部队汽车检测论文

利用尾气分析发动机的故障有一辆1995年生产的尼桑蓝鸟轿车，故障现象是冷车时挂挡后踩油门有轻微的冲击，怠速不良，做过许多检查和修理，始终不能解决问题。该车最初进厂修理是因为冲洗发动机后不能着车，拖进厂后检查发现点火系统进水，进行请洁干燥之后重新装复，车虽然着了，但是怠速有些不稳。经过检查发现高压线有漏电现象，分火头和分电器盖也有些烧蚀。征得用户同意后对上述部件进行了更换，发动机故障基本排除，但用户反映车不好用，冷车挂档后踩油门有轻微的冲击。虽然故障现象非常不明显，但用户执意要求检修，并声称如果问题不能解决，就要把前面的修理费用免掉。我接到这辆车时正是热车，由于一时不能验证故障现象，便先根据用户描述的情况进行分析，认为故障可能出在油路上。随后在热车状态下进行无负荷测试尾气，测试结果如下：怠速时HC为275ppm(标准值为220ppm)，CO为0.3％(标准值为1.2％)；高怠速时HC为120—150ppm，CO为0.3％一0.5％(该厂仅有一台两气废气分析仪)。测量气缸压力，各缸压力正常。进行气缸功率平衡测试，各缸工作都正常。进行断缸测试，各缸HC和CO值变化都一样。从上面的数据当中是否可以发现问题呢7当然可以。尽管两气尾气分析仪本身没有数据分析和混合比浓度测试的功能(一般四气尾气分析仪可以通过CO，、O2以及过量空气系数入直接看出混合比浓度)，但通过数据可以看出，这辆车的尾气排放偏低，对于没有安装氧传感器和三元催化器的车辆来说是太低了。CO含量高一般是因为混合比偏浓，而CO含量太低的一个主要原因是混合比偏稀。根据这个思路，我将该车的尾气调高，将CO调到1.0，HC调到200ppm。当车完全冷却后再次进行检测，尾气排放没有超标，原来的故障现象也彻底消失了。各系统故障的方法，其目的是对发动机的燃烧状况进行综合评价。尾气分析的主要内容有混合气空燃比、点火正时及催化转化器转化效率等，主要的分析参数有CO、HC、CO2，和O2等的含量，还有空燃比(A／F)或过量空气系数入。尾气分析的项目如表1所示。二、尾气分析的基本规则HC和O2的读数高，是由点火系统不良或混合气过稀失火引起的。当测试的CO、HC值高，而C02、02值低时，表明发动机工作混合气很浓。如果燃烧室中没有足够的氧气保证正常燃烧，通常情况下，CO2的读数和CO的读数相反。燃烧越完全，CO2的读数就越高，其最大值在13.5％—14.8％之间，此时CO的读数应该等于或接近于0.O2的读数是最有用的诊断数据之—，02的读数和其它3个读数一起，能帮助找出故障诊断的难点。通常，装有催化转化器的汽车，O2的读数应该是1.0％—2.0％，说明发动机燃烧很好，只有少量未燃烧的02通过气缸排出。如果02的读数小于1.0％，则说明混合气太浓，不利于燃烧。如果02的读数超过2％，则说明混合气太稀。利用功率平衡试验(根据制造厂的使用说明)和四气尾气分析仪的读数，可以看出每个缸的工作状况。如果每个缸C0和C02的读数都下降，HC和C02的读数都上升，且上升和下降的量都一样，则证明每个缸都工作正常。如果只有一个缸的变化很小，其它缸都一样，则表明这个缸点火或燃烧不正常。一个调整好的闭环控制电控汽车的尾气排放中，HC的含量大约为55~100ppm，CO应低于0.5％，O2为1.0％~2.0％，C02为13.8％~15.0％。汽车尾气测试值与系统故障的判断分析如表2所示。三、几种常见的气分析仪汽车尾气分析仪有两气、四气和五气等多种类型，下面分别进行介绍。两气尾气分析仪两气尾气分析仪是用来测量汽车尾气排放中C0和HC的体积分数的。但是，如果一辆车的排气管或尾气分析仪的测量管路有泄漏，那么所检测到的就是被外部空气稀释了的尾气，C0和HC的测量值将降低，自然就不能反映尾气的真实含量。目前国内所用的两气尾气分析仪大多都不具有检查自身泄漏的功能，因此即使用两气尾气分析仪测量车辆尾气，也不能真实地反映出发动机的故障来。2．四气尾气分析仪随着装有三元催化转化器和电子控制系统汽车的增多，汽车的排放标准也更加严格，因此需要更精确地测量尾气并诊断车辆排放超标的原因。四气尾气分析仪不仅具备两气尾气分析仪的所有功能，而且还能进行故障诊断和分析，它除了能测量C0和HC外，还能测量C02和02、发动机油温、转速等，以及计算过量空气系数入和空燃比A/F等。所以四气尾气分析仪不仅可作为环保检测仪器使用，作为发动机故障检测分析的诊断工具也非常有用。对于几种尾气的分析，前面我们已经做过阐述，在这里只对过星空气系数入进行简要的说明。过星空气系数入可以直观地告诉我们空燃比的情况，从理论上讲，混合气的过星空气系数入＝1最为标准，但实际上不可能没有变化，所以一般情况下入被设计为0.97—1.04(有些车有具体说明)，可以看成是理想的匹配。若入大于该值，说明空燃比过大，混合气过稀；若入小于该值，则为空燃比过小，混合气过浓。四气尾气分析仪还可提供发动机转速(RPM)和发动机温度(TEMP)参数，作为故障诊断时的参考数据o五气尾气分析仪当C0和HC降低时，可能会引起尾气中的N0x浓度升高，若要监测N0x的浓度，就得使用五气尾气分析仪。而且，N0x常常是在高温大负荷的情况下产生的，若没有底盘测功机，就只能靠路试去测量。