單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,汽車電子控制技術(shù),汽車電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng),操作輕便、路感清晰的電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)極大地提高了汽車的操縱性能四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在提高車輛的彎道通過性能方面優(yōu)勢(shì)明顯，應(yīng)用日益廣泛本章主要介紹汽車電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)要求學(xué)生了解電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用概況，熟悉電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本組成6.1,汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述,6.1.1,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作用與相關(guān)要求,用來改變或保持汽車行駛或倒退方向的一系列裝置稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（,Automobile Steering System,，圖,6-1,）為確保行車安全，對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有如下要求：,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)工作可靠，操縱輕便對(duì)輕微的路面沖擊，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)有自動(dòng)回正能力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)應(yīng)能減小地面?zhèn)鞯椒较虮P上的沖擊，并保持適當(dāng)?shù)摹奥犯小碑?dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，轉(zhuǎn)向裝置應(yīng)能減輕或避免對(duì)駕駛員的傷害6.1.2,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類,汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可按轉(zhuǎn)向的能源不同分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（,Mechanical steering system,）和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（,Power steering system,）兩類電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以在低速時(shí)減輕轉(zhuǎn)向操作力，以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱輕便性；在高速時(shí)則可適當(dāng)加重轉(zhuǎn)向力，以提高操縱穩(wěn)定性。

四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的應(yīng)用，在提高汽車轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性的同時(shí)，能顯著縮短轉(zhuǎn)彎半徑，提高車輛的彎道通過性能6.2,汽車電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),6.2.1,動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),1.,動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成,為使汽車操縱輕便及行駛安全，目前轎車、載重汽車、客車大多采用液壓轉(zhuǎn)向助力器，構(gòu)成液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（,Hydraulic power steering system,，略作,HPS,）液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖,圖,6-3,液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油路圖,1-,油箱；,2-,溢流閥；,3-,齒輪油泵；,4-,進(jìn)油道量孔；,5-,單向閥；,6-,安全閥；,7-,滑閥；,8-,反作用閥；,9-,閥體；,10-,回位彈簧；,11-,轉(zhuǎn)向螺桿；,12-,轉(zhuǎn)向螺母；,13-,縱拉桿；,14-,轉(zhuǎn)向垂臂；,15-,動(dòng)力缸,（,a,）右轉(zhuǎn)彎行駛時(shí),（,b,）左轉(zhuǎn)彎行駛時(shí),圖,6-4,轉(zhuǎn)向控制閥在轉(zhuǎn)向時(shí)改變油路,2.,動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的不足,6.2.2,電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),1.,電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成,電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向（,Electronic Control Power Steering,，,EPS,）系統(tǒng)在低速行駛時(shí)可使轉(zhuǎn)向輕便、靈活；當(dāng)汽車在中高速區(qū)域轉(zhuǎn)向時(shí)，又能保證提供最優(yōu)的動(dòng)力放大倍率和穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向手感，從而提高了高速行駛的操縱穩(wěn)定性。

圖,6-5,電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),2.,電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類,根據(jù)動(dòng)力源的不同，電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可分為液壓式電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（液壓式,EPS,）和電動(dòng)式電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（電動(dòng)式,EPS,）液壓式,EPS,在傳統(tǒng)的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)了控制液體流量的電磁閥、車速傳感器和,ECU,等，,ECU,根據(jù)檢測(cè)到的車速信號(hào)，控制電磁閥，使轉(zhuǎn)向動(dòng)力放大倍率實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)，從而滿足汽車在中、低速時(shí)的轉(zhuǎn)向助力要求電動(dòng)式,EPS,是利用直流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，,ECU,根據(jù)轉(zhuǎn)向參數(shù)和車速等信號(hào)，控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小和方向電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩由電磁離合器通過減速機(jī)構(gòu)減速增加轉(zhuǎn)矩后，加在汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，使之得到一個(gè)與工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力3.,電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn),為滿足現(xiàn)代汽車對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求，電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)良好的隨動(dòng)性：即方向盤與轉(zhuǎn)向輪之間具有準(zhǔn)確的,對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)能保證轉(zhuǎn)向輪可維持在任意轉(zhuǎn)向角位置有高度的轉(zhuǎn)向靈敏度：即轉(zhuǎn)向輪對(duì)方向盤具有靈敏的響應(yīng)良好的穩(wěn)定性：即具有很好的直線行駛穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向自動(dòng)回正能力助力效果能隨車速變化和轉(zhuǎn)向阻力的變化作相應(yīng)的調(diào)整：低速時(shí)，有較大的助力效果，以克服路面的轉(zhuǎn)向阻力；中、高速時(shí)，要有適當(dāng)?shù)穆犯校员苊庖蜣D(zhuǎn)向過輕（方向盤“發(fā)飄”）而發(fā)生事故。

