文：李 偉

一汽-大眾奧迪A6L轎車轉(zhuǎn)向助力故障的排除

文：李 偉

轉(zhuǎn)向助力泵、壓力控制閥

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

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

在排除轉(zhuǎn)向柱及兩側(cè)車輪懸架存在問題的可能后，筆者判斷為轉(zhuǎn)向機(jī)內(nèi)部故障。進(jìn)行更換后，結(jié)果令人意外，轉(zhuǎn)向阻力較以前更大了，好像沒有助力一樣。向左/右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動到極限位置時，高壓也能達(dá)到12 MPa，但是轉(zhuǎn)向阻力非常大，并且還有個非常特別的感覺，就是發(fā)動機(jī)不起動時，轉(zhuǎn)向感覺還輕些，起動了反而更沉。來回快速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，還能明顯感覺到轉(zhuǎn)向機(jī)內(nèi)部扭力桿工作到極限位置。

根據(jù)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(wǎng)堵塞；系統(tǒng)管道有空氣未排干凈。

根據(jù)以上分析，筆者替換高/低壓油管和助力油儲液罐，并進(jìn)行排空氣操作，結(jié)果故障依舊。此時起動發(fā)動機(jī)，讀取助力油管高壓端的高壓表數(shù)值，在關(guān)閉開關(guān)后1～2 s壓力為12 MPa。切斷從轉(zhuǎn)向機(jī)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(nèi)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(zhuǎn)向機(jī)后，轉(zhuǎn)向阻力依舊很大）。

是不是新?lián)Q的轉(zhuǎn)向機(jī)存在問題，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向阻力比沒換時更大呢？由于沒有相同的車型進(jìn)行檢測與替換，故將換下來的轉(zhuǎn)向機(jī)重新裝入故障車，結(jié)果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向阻力還是很大，甚至比進(jìn)廠時還大。

難道新?lián)Q的轉(zhuǎn)向助力泵有問題嗎？按照維修手冊要求檢查轉(zhuǎn)向助力泵好壞的標(biāo)準(zhǔn)是將輸出側(cè)關(guān)閉后，油壓必須達(dá)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(zhuǎn)向助力泵的檢測要求，然而事實(shí)確實(shí)說明該泵有故障，無法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力功能。如此結(jié)構(gòu)簡單的液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)，是什么問題導(dǎo)致此故障呢？

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

1.轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)工作過程（圖2）

（1）轉(zhuǎn)向助力泵運(yùn)轉(zhuǎn)將儲液罐的液壓油經(jīng)過泵腔加壓，然后輸出至轉(zhuǎn)向機(jī)機(jī)械閥。

（2）機(jī)械閥通過駕駛員施加在扭力桿上的扭力來實(shí)現(xiàn)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(jī)械閥根據(jù)扭力桿旋轉(zhuǎn)方向來決定向活塞左腔還是右腔供油。

（4）活塞根據(jù)左右油壓壓差實(shí)現(xiàn)左右移動助力。

（5）相應(yīng)的低壓腔通過機(jī)械閥將油壓泄至儲液罐完成助力功能。

2.機(jī)械閥工作過程

（1）車輛直線行駛時，轉(zhuǎn)向盤處于中間位置，轉(zhuǎn)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(jīng)轉(zhuǎn)向閥返回到儲油罐。

（2）轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)向軸帶動閥芯相對于閥套運(yùn)動，由于閥的控制位置變化，液壓油將進(jìn)入轉(zhuǎn)向機(jī)的油缸內(nèi)，推動活塞運(yùn)動而產(chǎn)生推力。下面以向右轉(zhuǎn)向?yàn)槔M(jìn)一步說明（向左轉(zhuǎn)動時情況與此相反）。

①當(dāng)向右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，轉(zhuǎn)向力矩使得彈性扭力桿扭轉(zhuǎn)，并且轉(zhuǎn)向管柱的轉(zhuǎn)角要比轉(zhuǎn)向機(jī)小齒輪轉(zhuǎn)得多一點(diǎn)，這就使得右邊旋轉(zhuǎn)柱塞閥芯下移，使得進(jìn)油通道開大。

②左邊旋轉(zhuǎn)柱塞閥芯上移，關(guān)閉進(jìn)油通道，此時左右旋轉(zhuǎn)柱塞閥芯分別打開和關(guān)閉各自的回油通道，根據(jù)右邊旋轉(zhuǎn)柱塞閥芯進(jìn)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(zhuǎn)向機(jī)活塞向右運(yùn)動，起到助力作用。轉(zhuǎn)向機(jī)活塞移動距離的大小，則取決于施加在轉(zhuǎn)向盤上轉(zhuǎn)向力矩的大小。

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

現(xiàn)在我們將該車故障總結(jié)一下，該轉(zhuǎn)向助力泵故障大體表現(xiàn)為：無轉(zhuǎn)向助力且起動發(fā)動機(jī)后，轉(zhuǎn)向阻力略有變大；來回快速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，能感覺到扭力桿到達(dá)極限位置；此外，一般車輛轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)到極限位置后，能迅速聽到轉(zhuǎn)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(xiàn)在再來了解一下轉(zhuǎn)向助力泵的工作原理。轉(zhuǎn)向助力泵的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

轉(zhuǎn)向助力泵為一個葉片泵，通過改變工作腔容積來實(shí)現(xiàn)增壓，原理較簡單，其內(nèi)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(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)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(guān)閉狀態(tài)。

（2）高速運(yùn)轉(zhuǎn)或負(fù)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)壓力。

分析該車的3個故障現(xiàn)象，有一點(diǎn)非常值得懷疑，那就是該車測試時，關(guān)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(dá)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?lián)Q的轉(zhuǎn)向助力泵，發(fā)現(xiàn)在壓力控制閥上面有一小塊油管橡膠，導(dǎo)致壓力控制閥因柱塞不能完全關(guān)閉，而泄漏，所以油液走了內(nèi)循環(huán)導(dǎo)致流量不夠。然而當(dāng)輸出管路關(guān)閉或負(fù)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(dǎo)致此故障發(fā)生。

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

那么此車還有一個故障現(xiàn)象我們?nèi)绾谓忉屇?？起動發(fā)動機(jī)后轉(zhuǎn)向阻力反而有所增大。經(jīng)過仔細(xì)分析，筆者認(rèn)為：由于助力泵輸出油量過少，導(dǎo)致正常工作壓力過低，同時由于流量低，在轉(zhuǎn)向機(jī)等各接口部位的節(jié)流作用增大。以左轉(zhuǎn)向?yàn)槔{駛員逆時針操作轉(zhuǎn)向盤使其旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)扭力施加于扭力桿上，迫使其轉(zhuǎn)動，因轉(zhuǎn)向助力液不足導(dǎo)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(jī)械閥門前端存在節(jié)流，所以進(jìn)入轉(zhuǎn)向機(jī)活塞右室的油液嚴(yán)重不足，然而在機(jī)械齒條的帶動作用下，活塞強(qiáng)制向左移動，導(dǎo)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(dǎo)致轉(zhuǎn)向更加沉重（圖5）。

故障排除：清洗助力泵壓力控制閥，裝復(fù)后試車，故障徹底排除。

回顧總結(jié)：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(zhuǎn)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(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時的系統(tǒng)壓力在診斷時未進(jìn)行分析，而如果考慮到這個問題，會更容易發(fā)現(xiàn)新轉(zhuǎn)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(guān)的正常數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，使用相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，從細(xì)微的變化中找到問題的切入點(diǎn)，以彌補(bǔ)規(guī)定值之外的判斷依據(jù)不足的現(xiàn)象。