模塊三汽車轉向系電子控制系統115課題1電控動力轉向系統課題2電控四輪轉向系統課題3汽車電子控制懸架系統課題1電控動力轉向系統116學習目標1．了解汽車轉向系統的分類和結構特點。2．熟悉電控液壓式動力轉向系統的結構和原理。3．熟悉電控電動式動力轉向系統的結構和原理。4．掌握電控動力轉向系統的檢修方法。117一、汽車轉向系統的分類和結構特點汽車轉向系統按轉向能量的來源不同可分為機械轉向系統和動力轉向系統兩大類。動力轉向系統將發動機輸出的部分機械能轉化為壓力能（液壓能、氣壓能）或電能，并在駕駛員控制下，對轉向傳動機構或轉向器中某一傳動件施加不同方向的輔助作用力，使轉向輪偏轉，實現汽車轉向，以減輕駕駛員的轉向操縱強度。動力轉向系統又稱為助力轉向系統。118119機械轉向系統1—減振器2—轉向器3—轉向柱4—轉向盤

5—轉向輪6—轉向節7—轉向臂8—轉向橫拉桿動力轉向系統1—轉向器2—轉向直拉桿3—減振器4—轉向油罐

5—轉向液壓泵6—轉向柱7—轉向臂8—轉向橫拉桿動力轉向系統又可分為普通動力轉向系統和電控動力轉向系統。按傳能介質不同，普通動力轉向系統可分為氣壓式和液壓式兩種類型。普通氣壓式動力轉向系統主要應用于前軸最大軸載質量為3～7t并采用氣壓制動系的貨車和客車。普通液壓式動力轉向系統工作時無噪聲，工作滯后時間短，部件尺寸小，工作壓力大，而且能吸收來自不平路面的沖擊。因此，普通液壓式動力轉向系統已在各類汽車上得到廣泛應用。普通液壓式動力轉向系統按系統內部的壓力狀態又可分為常壓式和常流式兩種類型。120常壓式液壓式動力轉向系統的特點是無論轉向盤處于正中位置還是轉向位置，無論轉向盤保持靜止還是轉動，系統管路中的油液都始終保持高壓狀態。121常壓式液壓式動力轉向系統1—轉向器2—儲能器3—轉向液壓泵4—轉向油罐

5—轉向動力缸6—轉向控制閥常流式液壓式動力轉向系統的轉向液壓泵在系統不工作時處于空轉狀態，系統管路的負荷比常壓式要小。122常流式液壓式動力轉向系統1—轉向油罐2—安全閥3—轉向液壓泵4—單向閥

5—轉向器6—轉向動力缸7—轉向控制閥普通液壓式動力轉向系統的工作原理如圖所示。123普通液壓式動力轉向系統的工作原理1—旋轉閥2—轉向柱3—小齒輪4—活塞5—齒條二、電控液壓式動力轉向系統的結構和原理1．電控液壓式動力轉向系統的組成（1）車速傳感器車速傳感器主要用于檢測汽車行駛速度。電控動力轉向系統所用的車速傳感器多為磁阻元件傳感器。（2）電磁閥電磁閥一般安裝在轉向齒輪箱體上，主要由電磁線圈、鐵芯和電磁閥體等組成。124電磁閥電磁閥的工作狀態如圖所示。125電磁閥的工作狀態a）車速高：電流小，開度小?b）車速低：電流大，開度大（3）分流閥分流閥主要由閥門、彈簧和出油口等構成。分流閥主要用于將來自轉向液壓泵的油液分送到轉向控制閥、油壓反力室和電磁閥，如圖所示。126分流閥1—到電磁閥2—來自轉向液壓泵

