一汽-大眾奧迪A6L轎車轉向助力故障的排除

文：李 偉

一汽-大眾奧迪A6L轎車轉向助力故障的排除

文：李 偉

轉向助力泵、壓力控制閥

故障現象：一輛2004年產奧迪A6L（C5）轎車，發(fā)動機型號APS，行駛里程25萬km。用戶反映該車轉向過程中有時轉向盤在個別位置發(fā)沉。

檢查分析：筆者接車后，首先進行試車，分別順時針和逆時針轉動轉向盤到極限位置，發(fā)現在回位的過程中有轉向發(fā)沉的現象，正如用戶所述。于是測量液壓助力轉向系統(tǒng)壓力，發(fā)現在關閉油壓表輸出端10 s內系統(tǒng)壓力只有5 MPa，而標準壓力應為11～12 MPa，說明轉向泵提供的壓力明顯不夠（管路正常），于是更換轉向助力泵。然后再次測量助力轉向系統(tǒng)壓力，此時系統(tǒng)壓力變?yōu)?2 Mpa，恢復正常，但轉向發(fā)沉的問題依舊存在。

在排除轉向柱及兩側車輪懸架存在問題的可能后，筆者判斷為轉向機內部故障。進行更換后，結果令人意外，轉向阻力較以前更大了，好像沒有助力一樣。向左/右轉動轉向盤時，助力系統(tǒng)油儲液罐中的助力油液位來回上下波動。將轉向盤轉動到極限位置時，高壓也能達到12 MPa，但是轉向阻力非常大，并且還有個非常特別的感覺，就是發(fā)動機不起動時，轉向感覺還輕些，起動了反而更沉。來回快速轉動轉向盤時，還能明顯感覺到轉向機內部扭力桿工作到極限位置。

根據以上檢查診斷，筆者初步分析該車故障的可能原因包括：高壓油管擠壓或堵塞；回油管回油不暢；助力油儲液罐過濾網堵塞；系統(tǒng)管道有空氣未排干凈。

根據以上分析，筆者替換高/低壓油管和助力油儲液罐，并進行排空氣操作，結果故障依舊。此時起動發(fā)動機，讀取助力油管高壓端的高壓表數值，在關閉開關后1～2 s壓力為12 MPa。切斷從轉向機到助力油儲液罐的回油時，油壓表不變化，但能感覺到回油管內有壓力存在。此時維修陷入僵局（在更換助力油儲液罐、助力泵、高低壓油管以及轉向機后，轉向阻力依舊很大）。

是不是新換的轉向機存在問題，導致轉向阻力比沒換時更大呢？由于沒有相同的車型進行檢測與替換，故將換下來的轉向機重新裝入故障車，結果發(fā)現轉向阻力還是很大，甚至比進廠時還大。

難道新換的轉向助力泵有問題嗎？按照維修手冊要求檢查轉向助力泵好壞的標準是將輸出側關閉后，油壓必須達到11～12 Mpa，測試時間不能超過10 s。此助力泵完全符合正常轉向助力泵的檢測要求，然而事實確實說明該泵有故障，無法實現轉向助力功能。如此結構簡單的液壓轉向助力系統(tǒng)，是什么問題導致此故障呢？

在此有必要對該系統(tǒng)的原理進行分析。該系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

1.轉向助力系統(tǒng)工作過程（圖2）

（1）轉向助力泵運轉將儲液罐的液壓油經過泵腔加壓，然后輸出至轉向機機械閥。

（2）機械閥通過駕駛員施加在扭力桿上的扭力來實現位移，扭力越大，輸出至活塞腔的液壓油越多，助力扭矩越大。

（3）機械閥根據扭力桿旋轉方向來決定向活塞左腔還是右腔供油。

（4）活塞根據左右油壓壓差實現左右移動助力。

（5）相應的低壓腔通過機械閥將油壓泄至儲液罐完成助力功能。

2.機械閥工作過程

（1）車輛直線行駛時，轉向盤處于中間位置，轉向盤輻條處于水平位置，閥芯和閥套之間也處于中間位置，所有控制口接通，液壓油毫無阻礙地流經轉向閥返回到儲油罐。

（2）轉向盤轉動時，轉向軸帶動閥芯相對于閥套運動，由于閥的控制位置變化，液壓油將進入轉向機的油缸內，推動活塞運動而產生推力。下面以向右轉向為例進一步說明（向左轉動時情況與此相反）。