6.3,液壓式電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),6.3.1,流量控制式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成,圖,6-6,流量控制式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),1-,動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵；,2-,電磁閥；,3-,動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制閥；,4-ECU,；,5-,車速傳感器；,p-,壓力油管；,T-,回油管,6.3.2,流量控制式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作過程,電磁閥安裝在通向轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸活塞兩側(cè)油室的油道之間，當(dāng)電磁閥的閥針完全開啟時(shí)，兩油道就被電磁閥接通了一個(gè)旁路，使動(dòng)力缸活塞兩側(cè)壓力差減小，助力減小；相反則助力增大圖,6-7,電磁閥結(jié)構(gòu),圖,6-8,電磁閥驅(qū)動(dòng)信號(hào),6.3.3,流量控制式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作電路,動(dòng)力轉(zhuǎn)向,ECU,是,EPS,的核心控制部件它根據(jù)車速傳感器提供的車速信號(hào)，通過改變旁通電磁閥驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比的方式調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向力豐田流量控制式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電路圖,6.4,電動(dòng)式電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),6.4.1,電動(dòng)式電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述,1.,電動(dòng)式,EPS,的組成,圖,6-10,電動(dòng)式,EPS,的組成,1-,方向盤；,2-,輸入軸（轉(zhuǎn)向軸）；,3-ECU,；,4-,電動(dòng)機(jī)；,5-,電磁離合器；,6-,轉(zhuǎn)向齒條；,7-,橫拉桿；,8-,轉(zhuǎn)向車輪；,9-,輸出軸；,10-,扭力桿；,11-,轉(zhuǎn)矩傳感器；,12-,轉(zhuǎn)向齒輪,2.,電動(dòng)式,EPS,的工作原理,圖,6-10,電動(dòng)式,EPS,的組成,1-,方向盤；,2-,輸入軸（轉(zhuǎn)向軸）；,3-ECU,；,4-,電動(dòng)機(jī)；,5-,電磁離合器；,6-,轉(zhuǎn)向齒條；,7-,橫拉桿；,8-,轉(zhuǎn)向車輪；,9-,輸出軸；,10-,扭力桿；,11-,轉(zhuǎn)矩傳感器；,12-,轉(zhuǎn)向齒輪,3.,電動(dòng)式,EPS,的優(yōu)點(diǎn),6.4.2,三菱轎車電動(dòng)式電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),三菱米尼卡（,Minica,）轎車所用電子控制電動(dòng)式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由,ECU,、直流電動(dòng)機(jī)和離合器、車速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器和轉(zhuǎn)向機(jī)總成等組成。

三菱米尼卡轎車電動(dòng)式電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成,1.,三菱電動(dòng)式,EPS,的組成,1,）電動(dòng)機(jī)和離合器,圖,6-12,電動(dòng)機(jī)的行星齒輪機(jī)構(gòu),1-,轉(zhuǎn)矩傳感器；,2-,卷軸；,3-,轉(zhuǎn)矩桿；,4-,輸入軸；,5-,直流電動(dòng)機(jī)和離合器；,6-,行星小齒輪；,7-,恒星齒輪；,8-,行星小齒輪；,9-,齒輪齒條轉(zhuǎn)向機(jī)的小齒輪；,10-,從動(dòng)齒輪；,A-,主動(dòng)齒輪；,B-,內(nèi)齒圈,系統(tǒng)的,ECU,根據(jù)車速的快慢來控制電動(dòng)機(jī)的電流，車輛在停駛和極低速狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)電流最大，助力作用大電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的助力經(jīng)離合器傳動(dòng)齒輪減速后，起到助力作用2,）轉(zhuǎn)矩傳感器,轉(zhuǎn)矩傳感器的功能是將轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角變?yōu)檗D(zhuǎn)向信號(hào)，輸送給,ECU,一般轉(zhuǎn)矩桿的扭轉(zhuǎn)角度設(shè)定為,4,左右，這是由于采用行星齒輪機(jī)構(gòu)，使轉(zhuǎn)矩傳感器的檢測(cè)精度提高所致3,）車速傳感器,車速傳感器安裝在變速器上，是一種電磁感應(yīng)式傳感器該傳感器的作用是根據(jù)車速的變化，把主、副系統(tǒng)的脈沖信號(hào)輸送給,ECU,，車速傳感器每轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生,8,個(gè)脈沖信號(hào)，由于是主、副兩個(gè)系統(tǒng)，故信號(hào)的可靠性更高車速傳感器的結(jié)構(gòu),1-,殼體；,2-,定子線圈；,3-,磁極；,4-,下側(cè)定子；,5-,定子,4,）汽車交流發(fā)電機(jī)的,L,端子,利用交流發(fā)電機(jī)的,L,端子電壓，可以判斷出發(fā)電機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)，所以把交流發(fā)電機(jī)的,L,端子看成是向,ECU,輸送信號(hào)的一個(gè)傳感器。

