丰田皇冠轿车转向沉重故障分析与排除

李嘉泽

【摘 要】随着汽车工业的高速发展，汽车主动安全性越来越受到大众的关注，衡量汽车安全性能的汽车转向系的发展也非常重要，本文结合汽车在行驶中转向系统出现的故障现象，结合维修手册，利用故障诊断仪器，对转向系统出现的故障进行分析排除，为汽车维修企业的维修人员在工作中打下一定基础，具有一定的指导意义。

【关键词】转向系统；故障分析；故障案例；故障排除

汽车转向系的功能主要是为了按照驾驶员的意志实现转向，同时保证车辆按照正常方向行驶，传统的机械转向系由于在路况发生改变时很难保证转向轻便性及安全性，因此动力转向系应运而生，动力转向系统包括液压动力转向系统、电子控制液压助力转向系统、和电动助力转向系统（EPS系统），下面笔者通过对丰田皇冠轿车电动助力转向沉重故障的维修过程，进行分析与排除思路的阐述。

1 转向系统概述

常规液压助力转向系统由于无论汽车是否处于转向状态，液压泵始终处于运行状态，缩短了使用寿命，而且系统容易产生泄漏；电子控制液压助力转向系统是将液压系统和电器系统结合，当相应的传感器产生电信号并发送至电控单元后，电控单元根据信号计算结果，从而控制系统中压力油的流量，这种结构复杂，易泄漏，成本高，而现代轿车中更多的在使用电动助力转向，此种转向系统随车速调整灵活，故障率低，包括反映驾驶员施加扭力大小的扭矩传感器，反映汽车行驶速度的车速传感器，EPS电子控制单元，用来执行工作的电磁离合器和电动机，当汽车在不同行驶路况中，反映汽车行驶状况的传感器将信号输入电控单元，随时去控制电动机的转速和输出的扭矩，在控制过程中当车速是低速行驶时通常会增大其输出的扭矩，而在高速行驶时减少输出的扭矩。

2 动力转向系统结构及工作原理

丰田皇冠轿车是是采用电动助力转向系统，该系统是建立在传统机械转向系统的基础之上，由转向盘、转向输入轴、扭杆组成了转向操纵机构，由滚珠螺母、滚珠和转向齿条组成了转向器，由左右转向横拉杆、左右转向节臂等部件组成了转向传动机构，另外加装了一系列电子控制装置，分别是：

（1）扭矩传感器，分别为安装在主轴的输入轴侧的扭矩传感器和安装在输出轴侧的扭矩传感器，两个传感器中间用具有弹性变形能力的扭力杆进行连接，在行驶过程中方向盘转动驱动转向机工作，当转向车轮转向阻力矩过大时，用来连接方向盘转向传动轴和转向机之间的弹性扭力杆就会发生变形，使两个扭矩传感器获得不同的转矩信号而产生信号差。当电控单元获得两个不同的转矩信号时，通过信号差的大小来判断应该施加的辅助扭矩。

（2）转向角传感器，通常与动力转向拉杆总成连接在一起，检测电动机的转角信号来反映转向系统的工作状态，向电控单元状态提供信息。

（3）动力转向电动机，与转动螺母一起，将转动滚珠螺母和滚珠的圆周旋转运动转变为与其轴向同轴的转向齿条往复直线运动，从而带动转向横拉杆对转向轮进行助力转向控制。

（4）电子控制单元，依据扭矩传感器、车速传感器、电机转向角传感器输入的相关电信号进行逻辑分析判断，最终对电动机进行控制，同时对蓄电池电压进行增压产生驱动电机的电压，但是如果系统过热会限制系统工作保护系统。

3 故障诊断流程

当动力转向系统出现故障时我们首先可以从以下这几个方面去解决。首先车辆驶入维修车间，应该按照客户的描述去进行记录，得知车辆的型号、里程数及故障产生的频率和症状等相关信息，然后进行DTC检查，连接故障诊断仪，打开点火开关，开启故障诊断仪，读取故障信息并记录下来，经过针对故障信息的测试之后进行清除故障代码操作，然后试车进行故障确认，如果此时无故障现象，则应该进行症状模拟，如果有故障现象，重新检查故障诊断，继而结合故障症状表，如果出现由于CAN通讯系统引发的故障，应先从此部分着手排故，如果输出了故障代码，则应该按照维修手册相应提示部分进行电路检查，最后排查故障部位并进行维修或更换，确认测试故障消除，但是往往有一些情况下比较特殊，例如产生了转向沉重的故障，通常会从以下方面进行分析：

