豐田皇冠轎車轉向沉重故障分析與排除

李嘉澤

【摘 要】隨著汽車工業的高速發展，汽車主動安全性越來越受到大眾的關注，衡量汽車安全性能的汽車轉向系的發展也非常重要，本文結合汽車在行駛中轉向系統出現的故障現象，結合維修手冊，利用故障診斷儀器，對轉向系統出現的故障進行分析排除，為汽車維修企業的維修人員在工作中打下一定基礎，具有一定的指導意義。

【關鍵詞】轉向系統；故障分析；故障案例；故障排除

汽車轉向系的功能主要是為了按照駕駛員的意志實現轉向，同時保證車輛按照正常方向行駛，傳統的機械轉向系由于在路況發生改變時很難保證轉向輕便性及安全性，因此動力轉向系應運而生，動力轉向系統包括液壓動力轉向系統、電子控制液壓助力轉向系統、和電動助力轉向系統（EPS系統），下面筆者通過對豐田皇冠轎車電動助力轉向沉重故障的維修過程，進行分析與排除思路的闡述。

1 轉向系統概述

常規液壓助力轉向系統由于無論汽車是否處于轉向狀態，液壓泵始終處于運行狀態，縮短了使用壽命，而且系統容易產生泄漏；電子控制液壓助力轉向系統是將液壓系統和電器系統結合，當相應的傳感器產生電信號并發送至電控單元后，電控單元根據信號計算結果，從而控制系統中壓力油的流量，這種結構復雜，易泄漏，成本高，而現代轎車中更多的在使用電動助力轉向，此種轉向系統隨車速調整靈活，故障率低，包括反映駕駛員施加扭力大小的扭矩傳感器，反映汽車行駛速度的車速傳感器，EPS電子控制單元，用來執行工作的電磁離合器和電動機，當汽車在不同行駛路況中，反映汽車行駛狀況的傳感器將信號輸入電控單元，隨時去控制電動機的轉速和輸出的扭矩，在控制過程中當車速是低速行駛時通常會增大其輸出的扭矩，而在高速行駛時減少輸出的扭矩。

2 動力轉向系統結構及工作原理

豐田皇冠轎車是是采用電動助力轉向系統，該系統是建立在傳統機械轉向系統的基礎之上，由轉向盤、轉向輸入軸、扭桿組成了轉向操縱機構，由滾珠螺母、滾珠和轉向齒條組成了轉向器，由左右轉向橫拉桿、左右轉向節臂等部件組成了轉向傳動機構，另外加裝了一系列電子控制裝置，分別是：

（1）扭矩傳感器，分別為安裝在主軸的輸入軸側的扭矩傳感器和安裝在輸出軸側的扭矩傳感器，兩個傳感器中間用具有彈性變形能力的扭力桿進行連接，在行駛過程中方向盤轉動驅動轉向機工作，當轉向車輪轉向阻力矩過大時，用來連接方向盤轉向傳動軸和轉向機之間的彈性扭力桿就會發生變形，使兩個扭矩傳感器獲得不同的轉矩信號而產生信號差。當電控單元獲得兩個不同的轉矩信號時，通過信號差的大小來判斷應該施加的輔助扭矩。

（2）轉向角傳感器，通常與動力轉向拉桿總成連接在一起，檢測電動機的轉角信號來反映轉向系統的工作狀態，向電控單元狀態提供信息。

（3）動力轉向電動機，與轉動螺母一起，將轉動滾珠螺母和滾珠的圓周旋轉運動轉變為與其軸向同軸的轉向齒條往復直線運動，從而帶動轉向橫拉桿對轉向輪進行助力轉向控制。

（4）電子控制單元，依據扭矩傳感器、車速傳感器、電機轉向角傳感器輸入的相關電信號進行邏輯分析判斷，最終對電動機進行控制，同時對蓄電池電壓進行增壓產生驅動電機的電壓，但是如果系統過熱會限制系統工作保護系統。

3 故障診斷流程

當動力轉向系統出現故障時我們首先可以從以下這幾個方面去解決。首先車輛駛入維修車間，應該按照客戶的描述去進行記錄，得知車輛的型號、里程數及故障產生的頻率和癥狀等相關信息，然后進行DTC檢查，連接故障診斷儀，打開點火開關，開啟故障診斷儀，讀取故障信息并記錄下來，經過針對故障信息的測試之后進行清除故障代碼操作，然后試車進行故障確認，如果此時無故障現象，則應該進行癥狀模擬，如果有故障現象，重新檢查故障診斷，繼而結合故障癥狀表，如果出現由于CAN通訊系統引發的故障，應先從此部分著手排故，如果輸出了故障代碼，則應該按照維修手冊相應提示部分進行電路檢查，最后排查故障部位并進行維修或更換，確認測試故障消除，但是往往有一些情況下比較特殊，例如產生了轉向沉重的故障，通常會從以下方面進行分析：

