汽车综合故障诊断-3.2汽车转向沉重学习手册

《学习单元3.2汽车转向沉重的故障诊断与排除》学习手册学习情境3汽车行驶状况异常的故障诊断与排除学习单元3.2汽车转向沉重的故障诊断与排除学时：4任务目标1.能通过与客户交流、查阅相关维修技术资料等方式获取车辆检修信息。2.能够根据故障现象分析汽车转向沉重的原因。3.能正确选择并熟练使用工具、设备对汽车进行检测诊断。4.能根据故障症状制定正确的检修计划。5.能够通过仪器检测和数据分析，确定汽车转向沉重的故障区域和部位。6.能熟练排除汽车转向沉重的故障。7.能互相配合，具有团队协作能力。8.能根据环保要求，正确处理对环境和人体有害的辅料、废气液体和损坏零部件。知识要求技能要求拓展运用掌握转向沉重的故障现象。掌握转向沉重的故障原因。掌握转向沉重的故障诊断思路正确并熟练使用工具、设备等。掌握转向沉重的故障分析与排除方法。制定正确的故障诊断流程。转向沉重故障有若干症状表现，能以某一具体故障现象的分析、判断及故障排除方法为基础，拓展到对所有转向沉重的故障排除，做到举一反三。

任务引入：一辆桑塔纳轿车，在行驶过程中，转向沉重。司机下车后观察发现汽车的胎压明显不足，充气后故障排除。1.2.1故障现象转向沉重是汽车转向常见的故障现象，汽车在行驶中驾驶员向左右转动方向盘时，感到沉重费力，无回正感；当汽车以低速在转弯行驶或掉头时，转动方向盘吃力，甚至打不动。1.2.2故障原因转向沉重故障的主要原因：（1）转向器不在中间位置上。（2）轮胎气压不足。（3）转向器无油或缺油或转向止推轴承缺油或损坏。（4）转向器主从动啮合调整的太紧，转向器主动轴承预紧力太大或从动部分与衬套配合太紧。（5）动力转向系统的液面高度偏低，转向器内部泄漏，转向助力泵压力不够。（6）转向定位参数中的注销后倾角太大，主销内倾角过大或前轮负外倾。（7）前梁、车架变形造成前轮定位失准。1.2.3诊断与排除方法1．检查转向盘紧度、轮胎气压、轮毂轴承松紧度，前轮定位等。如图3-2-12．顶起前桥，是前轮悬空，转动方向盘。若感到明显轻便省力则故障在前轮、前桥或车架。若转向仍然沉重费力，应将摇臂拆下，继续转动方向盘，若明显轻便省力，则故障在转向传动机构；若仍然沉沉费力，则故障在转向器。3．对转向器进行检查，先检查外部转向轴，有无变形凹陷等。再检查啮合间隙是否过小，轴承间隙是否过小，则故障在转向器。4．对转向传动机构进行检查。检查各部连接处是否过紧而运动发卡，检查各拉杆及转向节有无变形，检查转向节注销轴向间隙是否过小。图3-2-1转向盘紧度检查5图3-2-11.2.4主要检调项目该任务主要对于机械式转向器，对于动力转向将在动力转向系统学习任务中讲解，涉及到其他的项目检查将在相应的任务中讲解。1.转向杆轴承预紧度检查转向杆轴承紧度太大，会导致转向沉重。检查方法如图3-21所示。用弹簧秤切向拉动方向盘转杆刚好拉动的力为轴承的预紧力。一般为3-8N。2.转向器轴承预紧度和啮合间隙的检调不同的转向器导致转向沉重的原因主要是轴承预紧度和啮合间隙太小导致的，不同的转向器其调整位置不同，常见的有如图3-2-2蜗杆曲柄指销式转向器，如图3-2-3循环球式转向器、如图3-2-4（1）蜗杆曲柄指销式转向器1）转向杆角接触球轴承的预紧度，调整转向器的下盖6上装有调整螺塞7，旋入和旋出该螺塞，可以调整两个角接触球轴承的预紧度，调整后用螺母8锁紧。2）指销轴承预紧度的调整：指销胃部的螺母15用以调整支撑指销的调心滚子轴承的预紧度。调整时以既能使指销转动自如又无明显的轴向间隙为宜。3）转向蜗杆与指销啮合间隙的调整：检查摇臂轴的轴向间隙，用手握住垂臂用力拉，应感觉无松旷。如有松旷，说明在先前值小于我干的啮合间隙过大，应予以调整。由于值小于我干的啮合间隙是变化的，在中间位置的间隙最小，因此，必须在方向盘处于中间位置时调整。调整时，把方向盘转到极限位置后退回3圈左右，然后松开侧该16上调整螺钉17的锁紧螺母，用起子降落到17拧到底在退回1/3圈左右，最后将其锁紧。图3-2图3-2-2（2）循环球式转向器1）转向杆轴承预紧度的调整：可通过增减垫片14来实现。转动转向螺杆2（不带齿扇轴21），其转动例句应为0.49～0.88Nm。2）转向螺母与齿扇啮合位置的调整：检查调整时，齿扇轴应处于中间位置，因为中间位置时齿扇与转向螺母的间隙最小。调整螺母8装在侧该16上，齿扇轴21内侧端部有切槽，调整螺钉18的圆柱形端头即嵌入此切槽中。将螺钉螺钉18旋入，则啮合间隙减小，反之啮合间隙变大。转动转向螺杆,其转矩不应超过1.47Nm,调好后用锁紧螺母19锁紧。调整时先调轴承预紧度然后调啮合间隙。调好后转向器在中间位置力矩偏大，属于正常现象，如调回去则产生不安全因数。图3-2-3（3）齿轮齿条式转向器为了防止小齿轮与齿条间的间隙松动，齿条的背面与一压快配合，压块内装有一与紧弹簧，可同通过调整螺栓11来调整弹簧的预紧力，使压块紧紧顶住齿条。当齿轮齿条磨损后，可通过调整螺塞来调整啮合间隙。图3-2-41.2一辆桑塔纳轿车，在行驶过程中，转向沉重。在维修厂检查后发现油压不足，油面高度偏低，加油后故障排除。为使汽车操纵轻便及行驶安全，载重汽车尤其大型载货或载客汽车多采用转向助力器。动力转向器由机械转向器加上液压助力器组成；它以发动机动力驱动油泵，借助液力通过转向加力装置，来增大驾驶员操纵前轮转向的力量，使之操纵轻便灵敏且安全可靠。

