课题12 电动助力转向系统的构造与维修（课件）— 高二《汽车底盘构造与维修》同步教学（北理工出版社）

课题12 电动助力转向系统的构造与维修 熟悉电动助力转向系统的组成及工作原理。 掌握电动助力转向系统的维修注意事项。 学习目标 一、电动助力转向系统概述 １、电动助力转向系统(EPS)类型 (１)齿轮助力式电动助力转向系统如图12-1所示。 ①结构布置:助力转向电动机设置在转向器的齿轮轴上。 ②安装优势:助力转向电动机位于车厢外，可在保持静噪性的前提下获得更大的辅助力。 ③特点:与变比率式转向器组合使用，可实现助力转向电动机的小型化，提供操纵特性优异的转向系统。 (２)齿条助力式电动助力转向系统如图12-2所示。 (３)转向柱助力式电动助力转向系统如图12-3所示。 ①结构布置:助力转向电动机、控制器以及转矩传感器设置在转向柱上。 ②安装优势:系统结构紧凑，安装到车辆上时极为简便。 ③特点:除了固定式转向柱外，还适用于倾斜式等所有类型的转向柱。 ２、 电动助力转向系统的特点 优点:系统结构精简，质量小，占用空间少;节省油耗。电子系统反应灵敏，动作直接、迅速。使用电动执行机构在不同的驾驶条件下为驾驶员提供合适的助力。 缺点:由于电动机直接驱动转向机构，只能提供有限的辅助力度，难以在大型车辆上使用;同时电子部件较多，系统稳定性、可靠性都不如机械式部件，路感信息匮乏，实际驾驶中的操控乐趣大大减少;制造成本较高等。 转矩传感器 电动助力转向系统组成 动力转向电动机 动力转向模块ECU 车速传感器 减速机构 电磁离合器 ４、电动助力转向系统发展趋势 (１)结构。现有的电动助力转向系统中，驱动转向轮进行转向的力由人和电动机助力两部分组成，随着技术的不断进步，未来的电动助力转向系统将是全助力的电动转向系 统，即驱动转向轮转向的力完全由电动机提供。目前，国内外研究最多的线控转向(SteerbyWire)就是一种全助力转向技术。 (２)控制策略。今后控制信号将不再仅仅依靠车速与扭矩信号，而是根据转向角、横摆速度、侧向加速度等多种信号进行与汽车实际特性相吻合的综合集成控制。 二、电动助力转向系统工作原理 当驾驶员操作方向盘时，连接方向盘的扭杆产生形变，其形变角度与施加到方向盘的转矩成正比，转矩传感器将扭杆形变的角度转化成线性的电压输出信号T，此信号与车速信号V、发动机转速信号W、点火信号G送入到控制器ECU 进行综合、分析、判断和运算后输出电流信号控制助力电动机。助力电动机通过传动机构产生助力转矩，该助力转矩施加到转向轴上，从而辅助驾驶员完成转向操作，如图12-5所示。 由于使用电动助力转向系统能 够依靠电动机非常精确地控制车辆 的转向角度，因此可以实现自动泊 车的功能和车道保持系统自动纠正 方向的功能。 电动助力转向系统转向助力原 理如图12-6所示。 三、电动助力转向系统的优点 (１)液压助力转向系统的油泵，在汽车不转向时也工作，加大了能量消耗。 (２)减小了由于路面不平对转向系统的干扰，减轻了汽车低速行驶时的转向操纵力，提高了汽车高速行驶时的转向稳定性，改善了汽车的转向性能。 (３)由于不需要加注液压油和安装液压油管，因此系统的安装简便，自由度大，成本低，无漏油故障。 (４)由电动助力机直接提供转向助力，既节省能量又保护环境。另外，还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。 (５)最大特点就是能实现“精确转向”，不但可以减轻低速行驶时的转向操纵力，而且可大大提高高速行驶时的操纵稳定性。 四、电动助力转向系统常见故障的诊断 １、转向困难 (１)故障现象。 汽车在转向时，发生转向沉重、不灵敏等转向困难现象。 (２)故障原因。 ①前轮胎充气不当、磨损不均匀。 ②前轮定位错误。 ③前悬架下球节磨损、松旷等。 ④转向机总成发生故障。 ⑤力矩传感器(内置于转向柱)发生故障。 ⑥动力转向电动机发生故障。 ⑦蓄电池和电源系统发生故障。 ⑧动力转向ECU 电源电压异常和继电器发生故障。 ⑨动力转向ECU 发生故障。 (３)诊断与排除。 ①检查前轮气压是否正常，胎面磨损是否均匀。 ②检查前悬架下球节是否磨损、松旷，如不能修复，则进行更换。 ③检查前轮定位参数是否正确，如不正常，则调整前轮定位参数。 ④检查转向机总成，若不正常，则进行修复或更换。 ⑤检查蓄电池和电源系统是否正常，若不正常，则进行修复或更换。 ⑥检查动力转向ECU 是否正常，若不正常，则进行修复或更换。 ⑦检查力矩传感器和动力转向电动机是否正常。 ２、左右转向力矩不同或转向力矩不均 (１)故障现象。 汽车在转向时，在向左和向右操纵时，沉重感明显不同。 (２)故障原因。 ①前轮胎充气不当，磨损不均匀。 ②前轮定位错误。 ③前悬架下球节磨损、松旷等。 ④转向机总成发生故障。 ⑤转向中心点(零点)记录错误。 ⑥力矩传感器(内置于转向柱)发生故障。 ⑦转向柱总成发生故障。 ⑧动