1、 1 长春汽车工业高等专科学校 毕 业 实 践 报 告 题目 /实践名称 电控动力转向系统的故 障诊断与排除 专业 / 班级 汽车检测与维修技术 三班 学 生 姓 名 学 号 企业指导教师 校内指导教师 起 止 时 间 2013.7.15 2014.3.25 实 习 单 位 目 录 2 内容 摘要 Abstract 第一 章 绪论 .1 1.1 汽车转向系统 .1 1.2 实践单位的基本情况 .1 第二 章 电控动力转向系统 .2 2.1 电控动力转向系统的组成 .2 2.2 电动助力转向系统的特点 .2 2.3 电控动力转向系统的类型 .4 2.4 电控动力转向系工作原理 .6 第 三 章
2、电控动力转向系统的故障诊断与 检修 .8 3.1 转向系故障的主要现象 .8 3.2 电控动力转向系统 ECU 端故障检查 .8 3.2.1 电控系统 ECU 端的一般检查方法 .8 3.2.2 电控部件故障的诊断 .9 第四 章 典型电控动力转向系统故障的实例诊断与排除 .10 4.1 凌志 LS400 型轿车电控动力转向异常的故障诊断与检 修 .10 4.2 奔 驰 ML 型车电控动力转向异常的故障诊断与检修 .11 第五 章 结 论 .13 参考文献 .14 致谢 .15 1 内 容 摘 要 汽车转向器作为汽车的重要零部件，其性能的好坏直接影响着汽车行驶的安全性和可靠性 , 汽车转向系统
3、已经从传统机械转向、液压助力转向、电控液压助力转向，发展到电动助力转向系统（ Electric Hydraulic Power Steering，简称 EPS），最终还将要过渡到线控转向系统。 汽车电动助力转向系统是现代汽车中比较常规的配置，主要是由于它的 工作效率高，能量消耗少；系统内部采用刚性连接，反应灵敏，滞后小，驾驶员的“路感”好；结构简单，质量小；系统便于集成，整体尺寸减小，因此，该系统一经提出，就受到许多大汽车公司的重视，并进行开发和研究。本论文主要阐述了汽车电控助力转向系统在我们的生活当中汽车使用过程中带来的方便作用和它的工作原理以及维护维修方法。 关键词 ： 安全性；可靠性；效
4、率高；反应快 2 Abstract Automobile redirector of car parts as important, the performance of a direct impact on the security and reliability of the car. Auto Steering system have traditional mechanical and Hydraulic Steering from Power Steering, Electric control Hydraulic Power Steering ,the development of
5、 the Electric Power Steering system (Electric Hydraulic Power Steering, the abbreviation EPS),eventually will transition to the wire control Steering system. The auto electric power steering system is the modern car relatively routine configuration ， Is mainly due to its high efficiency， less energy
6、 consumption; The internal system rigid connection， sensitive reaction, lag, the pilot of the small “way feeling“;Simple structure， quality is small; System can reduce the overall integration The .Therefore , the system is put forward ,get the attention of many large car company ,and development and