1．行驶跑偏及左右转向轻重不同

车辆直线行驶时发飘、跑偏，转向时在方向盘上左右用力不同。其原因多属分配阀定心弹簧失效，使滑阀偏离中位，流量控制阀或分配阀工作不良及滑阀主阀体台肩间隙调整不当或油滞。应首先检查油液是否脏污；然后查看流量控制阀或分配阀弹簧是否失效，滑阀开启是否灵活，必要时拆检修复。2．车辆急转弯时方向沉重

此故障多属油泵驱动皮带打滑，流量控制阀弹簧过软，安全阀、流量控制阀泄漏严重，油箱漏油，液压系统中混入空气，油管堵塞、油泵磨损、油压过低及供油不足等所致。遇此现象首先检查液面(不足时添加)，排除液压系统中的空气，检查皮带有无打滑；然后架起车辆，接上压力表及开关，进行快慢转向试验，根据压力变化作出判断，再予修复。3．操纵转向时伴随出现异响噪声

此现象多为液压油箱中的油面过低，油泵工作时油路进入空气或系统中空气未排净，滤清器滤网或油道堵塞，油管接头松动或油管裂损，以及油泵磨损超限，转向时油泵中出现噪声。遇此情况，应检查液压油箱中的油面高度，皮带是否过松，油液中有无气泡等。必要时需检测油泵并排净液压油中的空气，按技术规范予以修复或更换新件。1.2图3-2-5动力转向泵传动带图3-2-1.动力转向泵传动带的松紧度

如图3-2-5皮带过松会出现打滑，使转向沉重。检查时用98－100N的力压下皮带，其挠度以7mm左右为宜，必要时松动油泵固定螺栓进行调整。一般New为7.3-2-9.5mm；Old为9

2．油泵油量

（转向储液罐的液面）

在正常温度下进行油量检查，在发动怠速运转下原地转动方向盘多次，使液压油增温到80℃左右，查看贮油箱内的油液是否有泡沫或乳化气泡。如图3-2-6。如果有泡沫或浮化表示系统内有空气存在，应先放气。油量应在油尺的正常标记处(80℃图3-2-3．油压测试