四、几个应用实例一辆捷达轿车，装备ATK新2气门发动机，配有三元催化转换器。用户反映该车发动机工作不稳，测量尾气排放严重超标。捷达新2气门ATK发动机采用电子控制多点顺序燃油喷射管理系统，该系统是一个集喷油、点火、怠速、爆震、空调、自我诊断及陂行回家等功能于一体的闭环集中控制系统。根据该车故障现象，首先检查火花塞，发现火花塞间隙偏大，更换新件后，尾气排放情况略有好转，但未得到明显改善。连接故障诊断仪V．A．G1552对发动机电控系统进行检测，调出1个故障码(氧传感器)。按故障码的提示，检查氧传感器至发动机电脑的连接线束，未发现短路、断路情况，于是将氧传感器更换。随后试车，继续测量尾气，尾气排放指标依然偏高，但发动机电控系统已无故障显示。用燃油压力表测量喷射系统压力，发动机怠速时油压为250kPa，急加速时为300kPa；关闭点火开关10min后，系统保持压力为200kPa，以上各项数据均正常。接下来拆下喷油嘴进行超声波清洗，测量其电阻值为15Ω，也符合标准。连接压力机，观察喷油嘴雾化状态良好，检查喷油嘴连接线束，也无短路、断路情况。继续检查点火系统，用万用表测量点火线圈、高压线电阻均正常。将发动机恢复后试车，故障依旧。用V．A．G1552查寻故障存储，仍没有故障码出现。在读取测量数据时，观察到氧传感器信号电压在0.2—0.8V之间变动，属正常；进气压力传感器的数据也符合标准。于是怀疑三元催化转换器有问题，将其更换后试车，尾气排放依然超标。检查配气相位，正时标记正确；怀疑汽油质量有问题，清洗油箱及管路并更换优质汽油后，情况丝毫不见好转。经仔细观察发现：如果起动发动机后怠速运转而不进行路试，尾气排放基本合格；路试约2km后尾气排放指标升高；若每次起动间隔时间超过30min，怠速测量基本合格。根据上述情况，决定更换发动机电脑，但将电脑更换了也无济于事。其它部分是否存在问题呢?于是抱着试试看的想法，拆下排气歧管进行检查，并与新的排气歧管进行比较，发现该车氧传感器的排气取样孔偏小。换上新的排气歧管进行尾气检测，各项指标显著降低。对该车进行路试，尾气排放依然合格。恢复该车所换的其它配件，继续试车，尾气排放始终未超标。由此可以断定，故障部位就在氧传感器排气取样孔。由于从气缸内排出的废气处于高速流动状态，行至氧传感器取样孔处时形成涡流，导致排出的废气不能及时在此处更新，使氧传感器不能准确地向发动机电脑反馈同步信号，造成发动机电脑不能根据实际工况对喷油脉宽进行正确修正，最终出现发动机工作异常，尾气排放严重超标的故障。有一个时期，曾有一批车出现过此类故障，都是由于进行尾气改造后，氧传感器取样孔打得不合适，导致氧传感器不能有效采集尾气，造成信号失准。一辆装备5S—FE发动机的丰田佳美轿车，发动机怠速不稳，经常熄火。该车采用TCCS发动机电子控制系统。首先调取故障代码，仪表板上的发动机故障指示灯显示为正常代码。用四气尾气分析仪进行检测，仪器显示的检测结果如表3所示。由检测结果可以看出：HC和02都较高，这是空燃比失衡的一个重要特征；C0值较低，而C02在峰值，这说明可燃混合气已充分燃烧，点火系统应该不会有什么问题；入值较高。综合分析表明，该发动机工作时的混合气偏稀，因此应从进气系统和供油系统着手进行故障检查。对车辆进行检测：真空管无漏气、错插现象；PCV阀密封良好，机油尺插口良好。起动发动机，将化油器清洗剂喷在进气管垫和EGR阀周围，发现随着转速上升，怠速逐渐稳定。取下EGR阀，发现针阀周围有少量积碳，EGR阀通道上有很多积碳，针阀不能落入阀座，致使进气歧管的混合气被废气稀释，从而怠速不稳，发动机容易熄火。对EGR阀进行彻底清洗，并换上新垫，起动发动机，一切恢复正常。再次用尾气分析仪进行检测，结果如表4所示，所有数据都在标准范围之内，故障排除。从这个故障诊断实例可以看出，在对有故障的车辆做完必要的常规检查之后，使用尾气分析仪可以很快发现故障的本质原因，缩小检修范围。一辆广东三星6510汽车，套装97款克菜斯勒道奇3．3L发动机，行驶里程为140000km。故障现象：挂档轻加油门至1200r／min时有时熄火，不熄火时怠速降至400—500r／min甚至更低；急加油门没有任何故障，熄火后起动容易。故障分析：试车过程中，没有明显的断油或断火的感觉，但总感觉进入的空气量不够用。经检查，怠速系统没有任何故障，怠速马达在其它修理厂进行过替换试验，没有问题；节气门体也进行过更换试验，没有问题；用额外补充进气量的办法(断开一个节气门体后面的真空管)，同样没有解决任何问题。原地不挂档加油门试验，无论怎样试验均没有任何故障征兆，发动机转速从1200r／min到800r／min下降非常平稳。怀疑是进气压力传感器有故障，有可能缓加油门时不能很好地感知进气量，所以使用检测仪的数据流功能，对各个数据进行实时观察，没发现有错误的数据流，MAP数值正常。对供油系统和点火系统进行仔细检查和测量，均没有发现任何故障。到现在为止应该说仅是凭经验感觉一点故障线索，那就是感觉好像进气量太少。既然怀疑是因为进气量太少造成的故障，那么通过尾气检测一定可以发现一些线索，所以对尾气进行了测量，怠速时的检测结果如表5所示。通过测量结果我们可以发现，混合气偏稀(入大于1.03)，燃烧比较好 (CO2较高，接近于15％)。