汽车底盘电控系统检修 课件 项目4 电控动力转向系统故障诊断

学习情景四电控动力转向系统故障诊断与维修目录CONTENTS开创新局面迈步新征程TakeanewjourneyBreaknewground任务一

液压式电控动力转向系统故障诊断与维修任务二

电动式电控动力转向系统故障诊断与维修任务三

四轮转向系统构造与原理1、掌握液压式电控动力转向系统故障诊断与维修；2、掌握电动式电控动力转向系统故障诊断与维修；3、了解四轮转向系统构造与原理。学习目标01任务一液压式电控动力转向系统

故障诊断与维修工作原理组成构造故障维修1.机械转向系统组成驾驶员的体力就是唯一的动力源，该机构把驾驶员作用在方向盘上的力转化为转向动力。但由于地面转向摩擦阻力较大，对驾驶员产生了相当大的负担。该转向系统机械零件体积大，整体比较笨重，但结构简单，工作可靠，价格低廉，早期应用十分广泛。1-转向盘

2-转向轴

3-万向节

4-中间轴

5-转向器6-转向摇臂

7-转向直拉杆

8-转向节臂

9-左转向节

10-左转向梯形臂

11-转向横拉杆

12-右转向梯形臂13-右转向节1.1齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器它是最常见的一种转向器。齿轮齿条式转向器它主要由小齿轮、齿条、调整螺栓、外壳及齿条导块等组成，转向器小齿轮在转向主轴的下端，小齿轮与转向齿条相啮合。1.2循环球式转向器循环球式转向器目前也是国内外汽车上较为常用的一种结构形式，它主要由螺杆、螺母、转向器壳体以及许多小钢球等部件组成。1.3蜗杆曲柄指销式转向器主要由转向蜗杆、曲柄摇臂轴、指销等部件组成，其内部结构如图所示。。2.动力转向系统组成早期的动力转向系是在机械转向系的基础上增加一套液压助力装置，其中主要包括转向助力油泵、转向油罐、转向控制阀、动力缸等，具体组成构造如图所示。转向助力油泵旋转工作后将油罐内的液压油吸入加压输出高压油，动力缸接收高压油产生转向助力，来增大驾驶员操纵前轮转向的力量，使之操纵轻便、灵敏且安全可靠。转向阀体在转向时改变油路流向，获得不同方向的转向动力。2.1转向助力油泵动力转向泵由发动机通过皮带驱动将油罐中低压油转变为高压油输送到转向控制阀。根据阻力泵结构形式的不同，可分为：叶片式转向泵、齿轮式转向泵、柱塞式转向泵。其中双作用叶片式转向泵因其尺寸小、噪音低、容积效率高等优点在各种车型中被广泛采用。2.2转向控制阀转向控制阀的主要作用是根据驾驶员的转向意图控制液压油的流向，从而将油泵输出的高压油液引入到转向动力缸的相应腔室中，高压油液作用在动力缸的活塞上，最终产生的推力使车轮转向。转向控制阀一般安装于转向器主动齿轮轴靠上的位置。转向控制阀按照结构分主要有滑阀式、转阀式两种。其中滑阀式的阀体主要沿轴向移动来控制油液流向，常见于货车上应用。转阀式的阀体绕其圆心转动来控制油液流向,常见于轿车上应用。3.电控动力转向系统电子控制技术在汽车动力转向系统中的应用，极大提高了汽车驾驶的轻便性、安全性。电子控制动力转向（ElectronicControlPowerSteering，EPS）系统在低速行驶时控制得到最大转向动力可使转向轻便、灵活；当汽车以中高速行驶转向时，减小转向动力保证驾驶稳定的转向手感，从而提高了高速行驶的操纵方向稳定性。根据转向动力源的不同，电子控制动力转向系统可分为液压式电子控制动力转向系统（液压式EPS）和电动式电子控制动力转向系统（电动式EPS）。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ECU等，ECU根据检测到的车速信号，控制电磁阀，使转向动力实现连续可调，从而满足高、低速时的转向助力要求。