将带有手动阀的压力表接到动力转向装置回路中，使油温升至80℃，保持发动机怠速运转。这时若油压达不到规定值，且在逐步关闭手动阀时，油压也提不高，应判定为油泵有故障，或安全阀未调整好。应拆检修复，重新调整油压，必要时更换新件。如图3-2-（1）安装压力表，放出系统中的空气，检查液面高度。（2）检查动力转向液温度，至少在80℃（3）起动发动机，使它怠速运转。（4）关闭压力表的阀并读取压力表上的压力值，最小压力为2MPa。注意，不可让阀关闭时间超过10s，不要让液压油温度升得太高。如果压力低，则应修理或更换动力转向泵。图3-2-7油压测试（5）阀完全开启，检查并记录3000r/min转速下

的压力值，最高压力为50MPa。如果压力过低图3-2-4．更换液压油排放空气发现液压油出现发黑变质、有气泡或浮化现象时，应更换新油。在加油过程中，由于油泵在吸油时真空度较大，油液中会吸入一些空气，因此加油后必须排气。这时将车顶起，从贮油箱上拆下回油管，使液压油流入容器内；起动发动机并怠速运转，反复转动转向盘使动力转向装置内的液压油全部排出，并使活塞以全行程往复运动，将空气从油箱中逐渐排出。排气过程中应不断添加油液。当油箱中不再出现气泡，而且油液保持在要求的高度上时停止排气。

1.21．定期清洗滤清器及管路，视需要更换滤芯，检查液压系统管路及油泵各接合部位，应密封完好。

2．元件的拆装必须注意清洁，防止脏物带入，定期检查转向器油泵、分配阀、动力缸的固定连接情况，以免在运行中突然松脱危及安全。

3．检查油面高度，油量不足时应予添加。所用的油料应符合规定，不得随意代用。添加油液时，应经过滤清，缺油过多应进行排空气作业。

4．定期检查油液油质，不符合要求应更换。

5．定期润滑动力缸的球头销及销座，必要时应进行清洗维护并进行润滑。

6．定期检查油泵皮带张紧力或齿轮传动等部位，动力转向系统油液流量和压力是否正常，如不符合技术规范，应予调整。

1.21．行驶中随时注意动力转向系统助力作用的变化，若有异常应停车修复。

2．严禁车辆熄火滑行。发动机不工作会使液压泵停止工作，失去转向助力作用，造成转向困难。

3．急转弯时，应及时换入低速挡行驶，使发动机转速不低于800r/rnin，以保证动力转向系统正常工作。

4．尽量避免牵引起动，必要时应选择直线宽阔路面，且避免转弯。

液压动力转向系统的液压元件精度较高，必须严格按规定使用和维护，使之经常处于完好的技术状态，保证正常的工作和延长使用寿命。动力转向系的常见故障及排除方法见下表3-2-1表3-2-1现象故障原因排除方法转向沉重1.转向轮轮胎气压过低1.将轮胎充气到标准值2.各连接杆件及球头缺少润滑2.对悬架系统和连接杆件加注润滑脂3.前轮定位失准3.检查调整前轮定位4.转向系统连接杆件弯曲4.检查并校正弯曲的杆件5.各部球头磨损5.更换磨损严重的球头6.动力转向装置油泵皮带过松或缺油6.调整皮带的紧度或补加液压油7.动力转向装置内有空气7.排出动力转向装置内的空气8.动力转向装置油液压力过低8.修理动力转向装置，调整系统压力车轮回正不良1.转向轮轮胎气压不足1.按标准值充气2.前轮定位失准2.检查调整前轮定位3.转向器齿轮调整不当或损坏3.调整转向器或更换损坏的齿轮转向盘间隙过大1.前轮轴承磨损或调整不当1.更换轴承或调整轴承的松紧度2.连接球头磨损或松旷2.更换球头3.转向器齿轮调整不当或磨损3.调整齿轮啮合间隙或更换齿轮动力转向装置工作时产生噪声1.动力转向装置油量不足1.加注液压油至标准高度2.动力转向油泵皮带打滑2.调整皮带的松紧度3.动力转向装置内有空气3.排出动力转向装置内的空气4.液压油浮化或稠化4.更换液压油5.转向器齿轮磨损过甚或损坏5.更换转向器齿轮☆学习拓展电动式电子控制动力转向系统1电动式EPS的组成与工作原理

