項(xiàng)目3 電子控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢修

項(xiàng)目3電子控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢修——任務(wù)1電子控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障診斷郭剛2015年8月1日故障案例：一輛吉利遠(yuǎn)景汽車配有電子控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，行駛25萬公里時，電子控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力失效。故障分析：出現(xiàn)這種故障，可以考慮是以下原因造成的：①接插件接觸不良，接插處退片、退套、虛接與虛焊的情況；②扭矩傳感器超出額定行程；③ECU故障；④更換轉(zhuǎn)向柱總成以后，沒有對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)定。一、認(rèn)識并檢測電子控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電子控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括液壓式EPS和電動式EPS。液壓式EPS只是在純液壓助力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加裝了了傳感器，電腦和執(zhí)行器，它是一種過渡產(chǎn)品；電動式EPS比液壓式EPS有許多優(yōu)點(diǎn)，本文將重點(diǎn)介紹電動式EPS。電動式EPS能根據(jù)不同的情況產(chǎn)生適合各種車速的動力轉(zhuǎn)向，不受發(fā)動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的影響，在停車時，駕駛員也可獲得最大的轉(zhuǎn)向動力；汽車在行駛過程中，電子控制裝置可調(diào)整電動機(jī)的助力以改善路感；電動式EPS的重量可比液壓式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輕25%（零部件少，重量輕）；由于該動力轉(zhuǎn)向裝置不是發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動的，電動機(jī)只是在轉(zhuǎn)向時才接通，故可節(jié)省燃油。（一）電動式EPS的基本組成主要由車速傳感（位于變速箱輸出軸）、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器、ECU、電動機(jī)、電磁離合器、小齒輪、齒條等組成。該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于日本日產(chǎn)、三菱、大發(fā)、富士重工、鈴木等汽車公司的許多車型上?；窘M成如圖所示。1-轉(zhuǎn)向車輪；2-橫拉桿；3-小齒輪；4-齒條；5-輸出軸；6-扭桿；7-轉(zhuǎn)矩傳感器；8-轉(zhuǎn)向輸人軸；9-轉(zhuǎn)向盤；10-電磁離合器；11-ECU；12-電動機(jī)；13-轉(zhuǎn)向角傳感器動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本組成

1.電動機(jī)電動式EPS所用的電動機(jī)與起動發(fā)動機(jī)用直流電動機(jī)原理基本相同，但通常采用永磁磁場。最大電流一般為30A左右，電壓為l2V，額定轉(zhuǎn)矩為l0Nm左右?？刂浦绷麟妱訖C(jī)要正反轉(zhuǎn)的控制電路如下圖所示。電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路a1、a2為觸發(fā)信號端。當(dāng)a1端得到輸入信號時，晶體管VT3導(dǎo)通，VT2得到基極電流而導(dǎo)通，電流經(jīng)VT2、電動機(jī)M、VT3、搭鐵而構(gòu)成回路，于是電動機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)a2端得到輸入信號時，電流經(jīng)VT1、M、VT4、搭鐵而構(gòu)成回路，電動機(jī)則因電流方向相反而反轉(zhuǎn)。只要控制觸發(fā)信號端電流的大小，就可以控制通過電動機(jī)電流的大小，即可以控制電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的大小。2.電磁離合器電磁離合器主要由電磁線圈、主動輪、從動軸、壓板等組成。如下圖所示。1-滑環(huán)；2-電磁線圈；3-壓板；4-花鍵；5-從動軸；6-主動輪；7-球軸承電磁離合器3.減速機(jī)構(gòu)減速機(jī)構(gòu)主要由蝸輪9和蝸桿10構(gòu)成。如下圖所示。1-轉(zhuǎn)矩傳感器；2-控制臂；3-輸人軸；4-扭桿；5-滑塊；6-球槽；7-滑環(huán)；8-鋼珠；9-蝸輪；10-蝸桿；11-電磁離合器；12-電動機(jī)減速機(jī)構(gòu)4.轉(zhuǎn)矩傳感器由電位計(jì)、集成電路IC部分、電流信號輸出部分組成。1－輸入軸；2－扭桿；3－信號輸出端；5－電位計(jì)，6－輸出軸；7－滑環(huán)5.ECU轉(zhuǎn)矩傳感器轉(zhuǎn)矩傳感器工作時，轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向角信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器被輸入到中央處理器(CPU)，中央處理器根據(jù)這些信號和車速計(jì)算出最優(yōu)化的助力轉(zhuǎn)矩。ECU把己計(jì)算出來的參數(shù)值作為電流命令值送到D/A轉(zhuǎn)換器并轉(zhuǎn)換為模擬量，再將其輸入到電流控制電路；電流控制電路把來自微處理器的電流命令值同電動機(jī)電流的實(shí)際值進(jìn)行比較，產(chǎn)生一個差值信號。該差值信號被送到驅(qū)動電路，該電路可驅(qū)動動力裝置并向電動機(jī)提供控制電流。也即當(dāng)轉(zhuǎn)矩傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器的信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器處理后，微處理器就在其內(nèi)存中尋找與該信號相匹配的電動機(jī)電流值，然后將此值輸送給D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換，處理后的模擬信號再送給限流器，由限流器來決定電動機(jī)驅(qū)動電路電流值的大小。微處理器同時給電動機(jī)驅(qū)動電路輸出另一個信號，即決定電動機(jī)(左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn))的轉(zhuǎn)動方向。電動動力轉(zhuǎn)向ECU及其控制系統(tǒng)（二）電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理

