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汽車線控轉向系統論文

2022-05-16

今天小編為大家推薦《汽車線控轉向系統論文(精選3篇)》,供大家參考借鑒,希望可以幫助到有需要的朋友。“線控底盤與傳統零部件新發展”主題論壇現場“線控底盤與傳統零部件新發展”主題論壇現場汽車線控底盤主要由線控轉向、線控制動、線控換擋、線控油門以及線控懸掛五大系統組成。

第一篇:汽車線控轉向系統論文

汽車底盤線控與動力學域控制技術研究

摘要:本文主要以汽車底盤線控與動力學域控制技術作為研究論點,先提出汽車底盤控制特征分析,然后對汽車底盤線控與動力學域控制技術應用進行闡述,主要包括線控轉向系統、線控制動系統、線控驅動系統、線控懸架系統,最后基于智能汽車的汽車動力學展望、全矢量控制線控底盤發展、智能汽車的底盤動力學域展望,對汽車底盤線控與動力學域控制展望進行論述,旨在確保汽車運行安全性、舒適性等水平的穩步提升,形成全新的發展動力,確保汽車產業永葆生機與活力。

關鍵詞:汽車底盤線控;動力學域;控制技術

現階段,對于汽車產業來說,安全這一主題是至關重要的,在汽車產業不斷發展過程中,大大增加了汽車的保有量,極容易導致交通擁堵現象的出現,一旦引起交通事故,將會為人身傷亡和經濟財產損失埋下隱患?;诖?,為了有效杜絕汽車交通事故的出現,汽車產業應加強對汽車技術的研發。就目前而言,人工智能技術發展速度極為迅猛,智能網聯汽車,已經成為了汽車工業共同關注的焦點話題之一,而且也與未來汽車發展方向有著密切的聯系,從而確保汽車交通安全問題的順利解決。在汽車工業的關鍵技術中,汽車底盤線控執行及動力學域控制技術發揮著重要的優勢,而且也是智能汽車安全執行的重要影響因素之一。

一、汽車底盤控制特征分析

在汽車整體的部件中,汽車底盤扮演著重要的角色,對其功能進行分析,可以將汽車的靈敏加速、減速等功能充分發揮出來,分析底盤控制技術的原理,主要是指通過車輪法向力和定路面附著系數的應用,有效控制汽車側偏角和車輪滑動率,從而更好地調節輪胎側向力和縱向力。底盤控制旨在將汽車輪胎和地面之間的附著力控制水平提升上來,構建安全穩定的行車環境。作為重要的專業技術之一,其具有較強的復雜性,汽車底盤線控技術,通過不同控制系統的應用,可以將同一個控制目標的共同控制作用發揮出來,如離散型路面上汽車的行車穩定性,主要借助WS、ABS等技術來進行【1】。在車輛動力學建模不斷發展過程中,車輛動力學模型,在車輛各項動力性能分析、主動控制等方面發揮著重要的優勢。由于不同的研究目的和關注焦點,各種不同的線性和非線性車輛模型應運而生。由于計算機技術發展速度迅猛,多體動力學車輛模型等得到了有效發展。在車體和道路之間的連接部件中,輪胎的作用不容忽視,作為所有外力的傳遞者,輪胎動力學特性建模,有助于車輛整體模型準確性的提升。

二、汽車底盤線控與動力學域控制技術的應用

(一)線控轉向系統

借助該系統,旨在將汽車轉向能力提升上來,并使駕駛者體 力滿足節約化需求。對其作用進行分析,主要是指汽車在高速行駛中,通過方向盤將適度的轉向力回饋給駕駛者,在中低速行駛過程中,確保方向的穩定性?;诋斍熬€控轉向系統,ESP、主動前輪轉向系統等為重要的構成內容。其中,在ESP中,牽引力控制系統發揮著重要的作用,其通過對傳感器的汽車行駛狀態等進行分析,以此來對車輛失穩程度進行估算,在控制驅動輪、從動輪的作用下,使車身狀態得到有效調節。同時,ESP具有汽車主動安全性控制系統的性質特點,主要得益于ABS/EBD/ASR 集成,而且與智能主動防滑穩定系統也有著密切的聯系。線控轉向系統內部框架如圖1所示:

(二)線控制動系統

針對于傳統汽車底盤制動系統,其線路的復雜性特點顯著,在科學技術不斷發展過程中,人們生活工作的便捷化水平越來越高,而且智能化也得到了充分體現。而線控制動系統憑借高度的智能性【2】,與傳統汽車底盤制動系統進行對比,其構造的清晰度、簡單性較強,在部件構成方面,電制動器、傳送感應器等發揮著重要的作用,通過在汽車底盤制動系統的應用,與當前發展趨勢非常契合。在底盤控制系統中,線控制動系統的應用,可以使車體重量得到有效降低,并給予汽車穩定性一定的保證。目前,在線控制動系統中,嵌入式技術也得到了廣泛應用,也就是在總線中接入并聯電路,給予控制功能一定的保證,并實時化監控工作過程,將制動作用時間控制在合理范圍內,確保制動效果的穩步提升,構建安全穩定的行車環境。線控制動系統的組成如圖2所示:

(三)線控驅動系統

在傳統汽車驅動系統構成中,內燃機式的作用不容小覷,驅動踏板和節氣門之間的傳動,主要借助于機械連接方式的支持?,F如今,汽車底盤線控驅動系統可以綜合化分析駕駛人輸入的行駛信息,為駕駛者行駛意圖的推測提供一定的支撐,并實現向行駛指令的順利轉化【3】,不斷增強汽車驅動力和功率的控制水平,使行駛速度得到合理優化,為行車舒適度的提升創造有力條件?;隈{駛者視角,在輕踏踏板時,會與傳感器相互觸動,然后向控制器傳遞加速信號,隨即在信號處理后,向執行器進行輸出,借助不同的功率的輸出,以此來對啟動加速行為進行區別。

(四)線控懸架系統

在該系統中,主動懸架和半主動懸架類型為重要的工作內容,分析其工作原理,借助對減振器阻尼和彈簧剛度的調整,彌補傳統懸架系統應用的缺陷與不足,將不同行駛工況下汽車平順性提升上來,并給予操縱穩定性一定的支持。其中,在傳感器信號中,主要涉及到車身加速度、車身高度等,通過總線向懸架系統控制器進行傳遞??刂破魍ㄟ^采集信號的運算處理,以此來對車輛行駛狀態進行準確判斷。

三、汽車底盤線控與動力學域控制展望

(一)智能汽車的汽車動力學展望

眾所周知,車輛動力學發展歷史悠久,面對未來智能新能汽車,應做到以下幾點:首先,在智能車輛運動規劃中,應重點研究整車動力學,特別在高速交通環境下,有關于車輛軌跡規劃問題,應從車輛動力學特性出發【4】,遵循安全性原則,確保運動軌跡的準確性。其次,在傳統車輛的參數估算方面,應加強智能車輛中先進傳感器的應用,根據現代智能車輛,對參數估算體系進行開發與構建,憑借自身傳感器與智能網聯的信息,為當前和未來重要參數等估測提供有力的證據,從而為車輛精準化控制水平的提升奠定良好的基礎。最后,在車輛不斷增多的影響下,道路工況的復雜性越來越顯著,一般來說,不同行駛工況所需的控制模式應體現出一定的差異性,借助單一動力學控制方法,很難保證車輛各項性能與狀態。對此應加強多模式動力學控制方法的開發,確保與多工況動力學特性要求相一致。

(二)全矢量控制線控底盤發展

對于全矢量控制線控底盤,其運動學和動力學優勢顯著。首先,加強新型化全矢量控制線控底盤架構的設計,對整個系統的拓撲結構、功能完整性展開深入研究,各部件之間也要確保高度的功能相容性。其次,在全矢量控制(FVC)汽車的動力學控制的執行方面【5】,集成驅動、制動、懸架的多功能電動輪的地位不可動搖,所以應對電動輪的動力學過程展開探索,尤其在多個執行器作用下。最后,FVC底盤的底層執行器較多,再加上系統復雜性的影響下,不僅要對底盤域的分層協調控制技術進行深入研究與分析,也要將部件故障等情況考慮到位,加強FVC汽車的失效冗余機制的構建,給予車輛控制系統的功能安全強大的制度性支持。

