五、電控動力轉向係統

1.在普通轉向係統中增設動力裝置(也稱為倍力裝置)後就是動力轉向係統。采用動力裝置的目的是使轉向操縱輕便,提高響應特性。目前的動力轉向係統主要采用液壓作為動力。它是利用油泵建立一定的壓力,再經過控製閥來調整壓力油的流量,根據汽車的行駛狀態,控製轉向係統。

2.動力轉向作為一種輔助係統,它所起的作用大小主要取決於油壓的高低,因此係統中對油的流量控製最為重要。

3.電子控製式是根據汽車的運行狀態控製動力轉向輔助係統的工作。例如根據行駛車速、轉向工作量(轉向盤轉角、轉向盤轉動速度)及車輪側滑量等因素,控製轉向過程中輔助係統的油流量。

4.普通動力轉向裝置的特性是不變的,而且與車速無關。在停車及車速很低時,轉向盤的操縱很費力,中速時較輕快,當車速增高時更加輕快。

5.電控動力轉向係統和其他電控係統一樣也是由傳感器、ECU和執行器組成的。傳感器主要是檢測操作者的轉向意誌,通常轉向方式都是操作轉向盤。隻要扭力杆扭轉角達到4°,不管是向左或是向右,隻要在平衡位置上偏離4°,傳感器就可以檢測出來。主要的執行元件是直流電動機和離合器。

6.目前在用的電控動力轉向係統無一例外地都把普通的無助力的轉向係統作為後備。一旦助力轉向係統出現某種故障時,人們可以依賴手動轉向把車開到修理站。

7.豐田汽車公司馬克Ⅱ型車用動力轉向係統也稱為連續式動力轉向係統,英文名稱的縮寫為PPS。在PPS的齒輪箱中,除了舊式動力轉向用控製加力係統的主控製閥之外,又增設了反力油壓控製閥和油壓反力室,經反力油壓控製閥調整後的油壓加到油壓反力室內。動力轉向用ECU安裝在中央控製箱內,ECU根據車速傳感器的信號控製電磁閥的輸入電流。電磁閥就設在反力控製閥上。

8.三菱公司的迷尼卡轎車的轉向係統采用的是電控動力轉向係統(Electronic Control Power Steering,簡稱ECPS)。ECPS中的ECU根據車速和轉向盤上的操縱力(轉向力),驅動轉向齒輪箱內的電動機,輸出一個適當的轉向助力,實現助力控製。這個助力的大小是通過直流電動機的電流大小界定的。一旦車速超過設定速度時,ECU自動切除動力助力轉向功能,變為常規轉向係統。轉向器齒輪總成中裝有電動機與離合器總成、轉矩傳感器等。轉矩傳感器是檢測扭力杆扭轉角度的傳感元件,它把檢測到的信號輸送給ECU。根據設定值,扭力杆扭轉角為4°時就可以檢測出來。

9.大發公司的電控動力轉向係統目前分為兩種:2WS(2輪轉向車)用和4WS(4輪轉向車)用。從它們都是靠直流電動機產生助力作用這點來看,兩者沒有根本區別,但是從安裝位置、減速齒輪的結構及有無電磁離合器等來看,則有較大的不同。在2WS用的電控動力轉向係統上,驅動力的傳遞途徑是:電動機小齒輪→恒星齒輪NO.1→小齒輪NO.1→恒星齒輪NO.2→小齒輪NO.2→小齒輪。通常情況下,內齒圈NO.1和NO.2是固定的,但當外部輸入的轉矩過大時,則內齒圈NO.1打滑,以防損壞行星齒輪。在電控動力轉向係統的控製過程中,轉矩傳感器起著重要的作用。在2WS用電控PS上,采用了滑動電阻式轉矩傳感器,而4WS用電控動力轉向係統上,采用了無觸點式轉矩傳感器。當轉向盤處於中間位置時,傳感器輸出電壓2.5 V;當轉向盤向右轉時,輸出電壓低於2.5 V;當轉向盤向左轉時,輸出電壓高於2.5 V。利用這個電壓作為輸入信號的ECU,根據電壓值就可以判斷出轉向盤的轉向與轉動量。2WS用電控動力轉向係統與4WS用電控動力轉向係統的零件數是一樣的,但其設置位置不盡相同。

10.按車速控製範圍劃分電控動力轉向係統時,鈴木公司的電控動力轉向係統可分為0~45 km/h的低、中速控製型和0~80 km/h的全範圍控製型兩種;按轉向傳感器的工作方式可分為滑動可變電阻型和無觸點型兩種。

11.轉向係統根據轉向力矩和車速信號確定電動機的驅動電流並向電動機輸入電流。當車速為0時,因為這時需要助力,所以供給電動機的電流為最大值;當車速接近45 km/h時,電流值下降,助力減小;當車速高於45 km/h時,電動機的電流斷開,助力作用的電流斷開。這樣,在車速從0至45 km/h的整個範圍內實現了助力作用。因此,把這種助力器稱為車速感應式電控動力轉向係統。

12.在轉向器偏轉最大(即臨界狀態)時,向電動機供給的也是最大的助力電流20A。在這種場合下,因為電動機不能轉動,所以這時能量全部轉換成熱能。ECU兼任功率放大器,若持續對其供電,也要發熱,這種異常發熱可能引起控製係統的損壞,所以,每當較大電流連續通過30 s之後,係統就會控製電流使之逐漸減小。反之,當臨界控製狀態解除之後,就會逐漸增大電流,一直達到正常的工作電流值為止。

13.全範圍控製型電控動力轉向係統的控製項目有以下兩項:根據車速控製電動機的電流,實施全範圍的車速感應型控製,最大電流值為25 A;為了防止臨界狀態下電動機、ECU發熱而損壞,每當最大電流連續通過20 s之後,電流值就逐漸降低,每次減少1.5 A,當臨界狀態解除後,電流值又逐漸增加,直至恢複正常工作電流時為止。

六、電控製動

1.車輪的運動狀態可以用滑移率來表示。滑移率表示車輪在縱向運動中滑移成分所占的比例。當車輪在路麵上自由滾動時,車輪中心的縱向速度完全是由於車輪滾動產生的,滑移率為0;當車輪被製動到完全抱死在路麵上進行純粹的滑移時,車輪中心的縱向速度則完全是由於車輪滑移產生的,滑移率為-100%;當車輪在路麵上一邊滾動一邊滑移時,車輪的中心縱向速度的一部分是由於車輪滾動產生的,另一部分則是由於車輪滑移產生的,此時-100%<S B<0。車輪中心縱向速度中,車輪滑動所占的成分越多,滑移率的數值就越大。由試驗得知,汽車車輪的滑移率在15%~20%時,輪胎與路麵間有最大的縱向附著係數,而橫向附著係數也較大。