汽车扭力转向问题的分析与解决

2019-04-28吉林孙永昶

汽车维修与保养 2019年11期

◆文/吉林孙永昶

一、扭力转向的介绍

扭力转向(Torque Steer)是汽车在急加/减速时，方向盘朝单侧旋转，并导致车辆向此侧偏斜的现象。主要是由于驱动轴不平衡/发动机输出扭矩过大等导致。前置前驱车型的主要表现形式为：起步急加速时，方向盘自动向右偏转，车辆向右跑偏。倒车加速时，方向盘自动向左偏转，车辆向左跑偏。产生的具体原因如下。

前置前驱车型多采用横置发动机，半轴采用左长右短的设计。当汽车急加速时，突然较大的扭矩输出到半轴上，由于驱动半轴长度不一，导致左右半轴与轮轴轴线形成的角度不一，同一时间作用到两侧驱动轮的横向扭力不一样，从而导致车轮偏转并导致方向盘朝一侧旋转。图1所示为扭力转向现象原理示意图。

图1 扭力转向现象原理示意图

二、扭力转向的测量

扭力转向可以说是前置前驱(横置发动机)车型的通病，在未进行开发调试前，多数该车型都会伴有不同程度的扭力转向偏转。那么，该采取什么样的方法对此方向盘角度进行测量呢？以下介绍两种简单的测量方法。

1.机械绘图测量法

利用纸胶带在方向盘上缠绕，并以方向盘中心为基准，利用量角器，使用马克笔在方向盘上标出对应角度。同时以仪表台中心位为0°固定标识，并以5°为基础单位，以90°为偏转角度的制作最大值。此种方法可以比较直观地观察到偏转的角度与趋势，但会伴有一定的测量误差。简单示意图如图2所示。

2.利用Odis等电检软件的数据流测量法

在此以大众集团的电检软件Odis为例，主要步骤如下：打开Odis→选取相应车型文件→点击开始键→选取003测量值→选取044动力转向→选取车速、转向角传感器角度、转向力矩等参数→点击开始记录数据→结束时以txt文件形式保存。此种方法可以较准确地记录多组试验数据，记录精度可达到100ms，形成的txt文件可通过Excel处理，可以形成相应的偏转曲线，同时也可以添加偏转力矩、发动机转速等多类数据。此方法有利于后期的问题展示、数据分析及存档。测量及偏转曲线示意图如图3、图4所示。

图2 机械绘图测量法

三、扭力转向问题的解决

图3 Odis软件测量偏转角度

图4 偏转角度记录曲线

1.偏转角度标准：由于是横置发动机平台设计上的问题，想根治此类平台所有车型的扭力转向问题，几乎是不可能的。因为每个车型的扭力转向偏转角度不同，所以需要设定合理的偏转标准，控制偏转角度，从而保证车辆的操控和安全性。通常此标准的偏转角度为5°(±2°)以内。需要根据不同车型的设计要求及产品特点，使用合理的方法，最低成本地将扭力转向偏转角度控制在上述标准之内。如图5所示，开发阶段的车型多会伴有不同程度的扭力转向现象。

图5 开发阶段某车型扭力转向偏转角度汇总

2.解决方向介绍：从原理上来讲，根据以下计算最大偏斜扭矩的公式，解决扭力转向问题主要可以从发动机扭矩、传动比、半轴角度差上入手，但也可以通过其他方式进行干预。下面我将介绍三种比较常见的解决方法。

(1)从设计上解决问题：可以通过适当降低变速器在机舱的布置高度，以减小左右半轴的角度差，从而减小扭力转向。也可以左半轴(长轴)采取分段式设计，使原来的左半轴变为水平中间轴+短左半轴，以达到短左半轴与右半轴长度、倾斜角度相同的效果，从而减小扭力转向。

(2)在发动机扭矩和其他因素上进行控制：一般来说，在起步时，自动挡车型较手动挡车型更易达到峰值扭矩，所以自动挡车型扭力转向现象更加明显。如上述最大偏斜扭矩公式所示，可以通过改变发动机ECU控制程序，达到适当减低发动机最大扭矩的效果，从而减少最大偏斜扭矩，缓解扭力转向现象。如果是因半轴内部形变而导致的扭力转向，右侧半轴可以采取空心轴的结构，在等重的同时增加右侧半轴刚度，以减少它的内部形变扭力，从而减少扭力转向现象。

(3)利用EPS(电动助力)软件进行补偿：以大众车型为例，多数EPS软件都配有TSC拉力补偿功能(Torque Steer Compensation)，可以通过该功能，一定程度地减轻扭力转向现象。具体方法如图6、图7所示，需要通过Odis软件进入0044转向系统，在006编码和007匹配中分别激活拉力补偿和启动拉力补偿(带学习值)项目。

图6 006-编码中激活拉力补偿

图7 007-匹配中启动拉力补偿(带学习值)

此种方法，通过几次简单直线行驶，进行扭力转向学习，通过学习，EPS-ECU就会记录偏转扭力的数值。学习后，在起步发生扭力转向时，EPS系统的电机会自动施加一个反向偏转的扭矩，从而阻止方向盘自动旋转，进而解决扭力转向问题，保证车辆的直线行驶。该方法只需要改进软件对车辆的适应性，不需要改变布置结构及更换部件，解决问题成本低，性价比较高。