四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1.4WS 系統(tǒng)的組成

隨著二十世紀(jì)末以來在信息技術(shù)、集成電路、微電子領(lǐng)域的技術(shù)突破，以這些技術(shù)為基礎(chǔ)的汽車電子控制技術(shù)也逐步發(fā)展成熟，4WS系統(tǒng)的發(fā)展成熟也正是基于汽車電子控制技術(shù)的進(jìn)步，4WS系統(tǒng)中對(duì)于車輛四輪的控制以及前后輪的轉(zhuǎn)向分配使用到了電子控制技術(shù)以及電機(jī)助力技術(shù)。由于在車輛四輪轉(zhuǎn)向過程中，車輛的前輪和后輪在不同的速度之下的轉(zhuǎn)向方式存在差別，因此在四輪轉(zhuǎn)向控制之中應(yīng)用4WS結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立，且在車輛前后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中不存在機(jī)械連接，因此可以確保轉(zhuǎn)向性能可以在系統(tǒng)正常運(yùn)行的狀態(tài)下保持高水平。

車輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、ECU、減速器、電動(dòng)機(jī)、傳感器等部分共同構(gòu)成4WS系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛四輪轉(zhuǎn)向的有效控制。在車輛后輪參與轉(zhuǎn)向的過程中電子控制技術(shù)深度介入，幫助車輛后輪執(zhí)行正確的轉(zhuǎn)向工作，滿足車輛的正常行駛以及提升車輛的轉(zhuǎn)向性能。

2.2電子控制 4WS 系統(tǒng)的工作原理

ECU即電子控制單元，常被形象的稱為“行車電腦”，ECU是車輛電子控制系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行分析計(jì)算并向相應(yīng)部件輸出控制信號(hào)的單元，在4WS系統(tǒng)中ECU也承擔(dān)UI車輛運(yùn)動(dòng)信號(hào)的分析和運(yùn)算，在車輛進(jìn)行四輪轉(zhuǎn)向時(shí)，位于車輛前輪的傳感器將車輛前輪的轉(zhuǎn)向信號(hào)以及車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)傳入ECU，經(jīng)過ECU對(duì)該型號(hào)的處理、分析、運(yùn)算，產(chǎn)生輸送向步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作作用于車輛的后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，通過這個(gè)途徑控制后輪的轉(zhuǎn)向。ECU在此過程中仍然對(duì)車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行全程、實(shí)時(shí)的監(jiān)測，對(duì)車輛后輪轉(zhuǎn)向角與目標(biāo)轉(zhuǎn)向角之間的差值進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)后輪的轉(zhuǎn)角實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)整。這樣的實(shí)時(shí)調(diào)整與車輛的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相契合，實(shí)現(xiàn)汽車的四輪轉(zhuǎn)向。

電子控制4WS系統(tǒng)設(shè)定有兩種轉(zhuǎn)向模式可供駕駛員選擇，駕駛員可以通過轉(zhuǎn)向模式開關(guān)選擇傳統(tǒng)的2WS模式也可以保持4WS狀態(tài)繼續(xù)行駛，設(shè)置這兩種轉(zhuǎn)向模式不僅是為駕駛員根據(jù)實(shí)際路況提供更多地選擇，也是當(dāng)4WS系統(tǒng)出現(xiàn)故障無法正常執(zhí)行四輪轉(zhuǎn)向時(shí)保留傳統(tǒng)的前輪轉(zhuǎn)向設(shè)置，保證車輛運(yùn)行的安全性，確保駕乘人員的人身安全。當(dāng)4WS系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，駕駛室儀表臺(tái)上出現(xiàn)4WS故障指示燈，提醒駕駛員4WS系統(tǒng)出現(xiàn)故障，車輛四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，檢測車輛運(yùn)行狀態(tài)的ECU實(shí)時(shí)記錄故障信息，方便技術(shù)人員在故障檢測維修時(shí)進(jìn)行檢碼。

上述的可以實(shí)現(xiàn)車輛前后輪同相位以及逆相位轉(zhuǎn)向的4WS系統(tǒng)屬于電子電動(dòng)式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的后輪轉(zhuǎn)向裝置是受車輛車速的控制，即車輛后輪的偏轉(zhuǎn)角度以及方向是根據(jù)車速的大小而改變的，同時(shí)后輪偏轉(zhuǎn)角和方向的變化也是對(duì)前輪轉(zhuǎn)角和橫擺角速度變化的響應(yīng)。在ECU中設(shè)定了車輛在不同速度下的四輪轉(zhuǎn)向控制策略，再車輛高速或者低速狀態(tài)下根據(jù)程序控制前后輪的轉(zhuǎn)向。當(dāng)ECU接收到傳感器發(fā)送來的車輛中高速行駛狀態(tài)的信號(hào)亦或是方向盤的小角度轉(zhuǎn)動(dòng)的信號(hào)時(shí)，ECU根據(jù)控制策略程序控制車輛前后輪進(jìn)行同相位轉(zhuǎn)向，減小車輛的橫擺角速度，降低車輛車身的動(dòng)態(tài)側(cè)偏，幫助車輛在高速行駛時(shí)保持操縱的穩(wěn)定性。當(dāng)ECU接收到傳感器發(fā)送來的低速行駛狀態(tài)或者是方向盤的大角度轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)時(shí)，ECU則采用低速運(yùn)行時(shí)的控制策略，程序控制前后輪實(shí)現(xiàn)逆相位轉(zhuǎn)向，車輛前輪轉(zhuǎn)角增大的同時(shí)增大后輪的偏轉(zhuǎn)角度，幫助車輛駕駛員輕松操縱低速車輛進(jìn)行轉(zhuǎn)向，并且降低車輛低速狀態(tài)下的轉(zhuǎn)彎半徑，提升車輛的靈活性。