电子控制动力转向和空气悬架系统

1第10章电子控制动力转向系统第10章电子控制动力转向系统2第10章电子控制动力转向系统电控动力转向系统的具体功能和要求电液控液压动力转向系统的组成和基本原理电动油泵电控液压动力转向系统的特点电控电动转向助力系统的组成和基本原理3第10章电子控制动力转向系统10.1概述10.1.1电控动力转向系统的优点1、减小转向时的操纵力2、根据车速的高低和行驶条件的变化（静态或动态；好路或坏路），提供合适的转向助力，提高汽车行驶的安全性、操纵性和稳定性。3、当遇到巨大的单边冲击或爆胎时，转向轮会猛然向一方偏转，阻止车轮偏转，从而提高了汽车行驶的安全性。10.1.2电控动力转向系统的具体功能和要求1、原地转向或汽车低车速行驶转向时，应操纵轻便，路感良好。2、中、高速行驶转向时，应根据车速的高低，适当助力。3、失效安全保护，即转向助力系统失效后，仍能维持手动机械转向，但方向盘所需的操纵力变大，仍能维持安全行驶。4第10章电子控制动力转向系统10.1.3电控动力转向系统的分类1、电液控液压转向助力系统5第10章电子控制动力转向系统2、电控电动转向助力系统EPS6第10章电子控制动力转向系统10.2电液控液压动力转向系统10.2.1电液控液压动力转向系统的组成电液控液压动力转向系统由储液罐1、转向油泵18、转向齿轮箱2、动力缸7、电磁阀15、车速传感器17、液流分配阀14、ECU等组成。其中，转向齿轮箱又由动力转向控制阀、齿轮齿条转向器、液压反应装置等组成。7第10章电子控制动力转向系统10.2．2电液控液压动力转向系统的工作原理1．低车速转向或停车转向时在低车速转向或停车转向时，此时车速低或为零，ECU接收到车速传感器的小车速信号后，ECU即给电磁阀输送一个大电流，电磁阀阀口开大，对控制阀轴杆上的液压反应力较小。此时，给驾驶员一个较小的转向感觉。此时，驾驶员只需施加一个较小的转向盘力，即和扭杆的扭转力矩相等的力。因此，在低车速转向时，通过小的转向盘力就可以产生大的液压助力。2．中高速小转向时汽车中高速行驶时，当方向盘从直线前进状态转入小转动量状态，即小转向时，控制阀轴根据扭杆的扭转角度而转动，转阀内的油压增加，转阀内的油液通过液流控制阀流到液压反应室。同时，当车速升高时，ECU接收到车速传感器的中高车速信号后，ECU即给电磁阀输送的电流减小，电磁阀开度减小直至关闭，从转阀中来的较大的油压通过液流控制阀流到液压反应室，较大的液压力作用在液压反应室的活塞上，该液压反应力传递到方向盘，给驾驶员一个中等的转向感觉。8第10章电子控制动力转向系统3．中高速大转向时在中高速大转向时，即中高速且方向盘转角又大时，转阀内的油压进一步增加。同时，因中高速时电磁阀关小或关闭，并且大转向时因油压高而使液流控制阀关闭。因此，液压反应室中压力的增大，仅仅是根据流过管孔液流量的增大而增大。相应地，液压反应力随着转向角的增大而增大，这使转向盘的反应力在高速大转向角时保持较大的值，以提醒驾驶员集中注意力。9第10章电子控制动力转向系统10.3电动油泵电控液压动力转向系统10.3.1大众POLO车电动油泵液压助力转向系统的组成该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10第10章电子控制动力转向系统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。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。11第10章电子控制动力转向系统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：（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。