（1）轉向前輪輪胎，檢查其是否氣壓正常及輪胎是否異常磨損，如果輪胎氣壓不符合標準值及異常磨損都會影響轉向操作輕便性。

（2）由于轉向輪定位角度不正確，例如主銷后傾角、主銷內傾角、前輪外傾角、前輪前束值不正確會嚴重干擾轉向系統正常工作。

（3）前懸架下擺臂球頭，當下擺臂球頭座與球頭銷之間由于使用過程中的磨損松曠，造成前轉向輪定位角度發生改變，影響轉向系統正常工作。

（4）動力轉向拉桿總成包括的一系列部件在機械方面的故障會影響操作輕便性。

（5）轉向柱總成，當轉向傳動軸發生變形彎曲或支撐軸承潤滑不良，造成轉向系統操作困難。

（6）蓄電池和電源系統，電能作為電動助力轉向的主要能源，當電能不足時將直接影響助力系統的工作效果。

（7）動力轉向控制單元總成，該控制單元是助力轉向系統的核心控制部件，如果出現故障將造成整個系統直接失效。

4 案例分析

一輛豐田皇冠轎車，行駛里程為五萬公里，在使用過程中，駕駛員反映無轉向助力，轉向沉重的故障現象，而且行車過程中故障警告燈一直在閃。接車后按照診斷流程，連接故障診斷儀，按照操作進行故障碼調取，屏幕顯示C1511故障碼， 然后對故障進行清碼，但是此故障代碼仍存在，說明是扭矩傳感器故障，它的作用是向電控單元輸入施加在方向盤上扭力大小的電信號，如果此主要信號出現故障，將會影響電控單元的正確判斷，因此我們要從傳感器本身、與電控單元連接線束以及電控單元去查找故障。首先依據電路，查明端子含義，INCS扭矩傳感器輸入側相位輸入信號、INSN扭矩傳感器輸入側相位輸入信號、TRQV扭矩傳感器電源端子、QUCS扭矩傳感器輸出側相位輸入信號、QUSN扭矩傳感器輸出側相位輸入信號、TQG1扭矩傳感器電源電路接地、TQG2扭矩傳感器檢測電路接地共有8個相應端子，檢查線束和連接器部分，分別從電控單元和傳感器本身上斷開2個相應連接器，P2和P5，用萬用表的電阻檔對應電路圖，依此檢測兩兩端子之間的電阻，結果阻值都小于1歐姆，阻值正常，之后又用萬用表檢測傳感器端與車身接地的狀況，阻值大于10千歐，阻值正常，說明線束和連接器無故障。繼而又對傳感器進行檢測，先通過測電阻反映本身工作狀態，依此檢測， INCS與TQG2正常情況下，阻值為90-170歐姆，INSN與TQG2正常情況下，阻值為300-430歐姆，TRQV與TQG1正常情況下，阻值為4-14歐姆，QUCS與TQG2正常情況下，阻值為90-170歐姆，QUSN與TQG2正常情況下，阻值為300-430歐姆，檢測發現TRQV與TQG1電源電路和接地端子阻值不正常，其余都正常，因此傳感器不能正常工作，出現無助力轉向現象，是什么原因導致的我們進一步檢測發現，扭矩傳感器是安裝在輸入軸上，拆解傳感器發現內部有水滲出，原因是由于近來天氣總下雨，導致車輛涉水，傳感器密封性能下降，使傳感器電源端子之間短路，造成車輛無助力功能無法正常工作，更換扭矩傳感器及相應線束，接著對轉向角傳感器進行初始化，因為傳感器的基準位置是電控單元判斷機械部件工作的基準。校準前先檢查電源電壓是否為10-14V標準值，如不是則應對蓄電池充電或更換蓄電池，將診斷儀進行正確連接，打開點火開關，開啟診斷儀，選擇有效按鈕，選擇扭矩傳感器調整，依照顯示的步驟清除轉向角傳感器的校準值，對轉向角傳感器進行初始化，并校準扭矩傳感器零點，結束之后進行試車，故障消失，轉向助力恢復正常。

綜上所述，汽車電子控制系統的飛速發展，出現的故障也越來越多，在排除故障時一定要結合故障現象，從理論角度圍繞結構、涉及電路進行分析排故，通過逐步診斷，做到高效準確地找出原因并排除故障。

【參考文獻】

[1]《一汽豐田新皇冠維修手冊》—2004[S].

[2]周光明.淺析電動助力轉向系統結構原理與故障診斷[J].黑龍江科技信息，2013.10.

[3]何澤剛.轎車EPS控制策略研究與控制器開發[D].天津職業技術師范大學，2014.12.

[責任編輯：張濤]