发动机控制-电控转向

了解电控动力转向系统的类型与功能。掌握不同类型液压式EPS的组成及工作原理。掌握不同类型电动式EPS的组成及工作原理。掌握四轮转向系统的类型。掌握不同类型四轮转向系统的组成和控制原理。能比较液压式和电动式电控动力转向系统。能正确区分不同类型电控动力转向系统在不同车上的具体应用。

汽车电控动力转向系统一、转向轴助力式EPS第1节电动式电控动力转向系统

电动式EPS是在机械式转向系统的基础上，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，控制电动机转矩的大小和转动方向。1-转向盘2-转向轴3-EPSECU4-电动机5-电磁离合器6-转向齿条7-横拉杆8-转向轮9-输出轴10-转矩传感器11-转向小齿轮

汽车转向时，转矩传感器检测转向轴输入转矩，并与车速信号输入ECU，ECU计算出助力转矩的大小和方向，确定电动机输入电流的大小和方向。电动机转矩由电磁离合器通过减速机构增矩后，作用在转向轴上，使转向助力与汽车行驶工况相适应。结构原理一、转向轴助力式EPS第1节电动式电控动力转向系统

电动式EPS是在机械式转向系统的基础上，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，控制电动机转矩的大小和转动方向。1-车速传感器2-转矩传感器3-减速机构4-电动机与离合器5-发电机6-转向小齿轮7-发动机转速传感器8-蓄电池9-ECU实例分析——元件车上布置一、转向轴助力式EPS第1节电动式电控动力转向系统

电动式EPS是在机械式转向系统的基础上，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，控制电动机转矩的大小和转动方向。1-转矩传感器2-控制臂3-传感器轴4-扭杆5-滑块6-球槽7-连接环8-钢球9-蜗轮10-蜗杆11-离合器12-电动机实例分析——系统内部结构一、转向轴助力式EPS第1节电动式电控动力转向系统

电动式EPS是在机械式转向系统的基础上，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，控制电动机转矩的大小和转动方向。1-控制臂2-电位器3-滑块4-环座5-钢球6-输出轴7-扭杆8-输入轴9-转矩传感器10-控制臂11-钢球槽12-钢球13-心轴旋转方向14-控制臂旋转方向15-滑块滑动方向

汽车转向时，施加在转向盘上的转向力经输入轴、扭杆传递给输出轴，扭杆的扭转变形使输入轴与输出轴之间产生相对周向位移。滑块沿轴向移动，控制臂将滑块的轴向移动变换成电位器的旋转角度，即将转矩值变换成电压量，并输入到ECU。实例分析——转矩传感器a）结构b)转向盘右转c)转向盘中间位置d)转向盘左转一、转向轴助力式EPS第1节电动式电控动力转向系统

电动式EPS是在机械式转向系统的基础上，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，控制电动机转矩的大小和转动方向。

当电流通过滑环进入电磁离合器线圈时，主动轮产生电磁吸力，带花键的压板被吸引与主动轮压紧，电动机的动力经过电动机输出轴、主动轮、压板、花键、从动轴传递给减速机构。实例分析——电磁离合器1-滑环2-线圈3-压板4-花键5-从动轴6-主动轮7-滚珠轴承减速机构：用于降低电动机转速，使之适合转向速度的要求，同时增大转向力矩。ECU：根据输入的各种信号，经过比较、计算后，控制电动机驱动电流的大小和方向。当车速为43～52km／h时，停止对电动机供电，使电磁离合器分离，系统按普通转向控制方式工作，以确保行车安全。二、齿条助力式EPS第1节电动式电控动力转向系统1-转向盘2-转向轴3-EPSECU4-电动机5-齿条6-横拉杆7-转向轮8-转向小齿轮9-转矩传感器10-斜齿轮11-蜗轮、蜗杆

转向助力机构安装在转向齿条处，电动机通过减速传动机构直接驱动转向齿条。结构原理二、齿条助力式EPS第1节电动式电控动力转向系统

a）元件布置b）结构图c）原理图1-转矩传感器2-发动机转速信号3-速度表传感器（置于速度表内）4-ECU5-减速机构6-电动机7-轴承8-转向小齿轮9-齿条轴心10-间隙（1mm）11-前方向12-拨杆B部(左右最大各摆动3mm)13-滑动电阻部分(主、副传感器置于同一罩壳内)14-齿条心轴15-拔杆16-支点A17-小齿轮C实例分析——元件车上布置二、齿条助力式EPS第1节电动式电控动力转向系统1-行星齿轮12-电动机小齿轮3-太阳齿轮14-齿圈15-行星齿轮26-太阳齿轮27-齿圈28-小齿轮9-齿条

驱动力传递路线：电动机小齿轮→太阳齿轮l→行星齿轮1→太阳齿轮2→行星齿轮2→小齿轮→齿条。结构原理实例分析——元件车上布置三、齿轮助力式EPS第1节电动式电控动力转向系统1-转向盘2-转向轴3-EPSECU4-电动机5-齿条6-横拉杆7-转向轮8-转向小齿轮9-扭杆10-转矩传感器