通过上面的分析，可以间接证明该车进气或者供油系统有故障。为了检验这一分析，将所有影响进气量或感知进气量的元件一一列出，采取逐步分析排除的办法确定故障元件。这些元件有：怠速马达、节气门体及其传感器、MAP传感器、EGR阀。前几种元件已经检验和试验过， 目前只剩下EGR阀没进行过检验。EGR排气再循环阀的功用是在发动机工作过程中，将一部分废气引到吸入的新鲜空气(或混合气)中返回气缸进行再循环，以减少N0x的排放量。因为N0x主要是在高温富氧条件下生成的，废气为惰性气体，在燃烧过程中吸收热量，这样将降低最高燃烧温度，也减少了N0x的生成量。但是过度的排气再循环会影响发动机的正常运行，特别是在怠速、低速小负荷及发动机冷态运行时，参与再循环的废气会明显降低发动机的性能。因此应根据工况及工作条件的变化，自动调整参与再循环的废气量。根据发动机结构不同，进入进气歧管的废气量一般控制在6％—13％之间。在EGR系统中，通过一个特殊的通道将排气歧管与进气歧管连通，在该通道上装有EGR阀，通过控制EGR阀的开度来控制参与再循环的废气量(如图1所示)。EGR阀开启或关闭是由阀上方真空气室的真空度来控制的，而真空度则由受ECU控制的EGR真空电磁阀控制。EGR电磁阀受ECU控制，ECU根据发动机转速、空气流量、进气管压力、温度等信号控制EGR电磁线圈通电时间的长短，以此来控制进入EGR阀真空气室上方的真空度，从而控制EGR阀的开度，改变参与再循环的废气量。装有背压修正阀的EGR排气再循环系统，在EGR(真空)电磁阀与EGR阀间的真空管路中装有一个背压修正阀，其功用是根据排气歧管中的背压附加控制月F气再循环。即当发动机在小负荷工况，排气背压低时，背压修正阀保持EGR阀处于关闭状态，不进行排气再循环；只有在发动机负荷增大，排气歧管背压增大时，背压修正阀才允许EGR阀打开，进行排气再循环。排气歧管的背压通过管路作用在背压修正阀的背压气室下方，当发动机处于小负荷工况，排气背压低时，在阀门弹簧的作用下气室膜片向下移动，使修正阀门关闭真空通道，此时EGR阀在其阀门弹簧作用下保持关闭，因而不进行排气再循环；当发动机负荷增大，排气歧管背压升高时，修正阀背压气室下方的背压升高，使膜片克服阀门弹簧弹力向上运动，将修正阀门打开，由EGR电磁阀控制的真空通过背压修正阀进入EGR阀上方真空气室，将EGR阀吸开，月F气再循环通道打开，废气进行再循环。EGR电磁阀受ECU控市IJ，ECU根据转速信号、进气压力信号、水温信号、空气流量信号等，通过控制EGR电磁阀的开度来控制进入EGR阀的真空度，从而控制EGR阀的开度，改变参与再循环的废气量。通过上面的EGR阀工作原理分析可知，EGR在怠速工况和小负荷情况下是不参与工作的，否则会有一部分尾气进入燃烧室，不但会降低燃烧室的温度，还会恶化燃烧环境，阻碍新鲜空气的进入。故障排除：更换EGR阀，故障彻底消失。一辆奥迪A6轿车，装备2．8LJV6电控发动机，怠速时有轻微抖动，并且加速迟缓。故障检查：检测点火波形基本正常，但稍有不稳。测量尾气，C0为0．3％一0．5％，HC为200一500ppm，且在此范围内波动。用V．A．G1552检测仪检查，无故障代码输出。用V人．G1552故障检测仪进行数据流检测，发动机电控系统运行参数正常。检测结果分析：根据对客户的询问和加速迟缓的症状，应考虑对喷油器进行清洗；C0值正常，HC值虽然符合排放污染物的限制标准，但该车装有氧传感器和催化转化器，其C0值应低于0．5％，HC应低于100 ppm，而检测结果表明该车HC值高于此，标准且有波动，从出厂标准考虑为不正常，因此考虑发动机可能有失火现象，应进一步检查点火系统是否有轻微断路或短路，特别是短路故障。故障检修：清洗喷油器，观察各缸喷油器的雾化状况和流星的均匀性，均良好。检查点火系统，发现有一个缸的高压线有轻微短路(漏电)现象，为此更换了高压线。因火花塞间隙偏大，也同时更换了。复检发动机抖动稍有改善，但未彻底消除；尾气检查HC值下降不大，并仍有波动，分析认为故障仍可能是失火所致。为了进一步诊断故障，分别在左、右两侧月F气歧管氧传感器旁边的尾气检测口(该口通常用一个螺栓密封)进行检测，结果发现：左侧气缸排出的尾气C0值在0．5％左右，HC值在125ppm左右(因在催化转化器前测量，其值会比在月F气民管测量值稍高)，且波动极小；右侧气缸排出的尾气中C0值也在0．5％左右，但HC值却在125—250ppm之间，且时有波动。因此间题应在右侧气缸中。为此检查右侧气缸的高压线和火花塞，发现第2缸火花塞的3个电极中有一个间隙过小，调整后重新安装，故障完全消除，尾气检测值也符合出厂标准。目前，安装催化转化器的车型越来越多，测量尾气有时比较困难，在不能很好分析故障的时候，可以尽量在催化转化器前方测量，这样可能更真实地反映发动机的排放情况。同时，还应将催化转化器前、后的测量结果加以比较，以便判断催化转化器的转化效率是否正常。一辆奔驰S320轿车，发动机怠速不稳，抖动严重，但加速正常。故障检测：调取该车故障代码，显示为正常代码；用示波器测试点火二次波形，结果正常；对各缸气缸压力进行测试，均在标准范围之内；进气及真空系统不漏气；用四气尾气分析仪检测尾气，发现怠速时数据很不稳定，第1组数据如表6所示，4种气体的检测数值全都较高。