7、 research. caption mainly expounds the auto electric power steering system in our life car use process the convenience and its role the working principle and maintenance method. Key words:safety ； reliability ； efficiency high consumption sensitive reaction 1 第一章 绪论 1.1 汽车转向系统 汽车转向系统是整车系统中必不可少的最基本的组
8、成系统，驾驶者通过方向盘来操纵和控制汽车的行 进方向，从而实现自己的驾驶意图。 一百多年来，汽车工业随着机械和电子技术的发展而不断前进。到今天，汽车已经不是单纯机械意义上的汽车了，它是机械、电子、材料等学科的综合产物。汽车转向系统也随着汽车工业的发展历经了长时间的演变。传统的汽车转向系统是机械式的转向系统，汽车的转向由驾驶员控制方向盘，通过转向器等一系列机械转向部件实现车轮的偏转，从而实现转向。为了实现在各种行驶条件下转向盘上所需要的力都是最佳值 ,在转向系统上采用了电子控制系统。 1.2 实践单位的基本情况 一汽 -大众汽车 有限公司 （简称一汽 -大众）于 1991 年 2 月 6 日成立
9、，是由 中国第一汽车集团公司 和德国大众汽车股份公司、 奥迪汽车 股份公司及大众汽车 （中国）投资有限 公司 合资经营的大型 乘用车 生产企业，是我国第一个按 经济规模 起步建设的现代化乘用车工业基地。经过多年的不断发展， 一汽 -大众 在 长春 和 成都 ， 佛山 四 厂共有三大生产基地，包括 轿车 一厂、轿车二厂、轿车三厂（成都分公司）、轿车四厂（佛山分公司）和发动机传动器厂。 1.生产能力 一汽 -大众拥有长春、成都、 佛山 三大生产基地。长春基地位于中国 长春 西南部，已形成年产 66 万辆的生产能力。成 都基地位于 成都 市经济技术开发区内， 2011 年 10 月 13日正式建成投
10、产，设计产能 35 万辆，并达到了每分钟生产一辆轿车的能力。佛山生产基地位于佛山市南海区，一汽 -大众佛山分公司于 2011 年 12 月 1 日正式成立，并预计于 2013年 8 月建成投产，首期产能将达到 30 万辆。 2.产品情况 一汽 -大众主要生产大众集团旗下的大众和奥迪两大品牌，其中，大众品牌的产品有：新捷达、宝来、高尔夫、高尔夫 GTI、速腾、 迈腾、 CC,奥迪品牌的产品有： 奥迪 A4L、奥迪 Q3、奥迪 Q5、奥迪 A6L 等系列车型。 2 第二章 电控动力转向系统 电控动力转向系统 (Electric Power System)用电能取代液压能，减少了发动机的能量消耗，该
11、系统将转向控制器、转向油泵和储罐集成于一体，其特点是转向助力性能与转向速度和行车速度密切相关。速度越低，转向速度越高，助力性能越强。动力转向装置是现代汽车的重要装备之一。随着汽车电子 技术的快速发展，研究成功了多种电控动力转向系统。该系统能在低速时减轻操舵力，以提高汽车操纵稳定性。当汽车由低速挡换入高速挡时，电控系统能够保证提供最优传动比稳定的转向手感，从而提高了高速行驶的稳定性。目前奥迪 A6 豪华型轿车装备了这项技术。 2.1 电控动力转向系统的组成 电控式电动助力转向系统 (以下简称电动助力转向系统 )，是在机械转向机构的基础上，增加信号传感器，电控 ECU 和转向助力机构。 信号传感器
