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三、四轮转向系统的构造和工作原理
3 ．1四轮转向系统的基本结构和工作原理
四轮转向系统前轮采用传统转向系统，后轮采用直接助力式电动转向系统。
转向时，前轮转角、车速、横摆角速度传感器等信号送入ECU进行分析计算，ECU确定后轮转角并向步进电动机输出驱动信号，通过后轮转向机构驱动后轮偏转以适应前轮转向，实现四轮转向。四轮转向系统结构如图4所示。
转向时，传感器将前轮转向的信号和汽车运动的信号送人ECU、ECU进行分析计算，向步进电动机输出驱动信号，步进电动机动作，通过后轮转向机构控制驱动后轮偏转。同时，ECU进行实时监视汽车状况，计算目标转向角与后轮实际转向角之间的差值，来实时调整后轮的转角。这样，可以根据汽车的实际运动状态，实现汽车的四轮转向。系统设有两种转向模式，既可进人四轮转向状态，也可保持传统的两轮转向状态，驾驶人可通过驾驶室内的转向模式开关进行选择。当四轮转向汽车在行驶过程中电子控制系统出现故障时，后轮自动回到中间位置，汽车自动进入前轮转向状态，保证汽车像普通前轮转向汽车一样安全地行驶。同时，仪表板上的“4WS”指示灯亮，警告驾驶人，故障情况被存储在ECU中，以便于维修时检码。
上述的电控电动式四轮转向系统后轮转向装置属于车速感应型，其工作特点是后轮偏转的方向和转角大小主要受车速的控制，同时也响应前轮转角、横摆角速度的变化。ECU根据设定的控制策略，通过程序控制，实现汽车的四轮转向。在低速行驶或者转向盘转角较大时，前、后轮实现逆相位转向，且后轮偏转角度随前轮转角增大而在一定范围内增大。这种转向方式可改善汽车低速时的操纵轻便性，减小汽车的转弯半径，提高汽车的机动灵活性。在中、高速行驶或转向盘转角较小时，前、后轮实现同相位转向。使汽车车身的横摆角速度大大减小，可减小汽车车身发生动态侧偏的倾向，提高汽车高速行驶的操纵稳定性。
3.2 四轮转向系统的主要部件
（1）传感器传感器的功用是检测汽车转向时的有关运动物理量，并转换成电信号，输入到ECU中，供其进行分析计算。
1）前、后轮转角传感器。前、后轮转角传感器分别安装在前、后轮转向机构靠近车轮的一侧，采用非接触型霍尔元件传感器，用来检测前、后车轮的瞬时偏转角。
2）车速传感器。车速传感器安装在车速里程表的转子附近，采用光电式车速传感器，将汽车前进速度检测出来，脉冲信号的形式输出，送入四轮转向系统ECU，同时将电信号输入到自动变速器ECU。
3）车身横摆角速度传感器。车身横摆角速度传感器安装在汽车质心处的车身上，采用压电射流角速度传感器，检测汽车转向行驶时的车身横摆角速度，以电信号的形式输人ECU、ECU输出控制信号，实时控制汽车的转向运动，保证汽车转向行驶时的动态稳定性。
（2）电控单元（ECU） ECU是4WS系统的核心，其功用是根据制订的控制方案，按照编制的程序对各种传感器输人信号进行分析、计算、处理，输出一定的控制信号指令，驱动步进电动机动作。4WS系统ECU主要由输入信号调理电路、微处理器、输出信号处理电路、电源电路等硬件部分和控制程序、软件平台等软件部分组成。为保证控制系统可靠地工作，电控单元还必须采取有效的抗干扰措施和故障自诊断处理措施。
（3）步进电动机电动机采用步进电动机，其功用是根据ECU的指令输出适宜的转矩和转角，驱动后轮转向机构，控制后轮的转向，是后轮转向系统中的驱动执行元件。步进电动机是一种数字控制电动机，将数字式电脉冲信号转换成角位移，控制性能好，非常适合于单片机控制。采用步进电动机的主要优点是：步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比，随动性好，可与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统；动态响应快，易于实现起停、正反转及变速；具有自锁和保持转矩能结构简单，坚固耐用，抗干扰能力强。
