3案例三项目一：汽车电控转向系统故障诊断与排除教案

3案例三项目一：汽车电控转向系统故障诊断与排除 汽车底盘电控技术 课程(理论)教学任务书 课程管理系(部): 机电 教研室: 汽车检测 任课教师: 邓家林 班 级 授课日期 授课地点 课时 汽电1201 3.7 北404 2 汽检1203 3.7 北801 案例三、汽车电动转向系统故障诊断及排除 课 项目一:汽车转向(EPS)系统检测与维护 1)了解汽车电控转向系统结构组成; 2)熟悉汽车电控转向系统工作原理; 3)掌握汽车电控转向系统故障诊断; 教学目标 4)熟悉维修手册的使用方法; 5)学会对开汽车电动转向系统进行检测; 6)学会汽车电动转向系统的诊断流程。 一、组织教学 考勤 二、导入: 提问?? 三、教学内容: 一)汽车电动转向系统概述; 1.电动转向系统概述 2.电动转向系统功能 教学任务 3.电动转向系统种类 二)汽车电动转向结构原理; 1.电动转向系统组成 2.电动转向系统原理 三) 汽车电动转向使用维护; 1.电动转向系统检查 2.电动转向系统诊断 一、考勤; 考核内容与 二、提问:抽5%; 评价 试题,, 注:1、教师每次课需携带教学任务书; 2、教学任务书交教研室存档，系部检查，教务处抽查。 汽车底盘电控技术 课程(实践)教学任务书 课程管理系(部): 机电工程 教研室: 汽车检测 任课教师: 邓家林 班 级 授课日期 授课地点 课时 汽电1201 2.4 南7商务实训室 4 汽检1203 2.6 南7商务实训室 实训三:汽车制动防抱死系统(ABS)故障诊断及排除 课 题 1)学会查询汽车维修手册; 2)了解防抱死制动系统出现的常见故障现象; 3)掌握防抱死制动系统出现的常见故障现象的原因; 4)掌握使用汽车万用表检测电控元件性能及电路状况，使用解码仪诊断制教学目标 动防抱死系统故障及排除 5)培养学生相互沟通能力; 6)培养学生团队协作的能力; 7)培养学生的思维修能力; 一、组织教学 考勤 二、导入: 提问?? 三、教学内容: 1.练习查询三大车系的汽车维修手册; 2.借助汽车维修手册，掌握汽车防抱死制动系统出现的常见故障现象及分教学任务 析其原因，并且可以进行一定程度的检修操作; 3.使用汽车万用表检测防抱死制动系统的电控元件性能及电路状况; 4.使用汽车示波器检测防抱死制动系统的电控元件性能及分析波形; 5.使用解码仪诊断制动防抱死系统的常见故障及排除 一、考勤; 考核内容与 二、完成学习工单 评价标准 注:1、教师每次课需携带教学任务书; 2、教学任务书交教研室存档，系部检查，教务处抽查。 备 课 纸 2013 年级 汽电1201/检举1203 班 1 周 星期 P 案例三、汽车电动转向系统故障诊断及排除 课 题 课 时 2节 项目一:汽车转向(EPS)系统检测与维护 1)了解汽车电控转向系统结构组成; 2)熟悉汽车电控转向系统工作原理; 3)掌握汽车电控转向系统故障诊断方法; 教学目的 4)熟悉维修手册的使用方法; 5)学会对汽车电动转向系统进行检测; 6)学会汽车转向系统的诊断流程。 汽车转向系统故障诊断方法 重 点 学会汽车转向系统的诊断流程 难 点 1、课堂讨论 教学方法 2、现场示范 课 型 理实一体 3、小结讲评 作 业 教后附记 课时分配 教 学 内 容 教学方法 组织教学 组织教学: 3分钟 考勤 课程导入: 提问:讲述你所知道现在车上汽车制动系统的技术, 教学内容: 项目一:汽车电控动力转向系统检测与维护 课前思考 5分钟 ? 汽车电动转向系统概述 一、电动转向系统概述 在汽车的发展历程中，转向系统经历了四个发展阶段:从最初的机械式 转向系统(Manual Steering，简称MS)发展为液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering，简称HPS)，然后又出现了电控液压助力转向系统(Electro Hydraulic Power Steering，简称EHPS)和电动助力转向系统(Electric Power Steering，简称EPS)。 