電動式EPS利用電動機(jī)作為助力源，根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向參數(shù)等，由ECU完成助力控制。當(dāng)操縱轉(zhuǎn)向盤時，裝在轉(zhuǎn)向盤軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器不斷地測出軸上的轉(zhuǎn)矩信號，該信號與車速信號同時輸入到ECU。ECU根據(jù)這些輸入信號，確定助力轉(zhuǎn)矩的大小和方向，即選定電動機(jī)的電流和轉(zhuǎn)向，調(diào)整轉(zhuǎn)向輔助動力的大小。電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩由電磁離合器通過減速機(jī)構(gòu)增扭后，加在汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，使之得到一個與汽車工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。

當(dāng)車速為0～45km/h時，根據(jù)車速決定轉(zhuǎn)向助力的大小。當(dāng)車速高于43～52km/h時，停止對電動機(jī)供電的同時，使電動機(jī)內(nèi)的電磁離合器分離，按普通轉(zhuǎn)向按普通轉(zhuǎn)向控制方式工作，以確保行車安全；在轉(zhuǎn)向器偏轉(zhuǎn)至最大時，由于此時電動機(jī)不能轉(zhuǎn)動，所以注入電動機(jī)的電流達(dá)到最大值，為了避免持續(xù)的大電流使電動機(jī)及控制組件發(fā)熱損壞，所以每當(dāng)較大電流連續(xù)通過30s后，系統(tǒng)就會控制電流使之逐漸減小。當(dāng)臨界控制狀態(tài)解除后，控制系統(tǒng)就會再逐漸增大電流，一直達(dá)到正常的工作電流值為止。該系統(tǒng)的ECU具有故障自診斷功能，當(dāng)ECU檢測出系統(tǒng)存在故障時，可顯示出相應(yīng)的故障代碼，以便采取相應(yīng)的措施。當(dāng)ECU檢測到系統(tǒng)的基本部件（如轉(zhuǎn)矩傳感器、電動機(jī)、車速傳感器等）出現(xiàn)故障而導(dǎo)致系統(tǒng)處于嚴(yán)重故障的情況下，系統(tǒng)就會使電磁離合器斷開，停止轉(zhuǎn)向助力控制，確保系統(tǒng)安全、可靠。故障檢查：首先利用解碼器查故障碼，解碼器出現(xiàn)52故障碼，說明轉(zhuǎn)矩傳感器無信號輸出，然后用萬用表仔細(xì)測量轉(zhuǎn)矩傳感器，發(fā)現(xiàn)2號角電阻為無窮大，說明線路斷路。故障排除：用焊錫把2號角的線束焊好，并纏上絕緣膠帶，用解碼器清除故障碼，再次檢查故障碼，沒有發(fā)現(xiàn)任何故障碼，試車，駕駛員對轉(zhuǎn)向助力效果滿意，至此故障排除。任務(wù)2電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢修故障案例：一輛Mira轎車配有電子控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在行駛過程中，方向朝右邊偏行。故障分析：故障的原因可能有①輪胎氣壓左右不一致或前束不準(zhǔn)確；②扭矩傳感器調(diào)整不當(dāng)導(dǎo)致電壓信號不準(zhǔn)確。一、檢修電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的具體方法（一）故障自診斷系統(tǒng)將萬用表直流電壓擋的正測試棒接在診斷連接器的2號接柱上，負(fù)測試棒接搭鐵，接通點(diǎn)火開關(guān)ON檔，故障代碼即由小到大的順序顯示出來，如下圖所示1-多點(diǎn)燃油噴射（MPI)；2-電動助力轉(zhuǎn)向；A-連按片米拉轎車自診斷迕接器（二）系統(tǒng)線路及機(jī)件檢修1.警告燈的檢查當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)處于ON時，警告燈應(yīng)點(diǎn)亮，發(fā)動機(jī)起動后警告燈熄滅為正常。警告燈不亮?xí)r，檢查燈泡是否損壞，熔絲和導(dǎo)線是否斷路。若發(fā)動機(jī)起動后，警告燈仍亮?xí)r，首先應(yīng)考慮該系統(tǒng)是否處于保險狀態(tài)（只有常規(guī)轉(zhuǎn)向工作，無電動助力），并通過其自診斷系統(tǒng)作必要的檢查。2.轉(zhuǎn)矩傳感器的檢查從轉(zhuǎn)向器總成上拆下轉(zhuǎn)矩傳感器及其插接器，如下圖所示。