3—到轉向控制閥4—到油壓反力室（4）電子控制單元（ECU）電子控制單元（ECU）主要用于控制流入電磁閥的電流，其輸入信號為車速傳感器提供的車速信號，執行器為電磁閥。當車速提高時，為了增大轉向操縱力，需要增大流入電磁閥的電流；而當車速超過120km/h時，為了防止電流過大而造成過載，ECU控制流入電磁閥的電流保持恒定。1272．電控液壓式動力轉向系統的工作原理在電控液壓式動力轉向系統的轉向齒輪箱中，除了傳統動力轉向裝置用于控制加力的主控制閥，增設了反力油壓控制閥和油壓反力室，如圖所示。128電控液壓式動力轉向系統的工作原理1—轉向油罐2—轉向液壓泵3—車速傳感器4—ECU

5—電磁閥

6—分流閥7—轉向控制閥8—油壓反力室9—轉向動力缸

10—轉向控制閥閥桿11—柱塞12—扭桿3．電控液壓式動力轉向系統的工作過程（1）汽車停車或低速行駛時電控液壓式動力轉向系統在汽車停車或低速行駛時的工作過程如圖所示。129電控液壓式動力轉向系統在汽車停車或低速行駛時的工作過程1—轉向油罐2—轉向液壓泵3—車速傳感器4—ECU

5—電磁閥

6—分流閥7—轉向控制閥8—油壓反力室9—轉向動力缸

10—轉向控制閥閥桿11—柱塞12—扭桿（2）汽車中、高速行駛時電控液壓式動力轉向系統在汽車中、高速行駛時的工作過程如圖所示。130電控液壓式動力轉向系統在汽車中、高速行駛時的工作過程1—轉向油罐2—轉向液壓泵3—車速傳感器4—ECU

5—電磁閥

6—分流閥7—轉向控制閥8—油壓反力室9—轉向動力缸

10—轉向控制閥閥桿11—柱塞12—扭桿三、電控電動式動力轉向系統的結構和原理1．電控電動式動力轉向系統的特點電控電動式動力轉向系統（EPS）用電動機代替液壓式動力轉向系統中的轉向動力缸，電動機由汽車電源系統供電。電控電動式動力轉向系統能根據不同的情況產生適合各種車速的轉向助力，不受發動機停止運轉的影響。1312．電控電動式動力轉向系統的組成電控電動式動力轉向系統主要由傳感器（車速傳感器、轉向力矩傳感器和轉向盤轉角傳感器）、電子控制單元（ECU）、執行器（電動機、電磁離合器和減速機構）和動力轉向器等組成，如圖所示。132電控電動式動力轉向系統的組成1—傳感器2—電子控制單元（ECU）3—執行器4—動力轉向器（1）傳感器電控電動式動力轉向系統的傳感器包括車速傳感器、轉向力矩傳感器和轉向盤轉角傳感器，是轉向助力轉矩的信號源。電控電動式動力轉向系統的車速傳感器與電控液壓式動力轉向系統的車速傳感器基本相同。轉向力矩傳感器主要用于測量轉向盤與轉向器之間的相對轉矩。轉向盤轉角傳感器主要用于檢測轉向盤的轉動角度、轉動速度和轉動方向。（2）電子控制單元電控電動式動力轉向系統的電子控制單元與電控液壓式動力轉向系統的電子控制單元基本相同。電子控制單元根據各傳感器的輸入信號，確定轉向助力轉矩的大小和方向，并且直接控制驅動電路去驅動電動機。133（3）執行器電控電動式動力轉向系統的執行器主要由電動機、電磁離合器和減速機構等組成，如圖所示。電動機的輸出轉矩由電磁離合器經減速機構減速增大后，加在動力轉向器上，向轉向輪提供轉向助力轉矩。134電控電動式動力轉向系統的執行器

1—輸入軸2—控制臂3—滑環4—鋼珠5—蝸輪6—蝸桿7—電磁離合器

8—電動機9—扭桿10—滑塊11—球槽（4）動力轉向器電控電動式動力轉向系統的動力轉向器如圖所示。135電控電動式動力轉向系統的動力轉向器3．電控電動式動力轉向系統的工作原理電控電動式動力轉向系統的基本工作原理是根據汽車行駛速度（車速傳感器的信號）、轉向力矩和轉向盤轉角信號，由電子控制單元控制電動機、減速機構產生轉向助力轉矩，使汽車在低、中速行駛都能獲得最佳的轉向助力。136四、電控動力轉向系統的檢修下面以豐田雷凌轎車為例，介紹電控動力轉向系統的檢修。1．部件的檢測與維護（1）電磁閥的檢測拔下連接器，用萬用表檢測電磁閥電磁線圈的電阻，正常應為6～11Ω。如圖所示，從轉向器內拆下電磁閥，將蓄電池正極接電磁線圈的SOL+端子，負極接SOL-