再次测试，其数据如表7所示。检测结果分析：将上述检测结果进行对比分析发现，HC和Co总是同时升高或降低，C02时高时低，燃烧效率很不稳定，02不能充分参与反应，数值一直较高。从而可以判定为混合气的形成与燃烧环境十分恶劣。推测是喷油器堵塞，导致喷油器针阀与阀座配合不密封，各缸喷油器在应该喷油时不喷油或少喷油，而在不需喷油时却持续喷油，因而造成供油不正常，致使4种气体的检测数据极不稳定。故障检修：做喷油脉冲宽度试验，怠速时为3．5ms，在正常范围内。拆下各缸喷油器检查，果然每个喷油器都有不同程度的堵塞。经过彻底清洗，装复试车，一切恢复正常。从该故障的检修过程可以看出，在燃油系统的检查中，利用尾气分析仪可以省去一些检修环节，如油压的测试，燃油泵、油压调节器和燃油滤请装置的检测。换个角度来考虑，假如在应急修理中，在未做相关检查之前，就用尾气分析仪进行检测，也许在诊断一开始就能找到故障点。一辆奥迪100型轿车，装备2．6LV6电控发动机，运转时严重抖动，加速无力，排气管排出的气体气味呛人。故障检测：用V．A．G1552微机故障检测仪对发动机电控系统进行检测，存在故障代码，故障代码的含义是“右侧燃油自适应修正已达极限”。用V．A．G1552微机故障诊断仪对发动机电控系统进行数据流检测，发现左、右两侧的燃油修正因数相差过大，左侧为—3．8％—0％，而右侧为10％—12．9％。用发动机综合分析仪检查点火系统并进行气缸压力分析，发现第3缸点火波形的击穿电压较低，且该缸气缸压力偏低(气缸压力相差过大也会导致发动机抖动)。用尾气分析仪检测尾气，Co为0．9％—1．3％， 而HC高达2800—2900 PPmo检测结果分析：根据检测结果可认为右侧混合气过稀，控制电脑对右侧燃油系统进行连续加浓且已达到修正极限。为判断是否是由于右侧氧传感器的信号导致这种结果，先对左、右两侧的氧传感器信号及其对空燃比变化的反应、电控单元对氧传感器信号变化的响应能力进行测试。为此，人为地制造混合气过浓和过稀的状态，发现氧传感器和电控单元的功能均正常，因此可以认为故障是控制系统以外的原因导致的。根据上述检测结果，点火波形基本正常，可以认为点火系统正常，但HC过高表示失火，因此可以认为这种失火很可能是由于混合气过稀，超出着火界限所致。但从尾气中的Co值看，实际混合气并不过稀，因此判断故障很可能是进气系统漏气所致。测量气缸压力，发现第3缸压力比其它缸低约100kPao故障检修：在拆解进气歧管时，发现进气歧管垫的实际压合面宽度只有1mm左右(至少应有4—5mm)，其原因是进气歧管的安装面为v形，在安装密封垫后，再安装进气歧管时，由于不小心使该垫下滑，从而减小了密封带，导致严重漏气，即使燃油修正已达到极限，但仍无法完全补偿，这是机械原因导致的故障。将上述故障点彻底排除后试车，故障排除。一辆上海别克G轿车，故障症状是发动机排气冒黑烟。诊断与排除：大修发动机后试车，开始时一切正常，只是排气管接口垫有些轻微漏气。继续试车发现，发动机热车后出现怠速不稳、加速不畅现象，同时故障灯点亮报警。经检查，显示故障码为四131，即氧传感器故障。发动机热车运转时就车测量(不拔下括头)，氧传感器电压为0．28V且不变化，更换一个氧传感器后，发动机刚着车时还好，但运转一会儿后故障重现，怠速不稳，排气管冒黑烟。拆下火花塞检查，发现已有积碳，更换一组新火花塞后，运转约半小时，怠速又不稳，检查火花塞又被积碳糊死。此时故障灯再次点亮，经检查显示故障码P0171，即混合气太稀。因更换氧传感器后故障不但没有好转反而加重，所以修理工认为故障不在氧传感器。经测量，油压正常，又检查、试换7空气流星、水温、节气门位置等传感器，故障始终未能排除，于是回过头来再检查新换的氧传感器。经就车测量，氧传感器电压为0．18V左右，与用检测仪查到的数据相同，证明检测仪可以完全接收到氧传感器电压。断开氧传感器括头，测量PCM端接线，电压只有0．32V(理论值为0．45V)，于是怀疑电路有故障或PCM损坏。用尾气分析仪检查尾气，发现在怠速时C0含量接近4％，HC达到300ppm左右。通过尾气分析可以认为此时的混合气不是太浓。就车测量氧传感器，电压仍旧很低(这种现象又可以解释为混合气过稀)。断开氧传感器括头，用数字万用表测量PCM端电压为0．44V，说明线路及PCM基本情况正常。为什么会出现浓、稀两种截然不同的解释呢7难道是新换的氧传感器有故障7于是，使用模拟器模拟氧传感器数值的功能。将模拟器的绿色氧传感器专用线和黑色连线连接在车上氧传感器的输出回路上；将中间功能选择开关置于Knock／0xy位置；将右侧功能选择开关置于VoHs／0xy位置；使发动机起动运转，然后打开SST皿，此时SST皿4寄产生一个0．15V的恒定的连续信号来模拟稀混合气状态下的氧传感器发出的信号；按下模拟器上方的“0(y”键，模拟器将产生一个0．85V的恒定的连续信号来模拟浓混合气状态下的氧传感器发出的信号；在使用模拟器模拟7氧传感器后，再用检测仪读取数据流，发现氧传感器的输入信号也一同变化；当模拟器的电压较长时间为0．85V时，观察尾气的C0值降为0．65％，说明PCM对系统的控制完好，故障原因还是在氧传感器。将氧传感器安装到其它车辆上进行试验，没有发现任何故障，数据流、燃烧、尾气、行驶都很正常。通过上面的试验可以证明：系统几乎没有故障，问题的原因在于氧传感器信号。因为此车有漏气现象，会不会是因为排气包漏气，导致排气包中形成负压，将外界的真空引进排气系统当中了呢7经检查ldF气系统确有漏气之处，将排气管修好之后试车，故障排除。

