汽⻋液压助⼒转向故障诊断排除研究

姜军霞　杨维娜

摘要：汽⻋液压助⼒转向系统是经济型轿⻋的必备系统，其主要功能是协助驾驶员调整汽⻋⽅向，减轻⽤⼒强度，同时确保汽⻋能够始终按照驾驶员的意图进⾏转向或直线⾏驶。主要针对汽⻋液压助⼒转向系统的结构组成、⼯作原理进⾏理论分析，并重点结合⾃⾝多年的汽⻋维修及故障检测、诊断、排除技术及经验，以某品牌E1501.5L AT⻋为例，详细分析和论述了汽⻋液压助⼒转向的故障诊断及排除⽅法，希望能为同⾏提供⼀定的参考借鉴。

关键词：汽⻋;液压助⼒转向;故障诊断;排除⽅法

中图分类号：U472 收稿⽇期：2022-04-12

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.06.030

汽⻋液压助⼒转向系统包括机械转向和液压助⼒装置两个部分，其中，机械转向部分包括转向操纵机构、转向机、传动机构三⼤模块。具体来说，该系统的液压助⼒装置包含多种不同的零部件，通常由油管、液压泵、V型传动⽪带、压⼒流量控制阀体以及储油罐等部件组成[1]。

汽⻋液压助⼒转向系统的故障由多种原因引起。基于经验，对某品牌E1501.5L AT故障⻋辆的诊断主要围绕主继电器、ECU、点⽕系统、线束⻋⾝搭铁等⽅⾯，根据故障现象进⾏原因分析，确认故障部位，最终更换部件或维修排除故障。

1 ⼯作原理概述

如图1所⽰，汽⻋液压助⼒转向系统主要结构分为机械部分和液压助⼒装置两部分：机械部分由转向传动副、摇臂、横纵拉杆总成、转向节臂和主销、节主销套以及转向节、压⼒轴承等组成;液压助⼒装置由贮油箱、液压助⼒器、管路以及转向油泵等组成。以常⻅的汽⻋液压常流式转向为例，汽⻋液压助⼒转向系统在⼯作过程中的基本原理如下[2]：

a.汽⻋液压助⼒转向系统主要由阀体9/7两个控制阀、油泵3以及助⼒缸15、11/12两个螺杆螺⺟式转向器组成。

b.转向螺杆11通过联结滑阀7，并在两端分别设置两个⽌推轴承，从而使转向螺杆与滑阀⼀起在阀体内做轴向移动。

c.汽⻋在直线⾏驶过程中，滑阀7在反作⽤阀8及回位弹簧10的双重作⽤之下在中间位置⼯作，而动⼒缸15两端连通了回油孔道，从而使油泵输出的油液经油道量孔4进⼊阀体9的环槽A。

d.当汽⻋在右转弯时，左旋螺纹11将按照顺时针⽅向，与滑阀7和反作⽤阀8⼀起向右移动，此时环槽A、B、C、D连通，环槽C与E连通助⼒缸15与L腔。

e.汽⻋在左转弯时，滑阀7将按照图1所⽰⽅向左移，从而使汽⻋油路流动⽅向发⽣改变。

基于上述⼯作原理，汽⻋在转向过程中，助⼒缸的油压会随着转向阻⼒而变化。助⼒缸只提供转向动⼒，⽅向的转动与调节依然需要驾驶员的控制实现。

2 汽⻋液压助⼒转向故障诊断排除分析

2.1 案例情况

基于汽⻋液压助⼒转向结构组成及⼯作原理等相关理论，本⽂以典型的某汽⻋品牌E1501.5L AT⻋为例，详细分析了汽⻋液压助⼒转向故障诊断排除⽅法。

根据⻋主反映，该汽⻋的液压助⼒转向系统⼗分沉重，经过路试，并没有发现明显的液压助⼒转向问题。据⻋主叙述，此⻋在⾬天或转弯时会出现上述的转向沉重故障。结合这点，维修⼈员初步判断此故障可能是由于汽⻋发动机V型传送带故障所引起，由于在下⾬天湿的⽪带更容易打滑。经检查，发现汽⻋发动机V型传送带因发动机漏油而浸油，导致传送带松懈。

2.2 故障診断及排除⽅法实例分析

2.2.1 转向沉重故障

根据驾驶员对故障的叙述，先进⾏路试，结果转向操纵沉重。这说明异响与转向沉重可能有联系，基于汽⻋液压助⼒转向系统的⼯作原理，转向沉重的故障可能分为液压部分故障及机械部分故障两种情况[3]。

