一汽-大众奥迪A6L轿车转向助力故障的排除

文：李 伟

一汽-大众奥迪A6L轿车转向助力故障的排除

文：李 伟

转向助力泵、压力控制阀

故障现象：一辆2004年产奥迪A6L（C5）轿车，发动机型号APS，行驶里程25万km。用户反映该车转向过程中有时转向盘在个别位置发沉。

检查分析：笔者接车后，首先进行试车，分别顺时针和逆时针转动转向盘到极限位置，发现在回位的过程中有转向发沉的现象，正如用户所述。于是测量液压助力转向系统压力，发现在关闭油压表输出端10 s内系统压力只有5 MPa，而标准压力应为11～12 MPa，说明转向泵提供的压力明显不够（管路正常），于是更换转向助力泵。然后再次测量助力转向系统压力，此时系统压力变为12 Mpa，恢复正常，但转向发沉的问题依旧存在。

在排除转向柱及两侧车轮悬架存在问题的可能后，笔者判断为转向机内部故障。进行更换后，结果令人意外，转向阻力较以前更大了，好像没有助力一样。向左/右转动转向盘时，助力系统油储液罐中的助力油液位来回上下波动。将转向盘转动到极限位置时，高压也能达到12 MPa，但是转向阻力非常大，并且还有个非常特别的感觉，就是发动机不起动时，转向感觉还轻些，起动了反而更沉。来回快速转动转向盘时，还能明显感觉到转向机内部扭力杆工作到极限位置。

根据以上检查诊断，笔者初步分析该车故障的可能原因包括：高压油管挤压或堵塞；回油管回油不畅；助力油储液罐过滤网堵塞；系统管道有空气未排干净。

根据以上分析，笔者替换高/低压油管和助力油储液罐，并进行排空气操作，结果故障依旧。此时起动发动机，读取助力油管高压端的高压表数值，在关闭开关后1～2 s压力为12 MPa。切断从转向机到助力油储液罐的回油时，油压表不变化，但能感觉到回油管内有压力存在。此时维修陷入僵局（在更换助力油储液罐、助力泵、高低压油管以及转向机后，转向阻力依旧很大）。

是不是新换的转向机存在问题，导致转向阻力比没换时更大呢？由于没有相同的车型进行检测与替换，故将换下来的转向机重新装入故障车，结果发现转向阻力还是很大，甚至比进厂时还大。

难道新换的转向助力泵有问题吗？按照维修手册要求检查转向助力泵好坏的标准是将输出侧关闭后，油压必须达到11～12 Mpa，测试时间不能超过10 s。此助力泵完全符合正常转向助力泵的检测要求，然而事实确实说明该泵有故障，无法实现转向助力功能。如此结构简单的液压转向助力系统，是什么问题导致此故障呢？

在此有必要对该系统的原理进行分析。该系统原理图如图1所示。

1.转向助力系统工作过程（图2）

（1）转向助力泵运转将储液罐的液压油经过泵腔加压，然后输出至转向机机械阀。

（2）机械阀通过驾驶员施加在扭力杆上的扭力来实现位移，扭力越大，输出至活塞腔的液压油越多，助力扭矩越大。

（3）机械阀根据扭力杆旋转方向来决定向活塞左腔还是右腔供油。

（4）活塞根据左右油压压差实现左右移动助力。

（5）相应的低压腔通过机械阀将油压泄至储液罐完成助力功能。

2.机械阀工作过程

（1）车辆直线行驶时，转向盘处于中间位置，转向盘辐条处于水平位置，阀芯和阀套之间也处于中间位置，所有控制口接通，液压油毫无阻碍地流经转向阀返回到储油罐。

（2）转向盘转动时，转向轴带动阀芯相对于阀套运动，由于阀的控制位置变化，液压油将进入转向机的油缸内，推动活塞运动而产生推力。下面以向右转向为例进一步说明（向左转动时情况与此相反）。

