某車型啟動轉(zhuǎn)向無助力故障分析與解決

徐向軍，黃正午，姚佳

(1. 上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007；2.比亞迪汽車工業(yè)有限公司，廣東 深圳 518118)

0 前言

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對汽車的行車安全至關(guān)重要，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零件一般都是安全件，也是《家用汽車產(chǎn)品三包主要零部件種類范圍及三包憑證》(GB/T 29632—2021)中重點關(guān)注的零件之一。

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般包括方向盤、電子轉(zhuǎn)向管柱、轉(zhuǎn)向中間軸、轉(zhuǎn)向器、左右轉(zhuǎn)向拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)和車輪。其中，電子轉(zhuǎn)向管柱中的控制器能支持在連續(xù)不同的車速狀態(tài)下輸出該工況需要的扭矩。與液壓轉(zhuǎn)向管柱相比，電子轉(zhuǎn)向管柱不需要發(fā)動機帶動轉(zhuǎn)向泵工作，可以有效降低汽車油耗，還能消除轉(zhuǎn)向泵帶來的噪聲，使用戶駕駛體驗更舒適。

1 電子轉(zhuǎn)向管柱的構(gòu)造及原理

1.1 主要構(gòu)造

齒條式電子轉(zhuǎn)向管柱主要由扭矩/角度傳感器、轉(zhuǎn)向電機、轉(zhuǎn)向控制器、蝸輪蝸桿組成，這些部件都集成在電動助力轉(zhuǎn)向總成中[1]。

角度傳感器位于方向盤下部，呈圓環(huán)狀，通過方向盤轉(zhuǎn)動切割磁感線的形式，實時監(jiān)測方向盤的轉(zhuǎn)角變化，輸出不同的信號電壓到電機控制器，電機控制器再根據(jù)信號電壓綜合計算輸出對應(yīng)的轉(zhuǎn)向扭矩。

轉(zhuǎn)向電機是電子轉(zhuǎn)向管柱的執(zhí)行機構(gòu)，能根據(jù)控制區(qū)的指令，代替人力驅(qū)動蝸輪蝸桿工作，從而帶動轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向。在受到外力磕碰時，轉(zhuǎn)向電機一般會發(fā)生異響、間歇性無助力等故障。轉(zhuǎn)向控制器是電子轉(zhuǎn)向管柱的“大腦”，其根據(jù)轉(zhuǎn)角、車速、轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵信號的輸入，綜合計算給出指令，以指導(dǎo)轉(zhuǎn)向電機工作。

1.2 工作原理

駕駛員在轉(zhuǎn)動方向盤時，角度傳感器檢測到方向盤的轉(zhuǎn)角和駕駛員施加到方向盤的力，將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的信號電壓和電流輸送至轉(zhuǎn)向控制器，控制器參考角度傳感器輸入的信號電壓、方向盤轉(zhuǎn)角，以及防抱死制動系統(tǒng)(ABS)或車速傳感器輸入的車速信號數(shù)據(jù)，指導(dǎo)轉(zhuǎn)向電機驅(qū)動蝸輪蝸桿工作，帶動轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向拉桿、車輪等轉(zhuǎn)向系統(tǒng)部件工作。

2 故障現(xiàn)象

某款五菱車型進站反饋，啟動時轉(zhuǎn)向無助力，由于用戶所居住的地方距離4S店較遠，用戶多次進站，反復(fù)維修，更換了多個零部件后故障仍未排除，用戶反應(yīng)強烈。服務(wù)站也陷入維修困境，急需支持解決問題。

3 轉(zhuǎn)向無助力故障原因分析

分析可能引起無助力的原因，主要包括以下6點：

(1) 電子轉(zhuǎn)向管柱未完成零位學(xué)習(xí)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向功能異常。

(2) 轉(zhuǎn)向管柱系統(tǒng)控制電路問題。

(3) 轉(zhuǎn)向輪胎壓異常，車輛四輪定位不準(zhǔn)。

(4) 轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向管柱零件質(zhì)量問題，如轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向拉桿彎曲、進水生銹。

(5) 車速、轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵性變量異常，導(dǎo)致電子轉(zhuǎn)向管柱控制器計算錯誤，從而輸出與實際不符的轉(zhuǎn)向輔助扭矩。

(6) 發(fā)動機轉(zhuǎn)速會影響電子轉(zhuǎn)向管柱的助力功能，如果轉(zhuǎn)速異常，會影響控制器輸出的轉(zhuǎn)向扭矩信號[2]。