2.2.1.1 机械部分故障诊断及排除

a.将拉杆球头卸下，检查机械部分转动是否灵活，以及有⽆明显卡滞现象。如果存在转动不灵活以及卡滞情况，需要及时更换新件。

b.将前桥⽤千⽄顶顶起，使前轮离地，并将横直拉杆拆下并旋转⻋轮，检查左右旋转是否存在较⼤阻⼒。如果有阻⼒，应将⻩油分别注⼊到转向节的主销套和主销之中，再次旋转两轮，如果阻⼒还未改善，则应将两转向节主销拆下，并检查油道是否畅通以及主销和套配合间隙是否正常。与此同时，还应检查汽⻋压⼒轴承是否存在润滑不良或损坏情况，如果已经损坏，则应及时更换压⼒轴承。确保各部位⽆故障后，再把两转向节主销装复。

c.检查轮胎⽓压情况，如不⾜，应予以充⽓。

2.2.1.2 液压部分故障诊断及排除

a.检查汽⻋整个液压转向系统管路畅通情况，如果隐蔽部分管路堵塞，会导致助⼒泵压⼒不⾜。出现这种故障的原因通常是胶管⽼化膨胀或油有杂物，从而使⽅向沉重，应及时更换液压管路。

b.如果液压管路及机械部分都未发⽣故障，则诊断并排除⽅向助⼒泵和⽅向机的故障。先⽤质量好的转向助⼒泵做测试，发动汽⻋，分别向左右打⽅向，如果⽅向盘转向正常，则说明原有⽅向助⼒泵存在故障。如果更换之后依然沉重，拆下⽅向助⼒器，通过校验台校正，对其故障情况进⾏检验。如果缺少校验台，可使⽤⽆故障的⽅向助⼒器进⾏试验。

2.2.2 ⽅向盘难以回位

汽⻋⽅向盘回位困难故障主要表现为转向⼒忽⼤忽小、转向助⼒泵异响以及⽅向盘⾃由⾏程过⼤等。造成这种故障的主要原因是汽⻋的前轮定位失准，⽓压过⼤，或由于液压阀被脏污卡住或黏住，控制阀调整不正确等。

如果⽅向盘经常难以正常回位，则先检查汽⻋轮胎⽓压情况，如⽓压良好，将前轮⽀起查看前轮定位及其球头是否松动。如果符合要求，则需要检查汽⻋的液压控制阀。

2.2.3 ⽅向盘左右转向轻重不同

引起汽⻋⽅向盘左右转向轻重不同的故障，通常是由于助⼒缸⼀侧有空⽓或液压阀装配不当引起。如果限压阀内有⼀侧过早卸荷或漏油，可能引发上述故障。轮胎⽓压不⼀致或前轮轴承⼀紧⼀松，也均会导致汽⻋⽅向盘左右转向轻重不同。

针对这种故障，检查或排除⽅法是将油缸中的空⽓排除，并对轴承松紧度、汽⻋前轮⽓压情况进⾏检查，必要时还可对活塞以及液压阀的运⾏情况进⾏详细检查。

2.2.4 前轮摆振故障

经检查，转向节销和拉杆等活动部位均正常，轮胎⽓压正常，转向器动作时也⽆卡滞现象，则造成汽⻋前轮摆振的原因有：液压系统存在空⽓或者轮胎动平衡不好;钢板“U型”螺栓松动;转向传动机构与转向器配合间隙过⼤等。

这种故障的排查⽅法如下：a.在轮胎动平衡实验台对轮胎动平衡情况进⾏校正;b.放出液压系统中的空⽓;c.对转向传动机构及转向器的间隙进⾏调整优化;d.将汽⻋“U型”钢板螺栓做紧固处理。

2.2.5 ⽅向⽆助⼒仪表报警

⻋辆正常启动后，仪表盘上随即显⽰“动⼒转向故障”字样，且多个系统报警，仪表提⽰故障原因参⻅⽤⼾⼿册，此时⻋辆⽅向盘助⼒完全消失，原地⽆法打⽅向。

⻋辆本⾝装配了能通过单独模块进⾏控制的电液转向助⼒系统，其⼯作原理与常⻅的电动助⼒与液压助⼒⽅式有所差异。为了查找故障原因，技师先⽤STAR-D诊断仪进⾏故障快速诊断，但⽆法检测到⻋辆控制单元、变速器、发动机等⽅⾯的通信故障码;排除电动助⼒泵故障后，再检查WIS故障，通过分析电动助⼒系统电路图（图2）。检查前SAM内的5A保险丝、发动机舱内的⼤容量保险丝等，发现⼀切正常;针对A91/1搭铁检查，先将右前轮内衬拆掉，经检查发现插头B有供电线但松懈，且与底盘CANE相连。通过检测CAN线，初步发现系统故障所在。

将插头处理好后清除故障码，再次启动⻋辆，仪表上报警消失，助⼒系统恢复正常，但此时依然⽆法排除汽⻋故障是否均已排除，技师再次路测。刚开始⾏驶时⽆故障，⾏驶到1 km路段时故障再次出现，定速巡航系统报警、发动机故障灯亮、ESP灯亮，同时COMAND中收⾳机的声⾳也逐渐消失。驾驶员将⻋辆靠边停稳后，发现换挡⼗分困难，将汽⻋熄⽕后重新打开钥匙，发现挡位⽆法正常显⽰。

结合以往故障诊断经验，初步判断是某个系统故障而影响整个CAN⽹络，考虑到CANE与电液助⼒泵控制单元相连，先从C A N E ⼊⼿，将赫尔曼专⽤⼯具连接，测量X30/30 CAN分配器处的波形，发现与多个系统连接的CAN线波形不正常。采⽤逐个拔插头的⽅式观察波形，当汽⻋电液助⼒泵控制单元上的插头被拔掉时，X30/30处的波形⼀切恢复正常，但是当插头被重新插上时，发现X30/30处的波形⼜显⽰异常。

