力性能与转向速度和行车速度密切相关 速度越低 转向速度越高 助力性能越强 动力转向装置是现代汽车的重要装备之一 随着汽车电子技术的快速发展 研究成 功了多种电控动力转向系统 该系统能在低速时减轻操舵力 以提高汽车操纵稳定 性 当汽车由低速挡换入高速挡时 电控系统能够保证提供最优传动比稳定的转向 手感 从而提高了高速行驶的稳定性 一 电控动力转向系统的组成 电控式电动助力转向系统 以下简称电动助力转向系统 是在机械转向机构的 基础上 增加信号传感器 电控 ECU 和转向助力机构 信号传感器包括转矩传感器 车速传感器及转向角传感器等 通过这几个传感器 获取作用在转向盘上的操纵力 转向角及汽车车速信号 从而为确定助力控制命令提供信息 电控 ECU 包括检测电 路 微处理器 控制电路等 检测电路将传感器的信号进行整形放大后输入微处理 器 然后微处理器计算出最优化的助力转矩 控制电路将来自微处理器的电流命令 输送到电机驱动电路 转向助力机械包括助力电动机 电磁离合器及减速传动机械 助力电动机一般采用直流电动机 其电流大小由微处理器来控制 可根据不同的车 速得到相应的助力特性 通过减速传动机构 将电动机的动力传给转向器 电磁离 2 合器则作为安全装置确保系统在发生故障时 断开电动机与减速传动机构 中断动 力传递 使系统从电动助力转向状态转入到人力一机械转向状态 二 电控动力转向系统的类型 电控动力转向系统 根据转向助力机构的安装位置不同 其类型有三种 1 转向轴助力式 如图 1 所示 转向助力机械安装在转向轴上 当驾驶员转动 转向盘时 控制单元接受转矩 转动方向 车速等信号 控制直流助力电机的电流 电机的动力经离合器 电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 图 1 转向柱助力式转向系统 2 转向器小齿轮助力式 如图 2 所示 转向助力机械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 其助力控制特性方 面增加了难度 3 齿条助力式 如图 3 所示 转向助力机械安装在转向齿条处 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 对原有的转向传动机械有较大改变 3 图 2 转向器小齿轮助力式电动转向助力系统 图 3 齿条助力式电动助力转向系统 4 三 电动助力转向系统的特点 电动助力转向系统将最新的电力电子技术和高性能的电机控制技术应用于汽车 转向系统 能显著改善汽车动态性能和静态性能 提高行驶中驾驶员的舒适性和安 全性 减少环境的污染等 因此 该系统一经提出 就受到许多大汽车公司的重视 并进行开发和研究 未来的转向系统中电动助力转向将成为转向系统主流 与其它 转向系统相比 该系统突出的优势体现在以下几点 1 降低了燃油消耗 液压动力转向系统需要发动机带动液压油泵 使液压油不 停地流动 浪费了部分能量 相反电动助力转向系统 EPS 仅在需要转向操作时才 需要电机提供的能量 该能量可以来自蓄电池 也可来自发动机 而且 能量的消 耗与转向盘的转向及当前的车速有关 当转向盘不转向时 电机不工作 需要转向 时 电机在控制模块的作用下开始工作 输出相应大小及方向的转矩以产生助动转 向力矩 而且 该系统在汽车原地转向时输出最大转向力矩 随着汽车速度的改变 输出的力矩也跟随改变 该系统真正实现了 按需供能 是真正的 按需供能型 on demand 系统 