豐田皇冠轎車轉(zhuǎn)向沉重故障分析與排除

李嘉澤

【摘 要】隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，汽車主動(dòng)安全性越來越受到大眾的關(guān)注，衡量汽車安全性能的汽車轉(zhuǎn)向系的發(fā)展也非常重要，本文結(jié)合汽車在行駛中轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，結(jié)合維修手冊，利用故障診斷儀器，對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析排除，為汽車維修企業(yè)的維修人員在工作中打下一定基礎(chǔ)，具有一定的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；故障分析；故障案例；故障排除

汽車轉(zhuǎn)向系的功能主要是為了按照駕駛員的意志實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，同時(shí)保證車輛按照正常方向行駛，傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)向系由于在路況發(fā)生改變時(shí)很難保證轉(zhuǎn)向輕便性及安全性，因此動(dòng)力轉(zhuǎn)向系應(yīng)運(yùn)而生，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子控制液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS系統(tǒng)），下面筆者通過對豐田皇冠轎車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向沉重故障的維修過程，進(jìn)行分析與排除思路的闡述。

1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述

常規(guī)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于無論汽車是否處于轉(zhuǎn)向狀態(tài)，液壓泵始終處于運(yùn)行狀態(tài)，縮短了使用壽命，而且系統(tǒng)容易產(chǎn)生泄漏；電子控制液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是將液壓系統(tǒng)和電器系統(tǒng)結(jié)合，當(dāng)相應(yīng)的傳感器產(chǎn)生電信號并發(fā)送至電控單元后，電控單元根據(jù)信號計(jì)算結(jié)果，從而控制系統(tǒng)中壓力油的流量，這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易泄漏，成本高，而現(xiàn)代轎車中更多的在使用電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向，此種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)隨車速調(diào)整靈活，故障率低，包括反映駕駛員施加扭力大小的扭矩傳感器，反映汽車行駛速度的車速傳感器，EPS電子控制單元，用來執(zhí)行工作的電磁離合器和電動(dòng)機(jī)，當(dāng)汽車在不同行駛路況中，反映汽車行駛狀況的傳感器將信號輸入電控單元，隨時(shí)去控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出的扭矩，在控制過程中當(dāng)車速是低速行駛時(shí)通常會(huì)增大其輸出的扭矩，而在高速行駛時(shí)減少輸出的扭矩。

2 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

豐田皇冠轎車是是采用電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該系統(tǒng)是建立在傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向輸入軸、扭桿組成了轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)，由滾珠螺母、滾珠和轉(zhuǎn)向齒條組成了轉(zhuǎn)向器，由左右轉(zhuǎn)向橫拉桿、左右轉(zhuǎn)向節(jié)臂等部件組成了轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，另外加裝了一系列電子控制裝置，分別是：

（1）扭矩傳感器，分別為安裝在主軸的輸入軸側(cè)的扭矩傳感器和安裝在輸出軸側(cè)的扭矩傳感器，兩個(gè)傳感器中間用具有彈性變形能力的扭力桿進(jìn)行連接，在行駛過程中方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)工作，當(dāng)轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)向阻力矩過大時(shí)，用來連接方向盤轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸和轉(zhuǎn)向機(jī)之間的彈性扭力桿就會(huì)發(fā)生變形，使兩個(gè)扭矩傳感器獲得不同的轉(zhuǎn)矩信號而產(chǎn)生信號差。當(dāng)電控單元獲得兩個(gè)不同的轉(zhuǎn)矩信號時(shí)，通過信號差的大小來判斷應(yīng)該施加的輔助扭矩。

（2）轉(zhuǎn)向角傳感器，通常與動(dòng)力轉(zhuǎn)向拉桿總成連接在一起，檢測電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角信號來反映轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作狀態(tài)，向電控單元狀態(tài)提供信息。

（3）動(dòng)力轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)，與轉(zhuǎn)動(dòng)螺母一起，將轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠螺母和滾珠的圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c其軸向同軸的轉(zhuǎn)向齒條往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)向橫拉桿對轉(zhuǎn)向輪進(jìn)行助力轉(zhuǎn)向控制。

（4）電子控制單元，依據(jù)扭矩傳感器、車速傳感器、電機(jī)轉(zhuǎn)向角傳感器輸入的相關(guān)電信號進(jìn)行邏輯分析判斷，最終對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，同時(shí)對蓄電池電壓進(jìn)行增壓產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電壓，但是如果系統(tǒng)過熱會(huì)限制系統(tǒng)工作保護(hù)系統(tǒng)。

3 故障診斷流程

當(dāng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)我們首先可以從以下這幾個(gè)方面去解決。首先車輛駛?cè)刖S修車間，應(yīng)該按照客戶的描述去進(jìn)行記錄，得知車輛的型號、里程數(shù)及故障產(chǎn)生的頻率和癥狀等相關(guān)信息，然后進(jìn)行DTC檢查，連接故障診斷儀，打開點(diǎn)火開關(guān)，開啟故障診斷儀，讀取故障信息并記錄下來，經(jīng)過針對故障信息的測試之后進(jìn)行清除故障代碼操作，然后試車進(jìn)行故障確認(rèn)，如果此時(shí)無故障現(xiàn)象，則應(yīng)該進(jìn)行癥狀模擬，如果有故障現(xiàn)象，重新檢查故障診斷，繼而結(jié)合故障癥狀表，如果出現(xiàn)由于CAN通訊系統(tǒng)引發(fā)的故障，應(yīng)先從此部分著手排故，如果輸出了故障代碼，則應(yīng)該按照維修手冊相應(yīng)提示部分進(jìn)行電路檢查，最后排查故障部位并進(jìn)行維修或更換，確認(rèn)測試故障消除，但是往往有一些情況下比較特殊，例如產(chǎn)生了轉(zhuǎn)向沉重的故障，通常會(huì)從以下方面進(jìn)行分析：