12第10章电子控制动力转向系统10.4电控电动转向助力系统10.4.1电动转向助力系统EPS的优点1）EPS系统只在转向时电动机才提供助力，因而能减少能量消耗，并能在各种行驶工况下提供最佳的转向助力。2）减小了由于路面不平所引起的对转向系统的干扰，提高汽车的主动安全性。3）系统安装简便，自由度大，而且成本低，无漏油故障的发生，它比常规的液压转向助力系统具有更好的通用性。13第10章电子控制动力转向系统10.4.2电控电动转向助力系统EPS的组成电控电动转向助力系统EPS由装在转向器输入端的转矩传感器、电磁离合器、电动机及变速器（减速机构）、电脑（EPS/ECU）等元件组成14第10章电子控制动力转向系统15第10章电子控制动力转向系统10.4.4三种转矩传感器的工作原理1．光电式转矩传感器光电式转矩传感器由遮光圆盘和光电管组成，它是属于非接触式转矩传感器。16第10章电子控制动力转向系统2．磁电式转矩传感器磁电式转矩传感器中，有两对磁极环，相对安装，连接输入和输出轴，以磁性连接替代了弹性连接的扭力杆，它为非接触式转矩传感器，体积小、输出的信号值精度高。3．磁阻式转矩传感器（奥迪车系）输入轴上装有多极磁环，输出轴上装有磁阻元件MRE，两者用扭力杆弹性连接，可相对角位移。转向时扭力杆变形，多极磁环旋转，引起磁通的变化，使磁阻元件的阻值发生变化，因而输出电压发生变化，它就是转向助力的度量值，此信号输出给电脑EPS/ECU。17第10章电子控制动力转向系统10.5汽车的电控四轮转向系统（4WS）四轮转向是指前、后轮都能转向，能实现同相位转向和异相位转向，对后轮转角能进行异相位修正，能有效地控制汽车不足转向特性的保持，使汽车在连续同向转向状态下能高速安全行驶。18第10章电子控制动力转向系统10.5.1机械传动电子控制系统四轮转向系统组成19第10章电子控制动力转向系统10.5.2液压传动电子控制方式四轮转向系统20第10章电子控制动力转向系统第9章电子控制空气悬架系统21第10章电子控制动力转向系统电控空气悬架系统的功能电控空气悬架系统的基本组成、控制原理和结构特点电控空气悬架系统中弹簧刚度调节、减振器阻尼力调节、车身高度调节的基本方法。22第10章电子控制动力转向系统9.1概述电控空气悬架是利用压缩空气充当弹簧起作用，弹簧的刚度和车身的高度是根据汽车行驶状况进行自动控制，减振器的减振力控制也用来抑制汽车行驶和停止中车身姿势的变化。其具体功能有三个方面：（1）在水平路面上高速行驶时，使车身变低、弹簧变软，以提高舒服性。（2）在凹凸不平的路面行驶时，车身变高，使悬架变硬，以消除颠波，提高通过性。（3）防止纵向仰头和栽头及横向倾斜，保持前照灯光轴不变，提高安全性。空气悬架的控制包括减振力和弹簧刚度控制以及汽车高度控制两方面。空气悬架的控制包括减振力和弹簧刚度控制以及汽车高度控制两方面。23第10章电子控制动力转向系统9.1.1减振力和弹簧刚度的控制1、防侧倾控制2、防制动栽头控制3、防后坐控制4、高速控制5、不平道路、颠动或跳动控制9.1.2汽车高度控制1、自动水平控制2、高速控制3、点火开关OFF控制24第10章电子控制动力转向系统9.2电控空气悬架的组成空气悬架包括：每一车轮有一个可充气的气缸和减振器；一个空气压缩机；干燥器；各种控制阀；高度控制传感器；转向角度传感器等，能精确地检测车身高度和行驶状态。空气悬架系统的组成25第10章电子控制动力转向系统各种车系的空气悬架控制系统，都由传感器、悬架ECU、控制开关、悬架执行器等4部分组成26第10章电子控制动力转向系统丰田雷克萨斯LS-400车系空气悬架控制系统的电路图27第10章电子控制动力转向系统9.3空气悬架刚度及阻尼力调节9.3.1空气悬架刚度的调节主、副气室之间的通路靠气阀控制，开关气阀的控制杆由悬架控制执行器驱动，当气阀处于不同的位置时，即大开、小开、关闭时，可实现空气弹簧低、中、高三种状态的刚度调节。