江苏省交通技师学院JIANGSU COMMUNICATION TECHNICIAN COLLEGE毕 业 设 计 (论 文)汽车转向系统检测与维修 Testing and Maintenance of Auto Steering System系 名： 车辆工程系 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 年 月 目 录第一章 汽车转向系统的历史与组成 11.1 汽车转向系统的历史 11.2 汽车转向系统的组成 11.2.1 转向操纵机构 21.2.2 转向器 31.2.3 转向传动机构 4第二章 汽车转向系统的分类 42.1液压助力转向系统 52.2电控液压助力转向系统 52.3电动助力转向系统 62.4线控转向系统 7第三章 汽车转向系统检测与维修 73.1转向沉重 73.1.1 故障现象 73.1.2 故障原因及处理办法 83.2方向盘自由行程过大 83.2.1 故障现象 83.2.2 故障原因及处理办法 83.3转向轮抖动 93.3.1 故障现象 93.3.2 故障原因及处理办法 93.4助力转向机构检测与维修 9结论 11致谢 12参考文献 13 汽车转向系统检测与维修 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 职称：摘要 汽车转向系统是汽车相当重要的组成部分，对汽车的操纵稳定性起着非常重要的作用，从最早的纯机械的转向系统到现在的电控转向系统，他们各自的优点也有各自的缺点。 文论述了汽车转向系统的分类，包括机械式转向系统，液压式转向系统，电控液压式助力转向系统和电控助力转向系统及线控转向系统。并简单的介绍了他们各自的工作原理，以及优缺点。最后对汽车转向系统经常出现的故障进行了分析，尤其是助力转向机构的检测与维修。关键词： 汽车 转向系统 检测 维修Testing and Maintenance of Auto Steering SystemAbstract The steering system is a very important part of the car. It plays a very important role in the handling and stability of the car. From the earliest mechanical steering system to the electronically controlled steering system, they have their own advantages and disadvantages. This article main discusses the classification of automotive steering systems, including mechanical steering system, hydraulic steering system, electronically controlled hydraulic power steering system and electronically controlled power steering system and by-wire steering system.And introduce their working principles as well as the advantages and disadvantages. Finally, the steering system failures are analysed, especially in the detection and repair of the assistance steering bodies.Key words Automobile Steering System Testing Maintenance 汽车转向系统检测与维修引言汽车转向系统是用来改变汽车行驶方向的专设机构的总称。汽车转向系统的功用是保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶。一个完整的转向系统包括转向操纵机构，转向器和转向传动机构，根据转向器的不同又分为机械转向系统和动力转向系统。本文系统的分析了转向系统的各自的组成以及他们的故障检测与维修，为以后人们对汽车转向系统的研究提供了一定的参考。第一章 汽车转向系统的历史与组成1.1 汽车转向系统的历史汽车在行驶过程中，需要驾驶员的意志经常改变其行驶方向，即所谓汽车转向。就轮式汽车而言，实现汽车转向的方法是，驾驶员通过一定专设的机构，使汽车转向桥上的车轮相对于汽车纵轴线偏转一定的角度。