汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的維護(hù)與故障診斷

向昌勇

湘西民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南省湘西市 416000

1 引言

汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）是近年來(lái)興起的一種新型動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，通過(guò)應(yīng)用電子控制技術(shù)，能夠顯著改善汽車(chē)的動(dòng)態(tài)與靜態(tài)性能，不僅保證駕駛的舒適，更利于汽車(chē)的安全行使，減少所產(chǎn)生的污染。工作效率高、能耗少是EPS的優(yōu)勢(shì)所在。同時(shí)在使用過(guò)程中，對(duì)EPS的維護(hù)檢查尤為必要，特別是出現(xiàn)故障問(wèn)題時(shí)，維修人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)行深入的故障分析，并采取相應(yīng)的處理措施。

2 汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡(jiǎn)介

EPS系統(tǒng)是由ECU控制器、管柱、扭矩角度傳感器、無(wú)刷電機(jī)等構(gòu)成。EPS利用無(wú)刷電機(jī)提供轉(zhuǎn)向助力，當(dāng)出現(xiàn)轉(zhuǎn)向動(dòng)作時(shí)，傳感器可以迅速測(cè)定轉(zhuǎn)向力矩大小，將信號(hào)傳遞給ECU。ECU可接收到車(chē)速及發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)，根據(jù)信號(hào)確定電機(jī)電流，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力。目前EPS因動(dòng)力源的不同，可以分為電子控制系統(tǒng)和液壓式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

電子控制系統(tǒng)是以直流電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，在傳統(tǒng)的機(jī)械式系統(tǒng)的基礎(chǔ)上運(yùn)行。電子控制系統(tǒng)能夠按照汽車(chē)的車(chē)速等信息對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)行控制，通常包括電子控制體系、電動(dòng)機(jī)、蓄電池等構(gòu)成部分。而液壓式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也是對(duì)傳統(tǒng)液壓動(dòng)力系統(tǒng)的改

良，在此基礎(chǔ)上增加車(chē)速傳感器等設(shè)備。液壓式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在測(cè)定汽車(chē)的車(chē)速等信息后，實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁閥的控制，并將轉(zhuǎn)向動(dòng)力放大，以利于汽車(chē)在不同速率下的助力要求。

3 汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的維護(hù)

汽車(chē)行使過(guò)程中，轉(zhuǎn)向是基本的運(yùn)動(dòng)形式，遇到障礙物、行人時(shí)，汽車(chē)必須及時(shí)改變路線，以保證安全行使。EPS系統(tǒng)的應(yīng)用大大節(jié)省了能耗，提高了工作效率，可控性強(qiáng)，而且更加便于維修。為保證EPS的性能發(fā)揮，降低故障發(fā)生率，日常的維護(hù)檢查必不可少，維修人員應(yīng)注意遵循科學(xué)的維護(hù)檢查方法。

3.1 日常維護(hù)檢查的主要內(nèi)容

日常使用中對(duì)于轉(zhuǎn)向盤(pán)自由間隙、轉(zhuǎn)向力、EPS控制器的維護(hù)檢查都是非常必要的，加強(qiáng)維護(hù)檢查，可以降低故障發(fā)生率，促進(jìn)EPS保持良好的性能。

第一，轉(zhuǎn)向盤(pán)自由間隙。維修人員應(yīng)通過(guò)移動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)，確認(rèn)轉(zhuǎn)向盤(pán)是否出現(xiàn)聲響或是松動(dòng)。當(dāng)遇到以上缺陷時(shí)，維修人員要立即給予修復(fù)或更換。檢查時(shí)首先停止發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，保持向前方向。轉(zhuǎn)向盤(pán)的自由間隙應(yīng)保持在0~30mm的范圍內(nèi)，如果轉(zhuǎn)向盤(pán)運(yùn)動(dòng)超出此范圍，維修人員要按照流程逐一檢查，包括橫拉桿球頭、下部球接頭、轉(zhuǎn)向軸接頭、轉(zhuǎn)向小齒輪等，確認(rèn)是否出現(xiàn)磨損、破裂、松動(dòng)等問(wèn)題。

第二，轉(zhuǎn)向力檢查。維修人員將汽車(chē)停止在水平的路面上，保持轉(zhuǎn)向盤(pán)處于平直向前，然后再確認(rèn)輪胎氣壓是否正常，最后啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速狀態(tài)下，用相反方向鉤住轉(zhuǎn)向盤(pán)上的彈簧秤，測(cè)定出具體的轉(zhuǎn)向力。如果轉(zhuǎn)向力低于3.5N，則要及時(shí)修復(fù)。