28第10章电子控制动力转向系统悬架刚度的调节原理29第10章电子控制动力转向系统9.3.2悬架阻尼的调节悬架阻尼大小的调节是通过改变减振器阻尼孔截面积的大小实现的30第10章电子控制动力转向系统步进电机的转子由永久磁铁制成，定子有两对磁极，其—上绕有A-B、C-D两相绕组，其基本工作原理。当电流从AB绕组的A端流入，B端流出时，永磁转子将在定子磁极磁场作用下，处于“低状态”位置；当A-B绕组不通电，C-D绕组接通电源时，永磁转子处于“高状态”位置；当电流从A-B绕组的B端流入，A端流出时永磁转子处于图示“中状态”位置。31第10章电子控制动力转向系统9.3.3车身高度的调节车身高度调节装置由空气压缩机、直流电机、高度控制电磁阀、排气电磁阀、调压阀、空气干燥器等组成。32第10章电子控制动力转向系统9.4空气悬架系统主要组成部件结构原理9.4.1悬架控制开关悬架控制开关安装在变速器操作手柄附近，是两个跷板式开关，它包括：1．LRC开关选择减振器阻尼力和弹簧刚度（SPORT-运动自动；NORM-正常自动），LRC关的操作可通过仪表盘中的指示灯显示出来，处于“SPORT”时，仪表盘中“SPORT”灯亮；处于“NORM”时，指示灯灭。2.高度控制开关选择汽车目标高度（HEIGHT-高；NORM-正常），高度控制开关的操作，也通过仪表盘中的“NORM”和“HI”灯显示，高度控制开关变换到一个位置时，很快显示，但离达到目标高度需要一定时间。33第10章电子控制动力转向系统9.4.2高度控制ON/OFF开关安装在汽车的后背厢中，其作用是允许或禁止汽车高度调节时使用9.4.3转向角度传感器转向角度传感器安装在转向轴上，并检测转向的方向和角度。这个传感器由一个带槽的圆盘和一对遮光器组成，带槽圆盘随方向盘一起转动。每个遮光器是由一个发光二极管LED和一个光敏晶体管组成，彼此面对面相对安装，它将两个部件之间光信号转换成开关信号。34第10章电子控制动力转向系统9.4.4高度控制传感器高度控制传感器安装在每个油气缸悬架上，持续不断地检测车身与悬架下臂之间的距离，每个传感器由一个有槽圆盘和4对遮光器组成，有槽圆盘与连接杆合成一个组件并随之一起旋转，有槽圆盘的LED与每个遮光器的光敏晶体管之间旋转。35第10章电子控制动力转向系统9.4.5高度控制用空气压缩机空气压缩机和电机提供压缩空气以增加汽车高度，压缩机使用往复活塞和连杆式，压缩电机是直流电机。9.4.6高度控制干燥器和排气阀高度控制干燥器分离压缩机产生的压缩空气中的水分，其中充满氧化硅胶。高度控制排气阀固定在干燥器的末端，当它接收到ECU发出的降低汽车高度信号时，它从系统中释放压缩空气到大气中。9.4.7第1和第2高度控制阀按照悬架ECU的信号，高度控制阀控制压缩空气流向或流出可充气气缸，ECU使高度控制阀的电磁线圈通电后，电磁线圈将高度控制阀打开并将压缩空气引向充气气缸，从而使汽车高度上升。36第10章电子控制动力转向系统9.4.8悬架控制执行器悬架控制执行器驱动减振器的旋转阀和可充气气缸的空气阀，持续不断地改变减振器减振力和悬架弹簧刚度。9.4.9可充气气缸每个可充气气缸由一个充满低压氮气的可调减振力的减振器，一个储存压缩空气的主空气室和一个副空气室组成。减振器的减振力是改变旁通活塞节油流口的流量来改变的。9.4.10悬架ECU根据各种传感器的信号，以及悬架控制开关操作方法的选择（LRC开关和高度控制开关），悬架ECU控制减振器减振力，悬架弹簧刚度和汽车高度，ECU还具有自我诊断功能。9.4.11失效保护当悬架控制系统发生一个故障时，ECU不仅贮存诊断编码，也阻止或暂停悬架控制。37第10章电子控制动力转向系统