直流電動(dòng)機(jī)的最大電流約為,30A,，在發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作由蓄電池供電；發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，由發(fā)電機(jī)供電5,）電子控制系統(tǒng),電子控制系統(tǒng)由一個(gè),8,位單片機(jī),MC6805,及外圍電路組成電子控制電動(dòng)式動(dòng)力轉(zhuǎn)向的工作過程如圖,6-14,所示電子控制電動(dòng)式動(dòng)力轉(zhuǎn)向的工作過程,2.,三菱電動(dòng)式,EPS,的工作原理,6,種車速下電動(dòng)機(jī)的電流狀態(tài),6.5,電控四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng),6.5.1,電控四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述,目前，絕大多數(shù)汽車都是以兩個(gè)前輪作為轉(zhuǎn)向車輪，這樣的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)稱為兩輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（,Two-wheel steering,，略作,2WS,）為了使汽車具有更好的彎道通過性和操縱穩(wěn)定性，一些汽車在后橋上也安裝了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，前后左右四個(gè)車輪均為轉(zhuǎn)向車輪，這樣的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)稱為四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（,Four-wheel steering,或,all-wheel steering,，略作,4WS,）汽車采用四輪轉(zhuǎn)向（,4WS,）系統(tǒng)的目的是：在汽車低速行駛時(shí)，依靠逆向轉(zhuǎn)向（前、后車輪的轉(zhuǎn)角方向相反）獲得較小的轉(zhuǎn)向半徑，改善汽車的操縱性；在汽車以中、高速行駛時(shí)，依靠同向轉(zhuǎn)向（前、后車輪的轉(zhuǎn)角方向相同）減小汽車的橫擺運(yùn)動(dòng)，使汽車可以高速變換行進(jìn)路線，提高轉(zhuǎn)向時(shí)的操縱穩(wěn)定性。

4WS,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一般布置形式,1-,車速傳感器；,2-,方向盤轉(zhuǎn)角傳感器；,3-,車輪轉(zhuǎn)速傳感器；,4-,后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)；,5-,后輪轉(zhuǎn)角傳感器,（,a,）,2WS,車,（,b,）,4WS,車,低速轉(zhuǎn)向時(shí)的行駛軌跡,（,a,）,2WS,車,（,b,）,4WS,車,中、高速轉(zhuǎn)向時(shí)的操縱性比較,4WS,系統(tǒng)在不同車速下的前后輪轉(zhuǎn)向比率及車輪偏轉(zhuǎn)狀態(tài),6.5.2,轉(zhuǎn)向角比例控制式,4WS,系統(tǒng),所謂轉(zhuǎn)向角比例控制，是指使后輪的偏轉(zhuǎn)方向在低速區(qū)與前輪的偏轉(zhuǎn)方向相反，在高速區(qū)與前輪的偏轉(zhuǎn)方向相同，并同時(shí)根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)向角度和車速情況控制后輪與前輪偏轉(zhuǎn)角度比例轉(zhuǎn)向角比例控制式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)成,1.,系統(tǒng)組成部件,1,）轉(zhuǎn)向樞軸,偏置軸與轉(zhuǎn)向樞軸的構(gòu)造,偏置軸與轉(zhuǎn)向樞軸的工作原理,2,）,4WS,轉(zhuǎn)換器,4WS,轉(zhuǎn)換器的作用是驅(qū)動(dòng)從動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn),2WS,向,4WS,方式的轉(zhuǎn)換和后輪轉(zhuǎn)向方向與轉(zhuǎn)向角比例控制4WS,轉(zhuǎn)換器與后輪轉(zhuǎn)向傳感器的工作原理及電壓特性如圖,6-23,所示a,）后輪執(zhí)行結(jié)構(gòu)（,4WS,轉(zhuǎn)換器）（,b,）后輪轉(zhuǎn)向傳感器的工作原理與電壓特性,圖,6-23 4WS,轉(zhuǎn)換器與后輪轉(zhuǎn)向傳感器的工作原理及電壓特性,3,）轉(zhuǎn)向角比例控制系統(tǒng),轉(zhuǎn)向角比例控制系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向,ECU,、車速傳感器、,4WS,轉(zhuǎn)換開關(guān)、轉(zhuǎn)向角比例傳感器和,4WS,轉(zhuǎn)換器等組成，轉(zhuǎn)向,ECU,是控制中心。