2 增强了转向跟随性 在电动助力转向系统中 电动助力机构与助力机构直接 相连可以使其能量直接用于车轮的转向 该系统利用惯性减振器的作用 使车轮的 反转和转向前轮摆振大大减水 因此转向系统的抗扰动能力大大增强和液压助力转 向系统相比 旋转力矩产生于电机 没有液压助力系统的转向迟滞效应 增强了转 向车轮对转向盘的跟随性能 3 改善了转向回正特性 直到今天 动力转向系统性能的发展已经到了极限 电动助力转向系统的回正特性改变了这一切 当驾驶员使转向盘转动一角度后松开 时 该系统能够自动调整使车轮回到正中 该系统还可以让工程师们利用软件在最 大限度内调整设计参数以获得最佳的回正特性 从最低车速到最高车速 可得到一 簇回正特性曲线 通过灵活的软件编程 容易得到电机在不同车速及不同车况下的 转矩特性 这种转矩特性使得该系统能显著地提高转向能力 提供了与车辆动态性 能相机匹配的转向回正特性 而在传统的液压控制系统中 要改善这种特性必须改 造底盘的机械结构 实现起来有一定困难 4 提高了操纵稳定性 通过对汽车在高速行驶时过度转向的方法测试汽车的稳 定特性 采用该方法 给正在高速行驶 100km h 的汽车一个过度的转角迫使它侧 倾 在短时间的自回正过程中 由于采用了微电脑控制 使得汽车具有更高的稳定 5 性 驾驶员有更舒适的感觉 5 提供可变的转向助力 电动助力转向系统的转向力来自于电机 通过软件编 程和硬件控制 可得到覆盖整个车速的可变转向力 可变转向力的大小取决于转向 力矩和车速 无论是停车 低速或高速行驶时 它都能提供可靠的 可控性好的感 觉 而且更易于车场操作 对于传统的液压系统 可变转向力矩获得非常困难而且 费用很高 要想获得可变转向力矩 必须增加额外的控制器和其它硬件 但在电动 助力转向系统中 可变转向力矩通常写入控制模块中 通过对软件的重新编写就可 获得 并且所需费用很小 6 采用 绿色能源 适应现代汽车的要求 电动助力转向系统应用 最干净 的电力作为能源 完全取缔了液压装置 不存在液压助力转向系统中液态油的泄漏 问题 可以说该系统顺应了 绿色化 的时代趋势 该系统由于它没有液压油 没有 软管 油泵和密封件 避免了污染 而液压转向系统油管使用的聚合物不能回收 易对环境造成污染 二 电控动力转向系统的故障的现象 一 转向系常见的故障部位 转向系用来改变或回复汽车的行驶方向 它有机械转向系和动力转向系之分 这里仅介绍动力转向系 动力转向系则是在机械转向系的基础上 增加了一套转向 油泵 转向控制阀和转向动力缸组成的转向助力装置 转向系出现故障 会影响汽 车行驶方向和行驶稳定性 还关系汽车的行驶安全 二 动力转向系故障的主要现象 转向系常见的故障为转向沉重 转向不灵敏 前轮摆震等 1 动力转向系助力不足或转向沉重的主要现象是 装有液压助力转向器的车辆 转向时转向盘沉重或者存在忽轻忽重的现象 2 转向不灵敏的现象 汽车行驶转向时 需要用较大幅度转动方向盘才能控制 汽车的行驶方向 感到转向盘松旷量很大 有明显的间隙感 且在行驶时汽车方向 不稳定 3 前轮摆震的现象主要是 汽车在中高速或者是某一个较高速运行时 转向轮 绕主销摆振 汽车行驶不稳 严重时转向盘抖动 有振手的感觉 4 动力转向器装置噪声的主要现象是 发动机启动后或者车辆行驶过程中 液 6 压助力装置发出不正常的响声 三 电控动力转向系统的故障产生的原因及解决的方法 一 动力转向系转向不足或转向沉重 1 转向油泵驱动皮带松弛或者损坏 转向油泵工作不良 油泵压力过低 