第六章電子控制四輪轉向系統(tǒng)

第六章電子控制四輪轉向系統(tǒng)第一頁，共51頁。四輪轉向的功能主要是確保車輛良好的操縱性與穩(wěn)定性，即有效控制車輛橫向的運動特性，以充分保證車輛的操縱穩(wěn)定性。當車輛轉彎時，慣性使汽車向前行駛，而轉向輸入?yún)s要改變行駛方向。由于汽車對轉向的瞬時抵抗，便產(chǎn)生了輪胎的側偏角，如圖6-1所示。一般兩輪轉向汽車的車身橫向側偏角比較大。第一節(jié)四輪轉向的功能第二頁，共51頁。當汽車低速轉彎時發(fā)生內(nèi)輪差，導致后輪卷入與轉向半徑增加，而且當超過一定速度轉向時，為了與離心力平衡，在輪胎處產(chǎn)生橫向偏離角，從而也使車身橫向偏離角發(fā)生變化。轉向性能隨車速、轉向角、路面狀態(tài)的變化而變化，車速越高，操縱穩(wěn)定性越差。四輪轉向可以顯著提高車輛轉向性能，即橫向運動性能。如果一輛常規(guī)的前輪轉向的汽車停在人行道旁兩輛車之間，那么這輛車駛出停車位置時，前輪盡量向左轉，就不會撞到前面的車（如圖6-2A）。若同一輛車裝有四輪轉向裝置而在駛出停車位置時后輪沿與前輪相同的方向低速行駛，那么它將會撞到前面的車（如圖6-2B）。第三頁，共51頁。若這輛有四輪轉向裝置的車停在同樣位置，而在駛出停車位置時后輪沿與前輪相反的方向低速行駛，那么這輛車會與前面的車之間有足夠的距離而不會撞上（如圖6-2C），但后輪會駛向人行道。這樣如果這輛車與路邊?？康奈恢锰?，將會使后右輪碰到人行道凸邊。因此，為避免這個問題，后輪轉向最大角必需大大小于前輪轉向最大角。四輪轉向的汽車與常規(guī)的前輪轉向的汽車相比有一個較小的轉向半徑或轉向圓，這會改善駐車時的機動性。四輪轉向系統(tǒng)中的后輪轉向可以根據(jù)車輛速度或者轉向盤的轉角來控制。在車速較低或轉向盤轉角很大時，后輪的轉向與前輪相反。當車輛行駛速度較高或轉向盤轉角較小時，后輪的轉向與前輪相同。第四頁，共51頁。當車輛高速轉彎時，離心力趨向使車輛后部向側面移動，這樣會使后輪在路面上發(fā)生側向滑動。這個過程稱側滑。車速和轉向的急劇程度決定了側滑的大小。如果側滑過大，會使汽車發(fā)生橫向旋轉，從而駕駛員失去對車輛的控制。在高速時四輪轉向系統(tǒng)使后輪轉動方向與前輪相同，側滑將會減輕，使穩(wěn)定性得到改善。高速行駛時前后輪轉向相同時的轉向角要比低速轉向相反時的角度小得多。第五頁，共51頁。圖6-2帶有常規(guī)前輪轉向系和四輪轉向系汽車的平行駐車方式第六頁，共51頁。電子控制式四輪轉向系統(tǒng)主要由后輪轉向執(zhí)行器和各種輸入傳感器組成。如圖6-3所示第二節(jié)電子控制四輪轉向系統(tǒng)的組成及工作原理第七頁，共51頁。后輪轉向執(zhí)行器可以與電動轉向器相對照。這個執(zhí)行器包含一個通過球螺桿機構驅(qū)動轉向齒條的電動機（圖6-4）。常規(guī)的轉向橫拉桿是從轉向執(zhí)行器連接到后輪轉向臂和轉向節(jié)處。執(zhí)行器內(nèi)的回位彈簧在點火開關關閉時或四輪轉向系統(tǒng)失效時將后輪推回直線行駛位置。一個主后輪轉角傳感器和一個副后輪轉角傳感器安裝在后輪轉向執(zhí)行器的頂端。一、后輪轉向執(zhí)行器第八頁，共51頁。圖6-4后輪轉向執(zhí)行器構造第九頁，共51頁。