汽車結構中電路及液壓系統的檢查和修理

◆文/江蘇 高月鵬 張湘衡

汽車制造業近年來迅速發展，特別是進入電子工業技術的應用階段，大量新的電子技術應用在汽車結構中。現代汽車正向運行平穩、操作更方便、舒適、安全可靠、節能環保的方向發展。

根據汽車鈑金工現有的技術技能和當前汽車結構的特點，汽車鈑金修理人員應加強兩方面的技術技能。一方面是汽車電路和電器元件的檢查與修理技能，另一方面是汽車液壓系統的檢查與修理技能。下面筆者通過對汽車結構的分析來進行說明。

一、汽車結構中的電路和電器元件

目前，汽車車門已由單一關閉功能發展到車門沒關閉牢固時發出提示信號，可消除不安全隱患；有的還具有觸摸解鎖、自動落鎖、升降器帶有防夾一鍵升降等功能。例如福特汽車車門線路和構件，如圖1所示。此結構由車門線束、車門鎖總成、車窗電動升降器、車門控制模塊、音響元件及車身線束總成等構成。

圖1 福特汽車車門線路和構件

車門線束與車門鎖總成連接，如圖2所示；車門線束與車窗電動升降器連接，如圖3所示；車門線束與車門控制模塊連接，如圖4所示；車門線束與音響元件連接，如圖5所示；車門線束與車身線束總成連接，并與汽車儀表板連接，如圖6所示。

圖2 車門線束與車門鎖總成連接

圖3 車門線束與車窗電動升降器連接

圖4 車門線束與車門控制模塊連接

圖5 車門線束與音響元件連接

圖6 車門線束與車身線束總成連接

汽車車門結構的故障主要是常用電路和電器元件損壞，這類故障都可通過對常用電路和電器元件的檢查與修理進行修復。這一類技術要求在《中華人民共和國機動車維修技術人員從業資格考試大綱》里都能找到。而在GB/T19910—2005《汽車發動機電子控制系統修理技術要求》中，其教學目標要求如下。

1.了解該標準對汽車發動機(點燃式汽油發動機)電子控制系統維修前檢查、視情維修以及維修后檢驗的技術要求方面的規定。

2.掌握汽車發動機電子控制系統維修的基本要求，即汽車鈑金修理工對汽車電子控制維修的基本知識應有一定的了解。在此基礎上還要結合常用電路和電器元件的原理知識，不斷實踐才能夠提高汽車車門結構修復技能。

常用電路和電器元件的原理和實踐，這些知識在初中物理教學課程中都應掌握，例如電路及連接基本方式、電流、電壓、電流表和電壓表的使用、電阻及電器元件的檢測等知識。這樣維修汽車車門結構就只有汽車控制模塊的檢修問題了，這個問題在汽車車門維修中也是一個難題，就目前修理廠的修理狀況，多數也是采用更換新的控制模塊來檢查和修復。

二、汽車結構中的液壓系統結構

目前隨著我國民用汽車的快速發展，汽車高新技術在汽車中大量使用，液壓、氣壓和液力傳動與控制技術在汽車上的應用也越來越廣泛，其發展趨勢如下。在控制方面，與微電技術和計算機技術結合，向著精密、復雜、耐用、靈敏度高及可靠性好的方向發展；在傳動方面，適合大、中型汽車傳動要求，工作更加可靠、操縱更加方便、舒適，且性能穩定無泄漏；在燃料、潤滑傳輸方面，向著供給精確、穩定、可靠、無泄漏及無污染的方向發展；在元件加工制造方面，向著精度高、組合(多元件功能)性強、工作靈敏、安全可靠及壽命長方向發展。在汽車車身方面，各種汽車品牌都在盡量采用先進的科學技術，使車輛乘坐更加舒適、安全，操控更加方便、穩定、可靠性更好。汽車大量采用搖控門鎖控制裝置、電動車窗、可折式電動后視鏡及可控自動開閉后備箱蓋等。例如福特汽車的后備箱蓋就采用了自動開閉控制系統，福特汽車后備箱結構元件示意圖如圖7所示。汽車后備箱的開閉原來一般采用機械式結構，但福特汽車后備箱的結構還具有通過按鍵可自動開啟和關閉后備箱蓋功能，另外為了方便駕駛員在雙手有物件的情況下也可開閉后備箱蓋，還裝了傳感系統，駕駛員只要掃過傳感器界面，后備箱就可自動打開或關閉。