a)直流電動機(jī)導(dǎo)線插接器；b)轉(zhuǎn)矩傳感器電磁離合器導(dǎo)線插接器；c)車速傳感器導(dǎo)線插接器Mira轎車電動式EPS轉(zhuǎn)向裝置導(dǎo)線插接器測定轉(zhuǎn)矩傳感器主側(cè)端子③和⑤之間和副側(cè)端子⑧和⑩之間的電阻，標(biāo)準(zhǔn)值為2.18±0.66kΩ。若不符合要求，則為轉(zhuǎn)矩傳感器異常，應(yīng)更換轉(zhuǎn)向器總成。轉(zhuǎn)向盤處于中間位置時，測量上述各端子之間的電壓，電壓為2.5V為良好，4.7V以上為斷路，0.3V以下為短路。3.電磁離合器的檢查從轉(zhuǎn)向器上斷開電磁離合器的導(dǎo)線插接器，將蓄電池的正極接電磁離合器端子①上，蓄電池的負(fù)極與端子⑥相接，在接通與斷開端子⑥的瞬間，離合器應(yīng)有工作聲音。若沒有聲音，表明電磁離合器有故障，應(yīng)更換轉(zhuǎn)向器總成。4.直流電動機(jī)的檢查從轉(zhuǎn)向器上斷開電動機(jī)的導(dǎo)線插接器，給電動機(jī)加上蓄電池電壓時，電動機(jī)應(yīng)有轉(zhuǎn)動聲音。若沒有聲音，應(yīng)更換轉(zhuǎn)向器總成。5.車速傳感器的檢查從變速器上拆下車速傳感器，用手轉(zhuǎn)動車速傳感器的轉(zhuǎn)子，檢查其能否順利運(yùn)轉(zhuǎn)，若有卡滯應(yīng)予以更換。測定車速傳感器導(dǎo)線插接器的主側(cè)端子①與②之間及側(cè)副側(cè)端子④與⑤之間的電阻值，其值等于165±20Ω為良好。若與上述不符，則必須更換車速傳感器。故障檢查：首先測量輪胎氣壓和前束，發(fā)現(xiàn)胎壓和前束準(zhǔn)確；然后在方向盤居中時測量轉(zhuǎn)矩傳感器主側(cè)端子③和⑤之間和副側(cè)端子⑧和⑩之間的電壓，發(fā)現(xiàn)③和⑤端子的電壓是2.3伏，⑧和⑩端子的電壓是2.8伏。故障排除：松開轉(zhuǎn)矩傳感器的緊固螺栓，調(diào)整轉(zhuǎn)矩傳感器的位置，直到③和⑤端子的電壓是2.5伏，⑧和⑩端子的電壓也是2.5伏，重新緊固螺栓，最后試車，故障排除。任務(wù)3四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與檢測故障案例：一輛進(jìn)口寶馬越野車，儀表板上4WS故障燈常亮，并且后輪轉(zhuǎn)向不起作用。故障分析：四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU監(jiān)測到了電控系統(tǒng)的故障，所以將后輪鎖定在直線行駛位置，并且點(diǎn)亮了4WS故障燈。

一、理解4WS電控系統(tǒng)的工作原理（一）電控四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成如下圖電控四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器、輸入傳感器和電控單元組成。這里主要介紹后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器和輸入傳感器。1、6-后輪轉(zhuǎn)速傳感器；2-四輪轉(zhuǎn)向控制單元；3-主前輪轉(zhuǎn)角傳感器；4-副前輪轉(zhuǎn)角傳感器；5-車輛速度傳感器（VSS）；7-副后轉(zhuǎn)角傳感器；8-后軸轉(zhuǎn)向執(zhí)行器；9-主后轉(zhuǎn)角傳感器