(三)智能汽車的底盤動力學域展望

在底盤動力學域控制中,智能化、大數據網聯化屬于全新的發展動力。首先,底盤傳感器涉及到較多的類型,再加上不同的信號模式與處理方法,大量傳感器信號匯入控制器對于信號處理的要求也比較高,應對多源傳感器信號實時處理、校驗等進行重點研究。其次,通過網聯大數據信息的應用【6】,在復雜交通場景下,應對底盤動力學域控制在車輛動力學狀態的精確感知等方面進行重點考慮,有效規避復雜、動態交通環境帶來的變動性負面影響。

此外,未來的底盤集成控制研究,需要借助精準化的車輛和輪胎模型,以此來實現高控制精度的順利獲取,并促進控制效果的提升,如應加強對懸架和輪胎的非線性模型的研究。同時基于提高控制精度的角度,應側重于汽車專用的控制策略和理論的開發,促進未來底盤集成控制研究工作的順利進行。

五、結束語

通過上面的研究可以明確,對于傳統汽車在控制,線控汽車的現實作用突出,在傳統汽車操縱控制的方法中,機械系統及液壓系統得到了廣泛應用,相對于線控技術,其安全性和成熟度較高。不同于飛機,汽車的行駛環境具有高度的復雜性特點,所以要想實現線控技術和動力學域控制技術在汽車中的高效應用,應提高對安全性、穩定性的高度重視。在未來車輛發展趨勢中,應將關注點放在線控底盤集成控制、智能汽車的汽車動力學等方面,同時在汽車設計工作中,應做到不斷與時俱進、開拓創新,積極滲透創新元素。

參考文獻:

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[3] 梁修天, 王其東, 陳無畏,等. 基于功能安全的分布式驅動電動汽車前輪失效補償控制[J]. 中國公路學報, 2021, 34(9):13.

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[6] 丁偉, 程巖. 智能網聯汽車人才培養模式探索與實踐——以江蘇信息職業技術學院為例[J]. 農機使用與維修, 2021(9):2.

作者:董釗志

第二篇:線控底盤是未來發展趨勢

“線控底盤與傳統零部件新發展”主題論壇現場

“線控底盤與傳統零部件新發展”主題論壇現場

汽車線控底盤主要由線控轉向、線控制動、線控換擋、線控油門以及線控懸掛五大系統組成。線控底盤是自動駕駛與新能源汽車中間的一個結合點,它是實現無人駕駛的關鍵載體,也是智能化時代行業關注和企業研發的熱點。

2021年10月15日-16日,由中國汽車工業協會、重慶兩江新區管理委員會聯合主辦的“2021中國汽車供應鏈大會”在重慶舉辦,其中在10月16日上午舉辦的“線控底盤與傳統零部件新發展”主題論壇上,邀請了來自業內的多位嘉賓研討了線控底盤的發展趨勢以及技術方向。

中國汽車工業協會副秘書長楊中平認為,線控底盤技術既是發展電動化、智能化的必經之路,“線控底盤與傳統零部件新發展”主題論壇現場同時也是未來智能汽車發展自動駕駛的必然要求,線控底盤系統取消了大量的機械連接裝置及液壓、氣壓等輔助零部件,同時還可以提升汽車能量利用效率,從而提升新能源汽車續航里程。據2020年國務院辦公廳發布的《新能源汽車產業發展規劃(2020-2035年)》,高級別自動駕駛汽車將有望實現規模應用,而行業現在有一個共識“無線控,不自動駕駛”,充分體現了線控底盤技術在新能源自動駕駛領域的核心地位,有望迎來規模爆發期。

線控底盤是未來發展的必然趨勢

據中汽創智科技有限公司智能底盤高級總監張杰介紹,隨著電動化和智能化的發展,汽車對底盤系統提出了新的要求。其中,新能源汽車對底盤的需求是不依賴于發動機真空源的助力、提高能量回收效率、提升制動性能和舒適性;智能網聯對底盤執行的需求是不完全依賴人力的主動制動、轉向、加速,并要求安全冗余、fail-operation。因此,新一代線控化智能底盤系統是實現自動駕駛的必備條件,也是增加新能源汽車續駛里程的關鍵系統。