第三，EPS控制器。EPS系統(tǒng)的運(yùn)行中，控制器發(fā)揮著關(guān)鍵作用，日常維護(hù)檢查時(shí)對(duì)EPS控制器的拆裝要遵循科學(xué)的順序，首先斷開(kāi)蓄電池的負(fù)極電纜，再松開(kāi)螺釘，將插頭拆下，最后拆卸控制器。而EPS控制器安裝的順序則與之步驟相反。

3.2 日常維護(hù)檢查應(yīng)注意的事項(xiàng)

在對(duì)EPS實(shí)施維護(hù)檢查時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循科學(xué)的方法，注意以下事項(xiàng)。

第一，電子部件的保護(hù)。EPS系統(tǒng)的電子部件較為敏感，檢查時(shí)應(yīng)避免對(duì)電子部件的撞擊，以防影響部件的性能，例如電機(jī)和ECU。一旦發(fā)生電子部件被撞擊的情況，應(yīng)檢查并考慮更換新的部件。而且電子部件對(duì)溫濕度環(huán)境有著較高的要求，檢查過(guò)程中不能將電子部件暴露在高溫、潮濕等環(huán)境中。

第二，點(diǎn)火開(kāi)關(guān)位置的確認(rèn)。控制器斷開(kāi)和連接時(shí)，要注意點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的位置。將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)處于ON的位置，回正轉(zhuǎn)向盤(pán)，斷開(kāi)EPS系統(tǒng)各連接前，再次將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于OFF位置。重新連接前，點(diǎn)火開(kāi)關(guān)應(yīng)置于OFF位置，待重新連接后回正轉(zhuǎn)向盤(pán)，再將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于ON的位置。點(diǎn)火開(kāi)關(guān)位置會(huì)影響到零點(diǎn)是否出現(xiàn)偏差，若轉(zhuǎn)向力矩左右存在差別，要及時(shí)進(jìn)行校正。

第三，避免劇烈轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)。檢查時(shí)汽車(chē)處于行進(jìn)或點(diǎn)火狀態(tài)下，要注意防止劇烈轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)。如果出現(xiàn)較為強(qiáng)烈的震動(dòng)，將會(huì)導(dǎo)致電機(jī)功率消耗增加，使電機(jī)發(fā)熱。當(dāng)電機(jī)溫度升高時(shí)，控制裝置檢測(cè)到熱量增加，進(jìn)而降低低級(jí)的電流，以達(dá)到保護(hù)系統(tǒng)的作用，所以最終ECU助力會(huì)失效。

第四，維修前重新角度置零。維修人員在對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)、控制器等更換、調(diào)整前，應(yīng)當(dāng)使用診斷儀重新角度置零。此時(shí)每一次點(diǎn)火只能置零一次，并且在置零時(shí)不能轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)。置零后必須經(jīng)過(guò)重新點(diǎn)火，才能保證有效，且兩次之間的時(shí)間間隔應(yīng)保持在5s以上。

4 汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障診斷

EPS系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)多種故障，對(duì)常見(jiàn)的故障問(wèn)題，維修人員應(yīng)采用科學(xué)的診斷方法，進(jìn)而明確故障原因，及時(shí)給予修復(fù)。

4.1 常見(jiàn)故障

EPS無(wú)助力、誤助力都是常見(jiàn)的故障問(wèn)題。無(wú)助力是指行使過(guò)程中，駕駛員需要助力時(shí)，EPS并沒(méi)有及時(shí)提供助力支持，此類(lèi)問(wèn)題發(fā)生概率相對(duì)更高。例如離合器失效斷開(kāi)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路失效、直流電機(jī)發(fā)生故障等，都是EPS無(wú)助力的原因。而誤助力是指駕駛員并不需要EPS助力支持時(shí)，系統(tǒng)卻提供了助力。此類(lèi)故障發(fā)生概率相對(duì)較低，主要與傳感器失效、故障離合器未能正確斷開(kāi)等原因有關(guān)。此外，左右轉(zhuǎn)向力矩不均、前進(jìn)執(zhí)行途中車(chē)輛偏向一側(cè)、電機(jī)工作不正常也是經(jīng)常遇到的故障。

4.2 故障檢修

EPS系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，開(kāi)展具體的檢修前，維修人員首先要分析車(chē)輛的具體情況，給予初步檢查，然后開(kāi)始檢查主要部位。

第一，傳動(dòng)帶。傳動(dòng)帶的功能是將電機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力借助帶輪傳導(dǎo)至機(jī)械設(shè)備。傳動(dòng)帶出現(xiàn)故障，就會(huì)影響到EPS系統(tǒng)的動(dòng)力性能。作為核心的聯(lián)結(jié)部件，傳動(dòng)帶不僅類(lèi)型很多，而且應(yīng)用廣泛。EPS故障診斷中，對(duì)于傳動(dòng)帶的檢查應(yīng)注意其松緊度，另外還包括與帶輪的配合情況。

