新技术电控液压助力转向系统

电控液压助力转向系统在机械液压助力转向系统的基础上，通过加装电子控制装置来提高转向系统性能。根据控制方式的不同，电控液压助力转向系统可分为流量控制式、反力控制式以及阀灵敏度控制式。

1.流量控制式

流量控制式通过获取速度传感器信号，从而调节液压助力转向装置的油量输入和压力，以控制液压动力的大小，一般在液压助力转向系统的基础上增加流量控制电磁阀、速度传感器、电控单元和控制开关等部件。

当汽车处于直线行驶状态时，控制阀处于中间位置，液压油通过控制阀流回到储液罐。此时，动力油缸活塞两侧的压力是相等的，活塞不会向一个方向移动；当车辆转向时，转向轴带动控制阀旋转，并关闭其中一个液压通道，使另一个液压通道开放更大，液压油被送到活塞端，形成活塞两侧的压差，活塞移动到低压侧，起到助力的作用。

流量控制式液压助力转向系统可分为并联电磁阀控制式和旁路流量控制式。

1)并联电磁阀控制式

并联电磁阀控制式电控助力转向系统在动力转向的基础上，通过增加并联电磁阀、电控单元和速度传感器等部件，使汽车在低速行驶时所需的转向力较小；当车速较高时，所需转向力适当增大。动力转向油缸两侧的路径连接动力油缸两腔并联油，液压油由旁路电磁阀控制，电磁阀根据汽车加速度将旁路油道打开或逐渐增加，动力转向油缸高压油的高压侧流向转向动力缸低压油腔，同时返回储液罐，减小液压助力转向缸活塞两侧的差速器，助力转向动力减弱。

其主要工作过程是:汽车速度传感器检测车辆的速度，并转换为电信号送到电子控制单元，电子控制单元发出命令控制比例电磁阀电流，进而控制开放油管道的大小，调整控制动力油缸油压大小。

2)旁路流量控制式

旁路流量控制式电控液压助力转向系统结构如图6－4所示，其特点是在普通液压动力转向系统的基础上，增加了旁路流量控制阀、车速传感器、转向角速度传感器、电子控制单元和控制开关等装置。除此之外，在转向液压泵与转向机体之间设有由流量控制阀控制的旁通管路。

(1)旁路流量控制阀:阀体内主要有主滑阀和稳压滑阀。主滑阀的右端与电磁线圈柱塞连接，主滑阀在电磁线圈的作用力下移动，改变主滑阀左端的流量主孔的流通面积，同时调整调节螺钉以调节旁路流量的大小。稳压滑阀的作用是稳定流量主孔前后的压差。当转向负荷的变化导致流量主孔前后压差偏离设定值(与稳压滑阀左侧弹簧压力相关)时，稳压滑阀将在其左侧弹簧压力和右侧油压的作用下发生滑移。如果压差大于设定值，则滑阀左移，使节流孔开口面积减小，减少流入流量主孔的液压油量，前后压差减小；如果压差小于设定值，则滑阀右移，使节流孔开口面积增大，流入流量主孔的液压油量增多，前后压差增大。流量主孔前后压差的稳定，确保了旁路流量的大小与主滑阀控制的流量主孔的开口面积相关。

(2)转向盘转向角速度传感器:作用是检测转向盘是否位于中间位置及转向盘的偏转方向和偏转速度。转向盘转向角速度传感器一般是光电式转角速度传感器，通过在转向盘的转向轴上装有一个带窄缝的遮光盘，窄缝呈等距均匀分布，传感器的光电元件由发光二极管和光敏三极管组成，相对安装在遮光盘两侧。当转向盘的转轴带动圆盘偏转时，传感器的发光二极管的光线通过窄缝圆盘空隙或被遮光盘遮挡，从而光敏接收元件就有ON、OFF变换，形成脉冲信号。转向盘偏转时，遮光盘随之转动，使传感器之间的光束产生通断变化，遮光盘的这种反复开、关状态形成与转向轴转角成一定比例的数字脉冲信号，转向控制装置可根据此信号的变化来判断转向盘的转角和转速。一般传感器在结构上采用两个光电合器，两个光电合器在安装上使它们的ON、OFF变换的相位错开一定的角度，可根据检测到的脉冲信号的相位差来判断转向盘的偏转方向，即通过判断哪个遮光器先转变为ON状态，转向轴就偏向哪个方向。当左转时，左侧光敏接收元件总是先于右侧光敏接收元件到达ON状态；当右转时，右侧光敏接收元件总是先于左侧光敏接收元件到达ON状态。

(3)转换开关:驾驶员利用仪表板上的转换开关可以选择适应不同行驶条件的转向力特性曲线。

(4)电子控制单元(ECU):可根据车速信号和转向盘转角信号调节比例电磁阀的开启程度来改变旁通支路的流量，控制进入液压转向油缸的液压油流量，进而改变转向油缸中活塞两侧之间的压差，达到转向助力特性可变的目标。