張杰認為,智能時代的底盤系統需要有更高的冗余安全,以便提升安全可靠性,滿足智能冗余、功能安全。傳統汽車的電控單元在出現故障時,通常采用關閉系統、功能降級的方式。而L1-L2級駕駛輔助系統的底盤系統須具備fail-safe特性,L3級及以上的自動駕駛底盤系統則須具備“failoperational”故障下可運行功能,在某電氣系統出現故障之后仍需保留冗余可操作性。

而以融合域、區域控制、中央超算平臺為特征的新型E/E架構的出現,對底盤系統提出了更高的要求。傳統的EEA架構每個功能都由一個ECU控制,存在網絡結構復雜、難以協同、無法統一OTA升級等困擾。而新的E/E架構基于“中央計算-層-區”概念,呈現出域控、計算集中化、平臺標準化、軟硬件解耦及軟件定義功能的趨勢,同樣帶來底盤控制系統的架構變化、信息安全和網絡安全新要求。

新型底盤在滿足駕駛舒適性的同時,還要兼顧節能等多目的需求,如純電動底盤一體化設計與模塊化集成控制,有利于降低重量、節省成本、增加續駛里程、提升靈活機動性。未來,電動化、智能化、輕量化將大幅提升底盤系統單車價值量,從而開發工作量和復雜度也將成倍增加。

汽車的高安全性、高可靠性,對智能化提出了極大的挑戰,何以進階?唯有持續成長。聯創汽車電子有限公司智能制動事業部總經理隋巧梅認為,隨著汽車電子技術的快速發展,汽車的發展趨勢是集成化、模塊化、機電一體化以及智能化,其中,汽車底盤系統線控化將從部分子系統線控化逐漸演進到全局線控化,底盤系統集成化程度逐漸提高,線控底盤是未來發展的必然趨勢。

如何破解線控系統“卡脖子”難題

感知、決策和執行是智能駕駛的三大系統,其中,線控執行也是被“卡脖子”的核心系統。格陸博科技有限公司董事長劉兆勇認為,線控底盤域控制系統是智能汽車最核心的控制系統,相當于“小腦”+“四肢”。

近年來,隨著芯片處理能力的快速發展,以及車載雷達、攝像頭等識別感應裝置的性能提高與成本降低,AEB、AVP、LKA、ACC等以提高車輛全性能為目的的駕駛輔助系統在類別和數量上都急劇增加。隨著智能駕駛技術的進一步發展,智能駕駛系統控制完全替代駕駛員的“無人駕駛系統”的應用可行性將會大幅度提升。而底盤線控系統是這一切的基礎。

當前,跨國供應商普遍將核心開發工作放在公司總部完成,無法滿足OEM對底盤線控系統聯合開發和快速響應的要求。國內供應商切入市場的機會恰恰在于這當中產生的響應速度和開放接口要求。芯片、電機、仿真、開發工具等技術發展,給國內底盤控制系統的開發插上了翅膀。劉兆勇認為,良好的整零關系、產業鏈融合是國內底盤控制系統占據市場主導地位的基礎。

隨著智能化的升級,從L1到L4對系統要求越來越高。上海拿森汽車電子有限公司總經理陶喆認為,L3、L4對線控的要求需要幾個自動備份的特征,第一個是制動助力,第二個是車身穩定控制,第三個駐車控制,第四個車速輪速信號,第五個NBooster與ESC的供電相互獨立的備份,第六個是系統間通訊及交互冗余備份。自動系統考慮的是安全,任何時間發生單點失效時,都要保證整個系統做到備份,以確保駕駛安全。

不斷創新是技術進步的前提。上海同馭汽車科技有限公司聯合創始人、技術總監徐國棟認為,只有尊重歷史規律、以人為本的創新型技術才能煥發持久的生命力。而尊重歷史規律、以人為本的創新最好方式,就是與傳統零部件進行協同創新。線控底盤的發展,也應當遵從這些規律。