3.电控动力转向系统电动式EPS是利用直流电动机作为动力源，ECU根据转向参数和车速等信号，控制电动机扭矩的大小和方向。电动机的扭矩由电磁离合器通过减速机构增加扭矩后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与车速相适应的转向作用力。4.液压式电控动力转向系统控制方式电子控制动力转向系统可以在低速或原地时增大转向动力以提高转向系统的操纵轻便性；在高速时则减小转向助力，以提高操纵方向稳定性。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组成的。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3种形式。4.1流量控制式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。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，两油道就被电磁阀接通了一个旁路，使动力缸活塞两侧压力差减小，助力减小；相反则助力增大4.1流量控制式车速越高，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，液压助力作用越小，使转动转向盘的力也随之增加；相反，车速较低时，减小阀针的开启程度，提高压力差助力作用加大，使转向轻便。这就是流量控制式动力转向系统的工作原理。驱动电磁阀电磁线圈的脉冲电流信号频率基本不变，随着车速不断提高，脉冲电流信号的占空比将逐步增大，使流过电磁线圈的平均电流值随车速的升高而增大。4.1流量控制式丰田流量控制式动力转向系统电路如图示。动力转向ECU是EPS的核心控制元件。它根据车速传感器提供的车速信号，通过改变旁通电磁阀驱动信号占空比的方式调节转向动力的大小。4.2反力控制式反力控制式动力转向系统可按照车速的高低，来控制反力室中的油压，进而控制施加在转向盘上的转向助力的大小。例如日本丰田、凌志LS400轿车即采用此种助力转向系统。与传统的液压助力转向系统不同，它的液压系统中加设了液压反应装置、流量分配阀，同时增加了一套由车速传感器、动力转向ECU和电磁阀构成的电控系统。5故障检修1．转向沉重故障（1）转向沉重故障原因1）胎压过低、四轮定位失准。2）转向节球头卡滞、减震平面轴承卡滞、转向轴万向节卡滞。3）悬架变形、转向机构变形。4）缺转向助力油，助力泵皮带打滑、助力泵磨损。5）控制阀工作异常、控制单元损坏。（2）转向沉重故障检修1）检查轮胎气压、调整至标准气压；检查调整四轮定位。2）检查转向节球头是否卡滞、减震平面轴承是否卡滞、转向轴万向节是否卡滞，如发生卡滞及时更换相应部件。3）检查悬架是否变形、转向机构是否变形，如变形及时更换相应部件。4）检查是否缺转向助力油，如缺少先检查泄漏点进行维修后再加注标准助力油。5故障检修1．转向沉重故障（1）转向沉重故障原因1）胎压过低、四轮定位失准。2）转向节球头卡滞、减震平面轴承卡滞、转向轴万向节卡滞。3）悬架变形、转向机构变形。4）缺转向助力油，助力泵皮带打滑、助力泵磨损。5）控制阀工作异常、控制单元损坏。5）检查助力泵皮带是否打滑、如打滑调整张紧度或视情况更换皮带。6）检测助力泵出油口油压，如低于正常值说明磨损严重，应更换助力泵。7）借助万用表、检码仪检测控制阀工作是否异常、控制单元是否损坏。5故障检修2．高速转向过轻故障（1）高速转向过轻故障原因①