二、輸入傳感器1．主后輪轉角傳感器2．副后輪轉角傳感器3．主轉向角度傳感器4．副前輪轉角傳感器5．后輪速度傳感器6．車輛速度傳感器第十頁，共51頁。主后輪轉角傳感器位于后輪轉向執(zhí)行器的左側。這只傳感器含有一個隨循環(huán)球螺桿旋轉的脈沖環(huán)。一只電子傳感器直接安裝在脈沖環(huán)上部（圖6-5）。當循環(huán)球螺桿與脈沖環(huán)旋轉時，這個傳感器向控制單元發(fā)出數(shù)字電壓信號，顯示后輪轉角。1．主后輪轉角傳感器第十一頁，共51頁。對于后轉向傳感器的檢查，可按下面的步驟進行：后轉向傳感器的檢查步驟第十二頁，共51頁。第十三頁，共51頁。副后輪轉角傳感器安裝在后輪轉向執(zhí)行器上與主后輪轉角傳感器相反的一端。副后輪轉角傳感器含有一只連接在齒條軸上的錐形軸（圖6-9）。這只錐形軸與齒條一同水平移動。一根在副后輪轉角傳感器上的插棒與錐形軸錐面接觸。當錐形軸水平移動時，錐面使傳感器插棒來回運動。這根插棒的運動使傳感器產(chǎn)生模擬電壓信號，將轉角信息傳送到控制單元。2．副后輪轉角傳感器2．副后輪轉角傳感器第十四頁，共51頁。圖6-9安裝在后輪轉向執(zhí)行器上的副后輪轉角傳感器第十五頁，共51頁。副后轉角傳感器的調(diào)節(jié)可按下面的步驟進行：副后轉角傳感器的調(diào)節(jié)步驟第十六頁，共51頁。圖6-10調(diào)節(jié)副后轉角傳感器第十七頁，共51頁。轉向角度傳感器也稱轉向盤轉動傳感囂。主轉向角度傳感器安裝在組合開關下方的轉向柱上。轉動速度傳感器和轉向盤方向傳感器安裝在主轉向角度傳感器內(nèi)。轉動角度傳感器包含一排在傳感器下方轉動的、變換極性的磁鐵（如圖6-11）。當轉向盤轉動時，轉動速度傳感器向控制單元發(fā)送與轉向盤轉速和前輪轉角相關的信號。3．主轉向角度傳感器第十八頁，共51頁。圖6-11含有轉動速度傳感器和方向傳感器的主轉向角傳感器第十九頁，共51頁。轉動方向傳感器包含一只繞轉向柱的環(huán)形磁鐵。這只磁鐵有一個北極，也有一小部份是南極。控制單元利用方向傳感器傳來的信號確定轉向盤的轉動方向。主前轉角傳感器的調(diào)節(jié)按如下過程：（l）將車置在維修臺，使兩只車輪都在轉向半徑測量轉盤上，將轉盤向最右端再向最左端轉，并記下由最右端向最左端全程轉動的圈數(shù)。（2）將轉向盤向右轉回全程圈數(shù)的一半，這樣就使前轉向齒條處在中央位置，而轉向盤輪輻相對中央位置偏向角度應在制造廠規(guī)范之內(nèi)，否則，應該對主前轉角傳感器及輪輻重新調(diào)節(jié)。（3）將轉向盤設置在中央位置，并拆下轉向盤安裝螺母，用轉向盤拆卸器將轉向盤拆下（圖6-12）。（4）查看主前轉角傳感器上的標記號是否朝下（圖6-13），如果是，那么主前轉角傳感器處在電子中性位置。（5）如果主前轉角傳感器上的標記號不是朝下的，暫時將轉向盤裝上，并使輪輻處在水平位置，轉動轉向盤至黃色漆記號口朝下。主前轉角傳感器的調(diào)節(jié)步驟第二十頁，共51頁。（6）將轉向盤轉回水平位置，并拆下轉向盤。（7）裝上轉向盤，用花鍵定位，使輪輻的位置與中央位置最近。應確保轉向盤孔與安全氣囊電纜卷上銷釘配合（圖6-14）。不要用力向下推轉向盤使花鍵及電纜卷對正。當花鍵與電纜卷銷釘確定位后，將轉向盤向下壓到位并裝上安全螺母。