电动式EPS通常是在机械式转向系统的基础上加装转向转矩传感器、车速传感器、电子控制单元(ECU)、直流电机等装置构成.其组成如图3-2-8所示。图3-2-8

电动式EPS系统组成电动式EPS以直流电动机作为助力源,电子控制单元根据车速和转向参数控制电动机通电电流强度,调节加力电动机工作力矩,进而控制转向助力强度。电动式EPS的助力作用受电脑控制,在低速转向时的助力作用最强,随着车速的升高助力作用逐渐减弱;当车速达到42~52KM/H时电脑停止向电动机供电,并使电磁离合器分离,转向变为完全由驾驶员人力操纵。由此看出,电动式EPS在低速转向时,可获得比较轻便的转向特性;而在高速转向时,则可获得完全的转向“路感”,具有优越的控制特性。2电动式EPS的主要元件布置与作用（1）转向柱

在转向柱上装有1个直流电机和转矩传感器，如图3-2-9所示，其结构如图3-2-10所示。图3-2-9

直流电机和转矩传感器图3-2-10

结构图转矩传感器的作用用于检测扭力杆的扭转，计算出施加于扭力杆上的转矩并转化成电信号，输出到EMPSECU。结构如图3-2-11所示。图3-2-11

转矩传感器由三个检测环，一个扭力杆和检测线圈、修正线圈组成，检测线圈和修正线圈与检测环不接触。其结构如图3-2-12、3-2-13所示。图3-2-12转矩传感器结构A图3-2-13转矩传感器结构B其工作原理如图3-2-14、3-2-15所示图3-2-14

工作原理A图3-2-15

工作原理B当驾驶员向右或向左打方向盘时，转向柱扭力杆上的转矩使检测环2和检测环3之间产生相对位移。把转向的信号送给ECU。（2）电动机

其作用是根据EMPSECU信号产生转向助力，其工作控制电路如图3-2-16所示。图3-2-16

电动机控制电路EMPSECU根据车速信号、发动机转速信号、方向盘扭转信号、温度信号分析判断后，通过控制电路控制电动机来实现转向助力。（3）电磁离合器

电动EPS多采用单片干式电磁离合器，其结构与工作原理与空调电磁离合器相似，如图3-2-17所示。图3-2-17

电磁离合器结构当电流经滑环境去主动轮电磁线圈时，产生电磁力吸动从动轴上的压板压紧在主动轮上，靠摩擦力传递扭矩。电动式EPS电磁离合器线圈的电流和电动机电流同时受电脑控制，当车速达到45KM/H左右时即不需要转向助力。这时，电脑就停止电动机工作，并断开电磁离合器线圈电流，使离合器处于分离状态，以免电动机较大的转动惯性影响系统工作。另外当系统发生故障致使电动机不能工作时，离合器也将自动分离，以利于进行人力转向。（4）电子控制单元及其功能

根据车速信号和发动机转速信号等不同传感器信号，驱动转向柱上的直流电机，提供转向助力。4.3.3三菱微型汽车电子控制电动动力转向系统的分析

三菱微型汽车电子控制电动动力转向系统简称ECPS，其组成如图3-2-18所示。图3-2-18

三菱微型汽车电子控制电动动力转向系组成它主要由ECPS控制装置（ECU）、直流电动机及离合器、车速传感器、转向转矩传感器和转向机总成等组成。系统工作时，ECU根据车速变化控制电动机的工作电流，使其随车速的升高而减小，从而达到控制助力强度，改善转向“路感”的目的。当车速达到设定车速以上时，系统自动切断转向助力变为常规转向系统；当系统发生故障时，保险功能将自动切断电动机及电磁离合器电流，使系统变为常规转向系统，同时点亮位于速度表内的ECPS警告灯。（1）直流电动机和电磁离合器

如图3-2-19所示。图3-2-19

电动机组成该系统的直流电动机和离合器为一体式结构，其工作电流由电脑根据车速的高低控制。电动机的最大工作电流为30A，在发动机不工作时由蓄电池供电，发动机怠速时由发电机供电；交流发电机L端子信号的作用是向ECU提供判断发动机是否启动的信号。当ECPS工作时，发动机处于高怠速状态。系统的动力传递为行星齿轮式减速机构，用小齿轮驱动条式转向器。（2）转矩传感器