徐國棟舉例到,過去的十余年里,手機完成了從功能和成本兩方面的螺旋式提升,擁有新功能的手機賺取了極高利潤,具有成本優勢的方案拿下了巨大市場??傮w還是能夠看出,手機行業的產業化,比拼的說到底還是產品功能和成本。而互聯網時代的汽車,也顯著地朝著這一方向飛速發展著。

與之不同的是,汽車產業這一歷史悠久的資源消耗型產品,其利潤率已經很薄,很多零部件的價格已經和原材料價格接近。因此不能簡單地模仿手機零部件以量降本的方案。如此以來,協同傳統零部件的創新顯得更加重要,這些創新,很有可能是成本降本的巨大增長點。

所以,在汽車領域中,線控底盤新型產品與傳統零部件并不完全是相互替代的關系,還有著豐富的協同創新內涵,把握住這些內涵,完善產品功能,打造高性價比產品,國貨產品才能大有可為。

自動駕駛對轉向系統提出更高要求

蜂巢智能轉向系統(江蘇)有限公司總經理王朝久介紹了轉向系統的未來發展趨勢。

目前的轉向系統主要包括前輪轉向(2WS)、四輪轉向(4WS)、線控轉向(SBW)和四輪獨立轉向(4WIS)。其中,目前使用最普遍的是前輪轉向,技術成熟,價格便宜,但缺點是轉彎半徑比較大(乘用車一般轉彎半徑5-6m),尤其是軸距較大的車輛,在狹窄十字路口轉彎或在狹小空間泊車比較困難。另外,跑車速度較快,高速急轉彎時,車身容易漂移,非常危險。

為了解決低速轉彎困難和高速變道不完全問題,在后輪上也安裝轉向機構,讓車輛前后輪都能轉向(4WS),低速時前后輪逆相位轉向,高速時前后輪同相位轉向。4WS解決了低速靈活性和高速穩定性的矛盾。除后輪要增加一套轉向機構外,后輪懸架也比較復雜,增加相應成本,這也是目前不能普及的原因之一,但部分高端車型早已采用了4WS技術(例如AUDI A8)。

近幾年,隨著電動轉向的大量普及以及可靠性的提高,純電動4WS又有死灰復燃的跡象,前后輪無機械連接,后輪成為線控轉向。四輪轉向不僅僅具備隨速可變轉彎半徑,還增加了車身穩定控制功能。例如奧迪A6、A7、A8、Q7,寶馬X5、大眾途銳等。4WS雖然性能優良,但與2WS相比成本高,技術難度大,目前只有高檔豪華乘用車采用。但隨著道路擁擠和城市停車場狹小,駐車靈活的渴望增大,另外,豪華新能源汽車對4WS需求也明顯增多,未來市場需求可能逐漸旺盛。

線控轉向(SBW:Steering by Wire)的具體方案就是取消中間軸,亦即方向盤與車輪之間沒有機械連接,完全通過信號電纜連接。這樣既規避了碰撞風險,又提高了空間布置自由度,又降低了路面干擾。但線控轉向也有明顯缺點,由于取消機械連接,當助力失效后人類無法掌控車輪,同時由于增加手感模擬單元,成本明顯增加。針對這兩個缺點,英菲尼迪Q50-SBW保留了中間軸,使用離合器切換,當助力發生故障時,瞬間離合器閉合切換到機械連接模式。這種轉向機構顯然是多此一舉,一直沒有被大量采用。

四輪獨立轉向是在每個車輪上安裝轉向機構,四個車輪獨立回轉,除可以完成傳統轉向方式外,還可以讓車輛原地回轉、橫向駐車等。但四輪獨立轉向由于結構復雜,成本太高,短時間內很難在普通車輛上普及,但在特殊用途的車輛上,應該具有市場前景。例如物流小車、礦山車輛等,由于空間狹小,需要足夠的移動靈活性。如京東開發的物流小車,采用四輪獨立驅動和轉向,機動性更強,在狹小的街區甚至賓館走廊內都可以靈活穿梭配送。

