2012款奧迪A4L車轉向沉重

龍崗職業技術學校（518172） 易小彪

深圳市信息職業技術學院（518172） 宋柱梅

2012款奧迪A4L車轉向沉重

龍崗職業技術學校（518172） 易小彪

深圳市信息職業技術學院（518172） 宋柱梅

故障現象一輛2012款奧迪A4L車，轉向沉重，組合儀表提示助力轉向系統有故障，且紅色助力轉向系統報警燈點亮。

故障診斷用故障檢測儀VAS5054檢測，在44—助力轉向系統中讀得故障代碼C10F129，含義為“轉向力矩傳感器2 不可信信號 主動/靜態”，嘗試清除故障代碼，發現故障代碼無法清除。推斷可能的故障原因有：轉向力矩傳感器及其線路故障；助力轉向控制單元損壞。

拆檢轉向力矩傳感器（圖1），其線路無異常；拆解轉向力矩傳感器，經測量得知其電路板上各端子的含義如圖2所示，中間紅色曲線將線路板分成2個部分，左側為轉向力矩傳感器1電路，右側為轉向力矩傳感器2電路。進一步測量得知，轉向力矩傳感器2的5 V供電線路斷路，懷疑斷路位置在電路板背面。

圖1 轉向力矩傳感器

拆下轉向力矩傳感器電路板的固定螺栓，用電熱風焊槍吹焊電路板，取出電路板（拆焊時一定要小心，否則會損壞轉向力矩傳感器霍爾元件的端子），發現電路板背面進水腐蝕，且轉向力矩傳感器2的5 V供電電路腐蝕斷路（圖3）。為什么轉向力矩傳感器會進水呢？檢查發現轉向力矩傳感器密封蓋上有裂縫，推斷車輛涉水較深時，水由此處滲入。

圖2 轉向力矩傳感器電路板

圖3 轉向力矩傳感器2的5V供電電路腐蝕斷路

故障排除轉向力矩傳感器與助力轉向電動機、助力轉向控制單元及轉向柱等集成為一體，無單獨配件供應，若要更換轉向機總成需要幾萬元，與客戶協商后決定對轉向力矩傳感器進行修復。焊接轉向力矩傳感器2的5 V供電電路，并在轉向力矩傳感器密封蓋上涂抹密封膠后試車，轉向助力恢復正常，且助力轉向系統報警燈熄滅，故障排除。

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奧迪車電動機械式助力轉向系統解析

如圖4所示，奧迪車電動機械式助力轉向系統主要由助力轉向控制單元（J500）、助力轉向電動機（V187）、轉向力矩傳感器（G269）及滾柱絲杠等部分組成。

圖4 奧迪車電動機械式助力轉向系統結構

1 助力轉向控制單元（J500）

J500根據V187轉子位置和轉向力矩信號確定V187相電壓的狀態模型，由此設定的相電流使V187產生不同的力矩，這些匹配關系儲存在J500內，J500通過FIexRay總線與其他控制單元進行通信。J500外部導線連接器接口（圖5）分別為G269接口、15號供電及FIexRay總線接口、30號供電及31號搭鐵接口。

圖5 J500外部導線連接器接口

2 助力轉向電動機（V187）

V187負責產生轉向助力所需的力矩，是一個永久勵磁式三相交流同步電動機（圖6），其體積小、功率大。V187上帶有轉子位置傳感器，用于檢測轉子的位置，以便J500計算定子磁場所需的相電壓，另外，轉子位置傳感器的測量值還可以用于確定轉向止點。

3 滾珠絲杠

滾珠絲杠是將V187的旋轉運動轉換為齒條的直線運動。如圖7所示，滾珠絲杠類似于普通的螺栓與螺母系統，齒條相當于螺栓，溝道相當于螺距，齒條和球循環螺母通過溝道中的球連接。球循環螺母與轉子空心軸剛性連接在一起，V187激活時轉子空心軸帶動球循環螺母旋轉，由于球循環螺母無法左右移動，其內部的球帶動齒條左右直線運動。為了限制這些球相互之間接觸，球的循環通道越短越好，因此在球循環螺母中采用了2條分開的循環通道。

圖6 助力轉向電動機

圖7 滾珠絲杠

4 轉向力矩傳感器（G269）

要想計算所需轉向助力力矩大小，其基礎信息就是駕駛人所施加的轉向力矩大小。轉向主動齒輪與轉向軸通過扭力桿連接，這與帶有轉向閥的普通液壓轉向機構結構一樣。如果駕駛人轉動了轉向盤，那么扭力桿和轉向軸相對于轉向主動齒輪就發生扭轉。扭轉的程度取決于駕駛人說施加的轉向力矩的大小，G269可以測量出該扭轉程度的大小。

如圖8所示，G269中有2個霍爾傳感器，其上下各有1個傳感器靶輪，傳感器靶輪與轉向主動齒輪剛性連接；傳感器靶輪上各有8個齒，2個傳感器靶輪的齒錯開布置，即沿著轉向軸方向向下看，上部傳感器靶輪的齒處于下部傳感器靶輪的齒隙中；傳感器靶輪中部有8對環形磁鐵，環形磁鐵與轉向軸剛性連接。

如圖9所示，如果沒有轉動轉向盤，每個傳感器靶輪上的齒都在環形磁鐵N極與S極的正中位置，因此這2個傳感器靶輪被磁力線所穿過的方式是一樣的，2個傳感器靶輪之間沒有磁場，2個傳感器輸出信號相同；如果轉動轉向盤，環形磁鐵與傳感器靶輪之間產生相對運動，傳感器靶輪上的齒離開環形磁鐵N極與S極的正中位置，此時一個傳感器靶輪上的齒按比例會靠近環形磁鐵N極一些，而另一個傳感器靶輪上的齒會靠近環形磁鐵S極一些，這使磁路發生失調，產生的磁通量被霍爾傳感器測量到。

圖8 轉向力矩傳感器

圖9 未轉動轉向盤時傳感器靶輪的位置

5 電動機械式助力轉向系統工作原理

如圖10所示，電動機械式助力轉向系統的工作原理如下。

（1）打開左前車門，FlexRay總線被喚醒，控制單元間開始通信。

（2）接通點火開關，組合儀表控制單元（J285）短時激活助力轉向警告燈（紅色），若助力轉向系統無故障，助力轉向警告燈熄滅。如圖11所示，若助力轉向系統有故障但不嚴重，助力轉向警告燈呈黃色；若助力轉向系統有故障且很嚴重，助力轉向警告燈呈紅色。

（3）起動發動機后，若發動機轉速超過500 r/min，助力轉向系統處于激活狀態。若扭力桿未被轉向盤上的作用力扭動（由G269感知），轉向角傳感器（G85）的信號與V187轉子位置傳感器的信號進行同步。這2個測量值間的相互關系作為特性曲線存儲在J500中，在隨后的車輛行駛中，J500通過分析V187轉子位置傳感器的信號感知轉向運動。

（4）在車輛行駛過程中，轉向助力的大小主要根據轉向力矩、轉向角及車速來確定。V187的激活電流由J500計算，V187通過滾珠絲桿作用到齒條上的力增大駕駛人施加在轉向盤上的轉向力。

圖10 電動機械式助力轉向系統的工作原理

圖11 助力轉向警告燈