（1）轉(zhuǎn)向前輪輪胎，檢查其是否氣壓正常及輪胎是否異常磨損，如果輪胎氣壓不符合標(biāo)準(zhǔn)值及異常磨損都會(huì)影響轉(zhuǎn)向操作輕便性。

（2）由于轉(zhuǎn)向輪定位角度不正確，例如主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、前輪外傾角、前輪前束值不正確會(huì)嚴(yán)重干擾轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正常工作。

（3）前懸架下擺臂球頭，當(dāng)下擺臂球頭座與球頭銷之間由于使用過程中的磨損松曠，造成前轉(zhuǎn)向輪定位角度發(fā)生改變，影響轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正常工作。

（4）動(dòng)力轉(zhuǎn)向拉桿總成包括的一系列部件在機(jī)械方面的故障會(huì)影響操作輕便性。

（5）轉(zhuǎn)向柱總成，當(dāng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸發(fā)生變形彎曲或支撐軸承潤滑不良，造成轉(zhuǎn)向系統(tǒng)操作困難。

（6）蓄電池和電源系統(tǒng)，電能作為電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的主要能源，當(dāng)電能不足時(shí)將直接影響助力系統(tǒng)的工作效果。

（7）動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制單元總成，該控制單元是助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心控制部件，如果出現(xiàn)故障將造成整個(gè)系統(tǒng)直接失效。

4 案例分析

一輛豐田皇冠轎車，行駛里程為五萬公里，在使用過程中，駕駛員反映無轉(zhuǎn)向助力，轉(zhuǎn)向沉重的故障現(xiàn)象，而且行車過程中故障警告燈一直在閃。接車后按照診斷流程，連接故障診斷儀，按照操作進(jìn)行故障碼調(diào)取，屏幕顯示C1511故障碼， 然后對故障進(jìn)行清碼，但是此故障代碼仍存在，說明是扭矩傳感器故障，它的作用是向電控單元輸入施加在方向盤上扭力大小的電信號，如果此主要信號出現(xiàn)故障，將會(huì)影響電控單元的正確判斷，因此我們要從傳感器本身、與電控單元連接線束以及電控單元去查找故障。首先依據(jù)電路，查明端子含義，INCS扭矩傳感器輸入側(cè)相位輸入信號、INSN扭矩傳感器輸入側(cè)相位輸入信號、TRQV扭矩傳感器電源端子、QUCS扭矩傳感器輸出側(cè)相位輸入信號、QUSN扭矩傳感器輸出側(cè)相位輸入信號、TQG1扭矩傳感器電源電路接地、TQG2扭矩傳感器檢測電路接地共有8個(gè)相應(yīng)端子，檢查線束和連接器部分，分別從電控單元和傳感器本身上斷開2個(gè)相應(yīng)連接器，P2和P5，用萬用表的電阻檔對應(yīng)電路圖，依此檢測兩兩端子之間的電阻，結(jié)果阻值都小于1歐姆，阻值正常，之后又用萬用表檢測傳感器端與車身接地的狀況，阻值大于10千歐，阻值正常，說明線束和連接器無故障。繼而又對傳感器進(jìn)行檢測，先通過測電阻反映本身工作狀態(tài)，依此檢測， INCS與TQG2正常情況下，阻值為90-170歐姆，INSN與TQG2正常情況下，阻值為300-430歐姆，TRQV與TQG1正常情況下，阻值為4-14歐姆，QUCS與TQG2正常情況下，阻值為90-170歐姆，QUSN與TQG2正常情況下，阻值為300-430歐姆，檢測發(fā)現(xiàn)TRQV與TQG1電源電路和接地端子阻值不正常，其余都正常，因此傳感器不能正常工作，出現(xiàn)無助力轉(zhuǎn)向現(xiàn)象，是什么原因?qū)е碌奈覀冞M(jìn)一步檢測發(fā)現(xiàn)，扭矩傳感器是安裝在輸入軸上，拆解傳感器發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有水滲出，原因是由于近來天氣總下雨，導(dǎo)致車輛涉水，傳感器密封性能下降，使傳感器電源端子之間短路，造成車輛無助力功能無法正常工作，更換扭矩傳感器及相應(yīng)線束，接著對轉(zhuǎn)向角傳感器進(jìn)行初始化，因?yàn)閭鞲衅鞯幕鶞?zhǔn)位置是電控單元判斷機(jī)械部件工作的基準(zhǔn)。校準(zhǔn)前先檢查電源電壓是否為10-14V標(biāo)準(zhǔn)值，如不是則應(yīng)對蓄電池充電或更換蓄電池，將診斷儀進(jìn)行正確連接，打開點(diǎn)火開關(guān)，開啟診斷儀，選擇有效按鈕，選擇扭矩傳感器調(diào)整，依照顯示的步驟清除轉(zhuǎn)向角傳感器的校準(zhǔn)值，對轉(zhuǎn)向角傳感器進(jìn)行初始化，并校準(zhǔn)扭矩傳感器零點(diǎn)，結(jié)束之后進(jìn)行試車，故障消失，轉(zhuǎn)向助力恢復(fù)正常。

綜上所述，汽車電子控制系統(tǒng)的飛速發(fā)展，出現(xiàn)的故障也越來越多，在排除故障時(shí)一定要結(jié)合故障現(xiàn)象，從理論角度圍繞結(jié)構(gòu)、涉及電路進(jìn)行分析排故，通過逐步診斷，做到高效準(zhǔn)確地找出原因并排除故障。

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[責(zé)任編輯：張濤]