在汽车直线行驶时，往往转向轮也会受到路面侧向干扰力的作用，自动偏转而改变行驶方向。这一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，称为汽车转向系统。因此，汽车转向系统的功用是保证汽车能按照驾驶员的意志而进行转向行驶。最好的转向系统为纯机械系统，由于机械系统在转向阻力非常大时，驾驶员需要很大的放线盘转向力，频繁的转向会使驾驶员感觉劳累。后来出现了液压助力转向系统，它能较好的帮助驾驶员解决转向劳累的问题，但是它不能较好的协调转向轻便和转向路感之间的矛盾，而且在能耗方面表现的不是很好。随着电子技术的发展，出现了电控液压助力转向系统，它用电机代替了液压助力转向系统中的发动机，能较好的解决了能耗的问题，而且也解决了转向轻便和转向路感之间的矛盾。但是电控液压助力转向系统中液压油的泄漏和液压系统的能耗的问题也一直没有解决掉。目前应用前景最好的是电控助力转向，它真正实现了按需转向。1.2 汽车转向系统的组成汽车转向系统主要由转向操纵机构，转向器和转向传动机构组成。1.2.1 转向操纵机构转向盘到转向器之间的所有零部件总称为转向操纵机构。主要由转向盘，转向管柱和转向传动轴等组成。下图1为某款汽车的转向操纵机构与转向器的布置图。 图1东风EQ1090E型汽车转向操纵机构与转向器布置图Fig1 The Dongfeng EQ1090E vehicle steering control mechanism and steering layout 1．转向盘转向盘由轮缘、轮辐和轮毂组成。转向盘轮毂的细牙内花键与转向轴连接，转向盘上都装有喇叭按钮，有些轿车的转向盘上还装有车速控制开关和安全气囊。 2．转向轴、转向柱管及其吸能装置 转向轴是连接转向盘和转向器的传动件，转向柱管固定在车身上，转向轴从转向柱管中穿过，支承在柱管内的轴承和衬套上。轿车除要求装有吸能式转向盘外，还要求转向柱管必须装备能够缓和冲击的吸能装置。转向轴和转向柱管吸能装置的基本工作原理是：当转向轴受到巨大冲击而产生轴向位移时，通过转向柱管或支架产生塑性变形、转向轴产生错位等方式，吸收冲击能量。Mazda 6轿车转向柱管吸能装置的工作原理是：发生碰撞时，转向器向后移动，下转向传动轴插入上转向传动轴的孔中，上转向传动轴被压扁，吸收了冲击能量。此外，转向柱管通过支架和U形金属板固定在仪表板上。当驾驶员身体撞击转向盘后，转向管柱和支架将从仪表板上脱离下来向前移动。这时，一端固定在仪表板上而另一端固定在支架上的U形金属板就会产生扭曲变形并吸收冲击能量。如果汽车上装用了网格状或波纹管式转向柱管吸能装置，当发生猛烈撞车导致人体冲撞转向盘时，网格部分或波纹管部分将被压缩产生塑性变形，吸收冲击能量。1.2.2 转向器1.转向器的传动效率转向器的输出功率与输入功率之比称为转向器传动效率。 （1）正效率功率由转向轴输入，由转向传动机构（如转向横拉杆或摇臂）输出的情况下求得的传动效率称为正效率，显然，正效率越高越好。（2）逆效率功率由转向传动机构输入，由转向轴输出的情况下求得的传动效率称为逆效率。（3）可逆式转向器逆效率很高的转向器称为可逆式转向器。其特点是路面传到转向传动机构的反力很容易传到转向轴和转向盘上，利于汽车转向结束后转向轮和转向盘的自动回正，但也能将坏路面对车轮的冲击力传到转向盘，发生“打手”情况。常用于轿车、客车和货车。 （4）不可逆式转向器逆效率很低的转向器称为不可逆式转向器。不可逆式转向器使转向轮不能自动回正、没有路感。由于上述特性，在汽车上很少采用。（5）极限可逆式转向器逆效率略高于不可逆式转向器称为极限可逆式转向器。其反向传力性能介于可逆式和不可逆式之间，接近于不可逆式。采用这种转向器时，驾驶员有一定路感，可以实现转向轮自动回正，只有路面冲击力很大时，才能部分地传到转向盘。常用于越野车和矿用自卸汽车。2.齿轮齿条转向器齿轮齿条式转向器是以齿轮和齿条传动作为传动机构，适合与麦弗逊式独立悬架配用，常用于轿车、微型货车和轻型货车。目前，轿车普遍采用的都是齿轮齿条式转向器。 3.循环球式转向器循环球式转向器中一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。常用于各种轻型和中型货车，也用于部分轻型越野汽车。转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，使螺母沿轴向移动。同时，在螺杆、螺母和钢球间的摩擦力矩作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成“球流”。4.涡杆曲柄指销式转向器具有梯形截面螺纹的转向蜗杆支承在转向器壳体两端的球轴承上，蜗杆与锥形指销相啮合，指销用双列圆锥滚子轴承支于摇臂轴内端的曲柄孔中。当转向蜗杆随转向盘转动时，指销沿蜗杆螺旋槽上下移动，并带动曲柄及摇臂轴转动。1.2.3 转向传动机构从转向器到转向轮之间的所有传动杆件总称为转向传动机构。转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节，使转向轮偏转，并使两转向轮偏转角按一定关系变化，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。