汽车的转向助力泵什么时候工作?

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汽车的转向系统经过这半个多世纪的发展已经有了非常大的进步和改善,已由最初笨拙的机械转向发展到现在的电动转向系统。转向系统的发展也为车辆的驾驶安全性、便利性、操作精准性和汽车燃油经济性提供了有利辅助。



汽车转向系统发展经历了以下四个阶段:纯机械转向系统;机械液压转向系统;电控液压转向系统和电动转向系统。纯机械转向系统早就淘汰了,机械液压转向系统在一些十几年二十年的老旧车还是会遇到,电子液压助力系统在十年左右的车型中普遍存在,电动转向系统是近几年普及使用最多的转向系统。因此,常见的有转向助力泵结构的存在于机械液压和电子液压助力转向系统车型中,最新的电动转向系统是没有助力泵的。

转向助力泵什么时候工作?机械液压转向助力泵由于需要发动机运转来提供力矩所以发动机一旦启动它就进入工作状态。电控液压转向助力系统是由电源提供能量进行助力,所以只有在车辆有转向操作时系统才会介入工作。

机械液压助力转向系统

发动机工作,转向助力系统就开始工作

机械液压助力是发展时间最长也是技术最成熟的转向助力系统,它的优势是结构成熟、电控系统少,运行更稳定、维修保养简单便宜。缺点就是相对占用体积大,增加油耗、又由于需要依靠发动机运转传递动力所以对发动机依赖度高,一旦发动机停止运转或者故障就会导致转向系统就不能有效工作。(一般有保护设定,但失去动力源后也只能有效助力若干次)

原理如下:旋转方向盘会使转向轴产生一定的转角,转角传感器在感知角速度和角方向的变化时为感应控制单元提供感应信号然后驱使液压助力泵再有效助力辅助工作。机械液压助力系统动力来源是发动机通过皮带传输动力驱动液压泵,所以必须依赖发动机的运转;只通过转向角速度来确定液压传递和力度,所以它在车辆停止-低速-高速三个阶段提供的液压力矩可调节范围很小;虽然它相比机械助力更有效但是对精准性和安全性上还是有所欠缺。

电动液压助力转向系统

转向助力来源于电机,发生旋转操作才会工作


原理和机械液压转向大致是一样的,但它比机械液压主要多了速度传感分析单元和电子控制液压驱动单元,由电磁阀控制液体流量。也正是主要的这两个单元让转向系统更精准和可调节并且不再依赖于发动机的运转。工作状态它会根据车速和转角速度提供的信息综合分析后输出相应信号,控制单元接受信号后控制电机输出相应的功率从而驱动液力泵有效工作,液力泵助力转向工作。

电动液压助力系统现在七八年或者十来年上的车都很普遍的采用。它的优点是结构紧凑、转向力可变、转向精准并且不受发动机是否运转有所影响;缺点是液压油和油管、油路、液压装置的耐用性、稳定性以及受损几率较大。电动液压助力可根据转向角和速度的变化而智能调节压力矩的释放,所以一般装有电动液压助力的车型在停车或者低速时助力泵会提供最大力矩,在高速状态释放较小力矩,这样车辆无论是在停止-低速-高速状态我们都有较为精准和舒适的方向操作感。也就是我们说的原地打方向灵活,高速方向盘很稳的感觉。

电动助力转向系统

无液压助力泵,电控单元和电机控制转向



电动转向助力系统拥有电控的可变和精准性又避免了液压系统的缺点,用控制单元和电机完全取代了液压控制系统的液压装置。结构主要由控制单元、扭矩传感器、角度传感器、车速传感器、电动机、离合器等主要控件组成。其动力传递依靠的是电机,控制单元接受传感器的信息进行分析后控制电机进行助力扭矩的分配从而驱动转向。由于它是一套硬件+软件组合的配套系统,在不改变硬件设施的前提下可以对软件升级、修改后又能适应更多情况,所以它也是未来的发展方向。不过由于技术含量高、电子配套稳定性和耐用性起到整个转向系统至关重要的作用,所以它也是随着汽车电气化技术的不断提升而发展。

近几年的家庭车型往往也都采用了电动助力转向系统,在国内电动助力转向系统的普及率和搭载时间先后上日、韩系优于德、美系。不过现在的轿车如果不是电动助力转向系统估计都不好意思售卖,现在也似乎都是标配了。

总结:汽车未来方向是电气化,所以很多以前车型才用的液压助力系统都会逐渐被电控系统取代。因为电气化和现在车企提倡的平台化能很好的结合起来,电气化推动技术进步而平台化又可以降低成本,未来的汽车也会是物美价廉。


旋转的方向盘


目前使用转向助力泵的转向系统有两种,分别是机械液压助力和电子液压助力。从原理上来说这两种系统都是利用液压力推动转向系统进行助力,但是两个系统中转向助力泵的工作方式略有不同。

机械液压助力泵:发动机动我就动

机械液压助力系统依靠发动机带动转向助力泵工作,所以只要发动机在转液压泵就一直在转。但是在没有打方向的时候液压油都会从转向柱里的控制转阀中重新流回来,并不对外做功,所以这时候消耗发动机的功率相对少一点,当我们转动方向盘时转阀打开液压油开始推动转向机构,液压泵开始做功,消耗更多发动机动力,也正是如此很多机械液压助力的车打方向时会有皮带噪音,这就是液压泵负荷增加导致皮带承受力增加而引起的。

电子液压助力:该转向我才转

电子液压助力系统使用电动机驱动液压泵,不需要转向助力的时候电动机不工作,需要提供助力时电动机工作带动液压泵提供助力压力。这种系统可以减少发动机负荷,而且需要时才工作,能量损失少,而且还可以根据转速提供可变的助力值。

现在这两种助力形式基本上已经被淘汰,取而代之的是电动助力,在转向柱上装有电动机,直接驱动转向柱提供助力,这种结构效率最高,而且便于调节助力值,在高速行驶中助力更少,方向盘偏重,增加一定的稳定性。


我是故乡的云


汽车转向采用的助力泵有两种,一种是机械液压助力,一种是电子液压助力。下面分开来讲。

机械液压助力泵,系统内不同的液流方式可分为常压液压助力和常流液压助力。常压助力的特点是不管方向盘处于哪个位置,只要发动机启动,系统内都保持高压状态;常流式液压系统助力泵虽然也是始终处于工作状态,但是液压系统不工作时,液压泵处于空转状态,液压管路负荷比常压小。可以看到,两种工作方式,液压泵都是保持开机工作的。

电子液压助力系统,它和机械液压助力原理基本相同,都有助力油泵,不同的是油泵改为由电力驱动,同时助力力度可变。电控单元通过传感器获取数据后通过控制转向阀的开启角度来改变液压助力,实现转向力度的调节。既然是电子控制的助力泵,它跟转向角度,车速都有关联,所以电子液压助力泵只有在需要转动方向的时候才工作反应更加灵敏,而且力度可变,起到了舒适和节能的作用。

还有一种是EPS电子随速转向系统,也就是电动助力转向系统,转向助力完全由助力电机提供,也就没有了液压泵,它节能,环保,灵敏。目前基本代替了液压助力。但是价格是比较高,相信随着科技进步,成本应该会慢慢降低!


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