2 储油罐油面过低 液压助力系统内有空气或者泄露液压管路扭曲 折皱或者 破裂漏油 3 压力流量限制阀弹簧弹力下降或者密封不良 转向控制阀 助力缸工作不良 转向器润滑不良或者轴承齿间隙调整不当 4 转向柱弯曲变形 转向器或者转向柱的轴轴承损坏 齿条弯曲变形或者与衬 套配合过紧横直拉杆球头润滑不良或者调整不当 5 转向主销转向节润滑不良 轮胎气压过低等等 故障诊断与排除 检查转向油泵驱动皮带 损坏或者断裂应更换 若皮带过松 应调整驱动皮带张紧度 检查储油罐液面高度 过低应及时添加补充 检查液压管 路有无扭曲 折皱或者断裂 各连接处有无漏油现象 并视情况予以恢复 排除液 压系统中的空气 检查液压泵的泵油压力 不符合要求时应对液压泵及压力流量限 制阀进行修复或者更换 检查转向控制阀和助力缸 若工作不良或者损坏应维修或 者更换转向器 二 怠速原地转动转向盘 转向盘抖动 或停车的骤间转向盘抖动 该故障主要是工作油压过低造成的 而油压过低的故障原因有下列几种 1 油液液面过低 油液内存有空气 储液罐内有气泡 液泵皮带过松或沾有油 液 快速转向时有较大的皮带尖叫声 转向盘阻力陡增 溢流阀被卡滞 2 溢流阀应在泵体内滑动自如 要注意溢流阀端部的防松螺栓是否有松动 弹 簧是否过软 安全阀失效 弹簧坏或阀球被粘在开放状态 滑阀磨损 更换控制阀 总成 3 泵压不足或转向机构外部泄漏 检查动力转向机构外部泄漏点时 擦干净动 力转向系统外部的油迹 检查并拧紧所有软管的接头 启动发动机 并使其快怠速 运转 支起前桥将转向盘以一个止端打到另一个止端 打到止端时停留时间不要超 过 5s 随着油压的升高就能较快地查到漏油部位 三 转向盘自由行程过大 7 液压系统中有空气 油液中有乳化气泡 动力转向系统内部泄漏 溢流阀或安 全阀失效 出现这种故障 汽车无论是低速行驶还是中高速行驶 若工作油压不足 均会使转向沉重 左右转向轻重不同 助力缸活塞一侧有空气 滑阀通往助力缸侧 的油管堵塞或高压油管接头有漏损 四 行驶中动力转向泵内有异响声 1 液压泵内有空气或形成真空 如油液液面过低 油中有气泡 都会造成泵内 有空气 2 油滤器堵塞 中高速时供油不足 在泵内会形成真空 皮带打滑 过松或沾 有油污 快速转向时会发出尖叫声 3 转向盘回位差 液压控制阀调整不当 油液严重氧化 滑阀被粘住或发生卡 滞 定位弹簧过软或损坏 4 动力转向系统转向盘转矩的检查 转向盘转距检查的前提条件 储液罐的液 面高度正常 无气泡 皮带的张力正常 汽车停在平坦干燥的路面上 让车辆怠速运转 向左右止端打几次转向盘 然后田到直线行驶的位置 用弹 簧秤沿切线方向拉动转向盘 转向轮刚开始转动时的拉力应少于或等于 30N 否则应 检查转向油泵的压力是否正常 五 前轮摆振 1 转向减震器失效 前架减震器弹簧或者减震器损坏 车轮不平衡或者轮毂变 形 前轮定位失准 2 转向器齿合间隙过大 转向传动机构磨损松旷或者连续松动 轮毂轴承松旷 传动轴不平衡 故障诊断排除 转动转向盘检查其自由行程 若自由行程过大 应查明原因予 以排除 检查转向减震器 若有漏油现象应更换 拆下减震器用手拉 若阻力过小 或者出现空行程应进行更换 检查前悬挂减震器有无漏油现象 推压车身检查前悬 挂架的减震性是否良好 前悬架连接有无松动现象 减震器漏油或减震弹簧弹力过 弱应更换新件 连接松动则重新紧固 检查和调整转向轮定位参数 进行车轮平衡 检测校正 六 转向不灵敏 故障原因 转向器主动齿轮与齿条齿轮间隙过大 轴承松旷 横拉