端子，此時針閥應縮回約2mm，否則應更換電磁閥。137138電磁閥的檢查

（2）電子控制單元（ECU）的檢測ECU總成連接器如圖所示。139ECU總成連接器根據下表檢測ECU總成連接器端子的電壓和電阻，若檢測結果與正常值不符，則說明ECU可能出現故障。140ECU總成連接器端子的電壓和電阻檢測141ECU總成連接器端子的電壓和電阻檢測（3）轉向力矩傳感器的零點校準1）校準前的檢查①將點火開關置于OFF位置。②將故障診斷儀（GTS）連接到故障診斷接口（DLC3）。③將點火開關置于ON位置。④打開GTS。⑤校準ECU總成。⑥測量點火開關電源電壓，正常應為9～16V。1422）進行零點校準①將轉向盤設定至中心點，并使前輪垂直向前對齊。②將點火開關置于OFF位置。③將GTS連接到DLC3。④將點火開關置于ON位置。⑤打開GTS，檢查故障碼（DTC）。1432．電控動力轉向系統的檢修流程電控動力轉向系統的檢修流程如下：（1）接通點火開關，檢查ECU與IG之間的熔絲是否正常。（2）晃動ECU總成連接器和線束，檢查儀表板總成中EPS故障指示燈的點亮狀態。（3）檢查CAN總線系統。（4）使用GTS讀取故障碼。（5）檢查線束和連接器（IG電源至搭鐵）。（6）檢查EPS繼電器（電動轉向繼電器）。（7）檢查線束和連接器（蓄電池至發動機室繼電器盒和接線盒總成）。（8）檢查儀表板總成。1443．電控動力轉向系統的故障分析電控動力轉向系統故障現象表見下表。145電控動力轉向系統故障現象表146電控動力轉向系統故障現象表147電控動力轉向系統故障現象表課題2電控四輪轉向系統148學習目標1．了解汽車四輪轉向系統的特點和原理。2．熟悉電控四輪轉向系統的結構和原理。3．了解汽車線控轉向系統的結構和原理。4．掌握電控四輪轉向系統的檢修方法。149一、汽車四輪轉向系統的特點和原理傳統兩輪轉向系統通常都是以兩個前輪作為轉向輪的，而四輪轉向系統是指前、后輪都作為轉向輪的轉向系統。四輪轉向汽車與兩輪轉向汽車在低速轉向時的轉向半徑比較如圖所示。四輪轉向汽車的通過寬度比兩輪轉向汽車的通過寬度小得多，有利于轉向、規避障礙、進出車庫等。150151四輪轉向汽車與兩輪轉向汽車在低速轉向時的轉向半徑比較a）兩輪轉向b）四輪轉向四輪轉向汽車與兩輪轉向汽車在高速轉向時的轉向操縱比較如圖所示。兩輪轉向汽車在高速轉向時，前輪產生側偏角，并產生慣性力使車體開始自轉，車速越高，慣性力越大，車體就越不穩定，容易引起車輛的旋轉或側滑。152四輪轉向汽車與兩輪轉向汽車在高速轉向時的轉向操縱比較a）兩輪轉向b）四輪轉向在高速行駛時，汽車四輪轉向系統使后輪轉動方向與前輪相同，有效地控制汽車在不足轉向特性下行駛，側滑的概率將會減小，使汽車在連續同向轉向的狀態下能高速行駛，提高了汽車的操縱穩定性。高速轉向時，理想的運動狀態是使車體的方向與汽車的前進方向一致，以防多余的自轉運動，使前、后輪產生足夠的向心力。四輪轉向汽車通過對后輪的同向轉向操縱，使后輪也產生偏轉角，從而抑制自轉運動，得到車體方向與汽車前進方向相一致的穩定轉向狀態。153二、電控四輪轉向系統的結構和原理電控電動式四輪轉向系統主要由電子控制單元、傳感器和執行器等組成，如圖所示。154電控電動式四輪轉向系統的組成

