电动液压助力转向系统

电动液压助力转向系统(Electronic Hydrostatic Power Steering，EHPS)在液压助力转向系统的基础上，增加了电动液压油泵、车速传感器、转向盘转角传感器和电子控制单元等装置，同时为了减少发动机动力消耗、节省能源、提高燃油经济性，采用电动液压油泵代替发电机带动液压油泵。现代化先进的电动泵把齿轮泵或叶片泵、电子控制单元(ECU)、直流电机和储油箱相结合，形成一体化电动泵，使EHPS系统整体结构更加紧凑，质量减轻，安装灵活性也有显著提高，有利于整车布置。

1.电动液压助力转向系统组成

电动液压助力转向系统结构简图如图6－6所示，可分为四个部分:

图6－6　电动液压助力转向系统结构简图

1—角速度传感器；2—转向盘；3—转阀；4—液压泵；5—电机；6—控制单元；7，9—车轮；8—液压缸。

(1)机械部分:转向盘、转向柱、齿轮齿条转向器(或循环球式转向器)和转向执行机构等。

(2)液压部分:转阀、液压泵；转阀通过改变流向转向缸左右室的液压油的流通面积，进而改变活塞两端液压油的流量，最终产生压力差得到转向助力。可以把转阀看成一个四通中心阀，液压油同时流入四个转阀入口。当汽车转向时，驾驶员转动转向盘带动转向轴转动，转向轴使扭杆变形；扭杆变形使阀芯相对于阀体转动一定角度，改变流通面积。综上所述，转阀是电动液压助力系统中一个非常重要的部件。

(3)电机部分:电机对于电动液压助力系统而言尤为重要。电动液压助力系统与传统液压助力系统最大的区别就是电机代替发动机驱动油泵，并采用电子控制单元根据车速信号及转向盘角速度信号等控制电机转速，便可控制油泵输出高压油的压力及流量，从而达到控制助力大小的目的。

(4)控制部分:电子控制单元ECU、车速传感器和角速度传感器。

2.电动液压助力转向系统工作原理

电动液压助力转向系统工作原理如图6－7所示，当汽车直线行驶时，转向盘几乎无转动，电动液压油泵维持较低的转速运转，液压油通过控制阀流回储油箱；当汽车转向时，ECU通过收集车速、转向盘角速度信号、电机转速信号和发动机信号等各种信号，同时依据内置算法判断转向状态，向驱动单元发出控制指令并通过比例积分微分控制器(Proportional Integral Derivative controller，PID)调节电机达到合适的转速，从而驱动电动液压油泵产生对应流量和压力的高压油。高压油经转阀进入齿轮齿条转向器上的液压缸，导致转向助力缸左右两侧产生压力差，从而推动活塞移动以产生助力，辅助驾驶员转向，另一侧液压缸的低压油流入储油箱。(www.xing528.com)

图6－7　电动液压助力转向系统工作原理

该系统中液压常流式转阀上分别有4个互相连通的进油孔A、与油泵相通的B孔、与转向缸右室相连的R孔和与转向缸左室相连的L孔。

(1)当汽车处于直线行驶状态时，转阀阀芯处于中心位置，阀芯与阀体未发生相对转动。液压油泵产生的液压油由阀体上的A孔进入转阀阀体和阀芯之间的环形油道中，此时其中一部分液压油通过转阀阀体上的R孔和L孔流入转向缸的右室与左室，另一部分液压油则通过阀芯上的孔流至阀芯和扭杆之间的环形空隙B最后流回液压储油箱。

转阀阀芯处于中心位置时，由于液压油进入转阀阀体和阀芯之间的环形油道进而流入R孔和L孔的流通面积一样，因此进入转向缸右室和转向缸左室的液压油的流量相等，导致转向缸右室和转向缸左室的油压一致，活塞处于力平衡状态，不提供转向助力。直线行驶时转阀结构如图6－8所示。

图6－8　直线行驶时转阀结构

R—通入转向缸的右室；L—通入转向缸的左室；B—与油泵相通；A—通油箱；1—阀体；2—阀芯。

(2)当驾驶员转向时，施加在转向盘上的力矩带动转向轴转动，然后力矩传至扭杆。扭杆发生变形，带动转阀阀芯转动一定角度。由于转阀阀芯与阀体发生了相对转动，阀芯不再处于中位，因此流入R孔和L孔的液压油流量不一样，导致转向缸左室与右室之间形成压力差，推动活塞产生转向助力。左转行驶时转阀结构如图6－9所示。

图6－9　左转行驶时转阀结构

R—通入转向缸的右室；L—通入转向缸的左室；B—与油泵相通；A—通油箱；1—阀体；2—阀芯。