汽车底盘与车身电控技术电子ppt课件第五章.ppt
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1、中篇 汽车底盘电控系统故障诊断技术图解第五章 汽车动力转向电控技术学习目标: 1. 掌握动力转向系统的基本工作原理。 2. 掌握液压式动力转向系统的基本结构与工作原理。 3. 掌握电控动力转向系统的基本工作原理 4. 熟悉动力转向系统的检修方法和注意事项。第一节 动力转向系统概述一、动力转向系统的功能与类型 1. 动力转向系统的功能 汽车动力转向系统的功能是在驾驶员控制下,通过液压或电动机驱动力对车轮转向提供助力。故动力转向系统又称转向助力装置。动力转向系统的作用是:,1)当汽车转弯时,应能减轻驾驶员对转向盘的操纵力; 2)限制转向系统的减速比; 3)在原地转向时,能够提供必要的助力; 4)
2、能够限制汽车在高速行驶时或在薄冰路面行驶时的转向助力,以免产生转向盘“发飘”的现象,具有较好的高速稳定性; 5)在动力转向失效的情况下,仍能保持机械转向系统的有效工作。 2. 动力转向系统的类型 1)按照控制方式分类:可分为: 普通动力转向系统; 电控动力转向系统。 2)按照液流形式分类:可分为: 常压式; 常流式两种,其中液压常流式动力转向系统应用比较广泛。 3)电控动力转向系统按照动力源不同分类:可分为: 液压式电控动力转向系统(液压式EPS); 电动式电控动力转向系统(电动式EPS)两种。,二、动力转向系统的基本组成与工作原理 目前,汽车动力转向系统大部分采用了液压式电控动力转向系统(液
3、压式EPS)。它是在普通液压动力转向系统的基础上,增加一套电控系统而形成的。 1. 普通动力转向系统的基本组成 普通动力转向系统的基本组成如 图5-1 所示;,图5-1 普通动力转向系统的基本组成,图5-1 普通动力转向系统的基本组成,2. 动力转向系统的工作原理 动力转向工作原理如 图5-2 所示:,图5-2 产生助力转向的基本原理,第二节 普通动力转向系统的基本结构及工作原理一、普通动力转向系统的基本结构 1. 转阀式动力转向系统的结构(如 图5-3 所示),图5-3 捷达轿车转阀式助力转向系统 a) 车辆直线行驶时; b) 车辆转弯时,第二节 普通动力转向系统的基本结构及工作原理一、普通
4、动力转向系统的基本结构 1. 转阀式动力转向系统的结构(如 图5-3 所示),图5-3 捷达轿车转阀式助力转向系统 a) 车辆直线行驶时; b) 车辆转弯时,2. 转阀式转向控制阀的构造 1)阀芯与阀套的结构如 图5-4 所示: 图5-4 阀芯与阀套的结构 a) 阀套; b) 阀芯1-油孔(通下环槽);2-油孔(通上环槽);3-三条环槽;4-缺口;5-槽肩;6-油孔(通中间环槽);7-纵槽;8-锁销;9-油孔(通回油孔),2)转阀式转向控制阀的构造如 图5-5 所示:图5-5 转阀式转向控制阀的构造1-转向齿轮;2、7-销;3-阀体;4-阀套;5-阀芯;6-扭杆;8-密封圈;9-转向轴;P-进
5、油口;O-出油口;A-通动力缸左腔;B-通动力缸右腔。,2)转阀式转向控制阀的构造如 图5-5 所示:图5-5 转阀式转向控制阀的构造1-转向齿轮;2、7-销;3-阀体;4-阀套;5-阀芯;6-扭杆;8-密封圈;9-转向轴;P-进油口;O-出油口;A-通动力缸左腔;B-通动力缸右腔。,二、普通动力转向系统的工作原理 1. 直线行驶时的工作过程 直线行驶时液压油的流向如 图5-6 所示: 图5-6 直线行驶时阀芯与阀套的相对位置与“液压油流向”B-来自转向油泵的高压油;R-通往转向动力缸的右腔; L-通往转向动力缸的左腔;G-通回油管; 1-阀芯; 2-阀套。,二、普通动力转向系统的工作原理 1
6、. 直线行驶时的工作过程 直线行驶时液压油的流向如 图5-6 所示: 图5-6 直线行驶时阀芯与阀套的相对位置与“液压油流向”B-来自转向油泵的高压油;R-通往转向动力缸的右腔; L-通往转向动力缸的左腔;G-通回油管; 1-阀芯; 2-阀套。,2. 转弯行驶的工作过程 1)汽车左转弯工作过程分析:左转弯行驶时液压油的流向如 图5-7 所示: 图5-7 左转弯时转向控制阀的状态与“液压油流向”B-来自转向油泵的高压油; R-通往转向动力缸的右腔;L-通往转向动力缸的左腔;G-通回油管;1-阀芯;2-阀套。,2. 转弯行驶的工作过程 1)汽车左转弯工作过程分析:左转弯行驶时液压油的流向如 图5-
