汽车电控液力式动力转向系统的检测与维修

电控液力式动力转向系统通过控制电磁阀使系统中的油压随车速的变化而改变，在大转角或低转速时转向轻便，在中高速时能获得具有一定手感的转向力。图5-27中示出了装有转向助力装置和未装转向助力装置的转向系统的转向特性的差别。

图5-27 转向力特性差别

1.系统的组成

电控液力式动力转向系统的结构简图如图5-28所示，图中示出了转向齿轮箱与液压回路，没有标出ECU的详细部分，仅使用了作为ECU输入的车轮转速信号。

图5-28 电控液力式动力转向系统结构简图

1—转向盘 2—扭杆 3—蓄油器 4—接口 5—销钉 6—控制阀轴 7—回转阀 8—小齿轮轴 9—左室 10—右室 11—转向动力缸 12—活塞 13—齿条 14—小齿轮 15—转向齿轮箱 16—柱塞 17—油压反力室 18—电磁阀 19—液压泵 20—分流阀 21—小节流孔

（1）转向齿轮箱 在转向齿轮箱中有一个扭杆，其上端用销钉与控制阀轴连接在一起，下端也用销钉与驱动小齿轮轴连接在一起，小齿轮轴的上端又用销钉与回转阀相连接，驾驶室中的转向盘则通过转向轴与控制阀轴相连。因此，转向盘的转向力就通过扭杆以及控制阀轴传到驱动小齿轮轴。

当扭杆产生扭转变形时，控制阀和回转阀就会分别产生相对转动，引起各个接口连通状态的变化，实现对转向动力缸中油液量的控制和完成对动力缸左、右室油路的切换。当高压油作用于油压反力室时，油室中的柱塞就会被紧紧地压向控制阀轴。此时即使扭杆有扭转变形产生，但由于柱塞压力的影响，也会限制控制阀与回转阀的相对转动。

（2）分流阀 分流阀的作用是将液压泵中输出的油液分流后输往回转阀一侧和电磁阀一侧。当车速或者转向角变化时，回转阀一侧与电磁阀一侧的油压会随着变化，在这种情况下，分流阀也要保证供给一定流量的油液给电磁阀。

（3）电磁阀 图5-29所示为电磁阀的结构与特性。电磁阀的节流面积可通过改变电磁线圈中通电电流的开、关占空比来进行调解。当线圈通过大电流时，电磁阀中的滑阀被吸引向上，阀的节流面积增大，流回储油器的油量就增加。一般车速低时，线圈中的电流较大，节流面积扩大，管路中的油液流回储油器。随着车速的升高，线圈中的电流减小，油液的回流量也就随之减少。

2.控制原理

ECU根据从轮速传感器传来的输入信号，判别汽车处于停止状态还是处于低速行驶或高速行驶工况，对电磁阀线圈的电流进行线性控制，从而达到控制动力转向的目的。一般动力转向的控制形态有以下3种。

（1）以极低速行驶时的控制 此时，流经电磁线圈的电流较大，经分流阀分流后的油液通过电磁阀返回到储油器，因此，作用在柱塞上的油压（油压反力室的压力）较小。这样，柱塞作用在控制阀轴上的压力（反力）也就小，在转向盘的转向力作用下，扭杆能产生较大的扭转变形。控制阀就会随扭杆的扭转相对于与驱动小齿轮固定在一起的回转阀转过一个角度，使两阀的接口相互连通，转向动力缸的右室（左室）就受到液压泵油压的作用，驱动动力缸内的活塞向左（右）移动，产生一较大的辅助力，增大了转向力。

图5-29 电磁阀的结构与特性

a）结构 b）阀工作时的特性 c）控制电流特性

（2）高速直行时的控制 直行时，转向角较小，扭杆产生的变形也很小，回转阀与控制阀相互连通的接口开度也减小，使回转阀一侧的油压上升。由于分流阀的作用，此时电磁阀一侧的油量会增加。另外，伴随着车速的提高，电磁阀线圈内的电流会减小，电磁阀节流开度也会缩小，使作用在油压反力室的反力油压增加，柱塞作用到控制阀轴上的压力也随之增大。因此，增加了转向操纵力，使驾驶人的手感增强，从而可获得良好的转向路感。

（3）中高速转向时的控制 从存在油压反力的中高速的直行状态开始转向时，扭杆的扭转角会进一步减小，回转阀与控制阀相连接的阀口开度也减小，使回转阀一侧的油压进一步升高。伴随着回转阀油压的进一步升高，通过固定节流孔的油液也供给到油压反力室。通过分流阀向油压反力室供给的一定量的油液和通过固定节流孔的油液相加，这进一步加强了柱塞的压紧力，使得此时的转向力相对于转向角成线性增加，从而可获得在高速行驶时的稳定转向操纵感。

3.控制机构

目前，在汽车上采用的电控液力式动力转向系统的控制机构可分为流量控制式、反力控制式和阀灵敏度可变控制式，见表5-1。其中每一种控制方式都具有一般动力转向装置的功能。

表5-1 动力转向控制机构分类

（1）流量控制式 这种机构通过车速传感器调节动力转向装置供应的压力油液，改变油液的输入、输出流量，以控制转向力。此机构的优点是在原来动力转向功能上再增加压力油液流量控制功能即可，可以降低成本、简化结构。缺点是当流向动力转向机构的压力油液降低到极限值时，将改变转向控制部分的刚度，使其下降到接近转向刚性。这样，在低供给油量区域内，对于快速转向会产生压力油量不足，降低了响应性。