注：電纜卷含有一只導電帶，將轉向盤頂部的安全氣囊模塊與其電氣系統(tǒng)連接起來，而又能允許轉向盤轉動。（8）扶住轉向盤，將安裝螺母擰緊至規(guī)定力矩。第二十一頁，共51頁。副前輪轉角傳感器安裝在前齒輪齒條轉向器內(nèi)。這個傳感器含有一個與副后輪角度傳感器十分相似的錐形軸。這個副前輪轉向傳感器向控制單元發(fā)送與前轉向角相關的信號。副前輪轉角傳感器的調(diào)節(jié)可按下面的步驟進行：（1）用千斤頂提升起前后懸架，并將千斤頂支架放在底盤下方制造廠指定的位置。4個車輪必須都離開地面。（2）將轉向盤定在直駛行駛位置上。（3）將搭橋線接在4WS系統(tǒng)檢修接線柱處。（4）將駐車制動完全拉緊，打開點火開關，注意駐車制動報警燈是點亮的。（5）關上點火開關。4．副前輪轉角傳感器第二十二頁，共51頁。（6）切斷副前轉角傳感器蓋上的綁帶，并拆下這只蓋子（如圖6-15）。（7）從線夾上拆下導線來，并斷開線束接頭。（8）松開副前轉角傳感器鎖緊螺母，并用手擰緊此螺母，再將此螺母向后擰3/4圈，并接上頭。（9）確保前輪處在直線行駛位置，并轉動轉向盤至4WS指示燈變亮，將轉向盤保持在這個位置上。（10）慢慢將前轉角傳感器順時針轉動至4WS指示燈熄滅，記下傳感器相對于殼體的位置。（11）慢慢地將副前轉角傳感器逆時針轉動至4WS指示燈開始閃爍，并記下傳感器相對于殼體的位置（如圖6-16）。將副前轉向角傳感器調(diào)節(jié)至指示燈變熄和開始閃爍的中間位置并記住。然后將鎖緊螺母擰緊至規(guī)定力矩值。（12）關閉點火開關。如果前轉角傳感器的線束扭絞，拔出插頭并將線束弄直，裝上線束夾并裝上傳感器蓋，用新的綁帶將蓋子封緊。第二十三頁，共51頁。

后輪速度傳感器安裝在每只后輪上。這些傳感器與防抱死制動系統(tǒng)（ABS）控制單元以及四輪轉向控制系統(tǒng)相連接。每一只后輪轂上安有一只帶槽的環(huán)，輪速傳感器就直接安裝在這些帶槽的環(huán)的上方。這些傳感器包括一只繞有線圈的永久磁鐵。當后輪轉動時，帶槽的環(huán)上的齒經(jīng)過傳感器，這樣就在傳感器內(nèi)產(chǎn)生電壓。以Hz為單位的電壓頻率經(jīng)計算機處理以確定輪速（圖6-17）5．后輪速度傳感器第二十四頁，共51頁。