圖7 福特汽車后備箱結構元件示意圖

汽車后備箱自動開閉控制系統的液壓伸縮桿如圖8所示。它是汽車后備箱實現自動控制的主要構件。汽車的液壓構件利用液壓元件的良好性能，利用電流脈沖輸入啟動非接觸磁環結構實現液壓伸縮桿的伸縮功能，其原理如圖9所示。

圖8 液壓伸縮桿

圖9 液壓伸縮桿的原理

又例如，在汽車轉向系統中增設的助力裝置稱為“助力轉向”。采用助力轉向的目的是使轉向操縱輕便，從而改善操作性能。一般來說，在即將停車時車速較低，轉向盤的操縱較費力，隨著車速增加，轉向盤逐漸變得輕快。因此，如果將停車或低速時的轉向操縱力設計得較小，在高速行駛時轉向則會發飄。為了實現在各種條件下操縱轉向盤所需的力都在最佳狀態，就需要采用液壓轉向裝置。目前的助力轉向裝置均采用液壓作動力，利用液壓泵加壓油液，再經過控制閥來調節液壓油的流量，根據汽車的行駛狀態，控制轉向系統。在轉向時，轉向動作仍由駕駛員來完成，但作用在轉向機構上的力則由動力裝置提供，因此能使操縱轉向盤輕便省力。

汽車液壓轉向系統基本結構如圖10所示。其工作原理為轉向液壓泵安裝在汽車發動機上，由曲軸通過皮帶驅動向外輸出油壓。轉向油杯有進、出油管接頭，通過油管分別和轉向液壓泵和轉向控制閥連接。助力轉向器為整體式助力轉向器，其轉向控制閥可以改變油路。由齒條－活塞和缸體形成R和L兩個工作腔。R腔為右轉向動力腔，L腔為左轉向動力腔，它們分別通過油道和轉向閥連接。轉向螺桿和齒條－活塞、齒條－活塞和扇齒組成了兩對嚙合傳動。轉向臂一端固接在與扇齒連在一起的轉向搖臂軸上，另一端鉸接在轉向主拉桿上。轉向橫拉桿10、轉向梯形臂11及前軸組成轉向梯形結構。

圖10 汽車液壓轉向系統基本結構

汽車液壓轉向系統在很多汽車上采用，上海大眾的桑塔納2000PASSAT B5轎車就采用了液壓助力轉向機構。

1.基本結構

液壓助力轉向裝置的基本結構如圖11所示。它是由葉片泵、油杯、轉向機活塞、旋轉柱塞閥、油管等組成。

發動機通過三角皮帶驅動動力轉向所用的葉片泵，將油杯里的液壓油泵進入旋轉柱塞閥，旋轉柱塞閥控制液壓油流向，根據轉向力矩的大小和方向，旋轉柱塞閥控制液壓油返回油杯，并使適當的液壓油流入某一邊的工作液壓缸，油壓作用與活塞運動變向，對轉向機齒條的位移起助力作用。另一邊工作缸的液壓油，在轉向機活塞和油壓的作用下，通過旋轉柱塞閥排放，回到油杯。

圖11 液壓助力轉向裝置的基本結構

2.直線行駛

當直線行駛時助力轉向器的工作原理如下，此時轉向盤不傳送轉向扭矩，旋轉柱塞閥上的扭曲桿不產生扭曲，旋轉柱塞閥將進油通道和回油通道各開啟一半，低壓狀態的液壓油經左邊旋轉柱塞閥的通道進入轉向機工作缸右邊，轉向機工作缸右邊多余的液壓油經右邊旋轉柱塞閥處的回流節流閥返回到油杯中；同樣此低壓狀態的液壓油經右邊旋轉柱塞閥的通道和出油節流閥進入轉向機工作缸左邊，轉向機左邊多余的液壓油經左邊旋轉柱塞閥上部的回油環槽返回油杯中。

由于轉向機活塞右邊面積要比左邊面積小，這兩個節流閥流量不一樣，它能使轉向機工作缸右邊的油壓略大于左邊的油壓，這樣轉向機處于中間位置時，轉向機活塞受到左右兩個缸的作用力相等，使助力活塞保持在平衡狀態，不起助力作用。由于轉向盤保持在中間位置，轉向器也就處于中間狀態，使車輛直線行駛。由此可見，直線行駛時，雖然液壓油始終是循環流動的，但轉向助力器不起助力作用，因此這種動力轉向系統是常壓式。