图5-30所示为日本蓝鸟牌轿车的电子控制动力转向装置，它采用的就是流量控制式动力转向装置。其特点是在一般动力转向机构上增加旁通流量控制阀、控制器（控制电路）、车速传感器、转向角速度传感器、控制开关，在泵与转向器本体之间设有旁通管路，在旁通管路中设有旁通流量控制阀。按照来自车速传感器和开关的信号，控制器向旁通流量控制阀按照车辆的行驶状态供应电流，经过油路的节流，控制旁通流量，从而调整转向器的供油量。

图5-30 日本蓝鸟牌轿车的电子控制动力转向装置(https://www.xing528.com)

a）结构 b）工作原理

1—加油箱 2—转向柱 3—转向角速度传感器 4—EPS控制器 5—转向角速度传感器插接器 6—旁通流量控制阀 7—EPS控制线圈 8—转向传动机构 9—转向液压泵

当控制器、传感器、开关等电气系统发生故障时，安全保险装置能够确保与一般动力转向装置或手动转向装置同等的转向特性。

（2）反力控制式 这种机构利用车速传感器控制反力室油压，改变压力油输入、输出的增益幅度，以控制转向力，为此，在转向控制阀中设有反力室。此机构的缺点是价格高、结构复杂。优点是具有较大的选择转向力的自由度，而且转向刚性大，驾驶人能确实感受到路面情况，可以获得稳定的操作手感，所以能按照车速情况进行最佳的稳定操纵。

图5-31所示为某轿车的动力转向装置，它采用的就是反力控制式动力转向装置。此装置包括能改变转向力的油压反力室、节流孔、控制阀、车速传感器、转换开关以及电子控制器等。

图5-31 某轿车的动力转向装置

1—输入轴 2—扭杆 3—转子阀 4—齿轮（输出轴） 5—动力缸 6—反力柱塞 7—压力室 8—回流小孔 9—弹簧

（3）阀灵敏度可变控制式 这种机构根据车速操纵电磁阀，直接改变动力转向控制阀的油压增益（阀灵敏度），以控制油压。此转向装置结构简单，部件少，价格低，可以有较大的选择转向力的自由度。与反力控制式转向相比，转向刚性差，但可以最大限度地提高原来的弹簧刚度来加以克服。阀灵敏度可变控制动力转向装置能够获得自然的转向感和良好的转向特性。

图5-32所示为阀灵敏度可变控制动力转向装置。转向控制阀的转子阀进行了局部改进并增加了电磁线圈阀、控制元件、车速传感器。转子阀的可变孔分为低速专用和高速专用两种，在高速专用可变孔的前后设有低速专用可变孔。在高速专用可变孔的下游设有旁通回路，在旁通回路中又设置有电磁线圈阀，根据车速开启电磁阀以改变电磁阀灵敏度，控制操舵力。这是一种具有非常自然操舵感的新型电子控制系统，并具有故障安全保险功能。当电气系统发生故障时，可确保操舵特性。

该装置的主要部件有转子阀、电磁阀与控制系统等。

1）转子阀。转子阀一般在圆周上形成6条或8条沟槽，图5-33所示的系统具有12条沟槽。各沟槽利用阀部外体与转向液压泵、转向动力缸、电磁阀及油箱连接。图5-33所示为转子阀及电磁阀剖面图。

图5-32 阀灵敏度可变控制动力转向装置

a）系统示意图 b）转子阀

阀部的电桥电路如图5-34所示，在转向动力缸与回转端口间直接配置两个可变孔，在这两个可变孔之间有电磁阀的油压回路。可变小孔1R、1L、2R、2L是能以较小的转向力矩关闭的低速专用小孔，3R、3L是能以较大转向力矩关闭的高速专用可变小孔。

工作原理是：当车辆停止时，电磁阀完全关闭，由于旁通回路没有流入油液，高灵敏度低速专用可变小孔1R及2R以较小的转向力矩关闭，所以具有轻便的转向特性。在高速时，电磁阀全开，经过旁通回路，流向油箱的液体形成环流，灵敏度低的高速专用可变小孔3R控制转向动力缸的油压，所以具有多工况的转向特性。从低速到高速的过渡区间，由于电磁阀按照车速控制可变小孔的油量，因而可以按顺序改变转向特性。

2）电磁阀。该阀设有控制上、下游流量的旁通油路，是可变节流阀。在低速时，向电磁线圈通最大电流，可变孔被关闭，随着车速的提高，顺序减少通电量，可变孔开启；在高速时可变孔开启面积达到最大值。该阀在左、右转向时，油液流动方向可以逆转，所以在上、下流动方向中可变小孔必须具有相同的特性。为了确保高压时流体力有效作用在阀上，必须提供稳定的油压控制。

图5-33 转子阀及电磁阀剖面图

1—动力缸 2—电磁阀 3—油箱 4—转向泵

3）控制系统。控制系统接收来自车速传感器的信号，向电磁阀输出电流。图5-35所示为控制系统电路图。

图5-34 阀部的电桥电路

a）常规行驶 b）转向行驶 c）高速行驶

图5-35 控制系统电路图