（1）转向前轮轮胎，检查其是否气压正常及轮胎是否异常磨损，如果轮胎气压不符合标准值及异常磨损都会影响转向操作轻便性。

（2）由于转向轮定位角度不正确，例如主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角、前轮前束值不正确会严重干扰转向系统正常工作。

（3）前悬架下摆臂球头，当下摆臂球头座与球头销之间由于使用过程中的磨损松旷，造成前转向轮定位角度发生改变，影响转向系统正常工作。

（4）动力转向拉杆总成包括的一系列部件在机械方面的故障会影响操作轻便性。

（5）转向柱总成，当转向传动轴发生变形弯曲或支撑轴承润滑不良，造成转向系统操作困难。

（6）蓄电池和电源系统，电能作为电动助力转向的主要能源，当电能不足时将直接影响助力系统的工作效果。

（7）动力转向控制单元总成，该控制单元是助力转向系统的核心控制部件，如果出现故障将造成整个系统直接失效。

4 案例分析

一辆丰田皇冠轿车，行驶里程为五万公里，在使用过程中，驾驶员反映无转向助力，转向沉重的故障现象，而且行车过程中故障警告灯一直在闪。接车后按照诊断流程，连接故障诊断仪，按照操作进行故障码调取，屏幕显示C1511故障码， 然后对故障进行清码，但是此故障代码仍存在，说明是扭矩传感器故障，它的作用是向电控单元输入施加在方向盘上扭力大小的电信号，如果此主要信号出现故障，将会影响电控单元的正确判断，因此我们要从传感器本身、与电控单元连接线束以及电控单元去查找故障。首先依据电路，查明端子含义，INCS扭矩传感器输入侧相位输入信号、INSN扭矩传感器输入侧相位输入信号、TRQV扭矩传感器电源端子、QUCS扭矩传感器输出侧相位输入信号、QUSN扭矩传感器输出侧相位输入信号、TQG1扭矩传感器电源电路接地、TQG2扭矩传感器检测电路接地共有8个相应端子，检查线束和连接器部分，分别从电控单元和传感器本身上断开2个相应连接器，P2和P5，用万用表的电阻档对应电路图，依此检测两两端子之间的电阻，结果阻值都小于1欧姆，阻值正常，之后又用万用表检测传感器端与车身接地的状况，阻值大于10千欧，阻值正常，说明线束和连接器无故障。继而又对传感器进行检测，先通过测电阻反映本身工作状态，依此检测， INCS与TQG2正常情况下，阻值为90-170欧姆，INSN与TQG2正常情况下，阻值为300-430欧姆，TRQV与TQG1正常情况下，阻值为4-14欧姆，QUCS与TQG2正常情况下，阻值为90-170欧姆，QUSN与TQG2正常情况下，阻值为300-430欧姆，检测发现TRQV与TQG1电源电路和接地端子阻值不正常，其余都正常，因此传感器不能正常工作，出现无助力转向现象，是什么原因导致的我们进一步检测发现，扭矩传感器是安装在输入轴上，拆解传感器发现内部有水渗出，原因是由于近来天气总下雨，导致车辆涉水，传感器密封性能下降，使传感器电源端子之间短路，造成车辆无助力功能无法正常工作，更换扭矩传感器及相应线束，接着对转向角传感器进行初始化，因为传感器的基准位置是电控单元判断机械部件工作的基准。校准前先检查电源电压是否为10-14V标准值，如不是则应对蓄电池充电或更换蓄电池，将诊断仪进行正确连接，打开点火开关，开启诊断仪，选择有效按钮，选择扭矩传感器调整，依照显示的步骤清除转向角传感器的校准值，对转向角传感器进行初始化，并校准扭矩传感器零点，结束之后进行试车，故障消失，转向助力恢复正常。

综上所述，汽车电子控制系统的飞速发展，出现的故障也越来越多，在排除故障时一定要结合故障现象，从理论角度围绕结构、涉及电路进行分析排故，通过逐步诊断，做到高效准确地找出原因并排除故障。

【参考文献】

[1]《一汽丰田新皇冠维修手册》—2004[S].

[2]周光明.浅析电动助力转向系统结构原理与故障诊断[J].黑龙江科技信息，2013.10.

[3]何泽刚.轿车EPS控制策略研究与控制器开发[D].天津职业技术师范大学，2014.12.

[责任编辑：张涛]