通过检查X30/30到电液助⼒泵控制单元的线路均正常，插头及插针均接触良好，因此判断是汽⻋控制单元整个内部系统出现故障，从而使得CAN⽹络异常。经过系统故障诊断与分析查找定位故障及原因后，更换控制单元后清除系统故障码，仪表盘正常显⽰，故障报警消失。

根据分析，助⼒泵与电液助⼒泵控制单元是统⼀的整体，当⼀个部件发⽣故障时，必然会引起其他系统部件产⽣相应的⼯作故障。基于这⼀故障诊断思路进⾏故障诊断分析与维修，最终使汽⻋液压助⼒所有转向故障得到解决，路试⼀切正常。

2.2.6 其他故障类型

除了以上四种常⻅的故障类型外，在汽⻋液压助⼒转向故障诊断排除过程中，还应结合汽⻋实际情况，综合考虑以下三种不同的故障情形：a.打⽅向时⽅向盘，⾃由⾏程过⼤;b.汽⻋转向⼒忽⼤忽小;c.汽⻋转向助⼒泵异响。

⾸先，针对情形a所述故障，打⽅向盘时，⽅向转动⻆度较⼤，但⻋轮却没有动作，这就会导致驾驶员驾驶操作困难，易引发交通事故。出现这种故障的主要原因可能是汽⻋内、外转向横拉杆球头磨损严重，或由于汽⻋⽅向机内部系统损坏，此时只需更换相应⼯作部件即可。

其次，针对情形b，即在驾驶员駕驶汽⻋过程中，如果汽⻋⽅向盘在转向某⼀特定⻆度时突然感觉变沉，会导致汽转向⼒忽⼤忽小。其故障多是如下原因引起：转向⼗字轴⽣锈;转向柱的轴承卡滞;⻋辆年久失修;转向柱部位在发⽣故障之后撞击导致转向机内部⻮条弯曲等。

再者，针对情形c，如果驾驶员在驾驶途中，发动机运转异常或者打转向时转向助⼒泵存在异响，⽅向盘振动，且内部有摩擦声，此时应从补充转向系统油液、排除系统空⽓、更换油液或油管、清洗或更换助⼒泵等⽅⾯逐⼀排除故障，以免助⼒泵磨损加剧。

此外，还可对汽⻋胎压标准值进⾏检查，⼀般应保持在0.2～0.25 MPa之间，或检查转向油壶中转向油液刻度，拧紧管路和接头，将油液加注到规定值。如果油液变质，需更换转向油液。

最后，启动汽⻋发动机发动⻋辆，分别在低速、静⽌两种状态下通过噪声测试，判断汽⻋发动机V型传送带是否打滑，使其在整个转向范围内的动⼒转向机和控制系统保持正常，如果存在部分动⼒或分向损失，则需按规定对汽⻋发动机V型传送带张⼒进⾏调整。再检查油压发送管路限流情况，如果故障依然存在，则说明是前轮定位⻆不正确，只需进⾏汽⻋四轮定位即可。在寒冷的温度下⾏驶时，尤其是发动机刚刚启动时，部分汽⻋会因油液冷态⾃由流动性差，而⼤⼤降低了汽⻋动⼒转向效率，但随着环境的改善，油温的上升，动⼒转向效率也会逐渐恢复正常[4]。

3 结语

为提⾼汽⻋的操纵稳定性和舒适性，针对E1501.5LAT⻋液压助⼒转向系统机械部分和液压部分的故障进⾏了详细分析，结合不同类型故障，依次提出了针对性的故障诊断与维修与排除⽅法。具体来说，结合故障发⽣原因，对转向沉重、⽅向盘回位困难及左右转向轻重不同、前轮摆振、⽅向⽆助⼒且仪表报警故障等⼏种故障进⾏分析，总结了故障解决⽅法与策略，为同类⻋型及其它轿⻋液压助⼒转向系统的故障排除与维修提供了良好依据。

参考⽂献：

[1] 葛林.液压汽⻋起重机电⽓系统故障诊断与维修研究[J].中国设备⼯程，2020（4）：116-118.

[2] 邓开陆.汽⻋液压制动系统的故障诊断及维修探讨[J].昆明冶⾦⾼等专科学校学报，2018，34（3）：103-105+112.

[3] 朱诗顺，欧阳熙，朱道伟，等.基于BP神经⽹络的汽⻋液压助⼒转向系统故障诊断仿真[J].军事交通学院学报，2014，16（8）：43-47.

[4] 谭红川，⾼东璇，董春曾.液压动⼒转向系统异响的故障诊断与排除[J].汽⻋实⽤技术，2016（12）：188-189.

作者简介：

姜军霞，⼥，1982年⽣，⼯程师，研究⽅向为汽⻋运⽤⼯程。

杨维娜，⼥，1984年⽣，⼯程师，研究⽅向为汽⻋服务⼯程。