图6－4　旁路流量控制式电控液压助力转向系统结构

1—液压泵；2—电液比例阀；3—扭杆；4—循环球机构；5—液压助力缸；6—齿条齿扇机构；7—油箱。

2.反力控制式

反力控制式电控液压助力转向系统在传统液压助力转向系统的基础上，添加了一套反力控制装置，使阀芯和阀套产生相对转动而产生助力，该系统通过对转向控制阀的阀芯施加随车速变化的反作用力，使得转向操纵力矩必须克服施加在阀芯上由于反作用力引起的转动阻力矩。反力系统原理如图6－5所示。

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图6－5　反力系统原理

1—阀芯；2—扭杆；3—反力机构；4—阀套。

反力控制式电控液压助力转向系统主要由转向控制阀、分流阀、分流小孔、电磁阀、车速传感器、电子控制单元、转向动力缸、转向油泵、储油箱及ECU等组成。

1)转向控制阀

反力式转向控制阀在传统的整体旋转阀式动力转向控制阀的基础上增设了油压反力室，旋转阀杆用销与扭杆上端连接，小齿轮轴和控制阀体用销连接扭杆下端。转向时，转向盘上的转向力通过扭杆传递到小齿轮轴上，带动小齿轮转动，使与小齿轮啮合的齿条移动，从而实现转向。当转向力增加，扭杆扭转变形的过程中会发生相对旋转，从而旋转阀杆和控制阀体，以改变油路通道和关闭阀体和阀杆之间的关系和工作油的流动方向，从而实现液压助力转向。

2)分流阀

分流阀的结构主要由弹簧、进油口和出油口组成。分流循环的目的是将油液从转向泵分流到旋转阀、油压反力室和电磁阀。另外，旋转阀内的油压又可以调节流向电磁阀和油压反力室中液压油的流量。当转向盘转动时，旋转阀内的油压增大，分配给电磁阀和油压反力室的液压油流量增大。当旋转阀内的油压达到一定值时，旋转阀内的油压不再上升，分配给电磁阀和油压反力室的液体流量保持不变。

3)分流小孔

分流小孔的作用是把供给转向控制阀的一部分流量分配到油压反力室一侧。

4)电磁阀

电磁阀的作用是根据需要将油压反力室一侧的油液送回储油箱。电子控制单元根据车速的高低控制电磁阀油路的阻尼面积，开口面积随电磁线圈通电电流占空比而变化，进而控制油压反力室一侧的液压油压力大小。

5)车速传感器

车速传感器的主要功能是检测汽车行驶速度，通常安装在变速器输出轴上。

6)电子控制单元

电子控制单元的作用是根据车速传感器输入信号来控制电磁阀的电流，实现相应的控制功能。车速提高时，为了增大转向操纵力，需要加大电磁阀的电流；而当车速超过120 km/h时，为防止电流过大而造成过载，电子控制单元则使通往电磁阀的通电电流保持恒定。

当车辆静止或速度较低时，电子控制单元发出信号使电磁线圈的电流增大，电磁阀开口面积增大，经分流阀分流的液压油和小孔分流的液压油通过电磁阀开口重新回流到储油箱中，使储油箱油量增加，作用于柱塞的背压(油压反力室压力)降低，导致柱塞推动控制阀转阀阀杆的反力减小，因此只需要较小的转向力就可使扭杆扭转变形，使转阀阀杆和控制阀体发生相对转动从而实现转向助力作用。

当车辆在中高速区域转向时，电子控制单元发出信号使电磁线圈的电流减小，电磁阀开口面积减小，经分流阀分流的液压油和小孔分流的液压油通过电磁阀开口重新回流到储油箱中的油量减少，油压反力室的油压升高，作用于柱塞的背压增大，于是柱塞推动转阀阀杆的反力增大，此时需要较大的转向力才能使转阀阀杆和控制阀体之间做相对转动，从而实现转向助力作用，使驾驶员获得良好的转向手感和转向特性。

3.阀灵敏度控制式

阀灵敏度控制式是根据车速控制电磁阀，直接改变动力转向控制阀的油压增益(阀灵敏度)来控制系统油压，进而控制转向助力的大小。这种转向系统由于具有较大的选择转向力的自由度，因此可以获得自然的转向手感和良好的转向特性，除此之外，这种转向系统结构简单、部件少、价格便宜。

阀灵敏度控制式与反力控制式转向相比，转向刚性差，但可以通过最大限度提高原来的弹性刚度来加以克服，从而获得自然的转向感和良好的转向特性。阀灵敏度控制式动力转向系统对转向控制阀的转子阀做了局部改进，并增加了电磁阀、车速传感器和电子控制单元等。