PS汽车电动液压助力转向.doc

第1章 绪论 1.1 汽车转向系统简介 汽车转向系统可以分为无助力转向系统和有助力转向系统。随着科技发展和新技术的采用，有助力转向系统逐渐由传统的液压助力转向(HPS) (Hydraulic Power Steering)系统向电动液压助力转向(EHPS) (Electronic Hydrautic Power Steering)系统和电动助力转向(EPS)(Etectronic Power Steering)系统发展。 汽车在转向的时候，由于车轮与地面的摩擦，前桥载荷可以高达几千牛顿，在没有助力的情况下用手臂转动转向盘会感觉到比较沉重，所以，需要采取助力转向来解决转向轻便性问题。而随着车速的增加，车轮与地面的摩擦力减小，在提供相同助力的情况下，高速时会令人感觉到转向盘发飘，另外，转向盘高速转动的时候，助力容易出现严重滞后，因此需要采用助力调节来解决转向盘发飘和助力跟随性问题。 传统的液压助力转向系统是利用发动机带动转向油泵工作，油泵的流量和压力随发动机的转速升高而增加当转向的时候，液压油流入其中的一个缸，而另外的一缸则有一部分油回流。这样两缸之间产生了压力差，从而产生助力。如果油泵的流量和压力越高，那么产生的助力就越大。对于汽车来说，车速越高，发动机的转速越快，这样油泵的流量和压力就会越大，相应的产生的助力也就越大，导致高速时转向盘发飘，为了解决这个问题，液压助力转向系统使用控制阀控制进入油缸的流速，让流速不要随着泵的转速改变而改变，这样解决了发飘的部分问题。 电动液压助力转向系统是在传统液压系统的基础上增设了电控单元(ECU)而组成的，它使用电机代替发动机带动转向油泵工作。通过ECU控制电机转速，电机转速越高，转向油泵的流量和压力越大，相应产生的助力也就越大。通过调节电机转速，就可以实现助力可变。 电动助力转向系统是由独立于发动机的蓄电池提供动力带动电机，用扭矩传感器测出施加于转向轴的扭矩，根据不同行驶条件通过ECU传送给电动机一个合适的电流以产生适合工况的转向助力。 传统的液压助力转向系统还存在以下问题:首先没有实现真正的助力调节，它采用恒流速的方法，只能部分解决转向盘发飘问题，高速时感觉较轻，低速时感觉较沉，操控舒适性较差;另外，在车速升高时，发动机转速升高，泵的流速升高，控制阀控制大部分液压油没有进入油缸而是回流入泵，这样造成了较大的能源损耗。 电动液压助力转向系统能量损耗较小，可以根据不同的路况提供可变助力，操纵手感好，适用于中型以上的货车和豪华轿车。 电动助力转向系统最节能，但目前使用的是有刷直流电机，寿命相对较短，适用于轻型轿车。 1.2 EHPS系统特点以及发展现状 1.2.1 EHPS系统构成及工作原理 电动液压助力转向系统是在液压动力转向系统基础上发展起来的，是将电机与液压动力电动泵、齿轮齿条式转向器、转向控制阀、电控单元等集成在一起的一种转向技术。它的结构如图1-1。 图1-1电动液压助力转向系统组成图 系统工作原理;首先控制器(Controller)实时的根据角度传感器（Steering angle sensor）和车速传感器等的信号计算出合适的电机转速，并调节电机达到该合适转速;在电机带动下，液压泵将高压油从出油孔泵出通过出油管进入转向阀，当有转向操作时，转阀阀芯和阀套产生相对运动，导致高压油进入其中一个油缸(左缸)，使左右油缸产生压力差，从而产生助力，另一个油缸(右缸)的低压油被压出来回流入液压泵。图中深色管为高压油，浅色管为低压油。当无转向操作时，高压油不进入油缸，直接回流入液压泵。 1.2.2 EHPS系统与其它转向系统的比较 传统液压助力转向系统由于由发动机带动转向油泵，在不转向或转向时都要消耗发动机部分动力。其次，一般液压动力转向系统所使用的转向油泵的流量是根据发动机怠速时能使动力转向系统产生足够的转向助力所需的供油量来确定，当提高发动机转速的时候，其供油量不断的增加，但由于动力转向系统要求转向油泵的流量如图1-2所示，要求随着发动机转速的提高所要求转向油泵的流量保持不变或下降。因此，在高速时，转向油泵内大部分流量通过溢流阀返回，在转向油泵内循环，造成转向油泵发热，更重要的是造成能源浪费，不符合汽车节能要求，也不符合汽车对转向系统的要求，能耗对比如图1-3。 图1-2转向泵流量特性曲线图 1）传统液压助力转向系统 2）采用控制阀的液压助力转向系统 3）电动液压助力转向系统 图1-3能量消耗对比 1.2.3 EHPS系统的特点 EHPS系统是由直流电机带动电动泵工作，而不是由发动机驱动，可根据转向需求提供不同的转向力，满足汽车对转向系统的要求。在发动机怠速时，电动泵提供较大的流量，而在高速时，按转向要求，使其流量有所下降。亦