车速信号失准②

控制单元损坏③

控制阀损坏（2）高速转向过轻故障检修①

检查车速传感器工作是否正常，②

检查控制单元工作是否正常③

检查控制阀工作是否正常Thankyou谢谢观看学习情景四电控动力转向系统故障诊断与维修目录CONTENTS开创新局面迈步新征程TakeanewjourneyBreaknewground任务一

液压式电控动力转向系统故障诊断与维修任务二

电动式电控动力转向系统故障诊断与维修任务三

四轮转向系统构造与原理1、掌握液压式电控动力转向系统故障诊断与维修；2、掌握电动式电控动力转向系统故障诊断与维修；3、了解四轮转向系统构造与原理。学习目标02任务二电动式电控动力转向系统

故障诊断与维修工作原理组成构造故障维修1.电动式电控动力转向系统电动机代替了液压泵、液压缸的动力，电动机由汽车电源供电。当驾驶员转动转向盘时，电动式电子控制动力转向系统中的传感器检测其运动情况，使电动机产生足够的动力带动转向轮做适当的偏转。电动式电子控制动力转向系统中用电子开关代替了液压式动力转向系统中的液压分配阀。1-转向盘2-输入轴（转向轴）3-ECU4-电动机5-电磁离合器6-转向齿条7-横拉杆8-转向车轮9-输出轴10-扭力杆11-扭矩传感器12-转向齿轮1.1工作原理电动式电子控制动力转向系统的工作原理是ECU根据汽车行驶速度信号、转向盘转矩及转角信号，计算得出控制指令控制电动机及减速机构产生转向动力转矩，使汽车行驶在低、中和高速下都能获得最佳的转向操作性。电动机连同离合器和减速齿轮一起，通过一个橡胶底座安装在左车架上。电动机的输出转矩由减速齿轮增大，并通过万向节、转向器中的动力小齿轮把输出转矩送至齿条，向转向轮提供转矩。当操纵转向盘时，装在转向盘轴上的扭矩传感器不断地测出转向轴上的扭矩信号，该信号与车速信号同时输入到ECU。ECU根据这些输入信号，确定转向动力扭矩的大小和方向，即选定电动机的电流大小和转向，调整转向辅助动力的大小。电动机的扭矩由电磁离合器通过减速机构增加扭矩后，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。当车速较低或原地打方向控制电机旋转获得转向动力；当车速高于设定速度时，电机不提供动力输出就变成了普通转向系统。1.2EPS系统的关键部件EPS与液压助力转向系统相比较，主要区别在于以下几个关键部件：电动机、减速机构、转矩传感器和车速传感器、ECU控制单元。1.2EPS系统的关键部件1）助力电机助力电动机是EPS的核心执行元件，其安装结构如图4-23所示。随着人们对车辆使用轻便性的要求越来越高，对电机的输出扭矩要求也在不断增强。如果扭矩不够高，直接反映给驾驶员路况与驾驶手感不协调。助力电动机应具备以下要求：大功率、低噪声、低振动、较小的体积和质量；还应具有起动快速、转矩惯量比大的性能；接到指令后反应时间短，说明灵敏度高；电机的转速随控制信号呈连续线性变化，说明电机运行具有较高的可靠性；能够在恶劣条件下运行良好。1.2EPS系统的关键部件2）减速机构减速机构是起减速增扭作用的装置，其结构如图4-24所示，电机小齿轮带动减震器上的大齿圈速度降低力矩得到增大。常用的有蜗轮蜗杆式、滚珠螺杆螺母式和行星齿轮式等。有的减速机构还与离合器配合工作，完成转向。减速机构对系统工作性能的影响较大，要求减速机构具有低噪声、高效率的特性。1.2EPS系统的关键部件3）转矩传感器转矩传感器将机械信号转化成电子信号，把测量到的驾驶员作用在方向盘上的力矩大小和方向以及转向盘转角的大小和方向转成电子信号传至ECU。其结构如图所示。它是EPS系统中的关键部件，其监测的准确性直接影响转向精度。精确、可靠、低价格是对转矩传感器的基本要求。1.2EPS系统的关键部件4）车速传感器车速传感器用来监测车速信号。车辆行驶过程中，由于不同路况车速处于不断变化之中，不同车速下相同的方向盘转角时的侧向加速度并不相等，驾驶员的手感力矩也不同。要使驾驶员有合适的路感，则转向助力系数就要不断调整。为满足功能要求，要求传感器精度高，具有可靠性、耐久性，通用性，结构紧凑，制造成本低。1.2EPS系统的关键部件4）车速传感器车速传感器用来监测车速信号。车辆行驶过程中，由于不同路况车速处于不断变化之中，不同车速下相同的方向盘转角时的侧向加速度并不相等，驾驶员的手感力矩也不同。要使驾驶员有合适的路感，则转向助力系数就要不断调整。为满足功能要求，要求传感器精度高，具有可靠性、耐久性，通用性，结构紧凑，制造成本低。1.2EPS系统的关键部件4）车速传感器车速传感器用来监测车速信号。车辆行驶过程中，由于不同路况车速处于不断变化之中，不同车速下相同的方向盘转角时的侧向加速度并不相等，驾驶员的手感力矩也不同。要使驾驶员有合适的路感，则转向助力系数就要不断调整。为满足功能要求，要求传感器精度高，具有可靠性、耐久性，通用性，结构紧凑，制造成本低。1.2EPS系统的关键部件5）ECU控制单元ECU是EPS系统的核心控制部分，接收转矩传感器和车速传感器发来的信号，进行转换、运算分析，向执行器助力电机发出动作指令，决定助力作用的大小与方向，其安装位置如图4-26所示。大部分ECU都具有安全保护和自诊断功能。控制单元应具有良好的抗干扰性、运算快速精准、实时测控能力强等特点。2.三菱轿车电动式电控动力转向系统简介三菱某轿车所用电子控制电动式动力转向系统的组成如图所示。它主要由ECU、直流电动机和离合器、车速传感器、转矩传感器和转向机总成等组成。2.三菱轿车电动式电控动力转向系统简介该系统工作时，ECU根据车速等传感器信号，控制转向盘上的操纵力，驱动转向齿轮箱内的电动机，实现助力控制。当车速高于设定速度时，就变成了普通转向系统。当系统出现故障时，自我修正功能发挥作用，断开电动机的输出电流，也恢复到普通的转向系统，同时速度表内的警告灯点亮，以通知驾驶员动力转向发生故障。2.三菱轿车电动式电控动力转向系统简介1）

