銳志電助力

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    新款銳志乘用車(chē)裝備的是目前較新型的電動(dòng)轉向裝置?，F代汽車(chē)的動(dòng)力轉向，有液壓式和電動(dòng)式兩種類(lèi)型，絕大多數汽車(chē)采用液壓動(dòng)力轉向。由于電動(dòng)助力轉向系統具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，所以在現代汽車(chē)上使用日益增多。電動(dòng)助力轉向有兩種基本形式，即電液轉向系統和電動(dòng)助力轉向系統。銳志乘用車(chē)電動(dòng)轉向助力系統由電機提供動(dòng)力。該電動(dòng)轉向的結構比較復雜，技術(shù)含量較高。本文對該系統的結構及基本原理及其常見(jiàn)故障進(jìn)行分析，希望對同行能有所幫助。

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    一、銳志乘用車(chē)電動(dòng)助力轉向系統的基本組成

    電動(dòng)助力轉向系統是由轉向控制單元控制轉向電機工作來(lái)實(shí)現助力的轉向系統（如圖1所示）。駕駛員操縱方向盤(pán)的轉向力矩，通過(guò)轉向齒輪和轉向拉桿傳到汽車(chē)的轉向輪上；與此同時(shí)，電子控制單元再根據目前駕駛員操縱方向盤(pán)的轉向力矩、當時(shí)行駛的車(chē)速和一定的設計要求，計算出所需要的轉向助力。而所需的轉向助力是通過(guò)調整電機的電壓和電流來(lái)實(shí)現的，所以轉向輪上最終得到的轉向力矩，是駕駛員轉向力矩和轉向電動(dòng)助力之和（后者遠大于前者）。電動(dòng)轉向助力系統直接使用電源，它不消耗發(fā)動(dòng)機的機械動(dòng)力，故不會(huì )直接影響發(fā)動(dòng)機的運轉，從而比傳統的液壓助力轉向系統節省燃油。

    二、轉向助力系統的主要部件

    該電動(dòng)助力轉向系統主要包括：由方向盤(pán)直接驅動(dòng)的轉矩傳感器，其下部的小齒輪驅動(dòng)齒條；轉向電機，裝于轉向管柱的中部；減速裝置，采取與電機轉子內殼配套的循環(huán)滾珠式減速齒輪；轉角傳感器，反映助力電機的轉角和轉向；齒條軸的外殼及左右橫拉桿。其結構如圖2所示。

    1.轉向扭矩傳感器結構與工作原理

    轉向扭矩傳感器包括兩部分，分別安裝在方向盤(pán)的輸入軸和轉向小齒輪的輸出軸上。

    (1)轉子部分由上下兩層構成，且均裝有轉矩傳感器（如圖2所示）。輸入軸和輸出軸是由一根細金屬銷(xiāo)連接成一體，轉子部分上方有銷(xiāo)孔（如圖3所示）。輸入軸和輸出軸兩者上部是鋼性連接，由汽車(chē)方向盤(pán)的轉軸即輸入軸驅動(dòng)。其下層轉子帶動(dòng)小齒輪推動(dòng)齒條的平移，驅動(dòng)轉向輪左右轉向。

    轉向扭矩傳感器的上層部分由方向盤(pán)直接驅動(dòng)，由于下端沒(méi)有負載，所以它的轉動(dòng)量與方向盤(pán)轉軸完全同步。但轉矩傳感器的下層部分帶有轉向小齒輪（有一定阻力），中間通過(guò)細扭桿驅動(dòng)，導致下層轉子的轉動(dòng)量相對較小，這就造成上、下層轉子在機械上會(huì )產(chǎn)生相對角位移差。當汽車(chē)轉向時(shí)，在不同的道路條件遇到不同的轉向阻力時(shí)，輸入軸與輸出軸這兩個(gè)轉軸會(huì )產(chǎn)生與轉向轉矩大小相應的角度差。

    (2)定子部分亦有上下兩層線(xiàn)圈，分別對應轉子的上下部。定子線(xiàn)圈部分有兩種線(xiàn)圈分布，分別是勵磁線(xiàn)圈和檢測線(xiàn)圈（如圖4所示），其上共有七根不同顏色的細導線(xiàn)與外界聯(lián)系。其勵磁線(xiàn)圈對轉子部分的線(xiàn)圈通過(guò)電磁感應起勵磁作用；檢測線(xiàn)圈則將輸入、輸出軸的上下角差（轉向轉矩）檢測出來(lái)，向電子控制單元輸送電信號，這個(gè)電信號是以定子線(xiàn)圈上的兩列正弦波的相位差，反映此時(shí)轉矩傳感器檢測到的轉矩大小。