系统转矩传感器为无刷滑动电阻式，作用是把驾驶员施加在转向盘的转向力矩转变为线性变化的电压信号，电脑依此作为控制电动机和电磁离合器工作电流的依据之一。（3）车速传感器

系统车速传感器型式为电磁感应式，安装在变速器上。车速传感器采用双信号线圈结构，见图3-2-20，工作可靠性较高。当发生故障造成无车速信号时，ECU会使系统处于保险状态，系统变为常规转向。图3-2-20

车速传感器结构（4）ECPS控制装置（ECU）ECPS电脑是系统的控制中心，其工作情况为：①点火开关接通为ON时，给ECU加电，电动转向装置处于待机状态。②发动机启动后，L端子使ECU感知发动机已处于工作状态。③汽车行驶转向时，ECPS根据车速和转矩传感器信号，经对比运算后，向电动机和电磁离合器发出控制指令（电信号），使电动机产生相应方向的转矩，经传动机构减速增扭后用于转向助力。根据车速的不同，电脑对电动机电流的控制如图3-2-21所示。图3-2-21电脑对电动机电流的控制当车速达到30km/h以上时，ECU切断电动机和电磁离合器信号，系统变为常规转向装置；当车速下降到27km/h以下时，ECU接通电动机和电磁离合器控制电流，系统变为电动式转向助力状态工作。（5）ECPS导线插接器

该系统导线插接器如图3-2-22图3-2-22☆案例分析案例1：更换了转向角传感器G85后转向沉重。车型：2007年的一汽大众速腾1.8L轿车，装备手动变速器，行驶里程45000km。症状：用户反映，该车在一家维修厂更换了转向角传感器G85后出现转向沉重故障。诊断：接车后，听取用户反映，我们初步怀疑是修理工更换更换了转向角传感器G85后没有做转向零位位置设定。于是，我们用VAS5052对转向系统做转向零位位置设定。方法如下：（1）前轮保持直线行驶状态，用VAS5052输入地址码44，方向盘朝左转4°～5°（一般10°之内），回正后再朝右转4°～5°（一般在10°之内），方向回正，双手离开方向盘。（2）输入功能码11，再输入密码“40168”。（3）再按返回键输入：04—60，再按“Activating”退出VAS5052。（4）断开点火开关6秒后即可。注意：在做转向零位设定时，发动机不能运转，方向盘左右转动后，再回正时，双手必须离开方向盘，使方向盘静止不动，以便控制单元对零位进行确认。（5）做完零位设定和转向极限位置设定后，必须用VAS5052进入地址码44和功能码02查询转向系统无故障，设定结束。修复：转向零位位置设定完成后，试车，故障排除。分析：速腾轿车采用双齿轮式电子机械转向助力系统。“双齿轮”式电动助力转向系统，由两个能够向转向拉杆提供足够转向力的齿轮组成（转向齿轮和驱动齿轮）。电动助力转向系统能根据驾驶员的转向要求，转向控制单元控制电动机工作，进而起到转向助力的作用。系统通过"主动回正"功能将转向轮置于中心位置，使车辆在各种情况下都能获得良好的平衡性及精确的直线行驶稳定性。直线行驶稳定功能可以帮助驾驶员在车辆受到侧向风的作用时，或者在上下颠簸的路面上行驶时更容易控制车辆直线行驶。如果更换了转向角传感器G85，转向机总成含转向控制单元J500，转向柱开关总成含控制单元J527，做过一次车轮定位的调整，做过转向零位位置设定后，或出现故障代码“02546”需要做转向极限位置的设定。方法如下：前轮处于直线行驶状态，启动发动机，方向盘朝左转动10°左右，停顿1～2秒钟，回正，再朝右转动10°左右，停顿1～2秒钟，回正，双手离开方向盘停顿1～2秒钟，然后方向盘朝左打到底，停顿1～2秒钟，再朝右打到底停顿1～2秒钟，方向盘回正，关闭点火开关，6秒后生效。如果不做转向零位位置设定，将会导致电动助力转向不起作用，从而引起转向沉重故障。案例2：滤芯堵塞导致转向沉重，伴随转向助力泵发出噪声。车型：2008年产上海桑塔纳GSi轿车，累计行驶22万km。症状