电动机通过电磁离合器与转向小齿轮相连，直接驱动转向小齿轮实现转向助力。结构原理三、齿轮助力式EPS第1节电动式电控动力转向系统1-车速传感器2-速度表引出电缆部位3-传动轴4-车速信号(主)5-车速信号(副)6-ECU7-副驾驶员脚下部位8-电动机9-扭杆10-齿条11-点火电源12-蓄电池13-发电机信号14-指示电流15-提高怠速电流16-电动机电流17-离合器电流18-转矩信号(主)19-转矩信号(副)20-离合器21-电动机齿轮22-传动齿轮23-小齿轮24-点火开关25-熔丝26-转矩传感器27-转向器齿轮总成28-交流发电机29-指示灯30-怠速提高电磁阀31-发动机ECU32-电动机与离合器转矩传感器车速传感器交流发电机电动机、离合器和减速机构接收ECU指令，实现转向助力。结构原理实例分析——元件车上布置三、齿轮助力式EPS第1节电动式电控动力转向系统点火开关接通时，ECU由蓄电池供电，EPS开始工作。发动机起动时，交流发电机L端子电压送给ECU发动机起动状态，使EPS进入工作状态。汽车行驶时，ECU根据车速传感器和转矩传感器电号，向电动机和电磁离合器发出控制指令，电动机输出轴经减速机构对转向小齿轮助力。结构原理实例分析一、反作用力控制式EPS第2节液压式电控动力转向系统1-转向油泵2-储液器3-分流阀4-电磁阀5-扭杆6-转向盘7、10、11-销子8-控制阀阀杆9-控制阀阀体12-小齿轮轴13-活塞14-动力缸15-齿条16-小齿轮17-柱塞18-油压反力室19-小孔一、反作用力控制式EPS第2节液压式电控动力转向系统

转向控制阀增设了油压反力室，油压反力室位于控制阀的下端，室内有四个柱塞。阀杆的下端有两个凸起，分别顶在四个柱塞上。分流阀将来自转向油泵的油液，一部分分流到控制阀，一部分分流到电磁阀。根据车速和转向的要求，改变进入控制阀和电磁阀的油压，确保电磁阀一侧具有稳定的油液流量。结构原理

转向控制阀1-柱塞2-扭杆3-凸起4-油压反力室一、反作用力控制式EPS第2节液压式电控动力转向系统实例分析一、反作用力控制式EPS第2节液压式电控动力转向系统1-扭杆2-阀体3-油压反力室4-柱塞5-阀杆实例分析——转向控制阀一、反作用力控制式EPS第2节液压式电控动力转向系统输入电磁阀的信号为通、断脉冲信号，通过改变输入信号的占空比，即可控制输入电磁阀线圈的平均电流值。车速升高时，输入到电磁阀线圈的平均电流值减小，电磁阀开度也减小。因此，根据车速的高低即可调整油压反力室的压力，以获得最佳的转向助力。结构原理实例分析——电磁阀结构及特性二、流量控制式EPS第2节液压式电控动力转向系统1-动力转向油泵2-车速传感器3-电磁阀4-动力转向控制阀5-ECU二、流量控制式EPS第2节液压式电控动力转向系统电磁阀结构原理a）中速时b）高速时1-电磁阀（开度较小时）2-分流液流（分流量较小）3-电磁阀（开度较大时）4-分流液流（分流量较大）F-来自转向油缸高压侧的分流E-泄流

在转向油缸上有连通油缸活塞两侧油室的分流油道，受分流电磁阀控制。当电磁阀打开分流油道时，转向油缸高压油室的高压油有一部分被分流到低压油室并流回转向油缸，使得转向油缸中活塞两边的压差减小，转向增力减弱，此时若使汽车转向，需施加较大的转向操纵力。三、阀灵敏度控制式EPS第2节液压式电控动力转向系统

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)来控制转向助力。三、阀灵敏度控制式EPS第2节液压式电控动力转向系统

1-动力缸2-电磁阀3-储液器4-转向油泵控制阀

汽车静止时，电磁阀不通电而处于完全关闭状态。

随着车速提高，ECU控制电磁阀开度线性增加。一、转向角比例控制4WS第3节四轮转向系统

系统组成：转向角比例控制是指后轮转角与前轮转角成比例。中高速区的转向操纵，应使前后轮平衡稳定并处于恒定转向状态，汽车前进方向与车体朝向一致，能得到稳定的转向性能。一、转向角比例控制4WS第3节四轮转向系统

转向枢轴a）结构b）偏心轴与枢轴的相对运动

c）枢轴的转角与变换杆位置量的关系

系统组成：

后转向齿轮箱的转向枢轴，外圈与扇形齿轮做成一体，可绕转向枢轴左右倾斜运动，内座圈与一个突出在变换杆上的偏心轴相连，变换杆由四轮转向系统变换器中的电动机驱动，绕其旋转中心，可正、反向运动，使偏心轴在转向枢轴内上、下旋转55°。一、转向角比例控制4WS第3节四轮转向系统