7、7 所示: 图5-7 左转弯时转向控制阀的状态与“液压油流向”B-来自转向油泵的高压油; R-通往转向动力缸的右腔;L-通往转向动力缸的左腔;G-通回油管;1-阀芯;2-阀套。,2)汽车右转弯工作过程分析:如 图5-8 所示,与左转弯基本相似,区别是阀芯与阀套的偏转角度方向相反,因此产生助力的方向也相反。 图5-8 右转弯时转向控制阀的状态B-来自转向油泵的高压油; R-通往转向动力缸的右腔; L-通往转向动力缸的左腔;G-通回油管;1-阀芯;2-阀套。,第三节 电控动力转向系统的基本结构及工作原理 普通动力转向系统可使转向轻便灵活,但其缺点是具有固定的动力放大倍数,故无法兼顾低速和高速时车辆
8、对于转向助力的不同需求。而电控动力转向系统EPS则由于具有可变动力放大倍数的特点。因此,既能满足汽车低速时使得转向轻便灵活;又能在高速时,保持稳定的转向手感,无转向盘发飘现象。故其驾驶的操纵稳定性与舒适性水平更高,而得到广泛应用。按照动力源的不同,电控动力转向分为液压式EPS和电动式EPS两种,分述如下:一、液压式电控动力转向系统的基本结构与工作原理 液压式EPS是在普通动力转向系统基础上增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感器和电控单元EPS ECU。EPS ECU根据车速信号控制电磁阀,使得动力转向的助力程度实现连续可调,从而满足汽车之不同速度下的不同转向助力需求。 按控制方式不同,液压式E
9、PS分流量控制式、反力控制式和电阀灵敏度控制式三种形式。1. 流量控制式EPS流量控制式EPS的基本结构如 图5-9 所示:,图5-9 流量控制式EPS的基本结构1-转向角速度传感器;2-转向柱;3-转向油罐;4-转向油泵;5-转向齿轮联动机构;6-电磁线圈;7-旁通流量控制阀;8-转向角速度传感器增幅器;9-电控单元EPS ECU。,流量控制式EPS的基本结构如 图5-10 所示: 图5-10 转向系统工作原理示意图1-转向油泵;2-旁通流量控制阀;3-电磁线圈;4-转向角速度传感器;5-转向器;6-控制阀;7-车速传感器;8-电控单元;9-选择开关。,旁通流量控制阀的结构原理如 图5-11
10、 所示:图5-11 旁通流量控制阀1-主滑阀;2-稳压滑阀;3-电磁线圈柱塞;4-调节螺钉;5-电磁线圈;6-流量主孔;7-节流孔。,旁通流量控制阀的结构原理如 图5-11 所示:图5-11 旁通流量控制阀1-主滑阀;2-稳压滑阀;3-电磁线圈柱塞;4-调节螺钉;5-电磁线圈;6-流量主孔;7-节流孔。,流量控制式EPS的优点是在原有液压动力转向系统的功能基础上,再增加转向压力油量的控制功能,故其结构简单、成本低廉。但是,当流向动力转向机构的油量降低到极限值时,对于快速转向会产生压力不足和响应速度慢的缺陷,故限制了其应用范围。 2. 反力控制式EPS反力控制式EPS能够根据车速高低,控制反力室
11、的油压,从而通过改变转向控制阀扭杆的扭转刚度,达到控制转向助力大小的目的。优点是选择转向力的自由度大,转向刚度大,可以获得稳定的操作手感;缺点是结构复杂、价格较高。 1)系统结构组成:系统主要由转向控制阀7、分流阀2、电磁阀18、转向动力缸11、转向油泵20、转向油罐1、车速传感器(图中未画出)和电控单元EPS ECU 组成。 2)转向控制阀结构: 是在传统的转阀式动力转向控制阀的基础上,增设油压反力室而构成。 扭杆4的上端通过销6与阀芯7连接;下端通过销15与小齿轮轴14连接。小齿轮轴的上端部通过销9与控制阀阀套8连接。其工作原理如 图5-12所示:,图5-12 反力控制式EPS的基本结构1
12、-转向油罐;2-分流阀;3-固定小孔;4-扭杆;5-转向盘;6、9、15-销;7-阀芯;8-阀套;10-活塞;11-转向动力缸;12-齿条;13-小齿轮 14-小齿轮轴;16-柱塞;17-油压反力室;18-电磁阀;19-电控单元ECU;20-转向油泵。,图5-12 反力控制式EPS的基本结构1-转向油罐;2-分流阀;3-固定小孔;4-扭杆;5-转向盘;6、9、15-销;7-阀芯;8-阀套;10-活塞;11-转向动力缸;12-齿条;13-小齿轮 14-小齿轮轴;16-柱塞;17-油压反力室;18-电磁阀;19-电控单元ECU;20-转向油泵。,3. 阀灵敏度控制式EPS 阀灵敏度控制式EPS对转