    2.助力電機及減速器的結構與工作原理

    在轉向器中部柱管內壁，安裝有助力電機及減速器（如圖2所示）。

    助力電機為無(wú)電刷的三相交流電機，定子線(xiàn)圈為三相雙星形連接（如圖5所示），電機轉子是強永磁式的。此電機設計的轉動(dòng)慣量較小，便于汽車(chē)行駛時(shí)靈活的變轉向操作。該電機的改變旋轉方向極方便，只是將三相電源任意兩相間進(jìn)行換接即能實(shí)現迅速的轉向助力操作。而且此電機具有低噪聲、高轉矩的特點(diǎn)，能克服行駛各種道路時(shí)的轉向阻力，進(jìn)行靈活轉向操作。

    (2)供給助力電機的電源為27~34V的三相交流電壓。此電動(dòng)助力轉向控制單元中，還專(zhuān)門(mén)設置有提升電壓的逆變器和電感儲能線(xiàn)圈，由類(lèi)似三相橋式、能將蓄電池的電壓轉為27~34V的電路完成。當駕駛員操縱方向盤(pán)時(shí)，則會(huì )自動(dòng)根據轉向阻力大小，輸出27~34V之間的可變電壓；當駕駛員未打方向或車(chē)輛直線(xiàn)行駛時(shí)，電機不運轉，此時(shí)電機的電壓為0。

    (3)通過(guò)控制助力電機的電流，來(lái)控制轉向助力的大小。電動(dòng)助力轉向裝置的控制單元接收轉矩傳感器和車(chē)速傳感器的信號，并且根據轉角傳感器的數據判斷當前車(chē)輛行駛狀況，決定施加給轉向電機的助力電流大?。ㄈ鐖D6所示）。

    轉向電機還有過(guò)熱保護功能，當溫度超過(guò)規定值，為保護電源和電機不致過(guò)載，此時(shí)應限制電機的助力電流，直至溫度下降規定的允許值為止。

    (4)采用循環(huán)滾珠式減速機構。為降低轉向電機的轉速，以獲得更大的力矩，采取了與電機轉子內殼配套的循環(huán)滾珠式減速裝置。極小的鋼珠在四個(gè)極光滑的槽內循環(huán)滾動(dòng)減速（如圖2所示），將動(dòng)力傳遞給齒條軸作直線(xiàn)運動(dòng)，推動(dòng)兩個(gè)轉向輪左右擺動(dòng)，以驅動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行轉向。由于鋼珠極小，在精細加工的導槽內循環(huán)滾動(dòng)，故傳動(dòng)噪聲極微。

    3.轉角傳感器的結構與工作原理

    該傳感器屬于電磁感應式傳感器，能將轉向電機的轉向角度信號輸出到控制單元。這個(gè)傳感器轉子為凸極式，轉子與電機轉子是連成一體的。定子線(xiàn)圈呈圓環(huán)狀，套在轉子外，通過(guò)電磁感應原理，檢測出轉子的轉角。在拆檢時(shí)不能單獨取下此轉角傳感器，只能通過(guò)解體轉向器總成時(shí)，才能拆檢。但可通過(guò)定子上的電路接插件進(jìn)行檢測。

    轉向控制單元安裝在蓄電池的下方，除有處理傳感器信號功能外，控制單元還有提升蓄電池電壓、逆變?yōu)槿嚯娏麟姷墓δ?。亦縮短了控制單元與動(dòng)力轉向機總成之間的電纜長(cháng)度，可減小線(xiàn)路的電壓降。

    三、電動(dòng)助力轉向系統的基本工作原理

    1.轉向助力的控制信號流程

    轉向助力的控制信號流程如圖7所示。

    2.轉向初始化的功能

    當更換或檢拆方向盤(pán)、轉向柱、轉向控制單元等部件時(shí)，應對轉向的電氣控制系統進(jìn)行初始化設定，可用檢測儀或手工設定，手工初始化的具體方法是：

    (1)用導線(xiàn)短接Tc和底盤(pán)的搭鐵線(xiàn)CG端子，

    (2)將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)接通；

    (3)再用線(xiàn)短接Ts和CG端子；

    (4)在20s內斷開(kāi)/連接Tc端子20次；

    (5)確認P/S警告燈點(diǎn)亮；

    (6)關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，完成電氣初始化工作。

    電動(dòng)轉向初始化接插件如圖8所示。

    四、電動(dòng)助力轉向系統的優(yōu)點(diǎn)