装配机械式转向系统的汽车，在泊车和低速行驶时驾驶员的转向操 纵负担过于沉重，为了解决这个问题，美国GM公司在20世纪50年代率先 在轿车上采用了液压助力转向系统。但是，液压助力转向系统无法兼顾 车辆低速时的转向轻便性和高速时的转向稳定性，因此在1983年日本 Koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助力转向系统。这种新型 的转向系统可以随着车速的升高提供逐渐减小的转向助力，但是结构复 杂、造价较高，而且无法克服液压系统自身所具有的许多缺点，是一种 介于液压助力转向和电动助力转向之间的过渡产品。到了1988年，日本 Suzuki公司首先在小型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助力 式电动助力转向系统;1990年，日本Honda公司也在运动型轿车NSX上采 用了自主研发的齿条助力式电动助力转向系统，从此揭开了电动助力转 向在汽车上应用的历史。 二、电动转向系统功能 汽车转向系统是指能够按照驾驶员的意愿，使汽车改变或恢复其行驶方向的一套专设机构，传统的转向系主要由转向操纵机构、转向器、转向传动机构三部分组成。 汽车电控动力转向系统的功能就是根据各传感器的信号判断驾驶意愿和车辆状态信息，借助于液压系统的液体压力或电动机驱动力来对车轮的转向实现不同程度的助力，所以动力转向系统也称为转向助力装置。 一般电控动力转向系统应满足以下要求: (1)优越的操纵性 (2)合适的转向力 (3)平顺的回正性能 (4)要有随动作用 (5)减小从道路表面传来的冲击 (6)工作可靠 与其它转向系统相比，该系统突出的优势体现在: 1、降低了燃油消耗; 2、增强了转向跟随性; 3、改善了转向回正特性; 4、提高了操纵稳定性; 5、提供可变的转向助力; 6、采用"绿色能源"，适应现代汽车的要求; 7、系统结构简单，占用空间小，布置方便，性能优越; 8、生产线装配性好。 三、电动转向系统种类 我们常见的助力转向有机械液压助力、电子液压助力、电动助力三种。 1、机械液压助力 机械液压助力是我们最常见的一种助力方式，它诞生于1902年，由英 国人Frederick W. Lanchester发明，而最早的商品化应用则推迟到了半 个世纪之后，1951年克莱斯勒把成熟的液压转向助力系统应用在了Imperial 车系上。由于技术成熟可靠，而且成本低廉，得以被广泛普及。机械液压助 力系统的主要组成部分有液压泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带、 储油罐等等。这种助力方式是将一部分发动机动力输出转化成液压泵压力，对转向系统施加辅助作用力，从而使轮胎转向。 2、电子液压助力 由于机械液压助力需要大幅消耗发动机动力，所以人们在机械液压助力的 基础上进行改进，开发出了更节省能耗的电子液压助力转向系统。 这套系统 的转向油泵不再由发动机直接驱动，而是由电动机来驱动，并且在之前的基 础上加装了电控系统，使得转向辅助力的大小不光与转向角度有关，还与车 速相关。机械结构上增加了液压反应装置和液流分配阀，新增的电控系统包 括车速传感器、电磁阀、转向ECU等。 3、电动助力 EPS就是英文Electric Power Steering的缩写，即电动助力转向系统。 电动助力转向系统是汽车转向系统的发展方向。该系统由电动助力机直接 提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、 液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。另外，还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力 的特点。正是有了这些优点，电动助力转向系统作为一种新的转向技术， 将挑战大家都非常熟知的、已具有50多年历史的液压转向系统。 ? 