1—車速傳感器2—主前輪轉角傳感器3—后輪轉速傳感器

4—副后輪轉角傳感器5—后輪轉向執行器6—主后輪轉角傳感器

7—電子控制單元8—前輪轉向執行器?9—副前輪轉角傳感器1．電子控制單元發動機工作時，電子控制單元不斷地從傳感器處接收信號，如果轉向盤轉動，電子控制單元就會對各傳感器發送過來的信號進行分析、計算，并控制適當的后輪轉角，將蓄電池電壓輸送到后輪轉向執行器，使后輪轉向。1552．傳感器電控電動式四輪轉向系統的傳感器在汽車中的布置位置如圖所示。156電控電動式四輪轉向系統的傳感器在汽車中的布置位置1—主前輪轉角傳感器2—副前輪轉角傳感器3—車速傳感器4、7—后輪轉速傳感器

5—副后輪轉角傳感器6—主后輪轉角傳感器（1）主前輪轉角傳感器主前輪轉角傳感器即轉向盤轉角傳感器，主要用于檢測轉向盤的轉動方向、轉動速度和轉動角度。當轉向盤轉動時，主前輪轉角傳感器向電子控制單元發送前輪轉動的信號。（2）副前輪轉角傳感器副前輪轉角傳感器一般安裝在前輪齒輪齒條轉向器內，向電子控制單元發送與前輪轉角相關的信號。157（3）主后輪轉角傳感器主后輪轉角傳感器安裝在后輪轉向執行器的左側。主后輪轉角傳感器有一個隨循環球螺桿旋轉的電磁轉子，檢測元件直接安裝在電磁轉子的上部。當循環球螺桿和電磁轉子旋轉時，檢測元件向霍爾集成電路發送脈沖數字電壓信號，顯示后輪轉角。158主后輪轉角傳感器（4）副后輪轉角傳感器副后輪轉角傳感器安裝在后輪轉向執行器上與主后輪轉角傳感器相對的一端。副后輪轉角傳感器內有一個連接在齒條上的錐形軸，錐形軸與齒條一同水平移動。副后輪轉角傳感器的觸棒與錐面彈性接觸。當錐形軸水平移動時，錐面使傳感器觸棒來回移動，觸棒的運動使傳感器產生模擬電壓信號，將轉角信號發送給電子控制單元。159副后輪轉角傳感器（5）后輪轉速傳感器后輪轉速傳感器安裝在每個后輪上，用于檢測后輪的轉速，汽車防抱死制動系統和電控四輪轉向系統的電子控制單元共享此傳感器信號。（6）車速傳感器車速傳感器主要用于檢測車輛行駛速度并將信號發送給電子控制單元。1603．執行器后輪轉向執行器內裝有電動機，電動機使循環球螺桿機構驅動轉向齒條；轉向橫拉桿將后輪轉向執行器連接到后輪轉向臂和轉向節處；復位彈簧在電控四輪轉向系統失效時將后輪推回到直線行駛位置。161后輪轉向執行器1—轉向軸螺桿2—主后輪轉角傳感器3—定子4—殼體5—副后輪轉角傳感器