隨著自動駕駛的發展,對轉向系統提出了更高的要求,簡單說只有兩點:一是要具備各種自動駕駛所需的高級功能,二是轉向系統要可靠。L0-L3級可以認為是ADAS,L4-L5可以認為是ADS。

L2級自動駕駛,不要求轉向系統冗余,但可靠性要高。L3級自動駕駛可以允許短時脫手,一旦系統發生故障,駕駛員能夠及時接管,因此要求轉向系統要有部分冗余。而L4-L5級自動駕駛,允許長時間脫手,一旦系統發生故障,駕駛員即使不接管,也能保障駕駛安全,因此要求系統冗余度更高。

湖北恒隆汽車系統集團有限公司智能轉向市場總監才振召認為,線控轉向怎樣讓駕駛員繼續感受到駕駛的樂趣,是比較大的技術難點,DP-EPS與轉向路感模擬器結合的線控轉向技術,將是未來的研發方向之一。

線控底盤電磁閥關鍵零部件如何產業化

據江蘇奕隆機電科技有限公司總經理潘勁介紹,電磁閥這個產品雖然名聲不顯,便宜的幾塊錢,貴的幾萬塊錢,但是它在液壓系統中的重要性不低。尤其是線控制動系統里的電磁閥,比鉛筆頭大不了多少,投影面積跟一塊芯片差不多,但它在液壓系統里面的重要性也跟芯片在ECU控制器里面的重要性差不多。

在線控底盤中,不管是制動系統的ABS、ESC、1-BOX,包括懸架系統的空氣彈簧等等,電磁閥都是其中的關鍵零件之一。目前這個產品基本是國外廠家壟斷市場,國內的品牌剛撕開一個角,國內自主產品所占比例很低,因此這個產品也被稱為是“卡脖子”的產品。

在潘勁看來,電磁閥產業化主要有三個方面的難度。第一個是產品設計難。雖然是一個小電磁閥,比鉛筆頭大不了多少,但是涉及的技術領域比較多,需要多參數的耦合,而且各參數相互影響,涉及到電、磁、液壓、材料成型、傳熱等多個學科,做一個電磁閥的設計,我們要考慮它的電、磁、流量匹配、升壓控壓甚至熱管理,所以要設計一個合適的產品難度比較大。

第二個是加工難。要加工的零件小、精度高、公差小、一致性要求高,需要幾十萬甚至上千萬的設備來加工這些零件,需要不同的金屬、橡膠、塑料材料,需要機加、沖壓、拉伸、注塑等不同工藝的工廠來生產和配合。

第三個是量產難。產品的性能要合格,一致性要好,合格率更是決定能否量產的關鍵因素。樣件出來后需要一系列的試驗測試,測試項目多、時間長,從發現問題到修改設計,再到重新試制樣件,再試驗,再修改。尤其是采用線性控制策略以后,對生產的一致性有了更高要求,需要生產企業在原材料、設備、工藝過程、人員等多個方面管控,所以難度就更大。

除了上述三個達到量產生產的難點以外,產業化的難點還在于要做到質優價廉的高性價比。讓做系統集成的Tire1有合作動力,這可能是目前產業化中更大的一個門檻。

國內的線控底盤控制系統產品起步晚,芯片等電子器件又受制于外資企業,競爭壓力很大。直白的說,在ECU上的劣勢,需要在機械執行機構上建立優勢找回來。如果上下游企業緊密合作,潘勁認為,對電磁閥企業來說,每年3000萬只電磁閥,是個平衡點,能基本具備與國外品牌競爭的能力。

作者:鄭雪芹

第三篇:汽車轉向系統原理及故障排除方法分析

摘 要:汽車轉向系統是實現汽車轉向操縱的一個重要組成系統,在汽車行駛過程中至關重要。隨著汽車行業的快速發展,如何科學、有效地消除汽車轉向系統機械故障,提高汽車轉向系統的工作性能,逐漸成為人們關注的熱點話題。其中,轉向系統作為汽車中必不可少的組成部分,更是駕駛員人身安全的重要保障。為了更好地提升當代汽車轉向系統的性能和使用過程中的安全性,文章對我國目前汽車轉向系統可能產生的機械故障原因進行了分析,并提出了維修與養護的措施。