四轮转向系统变换器1-偏心轴2-辅助电动机3-4WS变换器4-主电动机5-4WS变换器输出轴6-连接杆7-蜗轮8-转角比检测用齿轮

系统组成：变换器由主电动机与辅助电动机组成的驱动部分、行星齿轮组成的减速部分和使变换杆转动的蜗杆构成。主电动机工作，辅助电动机不工作。当主电动机不工作时，行星齿轮相当于惰轮，直接将辅助电动机的转动传给齿圈，从而带动变换杆同向转动。一、转向角比例控制4WS第3节四轮转向系统

控制原理：转角比控制:进行转角比控制，再根据车速控制主电动机，实现转角控制。使用四轮转向模式选择开关，选择“NORMAL”或“SPORT”模式。两轮转向选择功能:当两轮转向选择开关设定在ON，且变速器置倒档时，后轮转向量被设置为零。故障诊断控制:当系统电气元件出现异常情况时，四轮转向警示灯点亮，同时将故障以代码的形式存储到故障存储器。二、横摆角速度比例控制4WS第3节四轮转向系统

系统组成

附加横向摆动率反馈控制，利用横向摆动率传感器检测车辆转向，抵消该转向力以控制后轮转向，使汽车能主动适应行驶中横向摆动率的变化，确保车辆行驶的稳定性。二、横摆角速度比例控制4WS第3节四轮转向系统

系统组成——前轮转向机构1-转向盘2-齿轮齿条3-转向齿轮油缸4-齿条端部5-控制器齿条6-前滑轮7-钢丝绳8-复位弹簧9-滑轮驱动二、横摆角速度比例控制4WS第3节四轮转向系统

系统组成——后轮转向机构

1-后滑轮2-控制器凸轮3-凸轮随动件4-阀管衬套5-阀轴6-驱动齿轮7-脉动电动机8-从动齿轮9-阀控制杆10-右室11-活塞12-油缸轴13-左室14-回位弹簧15-阀管二、横摆角速度比例控制4WS第3节四轮转向系统

控制原理——小转角控制(电动式转角控制)

脉动电动机的旋转由蜗轮传送被动齿轮，再通过曲轴使阀控制杆摆动。

1-阀管2-阀轴3-支点A4-从动齿轮5-阀控制管(反馈杆)二、横摆角速度比例控制4WS第3节四轮转向系统

控制原理——大转角控制(机械式转角控制)

当前轮转角处在不敏感范围内时，阀轴与阀管的相对位置处于中间状态。来自油泵的油液流回储油器，动力油缸中的左、右室油压较低，油缸轴在回位弹簧的作用下处于中间位置。1-后控制器滑轮2-滑轴

3-支点A4-阀控制杆

5-油缸轴

6-活塞

7-阀管

8-后控制器凸轮三、车速前馈控制4WS第3节四轮转向系统1-四轮转向继电器与定时器2-后转向轴3-2号车速传感器4-风门式泵5-前动力转向系统6-1号车速传感器7-ECU8-后转向控制箱三、车速前馈控制4WS第3节四轮转向系统

系统组成——前轮转向系统转向器为齿轮齿条式转向器，齿条被加长，另外设置一小齿轮与齿条啮合，该小齿轮固定在与后轮转向传动轴上相连的齿轮轴上。1-转向动力缸活塞杆2-转向动力缸3-转向控制阀4-转向油泵5-储油罐6-齿条7-后轮转向传动轴8-小齿轮9-连接板三、车速前馈控制4WS第3节四轮转向系统

系统组成——后轮转向系统主要包括相位控制器、液压控制阀、后轮转向动力缸以及电子控制系统。1-转向比传感器2-后轮转向动力缸3-后轮转向传动轴4-电控油阀5-液压控制阀6-动力输出杆7-步进电动机8-回位弹簧三、车速前馈控制4WS第3节四轮转向系统

系统组成——后轮转向系统

相位控制器：将控制后轮偏转方向和偏转角度大小的运动信号传给液压控制阀，以驱动阀芯柱塞移动。相位控制器由步进电动机、扇形控制齿板、摆臂、大锥齿轮、小锥齿轮、液压控制阀联杆、液压控制阀主动杆组成。1-扇形控制齿板2-转角比传感器3-大锥齿轮4-液压控制阀联杆5-液压控制阀主动杆6-液压控制阀7-后轮转向传动轴8-摆杆9-步进电动机三、车速前馈控制4WS第3节四轮转向系统

系统组成——后轮转向系统液压控制阀：按照相位控制器给定的信号，控制由转向油泵输送给后轮转向动力缸的油量和供油方位，从而控制后轮的转角大小和偏转的方向。1-动力缸活塞2-阀套3-动力输出杆4-滑阀5-回油道6-液压控制阀主动杆A-进油口B-回油口滑阀移到左侧，油泵送来的油液通过液压控制阀进入动力缸右腔，动力缸左腔通过液压控制阀与储油罐相通。在动力缸左右腔压力差作用下，输出杆左移，使后轮向右偏转。阀套与输出杆固定在一起，当输出杆左移时将带动阀套左移，改变油路通道大小，当油压与回位弹簧及转向力的合力达到平衡时，输出杆(连同阀套)停止移动。三、车速前馈控制4WS第3节四轮转