6．車輛速度傳感器

車輛速度傳感器將與車輛速度相關的電壓信號送到四輪轉向系統(tǒng)控制單元。這個車輛速度信息也被送到自動變速器控制單元。6．車輛速度傳感器

第二十五頁，共51頁。三、后輪轉向執(zhí)行器的維修三、后輪轉向執(zhí)行器的維修1．后輪轉向執(zhí)行器的拆卸2．轉向橫拉桿及其接頭的拆卸3．轉向拉桿接頭防塵套的拆卸與更換4．轉向橫拉桿及其接頭的安裝5．拆卸并更換后轉向執(zhí)行器的傳感器6.安裝后輪轉向執(zhí)行器第二十六頁，共51頁。

1．后輪轉向執(zhí)行器的拆卸

注意：許多轉向系維修、診斷過程需要在后轉向執(zhí)行器安裝中心鎖銷以將它鎖定在中央位置。按如下步驟將后輪轉向執(zhí)行器拆下：（1）用起動機將車輛抬高或用千斤頂將車輛后部抬高，并用千斤頂支架在制造廠指定的位置支住底盤。（2）從每只轉向橫拉桿接頭處，拆下開口銷及螺母。（3）將一只12mm螺母裝到轉向橫拉桿接頭處，直至球頭銷末端與螺栓平齊。（4）將專用工具裝到轉向橫拉桿接頭上，使其兩臂平行。將工具上螺母擰緊以松開轉向橫拉桿接頭（圖6-18）。在兩只轉向橫拉桿接頭處做同樣的操作。1．后輪轉向執(zhí)行器的拆卸第二十七頁，共51頁。圖6-18用專用工具拆卸轉向橫拉桿接頭第二十八頁，共51頁。專用工具：橫拉桿接頭拆卸工具。（5）從轉向橫拉桿上拆下螺母，并從轉向臂處拆下轉向橫拉桿。（6）拆下后轉向執(zhí)行器的罩（圖6-19）。（7）拆下蓋螺栓及墊圈，并裝上后輪轉向中心鎖銷（圖6-20）。（8）拆下后輪轉向執(zhí)行器的接地電纜接頭及所有電氣配線接頭（圖6-21）。（9）拆下四只安裝螺母及托架，并拆下后輪轉向執(zhí)行器（圖6-22）。第二十九頁，共51頁。第三十頁，共51頁。

2．轉向橫拉桿及其接頭的拆卸（1）用蠟筆做記號以標記轉向橫拉桿接頭、鎖緊螺母以及轉向橫拉桿的相對位置。（2）用扳手卡住轉向橫拉桿接頭，并松開鎖緊螺母（圖6-23）。（3）拆下轉向橫拉桿接頭。（4）從轉向橫拉桿內(nèi)接頭上，拆下防塵套夾箍及夾子（圖6-24）。2．轉向橫拉桿及其接頭的拆卸第三十一頁，共51頁。（5）將專用的齒條夾持工具平的一面朝向執(zhí)行器殼體，并用軟鋼錘將它在調(diào)節(jié)器殼體及墊圈之間來回扳動（圖6-25）。（6）將轉向橫拉桿上的鎖緊墊圈的彎起處弄平。維修要點：在松開轉向橫拉桿時握緊夾持工具，以免將轉動力作用到執(zhí)行器軸的螺紋上。（7）用專用工具夾住執(zhí)行器軸螺紋處，并用扳手松開轉向橫拉桿（圖6-26）。（8）沿軸的螺紋扭下轉向橫拉桿，隨后在每只轉向橫拉桿接頭進行同樣的操作。第三十二頁，共51頁。

3．轉向拉桿接頭防塵套的拆卸與更換轉向橫拉桿接頭防塵套筒如果裂開、松動或老化，必須更換，依如下步驟拆卸并更換接頭防塵套。（1）用一只大的螺絲刀將舊的防塵套從轉向橫拉桿接頭上起下來。（2）向新的防塵套內(nèi)加注制造廠推薦的滑脂，并在口部涂上較薄的一層。（3）用抹布將滑脂從球頭銷的滑動表面上擦去，并在球頭銷下表面及球頭銷體處加滑脂（圖6-27）。（4）用專用的工具將新防塵套裝入轉向橫拉桿接頭（圖6-28）。（5）用抹布將球頭銷圓錐面上的滑脂擦去，并在防塵套下端及轉向橫拉桿體處，涂抹密封液。3．轉向拉桿接頭防塵套的拆卸與更換第三十三頁，共51頁。