    1.可有效地提升全車(chē)的經(jīng)濟性

    電動(dòng)轉向只是在駕駛員操縱汽車(chē)轉向時(shí)才消耗電力，而車(chē)輛90%以上的行駛過(guò)程不需要轉向，不轉向時(shí)不消耗電力。而液壓助力轉向系統的油泵直接由發(fā)動(dòng)機的皮帶傳動(dòng)，即使汽車(chē)不轉向時(shí)，液壓泵亦運轉，從而消耗發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力。有資料統計，兩者相比，電動(dòng)轉向系統比液壓轉向系統節油3%。

    2.使汽車(chē)轉向控制更加靈活

    方向盤(pán)的轉向特性、轉向手感和汽車(chē)的穩定特性，可以通過(guò)軟件來(lái)進(jìn)行調節和優(yōu)化，而不受發(fā)動(dòng)機轉速和功率的影響，其功能顯然優(yōu)于傳統液壓助力系統；可配合車(chē)身穩定控制系統，在不同車(chē)速下可實(shí)現最佳的轉向響應和轉向力。

    3.路感強、控制響應快

    低速行駛時(shí)，電動(dòng)系統提供較大的助力，助力程度隨車(chē)速提高而逐漸降低。為了改善行駛的舒適性，大多數現代汽車(chē)裝有較寬的低壓輪胎，這樣增加了輪胎與路面的接觸面積，行駛阻力變大時(shí)能獲得更大的轉向助力。即使發(fā)動(dòng)機熄火，電動(dòng)助力轉向系統還能照常工作，因此很適用于電動(dòng)汽車(chē)或混合動(dòng)力汽車(chē)。

    4.外圍結構簡(jiǎn)單

    整個(gè)轉向裝置的質(zhì)量實(shí)現輕量化，結構更緊湊。由于沒(méi)有液壓系統，可省去漏油、換油、換皮帶等維護工作。

    五、銳志轉向沉重故障一例

    故障現象

    一輛2006款銳志乘用車(chē)，在行駛過(guò)程中，發(fā)現轉向異常沉重，同時(shí)P/S燈點(diǎn)亮（如圖9所示）。

    故障診斷與排除

    讀取故障代碼為C1525、C1526、C1528。其含義是轉角傳感器初始化未完成；以及電動(dòng)機旋轉角度傳感器故障。維修資料指出，當出現C1528故障代碼時(shí)，系統進(jìn)入失效保護狀態(tài)，動(dòng)力轉向系統停止工作。

    用豐田專(zhuān)用檢測儀IT-II清除故障代碼，C1528可以清除，而C1525、C1526始終無(wú)法清除。再對轉角傳感器進(jìn)行初始化，結果檢測儀顯示初始化失敗，說(shuō)明電動(dòng)機旋轉角度傳感器確實(shí)存在故障。在拔下轉角傳感器接插頭時(shí)發(fā)現其內部有進(jìn)水的痕跡，線(xiàn)插已覆蓋了一層綠色的銅銹，出現電腐蝕現象。插頭進(jìn)水使傳感器信號發(fā)生短路，電動(dòng)轉向控制單元接收不到角度傳感器信號，使電動(dòng)助力轉向系統進(jìn)入保護狀態(tài)，轉向助力停止工作，控制單元同時(shí)記錄故障代碼C1528。故障排除非常簡(jiǎn)單，清除插頭內的水分和銅銹，再用IT-II對馬達轉角傳感器進(jìn)行初始化，故障徹底排除。P/S燈不再點(diǎn)亮，方向盤(pán)轉動(dòng)輕松靈活，故障排除。

    維修小結

    電氣接插件的防水問(wèn)題應得到足夠的重視。銳志轉向系統使用了全電動(dòng)方式，使轉向系統結構大為簡(jiǎn)化，徹底解決了液壓泵和方向機漏油這一傳統轉向系統的弊端。但隨之而來(lái)的是電氣系統的防水問(wèn)題。轉向機安裝在車(chē)輛的最底部，在大雨天或浸水的路面上行駛可能使轉向機的插頭進(jìn)水而使系統無(wú)法正常工作。雖然插頭已經(jīng)作了防水措施，但當其完全浸入水中時(shí)仍有進(jìn)水的可能。該車(chē)的故障就是在雨天發(fā)生的，這一現象提醒我們的車(chē)主朋友在大雨天或涉水行駛時(shí)要特別小心，盡量躲開(kāi)深水區，防止轉向系統的電氣插頭進(jìn)水而引起故障。(汽車(chē)維修與保養)