關鍵詞:汽車;轉向系統;故障;維修

汽車轉向系統的性能優劣會嚴重影響汽車操控性能和安全性能,隨著汽車行駛速度的提高,車流的密集,汽車對操控性和安全性的要求越來越高。如何設計汽車轉向系統,提升其性能,是汽車制造廠家的一個重要研究內容。

1 汽車轉向系統的工作原理

1.1 傳統型機械式液壓助力轉向系統

這類系統由液壓泵,壓力控制閥,傳動皮帶等常規構成部件組成,在實際的運行過程中有許多弊端,在汽車轉向系統中的應用越來越少。當前的汽車市場中,僅有許多經濟型轎車在應用此類轉向系統。主要令人詬病的是它的不必要的能耗。機械式液壓助力轉向系統主要由管路,油缸和液壓泵等部件組成,液壓泵由發動機直接驅動,不論是否進行轉向動作,液壓泵始終保持運轉,消耗發動機的能量。這種持續性的工作狀態,對于能源的消耗是驚人的。并且在汽車發動機轉速較低時,液壓泵輸出的功率必須變大才能正常運行,這也造成了能源的不必要浪費。液壓泵本身的壓力較大,容易產生漏油,液壓噪音等問題,影響駕乘感受的同時也容易造成環境污染。

1.2 電子液壓助力轉向系統

電子液壓助力轉向系統是在傳統型機械式液壓助力轉向系統基礎上發展起來的,可以大大減少不必要的能源的消耗,但是并沒有完全取消液壓泵及液壓管路。電子液壓助力轉向系統與機械式液壓轉向系統的構件相比變化不大,主要增加了電動泵,傳感器等,液壓泵不再由發動機驅動,而是靠電機驅動,其中轉向控制與電動泵整合為一個結構。電子液壓系統相對機械式系統有了技術上的進步和突破,相對解決了機械式系統的低速行駛轉向手感沉重的問題,而且電子液壓系統工作時,不再依靠發動機進行驅動,而是使用效率較高的電動泵,在不轉向時,電動泵處于停機狀態, 這就大大降低了整車的能源消耗,提升了燃油經濟型。在電子液壓系統內部,主要依靠電子控制單元根據車輛的行駛速度,方向,轉向角度等數據計算車輛在不同行車狀態下需要的助力大小及方向。電動泵與電子控制單元的交互,構成了更為優化的電子液壓助力系統。這套系統解決了機械式液壓轉向系統在低速大角度轉向時轉向沉重,能源消耗大的問題;同時當汽車在高速行駛狀態下,液壓控制單元驅動液壓泵降低自身的運轉速度, 既不會對高速轉彎的行駛狀態造成影響,又能夠最大限度降低能源消耗。

2 汽車轉向系統的常見故障

2.1 方向盤不穩

轉向系統中的第一個常見故障就是方向盤不穩。具體現象表現如下: 駕駛員在輕輕轉動方向盤保持直線行駛時,會感到轉向間隙很大,不好控制。針對上述情況,需通過五個步驟診斷與排除方向盤不穩的故障。①檢查轉向盤與轉向軸之間是否存在松動的現象。②檢查轉向器內部的主、從部位的襯套或軸承是否有松動的現象。③檢查轉向器內部的主、從部位的嚙合是否發生異常。④如果以上情況都沒有出現,那么應該檢查垂臂軸與垂臂之間的連接部位是否松動,縱橫拉桿的桿球頭連接部分是否有問題, 以及轉向節與主銷之間的連接有無異常。⑤如果以上都沒有問題,那么癥結的根源就在于輪胎內部的輪轂軸承出現了松曠的現象。按照以上五個步驟檢查方向盤不穩的故障,可以有效地進行排除,防止駕駛人員盲目地查找故障,而導致錯誤的判斷。