13、向控制阀作了局部改进,并增加了电磁阀、车速传感器和电控单元。控制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,在高速可变专用小孔的下边设有旁通电磁阀回路。图5-13 为其等效电路:图5-13 控制阀等效液压回路 1-转向油泵;2-控制单元ECU;3-转向油罐。,该系统的基本结构原理如 图5-14 所示;图5-14 阀灵敏度控制式EPS的基本结构1-发动机;2-前轮;3-转向油泵;4-动力缸;5-转向油罐;6-电磁阀;7-电控单元ECU;8-车速传感器;9-车灯开关;10-空挡开关;11-离合器开关;12-蓄电池;13-外体;14-内体。,该系统的基本结
14、构原理如 图5-14 所示;图5-14 阀灵敏度控制式EPS的基本结构1-发动机;2-前轮;3-转向油泵;4-动力缸;5-转向油罐;6-电磁阀;7-电控单元ECU;8-车速传感器;9-车灯开关;10-空挡开关;11-离合器开关;12-蓄电池;13-外体;14-内体。,【案例5-1】大众POLO车电动油泵液压助力转向系统 大众POLO车电动油泵液压助力转向系统由一体化的电脑EPS/ECU、直流电机、转子式油泵和控制阀(分配阀、扭杆)、转角传感器、动力缸、齿轮和齿条等组成 ,其原理如 图5-15 所示:图5-15 大众POLO车电动油泵液压助力转向系统原理 大众POLO车电动油泵液压助力转向系统结
15、构如 图5-16 所示:(1) 电脑EPS/ECU 与电控喷射系统的电脑EFI/ECU和CAN数据总线联网,综合信号共享,分别控制。根据转向工况的需求,以不同的电流值,控制和调节电动油泵的流量和油压。,图5-16 大众POLO车电动油泵液压助力转向系统外形与结构,(2)电动油泵 转子式油泵由直流电机驱动(3)转角传感器信号 转角传感器采用光电式,安装于方向盘的转轴上,其工作原理如 图5-17 所示。,图5-17 光电式转角传感器工作原理,(4)发动机转速信号SP和车速信号VSS 由CAN数据总线提供信号,用来判定发动机和汽车的运动状态(静止状态或运动状态),及车速的高低。,(5)控制阀及动力缸
16、 扭杆式的分配阀完成“渐进随动”转向控制和安全保护等8项功能如下: 1)不转-不助; 2)“小转-小助”; 3)大转-大助; 4)停转-停助、维持; 5)车速低、助力大-轻便; 6)车速高、助力小-有手感,防止发飘; 7)单边冲击或爆胎-反向助力,保位直行; 8)助力系统失效-仍能手动机械转向。二、电动式电控动力转向系统的基本结构与工作原理 1. 电动式电控动力转向系统的基本结构 1)电动式EPS的基本结构:液压式EPS由于工作压力和工作灵敏度较高,尺寸较小而获得广泛应用.但其缺点是结构复杂、功耗较大,容易产生泄漏,其转向助力不易有效控制等。近年来,随着微机在汽车上的广泛应用,出现了电动式EP
17、S,其基本结构如 图5-18 所示:,图5-18 电动式EPS的基本结构,图5-18 电动式EPS的基本结构,图5-18 电动式EPS的基本结构,2)无触点式扭矩传感器的基本结构:无触点式扭矩传感器的结构原理如 图5-19 所示:图5-19 无触点式扭矩传感器 a) 传感器外形; b) 传感器测量原理示意图,2)无触点式扭矩传感器的基本结构:无触点式扭矩传感器的结构原理如 图5-19 所示:图5-19 无触点式扭矩传感器 a) 传感器外形; b) 传感器测量原理示意图,3) 电动式EPS的电动机于电磁离合器:与汽车起动用的直流电动机的结构原理基本相同,但一般采用永磁式。其最大电流约为30A左右
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- 汽车底盘 车身 技术 电子 ppt 课件 第五
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