1.转向传动机构的组成 转向传动机构由转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形等零部件共同组成，其中转向梯形由梯形臂、转向横拉杆和前梁共同构成。 2.转向摇臂循环球式转向器和蜗杆曲柄指销式转向器通过转向摇臂与转向直拉杆相连。转向摇臂的大端用锥形三角细花键与转向器中摇臂轴的外端连接，小端通过球头销与转向直拉杆作空间铰链连接。3.转向直拉杆转向直拉杆是转向摇臂与转向节臂之间的传动杆件，具有传力和缓冲作用。在转向轮偏转且因悬架弹性变形而相对于车架跳动时，转向直拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动，为了不发生运动干涉，三者之间的连接件都是球形铰链。4.转向横拉杆转向横拉杆是转向梯形机构的底边，由横拉杆体和旋装在两端的横拉杆接头组成。其特点是长度可调，通过调整横拉杆的长度，可以调整前轮前束。第二章 汽车转向系统的分类汽车转向系统根据转向能源的不同分为机械转向系统和动力转向系统两大类。机械转向系统的所有传力件都是机械的，主要由转向操纵机构，转向器和转向传动机构三大部分组成。上一章已经对其进行了分析。下面主要讨论动力转向系统。动力转向系统又分为，液压助力系统，电动助力转向系统和线控转向系统。2.1液压助力转向系统1.常压式液压助力转向系统其特点是无论转向盘处于中立位置还是转向位置，也无论转向盘保持静止还是运动状态，系统工作管路中总是保持高压。2.常流式液压助力转向系统其特点是转向油泵始终处于工作状态，但液压助力系统不工作时，基本处于空转状态。多数汽车都采用常流式液压助力转向系统。2.2电控液压助力转向系统在传统液压助力转向系统的基础上加装电控系统，使辅助转向力的大小不仅与转向盘的转角增量（或角速度）有关，还与车速有关，就形成了电控液压助力转向系统。与传统液压助力转向系统相比，增加了液压反应装置和液流分配阀，而加设的电控系统则包括动力转向ECU、电磁阀和车速传感器等。电控液压助力转向系统利用电控单元根据车速调节作用在转向盘上的阻力，通过控制转向控制阀的开启程度以改变液压助力系统辅助力的大小，从而实现辅助转向力随车速而变化的助力特性。下图2为电控液压助力转向系统的示意图。 图2电控液压助力转向系统示意图Fig2 Electronically controlled hydraulic power steering system diagram2.3电动助力转向系统直接助力式电动转向系统是一种直接依靠电动机提供辅助转矩的动力转向系统，可以根据不同的使用工况控制电动机提供不同的辅助动力。当转向轴转动时，转矩传感器开始工作，把两段转向轴在扭杆作用下产生的相对转角转变成电信号传给电子控制单元（ECU），ECU根据车速传感器和转矩传感器的信号决定电动机的旋转方向和助力电流的大小，并将指令传递给电动机，通过离合器和减速机构将辅助动力施加到转向系统（转向轴）中，从而完成实时控制的助力转向。下图3为电动助力转向系统示意图。 图3电动助力转向系统示意图Fig3 Electric power steering system schematic 目前应用前景最好的也是电动助力转向系统，相比其他几种转向助力系统有下列的优缺点。1.优点（1）效率高、能量消耗少；（2）系统内部采用刚性连接，反应灵敏，滞后小，驾驶员的“路感”好；（3）结构简单，质量小；（4）系统便于集成，整体尺寸减小；省去了油泵和辅助管路，总布置更加方便；（5）无液压元件，对环境污染少。2.缺点（1）直接助力式电动转向系统提供的辅助动力较小，难以用于大型车辆；（2）减速机构、电动机等部件会影响汽车的操纵稳定性，正确匹配整车性能至关重要；（3）使用电动机、减速机构和转矩传感器等部件，增加了系统的成本。2.4线控转向系统线控转向系统用传感器记录驾驶员的转向意图和车辆的行驶状况，通过数据线将信号传递给车载电脑，电脑据此做出判断并控制液压激励器提供相应的转向力，使转向轮偏转相应角度实现转向。下图4为线控转向的组成示意框图。 图4线控转向组成示意框图Fig4 By-wire steering system diagram第三章 汽车转向系统检测与维修汽车转向系的性能直接关系到汽车行驶的稳定性和安全性。汽车在长期的运行中，前桥和转向系各零件会发生各种耗损，如磨损，变形，裂纹和车轮定位角改变。这些都会破坏正常运行，使汽车在行驶中，发生不同程度的转向沉重，方向不稳，行驶跑偏，前轮摇摆等故障。这将增加驾驶员的劳动强度，甚至影响到安全行驶，所以一定要重视转向系的维修与调整。常见的故障包括：转向沉重，转向盘自由行程过大和转向轮抖动。3.1转向沉重3.1.1 故障现象汽车行驶中，驾驶员向左、右转动转向盘时，感到沉重费力，无回正感；汽车低速转弯行驶和调头时，转动转向盘感到非常沉重，甚至打不动。3.1.2 故障原因及处理办法转向沉重的根本原因是转向轮气压不足或定位不准，转向系传动链中出现配合过紧或卡滞而引起摩擦阻力增大。