控制單元安裝在行李箱的電子控制四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1.后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器如下圖所示，后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器包含一個通過球螺桿驅(qū)動轉(zhuǎn)向齒條的電動機(jī)。常規(guī)的轉(zhuǎn)向橫拉桿從轉(zhuǎn)向執(zhí)行器連接到后輪轉(zhuǎn)向臂和轉(zhuǎn)向節(jié)處。執(zhí)行器內(nèi)的復(fù)位彈簧在點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉或四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失效時將后輪推向直線行駛位置。一個后輪轉(zhuǎn)角傳感器和一個副后輪轉(zhuǎn)角傳感器安裝在后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器的頂端。1-轉(zhuǎn)向軸螺桿；2-主后輪轉(zhuǎn)角傳感器；3-定子；4-執(zhí)行器殼體；5-副后輪轉(zhuǎn)角傳感器；6-復(fù)位彈簧；7-換向器；8-電刷；9-轉(zhuǎn)子；10-循環(huán)球螺桿電控四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器2．輸入傳感器（1）主后輪轉(zhuǎn)角傳感器主后輪轉(zhuǎn)角傳感器位于后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器的左側(cè)，如下圖所示。這只傳感器包含一個隨循環(huán)球螺桿旋轉(zhuǎn)的脈沖環(huán)。一個電子傳感器直接安裝在脈沖環(huán)上部。當(dāng)循環(huán)球螺桿旋轉(zhuǎn)時，這個傳感器向控制單元發(fā)出數(shù)字信號，指示后輪轉(zhuǎn)角。1-電磁轉(zhuǎn)子；2-霍爾集成電路片；3-監(jiān)測記錄元件主后輪轉(zhuǎn)角傳感器（2）副后輪轉(zhuǎn)角傳感器副后輪轉(zhuǎn)角傳感器安裝在后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器上與主后輪轉(zhuǎn)角傳感器相反的一端，如下圖所示。副后輪轉(zhuǎn)角傳感器含有一根連接在齒條上的錐形軸，錐形軸與齒條一同水平移動。一根在副后輪轉(zhuǎn)角傳感器上的插棒與錐形軸錐面接觸。當(dāng)錐形軸水平移動時，錐面使傳感器插棒移動。插棒的移動使傳感器產(chǎn)生模擬電壓信號，將后輪轉(zhuǎn)角信號傳送到控制單元。1-副后輪轉(zhuǎn)角傳感器；2-錐形軸；3-轉(zhuǎn)向軸螺桿；4-插棒（3）主前輪轉(zhuǎn)角傳感器主前輪轉(zhuǎn)角傳感器也稱轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動傳感器，其安裝在組合開關(guān)下方的轉(zhuǎn)向柱上，如圖3-13所示。轉(zhuǎn)動速度傳感器和轉(zhuǎn)向盤方向傳感器安裝在主前輪轉(zhuǎn)角傳感器內(nèi)。轉(zhuǎn)動速度傳感器包含一排在傳感器下方轉(zhuǎn)動的、變換磁性的磁鐵。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)動速度傳感器向控制單元發(fā)送與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)速和前輪轉(zhuǎn)角相關(guān)的信號。轉(zhuǎn)動方向傳感器包含一個繞轉(zhuǎn)向柱的環(huán)形磁鐵。這個磁鐵有一個N極和一個S級。控制單元利用方向傳感器傳來的信號確定轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動方向。1-霍爾集成電路片；2-監(jiān)測記錄元件；3-輸出線路；4-鎖頸；5-鎖殼；6-軸承；7-塑料磁鐵；8-磁轉(zhuǎn)子含有轉(zhuǎn)動速度傳感器和方向傳感器的主前輪轉(zhuǎn)角傳感器（4）副前輪轉(zhuǎn)角傳感器副前輪轉(zhuǎn)角傳感器安裝在前齒輪—齒條轉(zhuǎn)向器內(nèi)。這個傳感器的原理與副后輪轉(zhuǎn)角傳感器一致。用于向控制單元發(fā)送與前輪轉(zhuǎn)向角相關(guān)的信號。（5）后輪轉(zhuǎn)速傳感器如下圖所示，后輪轉(zhuǎn)速傳感器安裝在每個后輪上，它是與防抱死制動系統(tǒng)（ABS）共用的傳感器。其結(jié)構(gòu)和工作原理參考防抱死制動系統(tǒng)（ABS）。