轉(zhuǎn)向角比例控制式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理,2.,系統(tǒng)的主要控制功能,1,）轉(zhuǎn)向控制方式的選擇,當(dāng)通過,2WS,選擇開關(guān)選擇,2WS,方式時(shí)，,ECU,控制,4WS,轉(zhuǎn)換器使后輪在任何車速下的轉(zhuǎn)向角為零，這是為習(xí)慣于前輪轉(zhuǎn)向的駕駛?cè)嗽O(shè)置的；在,4WS,方式下，駕駛員還可根據(jù)駕駛習(xí)慣和行駛情況通過,4WS,轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行,NORM,工況與,SPORT,工況的變換，對(duì)后輪轉(zhuǎn)向角比例控制特性進(jìn)行選擇2,）轉(zhuǎn)向角比例控制,當(dāng)選定,4WS,方式時(shí)，,ECU,根據(jù)車速信號(hào)和轉(zhuǎn)向角比例傳感器信號(hào)，計(jì)算車速與轉(zhuǎn)向角的實(shí)際數(shù)值，控制,4WS,轉(zhuǎn)換器電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)后輪轉(zhuǎn)向角控制比例3,）安全保障功能,當(dāng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，,4WS,故障警告燈將點(diǎn)亮，并在,ECU,中記憶故障部位，同時(shí)，后備系統(tǒng)實(shí)施以下控制當(dāng),4WS,轉(zhuǎn)換器主電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，,ECU,驅(qū)動(dòng)輔助電動(dòng)機(jī)工作，使后輪以,NORM,模式與前輪作同向轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，并根據(jù)車速進(jìn)行轉(zhuǎn)向角比例控制當(dāng)車速傳感器發(fā)生故障時(shí)，,ECU,取,SP1,和,SP2,兩個(gè)車速傳感器中輸出車速信號(hào)高的為依據(jù)，控制,4WS,轉(zhuǎn)換器主電動(dòng)機(jī)僅進(jìn)行同向轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向角比例控制當(dāng)轉(zhuǎn)向角比例傳感器發(fā)生故障時(shí)，,ECU,驅(qū)動(dòng),4WS,轉(zhuǎn)換器輔助電動(dòng)機(jī)使后輪處于與前輪同向轉(zhuǎn)向最大值，并終止轉(zhuǎn)向角比例控制。

如果輔助電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障，則通過驅(qū)動(dòng)主電動(dòng)機(jī)完成這一控制當(dāng),ECU,出現(xiàn)異常時(shí)，,4WS,輔助電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)后輪至與前輪同向轉(zhuǎn)向最大值位置，以避免后輪處于反向運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并終止轉(zhuǎn)向角比例控制當(dāng)后輪處于與前輪同向轉(zhuǎn)向狀態(tài)時(shí)，后輪的最大轉(zhuǎn)向角很小，且有利于確保高速轉(zhuǎn)向時(shí)的方向穩(wěn)定性6.5.3,橫擺角速度比例控制式,4WS,系統(tǒng),橫擺角速度比例控制是一種能根據(jù)檢測(cè)出的車身橫擺角速度來控制后輪轉(zhuǎn)向量的。