3.右轉向

向右行駛時助力轉向器的工作原理如圖12所示。此時向右轉動轉向盤傳送轉向扭矩，轉向力矩使得扭曲桿扭曲，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下移，使得進油通道開大；左邊旋轉柱塞閥上移，關閉進油通道，在此同時兩個旋轉柱塞閥分別打開和關閉各自的回油通道。

根據右邊旋轉柱塞閥進油通道開度的大小，來控制流入工作缸左邊的液壓油的流量和油壓。工作缸左邊的液壓油推動轉向機活塞向右移動，起到助力作用。與此同時，助力活塞的齒條帶動轉向桿順時針轉動，帶動轉向傳動機構推動轉向輪向右轉向。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。

圖12 向右行駛時動力轉向助力器的工作原理

轉向機工作缸右邊的液壓油在轉向機活塞的作用下，通過打開的回油環槽返回到油杯中。另外，扭曲桿的扭轉力矩成為操縱反力，傳至轉向盤，使駕駛員有路感。

4.左轉向

向左行駛時助力轉向器的工作原理同右轉時大致相同，如圖13所示。此時向左轉動轉向盤傳送轉向扭矩，轉向力矩使得扭曲桿扭曲，并且轉向管柱的轉角要比轉向機小齒輪轉得多一點，這就使得左邊旋轉柱塞閥下移，使得進油通道開大；右邊旋轉柱塞閥上移，關閉進油通道，在此同時兩個旋轉柱塞閥分別打開和關閉各自的回油通道。

圖13 向左行駛時助力器的工作原理

可根據左邊旋轉柱塞閥進油通道開度的大小，來控制流入工作缸右邊的液壓油的流量和油壓，工作缸右邊的液壓油推動轉向機活塞向左移動，起到轉向助力作用。助力活塞上的齒條帶動轉向桿逆時針轉動，從而帶動轉向車輪向左轉動。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。轉向機工作缸左邊的液壓油在轉向機活塞的作用下，通過打開的回油環槽返回到油杯中。

5.轉向盤轉到任一角度

如果將轉向盤轉到某一角度并保持這一角度，則在轉向力矩與轉向阻力矩達到平衡時，扭曲桿恢復正常，不產生扭曲，旋轉柱塞閥的位置與直線行駛相同，助力作用消失，從油泵來的油經空載油路繼續循環。此時，轉向轉角度保持與轉向盤的轉角成相互對應關系。

在駕駛員操作過程中，當助力轉向系統發生故障而失去轉向助力作用時，轉向器仍能工作。此時，由轉向盤傳來的轉向力矩通過轉向柱、活塞的齒條等直接驅動轉向車輪以實現轉向，不過轉向操縱會感到沉重些。

綜上所述，汽車結構中的液壓系統其工作原理看起來好像復雜，但汽車結構中的液壓結構或元件的系統是一個整體結構，如果確定是液壓構件或元件損壞的在汽車修理時也只能采用更換的修理方法。所以汽車修理人員主要是要掌握汽車結構中整體系統結構系統的檢查和修理。

利用液壓傳動可實現動力遠程傳遞、電氣控制信號轉換、發動機燃料傳輸及機械系統潤滑。與其他傳動情況相比，在汽車上應用液壓傳動技術，具有整體系統結構緊湊、質量輕及元件組合性強等優點；與電器結合，能夠對汽車的運動狀況進行控制，如液壓式電子控制動力轉向系統是在傳動液壓動力轉向系統的基礎上增設電子控制系統裝置而構成的。該系統能根據汽車行駛條件的變化，對助力的大小實行控制，使汽車在停車狀態時得到足夠大的助力，提高轉向系統的操縱性。當車速增加時助力逐漸減小，進入高速狀態時，則無助力，使操縱有一定的“路感”，提高操縱穩定性。另外，液壓系統一般工作壓力不高，流量不大，節能效果更好。

汽車無論是行駛系統，還是轉向系統或車身其他構件系統采用液壓系統和元件、組件都是想讓汽車的性能得到改善，讓整體系統結構緊湊、質量輕、元件組合性強；而與電器結合，是希望能夠對汽車的運動狀況進行控制。汽車液壓系統、組件和元件都是一個整體，一般不易損壞，有了故障也需要專門機構才能檢測和修理。汽車結構的這種整體性的特點，需要維修人員了解更多的知識，掌握更多的技能，現在機電一體化(汽車機工和汽車電工合一)已是修理人員的一種常態，以后汽車維修人員的分工將更加難以分得很清楚。汽車修理人員需要綜合各方面知識的要求也會越來越多。