2.2 轉向沉重

①在行駛過程中,駕駛員轉動方向盤時會明顯感覺費力,方向盤轉動困難;②當汽車處于轉彎減速或者掉頭行駛時,駕駛員會明顯感覺到方向盤非常沉重,甚至出現無法轉動方向盤的現象。故障原因:①輪胎氣壓低;②輪轂軸承較緊;③前輪定位出現異常;④轉向軸凹陷;⑤轉向器嚙合間隙過小;⑥轉向傳動機構的連接處存在卡頓;⑦轉向節主銷軸向間隙過小;⑧前輪及車架有變形。

2.3 行駛跑偏

當汽車在行駛過程中,只有駕駛員緊握方向盤時,汽車才能按照駕駛員的意愿行駛,而當駕駛員輕握或松開方向盤時,汽車就會跑偏。故障原因:忽略環境因素,只講述汽車本身因素。①跑偏一側的輪轂與制動器溫度過高,可能是由于輪轂軸承過緊,從而造成車輪制動拖滯;②輪胎氣壓不一致,如果是剛換過的輪胎那么可能是輪胎質量問題;③汽車的鋼板彈簧出現松動、斷裂等現象,或者車橋存在歪斜、移位等問題,-或者車架變形;④前輪定位可能存在問題。

2.4 轉向不靈

轉向系統第四種常見的故障是轉向不靈,具體現象表現如下:駕駛員在操縱方向盤轉向時,需要用很大的幅度才能驅動車輪達到轉向意圖,或者是在汽車行駛的時候感覺到汽車的行駛不穩。轉向不靈對駕駛員的安全來說非常危險,因此一定要及時對其進行故障檢測和維修。面對轉向不靈的狀況,維修人員可以通過以下步驟進行故障的逐一排查。重點檢查前輪輪轂軸承、主銷等部位,看看是否有松動的部位;如果以上的部位沒有問題,那么維修人員需要一個人原地轉動方向盤,另一個人觀察垂臂的擺動。當垂臂在擺動的過程中,方向盤的自由轉動量并無異常,說明轉向傳動機構或是轉向器出現松動。如果以上問題都沒有出現,那么可以對汽車的前束進行查看, 因為前束過大時,也會引起輪胎異常磨損,從而導致轉向不靈。

3 汽車轉向系統的維護與保養

3.1 轉向系統的維護周期

汽車轉向系統作為汽車安保件,直接影響著駕駛員的生命安全,因此一定要注意平時的維護保養。首先,如果在行駛的路途中遇到路面坑洼不平的現象,一定要減速行駛,從而降低轉向系統所承受的負荷;其次,要經常對轉向系統進行檢測,特別是防護套的部位,因為護套在損害之后, 水和灰塵一些細小的雜物會進入轉向系統當中,破壞齒輪齒條的潤滑油膜,最終導致轉向器出現生銹、異常磨損等現象,在很短的時間內就會造成轉向系統的報廢;再次,定期檢查儲液罐內動力轉向油的狀態,液面高度的不同也會影響轉向系統的工作狀態;最后,動力轉向系統用液壓油的更換,一定要到專門的 4S 店中進行,因為那里有專業的換用器械,可以先將舊的油換出之后,再進行清洗并用新的油將清洗劑換出。

3.2 汽車轉向系統的日常保養

汽車轉向系統的日常保養對于延長轉向系統的使用壽命以及駕乘安全至關重要,液壓式轉向系統一定要經常檢查助力油的高度,并高度關注油泵與其自身壓力,對于有報警指示燈的,當指示燈亮時,立刻停止行駛, 一定要去4S 店檢查,電動助力轉向系統一般很難用肉眼觀察到故障,因此一旦出現故障一定要去 4S 店進行專業的檢查。安全無小事,因此不要等著出現問題時才檢查,平時一定要定期去 4S 店進行維護與保養。

掌握汽車構造的基本知識,了解汽車子系統運行的基本原理,熟悉系統中各個零部件的作用,擁有能夠獨立解決汽車故障的能力,是每一個駕駛員都應該具備的基本素質。對于汽車轉向系統原理與故障排除方法的分析,有助于提高駕駛員的應急事故處理能力,也為轉向系統的研發創新提供了有力的參考。

參考文獻:

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[ 3 ] 趙坤. 汽車液壓轉向系統故障診斷與排除研究[ J ] . 內燃機與配件, 2019,(011):144-145.

作者:楊志財

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