4．轉向橫拉桿及其接頭的安裝轉向橫拉桿內(nèi)接頭防塵套如果出現(xiàn)開裂、老化或損壞的情況則必須更換。按以下步驟安裝轉向橫拉桿及其接頭：（1）裝上轉向橫拉桿接頭，并使轉向橫拉桿接頭、螺母及轉向橫拉桿上的記號對齊，擰緊轉向橫拉桿螺母至規(guī)定力矩值。（2）擰上每只內(nèi)轉向橫拉桿并固定鎖緊墊圈，使其小凸起在轉向橫拉桿接頭內(nèi)端。限位墊圈裝在軸螺紋上時，要使有倒角的一面向外（圖6-29）。（3）用軟鋼錘輕敲執(zhí)行器殼體與限位墊圈之間的專用夾持工具（圖6-30）。（4）用夾持工具夾住軸的螺紋，并將橫拉桿接頭擰緊至規(guī)定力矩值。（5）將鎖緊墊圈小凸起翻向轉向橫拉桿內(nèi)接頭平面。4．轉向橫拉桿及其接頭的安裝第三十四頁，共51頁。（6）取下專用夾持工具，在轉向橫拉桿的滑動表面涂上硅滑脂（圖6-31），在轉向橫拉桿防塵套內(nèi)壁涂上較薄的一層硅滑脂。（7）在內(nèi)轉向橫拉桿接頭殼體的周圍，涂上制造廠推薦用的滑脂。（8）將防塵套裝到執(zhí)行器殼體上，并將防塵套箍和墊圈裝在相對于執(zhí)行器殼體的正確位置（圖6-32）。

注意：將防塵套夾箍敲緊時，注意不要損壞內(nèi)轉向橫拉桿防塵套。（9）夾緊防塵套夾箍，并將兩對鎖凸扣在箍上（圖6-33）。輕敲防塵套央箍重疊的部分，使其貼合并壓緊。第三十五頁，共51頁。

5．拆卸并更換后轉向執(zhí)行器的傳感器按以下步驟拆卸并更換主副后轉角傳感器：（1）松開副后轉角傳感器鎖緊螺母，并將傳感器沿螺紋從殼體中旋出（(圖6-34）。丟棄傳感器O型圈。（2）拆下兩只主后轉角傳感器的安裝螺栓，并將傳感器從執(zhí)行器殼體中取出（圖6-35）。注意定位銷的位置，并丟棄O型圈。5．拆卸并更換后轉向執(zhí)行器的傳感器

第三十六頁，共51頁。（3）在副后轉角傳感器上，安裝鎖緊螺母及新的O型圈。（4）在O型圈上涂一層較薄的滑脂，并將傳感器裝到執(zhí)行器殼體里。（5）轉動傳感器直至它觸到錐形軸，再反向旋出半圈，用手指擰緊鎖緊螺母。副后轉角傳感器的最終調(diào)整是在執(zhí)行器裝到車上時完成的。（6）在主后轉角傳感器O型圈表面上涂一層滑脂，并將它裝到傳感器上。（7）將主后轉角傳感器及密封圈裝到執(zhí)行器殼體內(nèi)，注意定位銷的位置，并擰緊安裝螺母至規(guī)定力矩值。 第三十七頁，共51頁。