①当向右转动转向盘时，转向力矩使得弹性扭力杆扭转，并且转向管柱的转角要比转向机小齿轮转得多一点，这就使得右边旋转柱塞阀芯下移，使得进油通道开大。

②左边旋转柱塞阀芯上移，关闭进油通道，此时左右旋转柱塞阀芯分别打开和关闭各自的回油通道，根据右边旋转柱塞阀芯进油通道开度大小，来控制流入工作缸左边的液压油的流量和油压。

③工作缸左边的液压油推动转向机活塞向右运动，起到助力作用。转向机活塞移动距离的大小，则取决于施加在转向盘上转向力矩的大小。

④转向机工作缸右边的液压油在转向机活塞的作用下，通过打开的回油环槽返回到储油罐中。

现在我们将该车故障总结一下，该转向助力泵故障大体表现为：无转向助力且起动发动机后，转向阻力略有变大；来回快速转动转向盘时，能感觉到扭力杆到达极限位置；此外，一般车辆转向盘转到极限位置后，能迅速听到转向助力泵泄压的声音，而该车需要延迟几秒才能听到泄压声。

我们现在再来了解一下转向助力泵的工作原理。转向助力泵的结构如图3所示。

转向助力泵为一个叶片泵，通过改变工作腔容积来实现增压，原理较简单，其内还有一个压力控制阀，该控制阀的工作原理如下（图4）。

（1）在发动机正常运转时输出压力不足以开启压力控制阀，所以柱塞两端压力保持平衡，上端的弹簧使其处于关闭状态。

（2）高速运转或负荷增加时，控制阀上端压力克服下端弹簧弹力，使控制阀处于打开状态，因节流作用使活塞上腔压力下降，当压力下降至活塞下腔克服活塞上腔压力与弹簧的合力时，活塞开始上移将泄压口打开，将压力控制在11 ～12 MPa的标准压力。

分析该车的3个故障现象，有一点非常值得怀疑，那就是该车测试时，关闭管路后压力虽然比正常车压力上升得缓慢，但还是可以达到最高压力，说明活塞压缩能力良好。但是在同等容积下压力上升过慢，说明泵输出流量不够。难道是有堵塞或泄漏吗？

带着这个疑问，笔者拆解了新换的转向助力泵，发现在压力控制阀上面有一小块油管橡胶，导致压力控制阀因柱塞不能完全关闭，而泄漏，所以油液走了内循环导致流量不够。然而当输出管路关闭或负荷增加时，该口因泄漏小于输出量所以又不影响最高压力，只是有些缓慢，从而导致此故障发生。

至此，故障原因查明，该车的故障确为转向助力泵损坏所致，但由于最初更换的新转向助泵本身也存在问题，对笔者造成了误导，更换了转向机，而车辆的转向机是没有问题的。

那么此车还有一个故障现象我们如何解释呢？起动发动机后转向阻力反而有所增大。经过仔细分析，笔者认为：由于助力泵输出油量过少，导致正常工作压力过低，同时由于流量低，在转向机等各接口部位的节流作用增大。以左转向为例，驾驶员逆时针操作转向盘使其旋转，旋转扭力施加于扭力杆上，迫使其转动，因转向助力液不足导致基本无助力，于是扭力杆变形至极限，阀门开度开至最大。但是由于机械阀门前端存在节流，所以进入转向机活塞右室的油液严重不足，然而在机械齿条的带动作用下，活塞强制向左移动，导致活塞腔形成接近真空的状态，所以拉动活塞向右，与驾驶员输入的力矩正好相反，从而导致转向更加沉重（图5）。

故障排除：清洗助力泵压力控制阀，装复后试车，故障彻底排除。

回顾总结：在整个检测过程中，笔者忽略了一个重要问题，那就是维修手册只给了最高压力来判断转向助力泵的好坏，没有把正常工作压力列入检测范围。也就是说，在不转动转向盘时的系统压力在诊断时未进行分析，而如果考虑到这个问题，会更容易发现新转向助力泵存在问题。

我们平时维修时要多收集与本车型相关的正常数据，当发现某系统出现故障时，使用相关数据进行对比，从细微的变化中找到问题的切入点，以弥补规定值之外的判断依据不足的现象。