6—復位彈簧7—換向器8—電刷9—轉子10—循環球螺桿三、汽車線控轉向系統的結構和原理1．汽車線控轉向系統的組成汽車線控轉向系統的組成如圖所示，主要包括轉向盤模塊、轉向執行模塊和控制器（電子控制單元）三部分，此外還有故障容錯系統、電源系統、車載通信網絡等輔助系統。162汽車線控轉向系統的組成（1）轉向盤模塊轉向盤模塊包括轉向盤、轉向力矩傳感器、轉向盤轉角傳感器、減速器、路感電動機、電流傳感器等。（2）轉向執行模塊轉向執行模塊包括轉向電動機、減速器、轉角傳感器、齒輪齒條轉向器和電流傳感器等。（3）控制器控制器是汽車線控轉向系統的控制中心和決策中心，相當于系統的“大腦”。控制器通過對采集的信號進行分析處理，對駕駛員的轉向意圖和當前車輛運行狀態進行判斷，根據控制策略作出合理控制決策。163（4）故障容錯系統故障容錯系統是為了確保轉向系統的基本轉向功能而設計的備用模塊，包括一系列的監控和實施算法，能針對不同的故障形式和故障等級作出相應的處理，以最大限度保證車輛正常行駛，提高轉向系統的安全性能。（5）電源系統電源系統的主要功能是為控制器、轉向電動機和路感電動機以及其他車載電器供電。（6）車載通信網絡車載通信網絡的作用是快速實現各個模塊之間的通信交流，減少車內線束的數量。1642．汽車線控轉向系統的工作原理汽車線控轉向系統由控制器根據傳感器采集、反饋的信號，作出決策，發出控制指令，完成相應的功能，其工作原理如圖所示。165汽車線控轉向系統的工作原理四、電控四輪轉向系統的檢修1．失效保護功能的檢查如果電子控制單元檢測出電控四輪轉向系統出現故障，電子控制單元就轉換為失效保護狀態，將故障碼存入電子控制單元，并點亮相應的故障指示燈以提醒駕駛員，同時切斷電子控制單元的電壓，并且使后輪保持在直線行駛位置。1662．阻尼控制的檢查當電控四輪轉向系統進入失效保護狀態時，如果后輪迅速回正反而會對轉向盤轉向控制發生影響。為了避免這種情況發生，電控四輪轉向系統進入失效保護狀態時，給阻尼繼電器充電，在轉向軸被復位彈簧驅動到中央位置的過程中，后輪轉向執行器的電動機由轉向軸的運動驅動，電動機的工作相當于發電機，轉子輸出的電壓經阻尼繼電器回饋到電動機勵磁繞組，轉子轉速降低，復位彈簧緩慢地將轉向軸驅動到中央位置。1673．電控四輪轉向系統的檢修流程（1）路試如果電控四輪轉向系統出現故障，即使是暫時性故障，電子控制單元也會存儲故障碼，并點亮故障指示燈。（2）一般檢查舉升汽車，檢查電控四輪轉向系統所有電氣線路、接頭和元器件是否斷路、松動和損壞。若是，應進行修理或更換。168（3）讀取故障碼取下儀表板中部下方的檢查連接器，并將兩電極短接；接通點火開關，但不要起動發動機；觀察故障指示燈，并使用故障診斷儀讀取故障碼，從維修手冊中查閱故障碼的含義及處理方法。（4）維修并確認維修效果。（5）消除故障碼消除故障碼的方法如下：斷開蓄電池正、負極電纜，斷開電子控制單元電源，使用故障診斷儀消除故障碼等。1694．電控四輪轉向系統的檢查與調整（1）轉角傳感器的檢查1）檢查準備。2）做轉向記號。3）主前輪轉角傳感器的電子中性檢查。4）副前輪轉角傳感器的電子中性檢查（可接步驟3進行）。5）副后輪轉角傳感器的電子中性檢查。6）主后輪轉角傳感器的電子中性檢查（可接步驟5進行）。170（2）主前輪轉角傳感器的調整1）將汽車置于轉角檢查臺上，使四輪處于轉角測量盤的中央，并向左、向右打滿轉向盤數次。2）當轉向盤置于總轉動圈數一半的中間位置時，轉向盤輪輻應處于水平位置。3）拆下轉向盤，檢查轉向柱上的主前輪轉角傳感器的黃色標記是否處于正下方位置。171（3）副前輪轉角傳