12、包括转矩传感器、车速传感器及转 向角传感器等。通过这几个传感器，获取作用在转向盘上的操纵力、转向角及汽车车速信号，从而为确定助力控制命令提供信息。 电控 ECU 包括检测电路、微处理器、控制电路等。检测电路将传感器的信号进行整形放大后输入微处理器，然后微处理器计算出最优化的助力转矩。控制电路将来自微处理器的电流命令输送到电机驱动电路。 转向助力机械包括助力电动机、电磁离合器及减速传动机械。助力电动机一般采用直流电动机，其电流大小由微处理器来控制，可根据不同的车速得到相应的助力特性。通过减速传动机构，将电动机的动力传给转向器。电磁离合器则作为安 全装置确保系统在发生故障时，断开电动机与减速传动机
13、构，中断动力传递，使系统从电动助力转向状态转入到人力一机械转向状态。 2.2 电动助力转向系统的特点 电动助力转向系统将最新的电力电子技术和高性能的电机控制技术应用于汽车转向系统，能显著改善汽车动态性能和静态性能、提高行驶中驾驶员的舒适性和安全性、减少环境的污染等。因此，该系统一经提出，就受到许多大汽车公司的重视，并进行开发和研究，未来的转向系统中电动助力转向将成为转向系统主流，与其它转向系统相比，该系统突出的优势体现在： 1.燃油消耗。液压动力转向系统需 要发动机带动液压油泵，使液压油不停地流动，浪3 费了部分能量。相反电动助力转向系统（ EPS）仅在需要转向操作时才需要电机提供的能量，该能
14、量可以来自蓄电池，也可来自发动机。而且，能量的消耗与转向盘的转向及当前的车速有关。当转向盘不转向时，电机不工作，需要转向时，电机在控制模块的作用下开始工作，输出相应大小及方向的转矩以产生助动转向力矩，而且 ,该系统在汽车原地转向时输出最大转向力矩，随着汽车速度的改变，输出的力矩也跟随改变。该系统真正实现了“按需供能”，是真正的“按需供能型”（ on-demand）系统。汽车在较冷的 冬季起动时，传统的液压系统反应缓慢，直至液压油预热后才能正常工作。由于电动助力转向系统设计时不依赖于发动机而且没有液压油管，对冷天气不敏感，系统即使在 -40时也能工作，所以提供了快速的冷起动。由于该系统没有起动时
15、的预热，节省了能量。不使用液压泵，避免了发动机的寄生能量损失，提高了燃油经济性，装有电动助力转向系统的车辆和装有液压助力转向系统的车辆对比实验表明，在不转向情况下，装有电动助力转向系统的国辆燃油消耗降低 2.5%，在使用转向情况下，燃油消耗降低了 5.5%。 2.增强了转向跟随性。在电动助力转向系统 中，电动助力机与助力机构直接相连可以使其能量直接用于车轮的转向。该系统利用惯性减振器的作用，使车轮的反转和转向前轮摆振大大减水。因此转向系统的抗扰动能力大大增强和液压助力转向系统相比，旋转力矩产生于电机，没有液压助力系统的转向迟滞效应，增强了转向车轮对转向盘的跟随性能。 3.改善了转向回正特性。直
16、到今天，动力转向系统性能的发展已经到了极限，电动助力转向系统的回正特性改变了这一切。当驾驶员使转向盘转动一角度后松开时，该系统能够自动调整使车轮回到正中。该系统还可以让工程师们利用软件在最大限度内调整设计参数以获 得最佳的回正特性。从最低车速到最高车速，可得到一簇回正特性曲线。通过灵活的软件编程，容易得到电机在不同车速及不同车况下的转矩特性，这种转矩特性使得该系统能显著地提高转向能力，提供了与车辆动态性能相机匹配的转向回正特性。而在传统的液压控制系统中，要改善这种特性必须改造底盘的机械结构，实现起来有一定困难。 4.提高了操纵稳定性。通过对汽车在高速行驶时过度转向的方法测试汽车的稳定特性。采用
17、该方法，给正在高速行驶（ 100km/h）的汽车一个过度的转角迫使它侧倾，在短时间的自回正过程中，由于采用了微电脑控制，使得汽 车具有更高的稳定性，驾驶员有更舒适的感觉。 5.提供可变的转向助力。电动助力转向系统的转向力来自于电机。通过软件编程和硬件控制，可得到覆盖整个车速的可变转向力。可变转向力的大小取决于转向力矩和车速。无论是停车，低速或高速行驶时，它都能提供可靠的，可控性好的感觉，而且更易于车场4 操作。对于传统的液压系统，可变转向力矩获得非常困难而且费用很高，要想获得可变转向力矩，必须增加额外的控制器和其它硬件。但在电动助力转向系统中，可变转向力矩通常写入控制模块中，通过对软件的重新编