第二，儲(chǔ)液罐。儲(chǔ)液罐中的液面高度和油質(zhì)是檢查的關(guān)鍵要素。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中如果油質(zhì)出現(xiàn)問(wèn)題，必須及時(shí)更換。特別對(duì)于液面高度的檢查，應(yīng)當(dāng)在保持車(chē)身水平的基礎(chǔ)上，使發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速狀態(tài)，轉(zhuǎn)向盤(pán)進(jìn)行轉(zhuǎn)向，并提升油溫，確保在正常溫度范圍，確認(rèn)液面是否存在乳化等現(xiàn)象。如果需要更換液壓油，應(yīng)先清除舊液壓油。

第三，空氣排放。除更換液壓油以外，還應(yīng)繼續(xù)檢查系統(tǒng)內(nèi)是否存在空氣的進(jìn)入。如果發(fā)現(xiàn)有氣泡產(chǎn)生，說(shuō)明空氣已經(jīng)進(jìn)入系統(tǒng)當(dāng)中，必須及時(shí)將空氣排出，以防轉(zhuǎn)向故障。此時(shí)應(yīng)保持發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀態(tài)，左右轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)，直至不再產(chǎn)生氣泡，并且乳化較輕，才能確認(rèn)空氣已被排出。

4.3 自診斷

EPS控制盒的自我診斷功能強(qiáng)大，點(diǎn)火開(kāi)關(guān)處于ON的位置時(shí)，ECU將開(kāi)始對(duì)內(nèi)部的各個(gè)模塊給予自檢。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，自檢正常情況下，EPS指示燈會(huì)自行熄滅，若檢測(cè)出故障，指示燈會(huì)保持常亮。EPS可對(duì)電機(jī)、電磁離合器、傳感器等進(jìn)行系統(tǒng)的自診斷，進(jìn)而提示故障原因。其診斷的關(guān)鍵在于發(fā)現(xiàn)故障問(wèn)題后，能夠及時(shí)控制電路，防止向電動(dòng)機(jī)的繼續(xù)供電，同時(shí)分離離合器，并且在系統(tǒng)恢復(fù)到機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)后仍可使用。對(duì)于同時(shí)出現(xiàn)的多個(gè)故障問(wèn)題，自動(dòng)診斷的結(jié)果會(huì)按照由小到大的順序顯示。值得注意的是，故障清除后，還應(yīng)將故障碼也隨之清除。

第一，電機(jī)。轉(zhuǎn)向助力是借助電流的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，電機(jī)兩側(cè)的實(shí)際控制電流作用至關(guān)重要。對(duì)電機(jī)的自診斷中，程序會(huì)計(jì)算實(shí)際電壓與理論電壓的差距，如果差距較大，超過(guò)預(yù)定值，則需檢查電機(jī)是否出現(xiàn)故障，一般情況下電機(jī)控制電流過(guò)高會(huì)引起電機(jī)過(guò)載。

第二，電磁離合器。電機(jī)和轉(zhuǎn)向柱通過(guò)電磁離合器連接起來(lái)，所以工作狀態(tài)也會(huì)直接影響到轉(zhuǎn)向特性。EPS系統(tǒng)的運(yùn)行需要將信號(hào)及時(shí)反饋到處理設(shè)備。離合器接合狀態(tài)下輸入高電平，反之輸入低電平。一旦出現(xiàn)輸入信號(hào)不符的情況，則需要檢查電磁離合器的故障問(wèn)題。

第三，傳感器。傳感器的工作原理是通過(guò)主扭矩和副扭矩作為輸出回路。然而實(shí)際行駛過(guò)程中，轉(zhuǎn)矩信號(hào)會(huì)出現(xiàn)一定的誤差。傳感器的自行診斷中，當(dāng)電路異常時(shí)，判定轉(zhuǎn)矩傳感器發(fā)生故障。由于電源電路可影響到主扭矩與副扭矩的信號(hào)，所以在故障診斷時(shí)還要注意判斷電壓是否在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍。

5 結(jié)語(yǔ)

EPS是基于電動(dòng)機(jī)直接為汽車(chē)提供助力，所以在能源消耗上取得了明顯的改善，同時(shí)提高安全性能，符合當(dāng)代社會(huì)節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念。EPS的轉(zhuǎn)向與操作較為簡(jiǎn)單，其優(yōu)越性已獲得業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)可。對(duì)于EPS使用中所出現(xiàn)的故障問(wèn)題，維修人員應(yīng)當(dāng)遵循科學(xué)的檢測(cè)方法查找原因，進(jìn)而明確故障處理方法。