6.安裝后輪轉向執(zhí)行器按下述步驟安裝后輪轉向執(zhí)行器：（1）裝上后輪轉向執(zhí)行器及4只安裝螺栓及托架，托架上的箭頭指向上（圖6-36）。（2）將后輪轉向執(zhí)行器安裝螺栓擰緊至規(guī)定力矩。（3）將轉向臂與轉向橫拉桿接頭重新連接起來，并將槽頂螺母擰緊至規(guī)定力矩。如有必要，再稍擰緊螺母以使它上面的槽與橫拉桿銷孔對齊。（4）將開口銷安裝在螺母及轉向橫拉桿銷釘開口處，并將開口銷中一叉向下彎至螺母上，將其另一叉向上扳至轉向橫拉桿球頭銷頂部（圖6-37）。6.安裝后輪轉向執(zhí)行器第三十八頁，共51頁。（5）檢查所有線路接頭是否有污染，并視需要進行清潔，安裝后輪轉向執(zhí)行器上所有的線路接頭并將接頭螺母擰緊至規(guī)定力矩（圖6-38）。（6）安裝主后轉向傳感器插頭上的接線柱罩。拆下后輪轉向鎖銷，并裝上蓋螺栓及墊圈。待到后輪轉向執(zhí)行器完成最終的調(diào)整后才安裝轉向執(zhí)行器罩。第三十九頁，共51頁。圖6-38后輪轉向執(zhí)行器上電氣插頭的安裝第四十頁，共51頁。四、電子控制四輪轉向系統(tǒng)的工作特性1．四輪轉向控制單元的工作情況2．四輪轉向工作特性第四十一頁，共51頁。

1．四輪轉向控制單元的工作情況發(fā)動機工作時，四輪轉向控制單元不斷地從所有的輸入傳感器處收到信息。如果轉向盤轉動、四輪轉向控制單元就會對車輛速度傳感器、主轉向盤角度傳感器、副前輪轉角傳感器，主、副后輪轉角傳感器，以及后輪速度傳感器傳來的信息進行分析，并計算適當?shù)暮筝嗈D向角，然后將電池電壓輸?shù)胶筝嗈D向執(zhí)行電動機使后輪轉向。電池電壓通過兩只大功率輸出晶體管輸送到后輪轉向執(zhí)行器電動機處。其中一只晶體管在右轉彎時導通而另一只在左轉彎時導通。主副后輪角度傳感器將反饋信號送到四輪轉向驅(qū)動控制單元以顯示后輪轉角已被執(zhí)行。1．四輪轉向控制單元的工作情況

第四十二頁，共51頁。

2．四輪轉向工作特性當車速低于29km/h時，如果轉向盤轉動，后輪會立即開始向與前輪相反的方向轉動（圖13-10）。在車速為零時，后輪最大轉向角是6°。后輪轉向角減小的程度隨車速變化，在29km/h時后輪轉角幾乎是零。當車速增至大于29km/h時，轉向盤在最初200°轉角內(nèi)后輪轉向與前輪一致。在這個車速范圍內(nèi)，轉向盤轉角大于200°時，后輪會轉向相反的方向。當車速提高到96km/h并且轉向盤轉角是100°時，那么后輪將會向與前輪相同的方向轉動大約1°。在這種車速下，如果轉向盤轉動500°，后輪將會沿與前輪相反的方向轉動大約1°（如圖6-39）。2．四輪轉向工作特性第四十三頁，共51頁。圖6-39由車速和轉向盤轉角確定的后輪轉向角第四十四頁，共51頁。四輪轉向控制系統(tǒng)在故障出現(xiàn)時，即使是暫時故障，將故障碼進行存儲并接通四輪轉向指示燈，一定要向顧客問清導致指示燈亮的狀況并在路試中重現(xiàn)。如果路試中四輪轉向指示燈沒有亮，系統(tǒng)的電子系統(tǒng)是完好的而不需進一步診斷。那么可從制造廠的維修手冊中尋找問題來源，確保在診斷過程中發(fā)現(xiàn)問題。第三節(jié)電子控制四輪轉向系統(tǒng)的故障診斷第四十五頁，共51頁。

1.在點火開關打開時故障碼的顯示必須確切地遵照制造廠的維修手冊上四輪轉向系統(tǒng)的維修和診斷步驟。下面以本田序曲型轎車上典型操作步驟為例說明。（