18、写就可获得，并且所需费用很小。 6.采用“ 绿色能源”，适应现代汽车的要求。电动助力转向系统应用“最干净”的电力作为能源，完全取缔了液压装置，不存在液压助力转向系统中液态油的泄漏问题，可以说该系统顺应了 “绿色化 “的时代趋势。该系统由于它没有液压油，没有软管、油泵和密封件，避免了污染。而液压转向系统油管使用的聚合物不能回收，易对环境造成污染。 7.系统结构简单，占用空间小，布置方便，性能优越。由于该系统具有良好的模块化设计，所以不需要对不同的系统重新进行设计、试验、加工等，不但节省了费用，也为设计不同的系统提供了极大的灵活性，而且更易于生产线装 配。由于没有油泵、油管和发动机上的皮带轮，使得
19、工程师们设计该系统时有更大的余地，而且该系统的控制模块可以和齿轮齿条设计在一起或单独设计，发动机部件的空间利用率极高。该系统省去了装于发动机上皮带轮和油泵，留出的空间可以用于安装其它部件。许多消费者在买车时非常关心车辆的维护与保养问题。装有电动助力转向系统的汽车没有油泵，没有软管连接，可以减少许多忧虑。实际上，传统的液压转向系统中，液压油泵和软管的事故率占整个系统故障的53%，如软管漏油和油泵漏油等。 8.生产线装配性好。电动助力转向系统没有液压系统所需要的 油泵、油管、流量控制阀、储油罐等部件，零件数目大大减少，减少了装配的工作量，节省了装配时间，提高了装配效率。 2.3 电控动力转向系统的
20、类型 电控动力转向系统，根据转向助力机构的安装位置不同，其类型有三种 ： 1.转向轴助力式，如图 2.1所示，转向助力机械安装在转向轴上。当驾驶员转动转向盘时，控制单元接受转矩、转动方向、车速等信号，控制直流助力电机的电流。电机的动力经离合器、电机齿轮传给转向轴的齿轮，然后经万向节及中间轴传给转向器。 转向轴助力式转向系统其转矩传感器、电动机、离合器和转向助力机构组成一体，安装在转向柱上。其特点是结构紧凑，电动机助力的响应性较好。但由于助力电机安装在驾驶舱内，受到空间布置和噪音的限制，电机的体积较小，输出扭矩不大，一般只用在小型及紧凑型车辆上。转向轴助力式也有缺点，减速机构和转矩传感器安装在转
21、向柱上，有限的空间可能会影响碰撞能量的吸收。 5 图 2.1 转向轴助力式转向系统 图 2.2 转向器小齿轮助力式电动转向助力系统 2.转向器小齿轮助力式，如图 2.2 所示。 转向助力机械安装在 转向器小齿轮处。与转向轴助力式相比，可以提供较大的转向力，适用于中型车。其助力控制特性方面增加了难度 。 3.齿条助力式，如图 2.3 所示。转向助力机械安装在转向齿条处。电动机通过减速传动机构直接驱动转向齿条。与转向 器小齿轮助力式相比，可以提供更大的转向力，适用于大型车。对原有的转向传动机械有较大改变。 图 2.3 齿条助力式电动转向助力系统 6 2.4 电控动力转向系工作原理 微电脑控制单元根
22、据转向传感装置和车速传感器传出的信号，确定转向助力的大小和方向，并驱动电机辅助转向操作。根据车速调整转向动力，即车速低时助力大，车速高时助力小，以提高驾驶的稳定性。当代汽车广泛采用电控动力转向系统。 EPS 系统使用的机械部件与普通动力转向系统使用的部件基本相同 ,只是在转向器上安装了电磁阀，在收音机下部装有 EPS 控制单元控 制单元。根据汽车车速传感器信号控制电磁阔，不通电时电磁阀打开旁通阀，动力油泵输出高压油不进入动力油缸而经旁通阔全部流回贮油罐 ;电磁阀通人最大电流时，动力油泵输出的高压油全部进入动力油缸。 操纵转向盘时扭矩传感器根据输入力的大小产生相应电压信号，由此检测出操纵力大小，同时根据车速传感器产生的脉冲信号又可测出车速，再控制电动机电流，形成适当转向助力，扭矩传感器 测量转向盘与转向器之间的相对转矩作为电动助力的依据之一（如图 2.4）。 图 2.4 电控动力转向 系工作原理图 扭矩 传感器 车速 传感器 电动机 转向助力 控制装置