①當向右轉動轉向盤時，轉向力矩使得彈性扭力桿扭轉，并且轉向管柱的轉角要比轉向機小齒輪轉得多一點，這就使得右邊旋轉柱塞閥芯下移，使得進油通道開大。

②左邊旋轉柱塞閥芯上移，關閉進油通道，此時左右旋轉柱塞閥芯分別打開和關閉各自的回油通道，根據右邊旋轉柱塞閥芯進油通道開度大小，來控制流入工作缸左邊的液壓油的流量和油壓。

③工作缸左邊的液壓油推動轉向機活塞向右運動，起到助力作用。轉向機活塞移動距離的大小，則取決于施加在轉向盤上轉向力矩的大小。

④轉向機工作缸右邊的液壓油在轉向機活塞的作用下，通過打開的回油環(huán)槽返回到儲油罐中。

現在我們將該車故障總結一下，該轉向助力泵故障大體表現為：無轉向助力且起動發(fā)動機后，轉向阻力略有變大；來回快速轉動轉向盤時，能感覺到扭力桿到達極限位置；此外，一般車輛轉向盤轉到極限位置后，能迅速聽到轉向助力泵泄壓的聲音，而該車需要延遲幾秒才能聽到泄壓聲。

我們現在再來了解一下轉向助力泵的工作原理。轉向助力泵的結構如圖3所示。

轉向助力泵為一個葉片泵，通過改變工作腔容積來實現增壓，原理較簡單，其內還有一個壓力控制閥，該控制閥的工作原理如下（圖4）。

（1）在發(fā)動機正常運轉時輸出壓力不足以開啟壓力控制閥，所以柱塞兩端壓力保持平衡，上端的彈簧使其處于關閉狀態(tài)。

（2）高速運轉或負荷增加時，控制閥上端壓力克服下端彈簧彈力，使控制閥處于打開狀態(tài)，因節(jié)流作用使活塞上腔壓力下降，當壓力下降至活塞下腔克服活塞上腔壓力與彈簧的合力時，活塞開始上移將泄壓口打開，將壓力控制在11 ～12 MPa的標準壓力。

分析該車的3個故障現象，有一點非常值得懷疑，那就是該車測試時，關閉管路后壓力雖然比正常車壓力上升得緩慢，但還是可以達到最高壓力，說明活塞壓縮能力良好。但是在同等容積下壓力上升過慢，說明泵輸出流量不夠。難道是有堵塞或泄漏嗎？

帶著這個疑問，筆者拆解了新換的轉向助力泵，發(fā)現在壓力控制閥上面有一小塊油管橡膠，導致壓力控制閥因柱塞不能完全關閉，而泄漏，所以油液走了內循環(huán)導致流量不夠。然而當輸出管路關閉或負荷增加時，該口因泄漏小于輸出量所以又不影響最高壓力，只是有些緩慢，從而導致此故障發(fā)生。

至此，故障原因查明，該車的故障確為轉向助力泵損壞所致，但由于最初更換的新轉向助泵本身也存在問題，對筆者造成了誤導，更換了轉向機，而車輛的轉向機是沒有問題的。

那么此車還有一個故障現象我們如何解釋呢？起動發(fā)動機后轉向阻力反而有所增大。經過仔細分析，筆者認為：由于助力泵輸出油量過少，導致正常工作壓力過低，同時由于流量低，在轉向機等各接口部位的節(jié)流作用增大。以左轉向為例，駕駛員逆時針操作轉向盤使其旋轉，旋轉扭力施加于扭力桿上，迫使其轉動，因轉向助力液不足導致基本無助力，于是扭力桿變形至極限，閥門開度開至最大。但是由于機械閥門前端存在節(jié)流，所以進入轉向機活塞右室的油液嚴重不足，然而在機械齒條的帶動作用下，活塞強制向左移動，導致活塞腔形成接近真空的狀態(tài)，所以拉動活塞向右，與駕駛員輸入的力矩正好相反，從而導致轉向更加沉重（圖5）。

故障排除：清洗助力泵壓力控制閥，裝復后試車，故障徹底排除。

回顧總結：在整個檢測過程中，筆者忽略了一個重要問題，那就是維修手冊只給了最高壓力來判斷轉向助力泵的好壞，沒有把正常工作壓力列入檢測范圍。也就是說，在不轉動轉向盤時的系統(tǒng)壓力在診斷時未進行分析，而如果考慮到這個問題，會更容易發(fā)現新轉向助力泵存在問題。

我們平時維修時要多收集與本車型相關的正常數據，當發(fā)現某系統(tǒng)出現故障時，使用相關數據進行對比，從細微的變化中找到問題的切入點，以彌補規(guī)定值之外的判斷依據不足的現象。