針對可能引起轉(zhuǎn)向無助力的原因，進行故障排查，具體包括：

(1) 重新對電子轉(zhuǎn)向管柱進行零位學(xué)習(xí)，故障未排除。

(2) 檢查電子轉(zhuǎn)向管柱系統(tǒng)電路或者控制器外觀。排查線束，檢查車輛無改裝或加裝電器設(shè)備，排除加裝干擾。檢查電子轉(zhuǎn)向管柱負極、蓄電池搭鐵接地螺母無松脫；保險盒接線柱無燒蝕、松動；發(fā)電機勵磁對接發(fā)動機電子防盜系統(tǒng)(PIN)無退針。為徹底排除線束動態(tài)接觸不良的情況，更換了前部線束，故障依舊，故排除系統(tǒng)電路原因。診斷軟件檢查無故障碼，檢查控制器外觀無磕碰凹陷故障，電子轉(zhuǎn)向管柱中間“十字”定位符號未錯位，管柱軸向無伸縮，更換管柱故障未排除。

(3) 檢查轉(zhuǎn)向輪胎壓，結(jié)果表明轉(zhuǎn)向輪胎壓正常。四輪定位臺架檢查后發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)。

(4) 檢查轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)等機械零部件是否彎曲、生銹。若傳感器存在異常，會報對應(yīng)故障。在不報故障碼的情況下，將考慮重點轉(zhuǎn)移到機械部件上，即轉(zhuǎn)向中間軸、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)。指導(dǎo)服務(wù)站斷開電子轉(zhuǎn)向管柱左右搬動車輪，無明顯卡滯，拆開轉(zhuǎn)向器防塵套，齒條無生銹及彎曲變形[3]。

(5) 如果車速、轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵性變量異常，電子轉(zhuǎn)向管柱在接收轉(zhuǎn)速、車速異常時，助力也會異常。從影響管柱的信號源入手，車速傳遞有2種模式：有ABS[1]模塊時，ABS提供車速給電子轉(zhuǎn)向管柱；沒有ABS模塊時，車速傳感器提供車速給電子轉(zhuǎn)向管柱。該車沒有車身控制模塊(BCM)，有ABS模塊，檢查ABS線束，保險無異常，調(diào)換ABS后，故障依舊，因此排除ABS異常。

根據(jù)方向盤扭矩，在相同車速下，轉(zhuǎn)向助力和方向盤扭矩呈線性關(guān)系，如圖1所示。在實車路試中，車輛正常行駛狀態(tài)下方向盤有正常助力，只是在原地啟動時方向盤無助力。由此可以排除車速故障干擾。

圖1 某車型車速與轉(zhuǎn)向助力扭矩圖

(6) 該車輛啟動時沒有助力，因此重新使用汽車診斷設(shè)備檢測電子轉(zhuǎn)向管柱的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)流為0，與實際怠速700 r/min不符；電子轉(zhuǎn)向管柱接收轉(zhuǎn)速為0時默認車輛沒有啟動，不提供助力，也不會報故障，與故障表現(xiàn)相符。

4 解決措施

通過上述一系列故障原因的逐項排除，檢測到電子轉(zhuǎn)向控制器(EPS)的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)流為0，在此找出了故障原因。再次測量電子轉(zhuǎn)向管柱連接線束電阻、電壓無異常，線束已經(jīng)更換且沒有退針情況，如圖2所示。

圖2 電子轉(zhuǎn)向管柱數(shù)據(jù)流圖

通過電路圖分析，電子轉(zhuǎn)向管柱線束1號針腳接收轉(zhuǎn)速輸入信號，發(fā)動機控制模塊(ECU)先將轉(zhuǎn)速發(fā)給儀表，儀表再通過1號針腳發(fā)給電子轉(zhuǎn)向管柱[1]。儀表和發(fā)動機信號都會影響電子轉(zhuǎn)向管柱的轉(zhuǎn)速信號接收，導(dǎo)致輸出的轉(zhuǎn)向助力異常，如圖3所示。

圖3 電子轉(zhuǎn)向管柱轉(zhuǎn)速信號電路圖

根據(jù)上述原理分析，首先調(diào)換ECU，故障依舊，故障部位指向儀表。儀表的轉(zhuǎn)速為6號針腳，通過X208插件接到電子轉(zhuǎn)向管柱的1號針腳，從而輸入車速信號。因此，判斷儀表故障可能性較大，更換儀表后故障排除。

5 結(jié)語

駕駛員在轉(zhuǎn)動方向盤時，角度傳感器檢測到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角和駕駛員轉(zhuǎn)向力的大小，轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的信號電壓傳遞到轉(zhuǎn)向控制器，轉(zhuǎn)向控制器根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器檢測到的轉(zhuǎn)矩電壓信號、轉(zhuǎn)動方向、車速信號、轉(zhuǎn)速信號等，向電機發(fā)出指令，使電機輸出相應(yīng)大小和方向的轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作。當(dāng)關(guān)鍵信號輸入異常時，會影響電子轉(zhuǎn)向管柱輸出異常的助力，從而導(dǎo)致故障。所以在對汽車故障進行排除時，需要熟悉汽車原理和電路圖，才能快速處理故障。該研究可為業(yè)內(nèi)同行遇到相似問題提供一種故障排除思路和解決方案。