汽车电动转向结构原理 一、电动转向系统组成 电动助力转向系统(Electric Power Steering，缩写EPS)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，与传统的液压助力转向系统HPS(Hydraulic Power Steering)相比，EPS系统具有很多优点。EPS主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元(ECU)等组成。 二、电动转向系统原理 当操纵转向盘时，装在转向盘轴上的转矩传感器不断地测出转向轴上的转矩信号，该信号与车速信号同时输入到电控单元。电控单元根据这些输入 信号，确定助力转矩的大小和方向，即选定电动机的电流和转向，调整转向辅助动力的大小。电动机的转矩由电磁离合器通过减速机构减速增矩后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与汽车工况相适应的转向作用力。 液压式电控动力转向系统是在普通动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀、检测车辆信息的各种传感器、以及电控单元(ECU)。目前液压式EPS在轿车上应用较多，如上海大众POLO、一汽大众Audi A6等。 根据控制方式不同，液压式电控动力转向系统分为流量控制式、反力控制 式和阀灵敏度控制式三种形式。 1)流量控制式电控液压动力转向系统 系统工作时，ECU根据车速传感器、转向角速度传感器和控制开关 等信号，给旁通流量控制阀通入不同占空比的信号，以控制其开启程度， 进而控制供油和回油管路之间的旁通油量，从而调整供给转向器内部的 转向液的流量。当车辆高速行驶时，流过旁通流量控制阀电磁线圈上的 平均电流大，阀的开度大，旁路液压油量大，油泵向转向器供油量减少， 动力转向控制阀灵敏度下降(传力介质减少了)，转向助力作用降低， 操纵转向盘的转向力增加;反之，阀开度变小，旁路液压油量小，油泵 向转向器供油量增多，转向助力作用提高，操纵转向盘的转向力减小。 2)反力控制式电控液压动力转向系统 该系统的工作原理是:汽车转向时，转向盘上的转向力通过扭力杆传递给小齿轮轴。当转向力增大，扭力杆发生扭转变形时，控制阀阀套和阀芯之间将发生相对转动，于是就改变了阀套和阀芯之间油道的通、断关系和工作油液的流动方向，从而实现不同的转向助力作用。 反力控制式EPS工作时，ECU根据车速的高低线性控制电磁阀的开度。 (1)当车辆停驶或速度较低时，ECU使电磁线圈的通电电流增大，电磁阀开口面积增大，经分流阀分流的液压油通过电磁阀重新回流到储油箱中，所以作用于柱塞16的背压(油压反力室压力)降低。于是柱塞推动控制阀阀芯的力(反力)较小，因此只需要较小的转向力就可使扭力杆扭转变形，使转向控制阀的阀套与阀芯产生相对转动而实现转向助力作用。 (2)当车辆在中、高速区域转向时，ECU使电磁线圈的通电电流减小，电磁阀开口面积减小，所以油压反力室的油压升高，作用于柱塞的背压增大，于是柱塞推动控制阀阀芯的力增大。此时需要较大的转向力才能使转向控制阀的阀套与阀芯之间作相对转动(相当于增加了扭力杆的扭转刚度)而实现转向助力作用，所以在中、高速时可使驾驶员获得良好的转向手感和转向特性。 反力控制式EPS具有较大的选择转向力的自由度，转向刚度大，驾驶员能感受到路面情况，可以获得稳定的操作手感等;其缺点是结构复杂，且价格较高。 3)阀灵敏度控制式电控液压动力转向系统 阀灵敏度控制式电控液压动力转向系统(以下简称阀灵敏度控制式EPS) 是根据车速控制电磁阀直接改变动力转向控制阀的油压增益(阀灵敏度)来 控制系统油压，进而控制转向助力的大小。 阀灵敏度控制式EPS的组成，该系统主要由转向控制阀、转向动力缸、储油箱、电磁阀、车速传感器和电子控制单元等组成，系统对转向控制阀作了局部改进)所示，一般在控制阀阀套圆周上形成6条或8条沟槽，各沟槽利用阀部外体与泵、动力缸、电磁阀及储油箱连接。控制阀的可变小孔分为低速专用小孔(1R、1L、2R、2L)和高速专用小孔(3R、3L)两种，在高速专用可变孔的下边设有旁通电磁阀回路。 ? 汽车电动转向使用维护 一、电动转向系统检查 一)检修注意事项 1、应经常检查转向系统储油罐油面以及油质，如需添加更换或排气应及时进行。 2、行驶过程中尽量避免将方向打到某一侧极限，防止动力油泵负荷过大。 3、电控转向系统发生故障时，通常不要打开ECU及各种电控元件的盖子或盒子，以免造成ECU被静电损坏。 4、检修过程中一般按照可能性由大到小，检查复杂程度由简到难的顺序进行，先对线路和传感器等元件进行基本检查，不要轻易更换ECU或拆卸管路。 二)电控转向系统基本检查 电控转向系统装配完毕后，应进行基本检查，主要包括针对液压系统的油量、油压试验，系统排气，转向油泵皮带松紧度调整，以及电控部分及相关部件的工作状态检查等，以确定系统是否需要进一步检修，保证转向系统良好的工作性能。不同车型动力转向系统的检查内容和方法基本类似，下面就以凌志LS400电控转向系统为例讲解电控转向系统的基本检查程序。 1(初步检查 在进行系统检查之前，首先要根据车辆的具体情况初步的检查一下轮胎气压(前轮:230kPa;后轮:250kPa)、前轮定位、悬架与转向连接杆之间的润滑情况、转向系统接头及悬架臂球头等处是否正常，转向柱管是否弯曲，转向盘的自由间隙是否正常等。 2(常规检查 (1)检查传动带 对于动力转向泵传动带的检查主要包括两项内容: 一是传动带与带轮配合位置的检查。 二是传动带松紧度的检查，利用丰田专用工具检查，在95Nm的作用力矩下，皮带的挠度为:运转5min以下时:7.5~9.5mm;运转5min以上时:9~13mm。 (2)检查储液罐液面高度 丰田汽车采用的转向液压油牌号为ATF DEXRON??，检查油面高度时，保持车身水平位置，油温80?C时进行。 在发动机维持怠速运转(约850r/min)的条件下，反复将转向盘从左侧打到右侧再返回，使得油温达到正常要求后，打开储液箱，检查液压油有无泡沫或乳化现象，量油尺液面应在HOT范围以内。 若在检查系统无泄漏情况下需要补给液压油，按规定号牌补给;若需更换液压油，则先顶起转向桥，从转向油罐及回油管排出旧液压油，并将转向盘反复左、右转至极限位置，直至旧液压油排尽后1~2s后加注新液压油。 (3)系统空气排放 动力转向系统在更换液压油后和检查转向油罐中油位时发现有气泡冒出时，说明系统内渗入了空气，这将引起转向沉重，前轮摆动，转向噪声等故障，必须对系统进行排气，具体程序如下: 架起转向桥，发动机怠速运转，反复向左、右转动转向盘到极限位置，直至转向油罐内无气泡冒出并消除乳化现象，表明液力转向系统中的空气已基本排除干净。 (4)检查油泵压力 将油压表的一端接在转向液压泵的输出端，另一端接在转向助力器的输入端，维持发动机怠速运转，油温达到80?C，如图所示。 检查阀关闭时的压力:不小于7845kPa; 检查阀全开时的压力差(1000r/min和3000r/min时):不大于490kPa; 检查转向盘在锁定位置时:不小于7845kPa。 (5)检查转向盘转向力矩 使汽车停放在平坦地面上，两转向轮在直线行驶位置，发动机怠速运转，测量转向盘从中间位置向左、右转动所需的力矩，标准:不大于5.9Nm。 二、电动转向系统诊断 一)电控动力转向系统故障自诊断 电控动力转向控制系统具有自诊断功能，当发生系统故障时，能自动停止助力，同时ECU可以记忆故障内容，并使故障指示灯点亮，提醒驾驶员，维修时可以读取故障代码，找出故障原因。此功能与大多数电控系统故障自诊断的工作原理类似，在此不详述。 对于电动式动力转向系统而言，当自诊断系统诊断出有故障后，控制电路停止向电动机供电，并且将离合器脱开，此时系统恢复至机械转向系统，仍能够实现正常的转向，只是转向力变大。 二)电控动力转向系统故障检修 电控动力转向系统常见的故障有转向沉重或助力不足，动力转向液产生乳状泡沫、液面低以及压力低，向左或向右急转转向盘时转向力瞬时增大等。 主要原因集中在油路系统和电控系统中，对于油路系统的检修在基本检查中逐步排查，电控系统的检修主要针对传感器、执行器、ECU及线路连接，并应充分利用故障自诊断系统的功能。