电动机和离合器系统ECU根据车速的快慢来控制输入电动机的工作电流大小，车辆在停驶和极低速状态下电动机电流最大，助力作用大。电动机产生的助力经离合器传动齿轮减速后，起到助力作用。考虑到电动机工作转速高力矩小无法满足转向性能要求，因此必须要使用行星齿轮机构减速增矩后再驱动转向轴获得足够大的助力效果，电动机的行星齿轮机构如图所示。行星齿轮机构可以分为输入轴和行星齿轮两部分，它们通过一个太阳轮啮合。2.三菱轿车电动式电控动力转向系统简介2）转矩传感器转矩传感器的功能是将转动转向盘时转矩的转角变为转向信号，输送给ECU。一般转矩杆的扭转角度设定4°左右，这是由于采用行星齿轮机构，使转矩传感器的检测精度提高。3）车速传感器车速传感器是一种电磁感应式传感器，安装在变速器上，作用是根据车速的变化，把主、副系统的脉冲信号输送给ECU，车速传感器每转动一周产生8个脉冲信号。由于是主、副两个系统，故信号可靠性提高。2.三菱轿车电动式电控动力转向系统简介4）汽车交流发电机的L端子利用交流发电机的L端子电压，可以判断出发电机是否运转，所以这里把交流发电机的L端子看成是向ECU输送信号的一个传感器。直流电动机的最大电流约为30A，在发动机不起动时，转向系统的工作由蓄电池供电；发动机工作时，由发电机供电。5）电子控制系统电子控制系统由一个8位单片机MC6805及外围电路组成。

它负责收集车速传感器和转矩传感器传来的主副信号，发送指令给电磁离合器和直流电动机工作。3故障检修1.故障案例1（1）故障现象一辆丰田锐志轿车，在行驶过程中转向异常沉重，同时转向故障指示灯点亮。（2）故障诊断与排除根据故障现象，先进行故障自诊断，读取故障码。输出故障码为C1525、C1526、C1528。其含义是转向盘转角传感器初始化未完成，以及电动机旋转角度传感器故障。查阅维修资料得知，当出现C1528故障码时，系统进入失效保护状态，动力转向系统停止工作。用丰田专用故障诊断仪IT—II清除故障码，C1528可以清除，而C1525、C1526始终无法清除。再对转向盘转角传感器进行初始化，结果检测仪显示初始化失败，说明电动机旋转角度传感器确实存在故障。拔下转向盘转角传感器插头进行检查，在拔下插头时发现其内部有进水的痕迹，端子已覆盖了一层绿色的铜锈，出现腐蚀现象。3故障检修1.故障案例1（1）故障现象一辆丰田锐志轿车，在行驶过程中转向异常沉重，同时转向故障指示灯点亮。（2）故障诊断与排除根据故障现象，先进行故障自诊断，读取故障码。输出故障码为C1525、C1526、C1528。其含义是转向盘转角传感器初始化未完成，以及电动机旋转角度传感器故障。查阅维修资料得知，当出现C1528故障码时，系统进入失效保护状态，动力转向系统停止工作。故障排除非常简单，清除插头内的水分和铜锈，再用丰田专用故障诊断仪IT—II对电动机转向盘转角传感器进行初始化，EPS灯不再点亮，转向盘转动轻松灵活，故障彻底排除。插头进水使传感器信号发生短路，ECU接收不到转向盘转角传感器信号，使电动动力转向系统进入保护状态，转向助力停止工作，ECU同时记录故障码C1528。5故障检修2.故障案例2（1）故障现象2012年产丰田卡罗拉，进厂维修时拆卸过仪表台后转向出现沉重。在维修之前转向正常，过后出现转动方向盘转向盘沉重，偶尔能有一下助力，其他时间与车辆熄火时转动方向盘感觉相同。此车配备的电动助力系统。（2）故障诊断与排除

发现此车出现故障后，先对其进行试车，发出情况相符，偶尔能有一下助力。确认故障现象后做如下检查。1）检查仪表板上的P/S灯，灯常亮。打开点火钥匙，P/S灯应在几秒钟后就自动熄灭，但是常亮说明系统有故障。2）询问维修过程中都进行过哪些操作，只是对仪表台、方向盘进行过拆装，没进行过其他操作，随后检查相关插头无松动脱落现象，连接良好。3）使用丰田专用诊断仪对底盘系统（EMPS）进行检测读取故障码，发现有一新故障码“C1512扭矩传感器2”，进行清除，重新读取仍然存在，确定了故障代码。

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四轮转向系统构造与原理1、掌握液压式电控动力转向系统故障诊断与维修；2、掌握电动式电控动力转向系统故障诊断与维修；3、了解四轮转向系统构造与原理。学习目标03任务三四轮转向系统构造与原理工作原理组成构造1.电控四轮转向系统汽车采用四轮转向（4WS）系统的目的是：如图右上所示在汽车低速行驶时，依靠逆向转向（前、后车轮的转角方向相反）获得较小的转向半径，改善汽车的操控性；如图右下所示在汽车以中、高速行驶时，依靠同向转向（前、后车轮的转角方向相同）减小汽车的横摆运动，使汽车可以利用高速变换行进路线，提高车辆行驶转向时的稳定性。根据控制方式的不同，四轮转向系统可分为转向角比例控制式4WS系统与横摆角速度比例控制式4WS系统。2.转向角比例控制式4WS系统