具体原因主要有：（1）转向轮轮胎气压不足，应按规定充气。（2）转向轮本身定位不准或车轴、车架变形造成转向轮定位失准，应校正车轴和车架，并重新调整转向轮定位。（3）转向器主动部分轴承调整过紧或从动部分与衬套配合太紧，应予调整。（4）转向器主、从动部分的啮合间隙调整过小，应予调整。（5）转向器缺油或无油，应按规定添加润滑油。（6）转向器壳体变形，应予校正。（7）转向管柱转向轴弯曲或套管凹瘪造成互相碰擦，应予修理。（8）转向纵、横拉杆球头连接处调整过紧或缺油，应予调整或添加润滑脂。（9）转向节主销与转向节衬套配合过紧或缺油，或转向节止推轴承缺油，应予调整或添加润滑脂等。3.2方向盘自由行程过大3.2.1 故障现象汽车保持直线行驶位置静止不动时，转向盘左右转动的游动角度太大。具体表现为汽车转向时感觉转向盘松旷量很大，需用较大的幅度转动转向盘，方能控制汽车的行驶方向；而在汽车直线行驶时又感到行驶方向不稳定。3.2.2 故障原因及处理办法转向盘自由行程过大的根本原因是转向系传动轴中—处或多处的配合因装配不当、磨损等原因造成松旷。具体原因主要有：（1）转向器主、从动啮合部位间隙过大或主、从动部位轴承松旷，应予调整或更换。（2）转向盘与转向轴连接部位松旷，应予调整。（3）转向垂臂与转向垂臂轴连接松旷，应予调整。（4）纵、横拉杆球头连接部位松旷，应予调整或更换。（5）纵、横拉杆臂与转向节连接松旷，应予调整或更换。（6）转向节主销与衬套磨损后松旷，应予更换。（7）车轮轮毂轴承间隙过大，应予更换等。3.3转向轮抖动3.3.1 故障现象汽车在某低速范围内或某高速范围内行驶时，出现转向轮各自围绕自身主销进行角振动的现象。尤其是高速时，转向轮摆振严重，握转向盘的手有麻木感，甚至在驾驶室可看到汽车车头晃动。3.3.2 故障原因及处理办法转向轮抖动的根本原因是转向轮定位不准，转向系连接部件之间出现松旷，旋转部件动不平衡。具体原因主要有：（1）转向轮旋转质量不平衡或转向轮轮毂轴承松旷，应予校正动平衡或更换轴承。（2）转向轮使用翻新轮胎，应予更换。（3）两转向轮的定位不正确，应予调整或更换部件。（4）转向系与悬挂的运动发生干涉，应予更换部件。（5）转向器主、从动部分啮合间隙或轴承间隙太大，应予调整或更换轴承。（6）转向器垂臂与其轴配合松旷或纵、横拉杆球头连接松旷，应予调整或更换。（7）转向器在车架上的连接松动，应予紧固。（8）转向轮所在车轴的悬挂减振器失效或左右两边减振器效能不一，应予更换。（9）转向轮所在车轴的钢板弹簧U形螺栓松动或钢板销与衬套配合松旷，应予紧固或调整。（10）转向轮所在车轴的左右两悬挂的高度或刚度不一，应予更换等。3.4助力转向机构检测与维修大多数中级以上的现代轿车，为同时满足转向省力和转向灵敏度的要求，普遍采用液压式动力转向系统。按时和正确的维护是转向系统能正常工作，减小故障和延长使用寿命的主要手段，是保证行车安全的重要措施之一。1.油液的及时补充和更换（1）经常检查储液罐的液面高度是否在油位标志的范围。检查时要注意热和冷标志。如果发现油液面高度低于规定标志时，要及时补充。还应该经常注意观察油液中是否有泡沫，有则说明系统内有空气或者液面太低，要排气或者补充油液。油液在使用和存放过程中，其品质会不断下降，严重时会直接影响转向系统的工作，甚至引起故障。故必须保障使用保质期内的油液，并按照油液使用说明书规定的行驶里程定期更换。必须使用指定的油液，不能随意更换。同时注意不能将两种不同的油液混合使用。（2）油液的排放和加注。把车水平停放，顶起前桥，支撑好汽车，是方向盘处于中间位置，打开储液罐的盖，排出罐内油液。（3）系统排气的方法。如发现系统内有空气，或者更换油液和维修液压回路时，应对系统进行排气。方法如下：把车水平停放，顶起前桥，支撑好汽车。将油液补充到标定范围，如发现下降，应及时补充足。重新接上高压线，启动发动机并使之怠速运转，将方向盘回转到左右极限位置数次，在这过程中，注意观察液面位置。2.动力转向系统的检查（1）方向盘的检查检查自由间隙。在发动机熄火，方向盘处于中间位置时，用拉力计沿方向盘的切线方向施加5N的拉力，检查方向盘的自由间隙，标准值为25-50mm。如不符合，检查转向器齿轮的啮合间隙和传动机构球头的间隙。检查回正性能。此项检查需在宽阔的场地路试，实验前应确保轮胎气压正常。首先慢性，分别向左，向右轻轻地小角度转向，检查左右转向力有无明显的不同及方向盘的回正情况，不正常则维修。如果正常，以35km/h的速度行驶，将方向盘顺（逆）时针转过90°，1-2s后放开方向盘，如果回正度超过70°，说明其回正性能良好。检查原地转向力。将汽车停于硬质的平面上，确保轮胎气压符合要求，使方向盘处于中间位置。起动发动机，使之怠速运转。用拉力计顺时针和逆时针分别拉动方向盘115度，切向力应小于37N。如果拉力过大，则检查油泵的皮带是否过松，损坏，油液是否不足，系统内有无空气，软管是否扭曲等。（2）系统油压的测试油压测试的目的是检查液压系统及其主要元件的性能。在测试之前，应确保油泵的驱动装置是正常的。检测时，在油泵出口与转向器进口之间连接专用的测试工具，连接顺序为油泵出油口-压力表-关闭阀-转向器进油口。起动发动机，对系统进行排气，并把油液补充到标志范围，原地左，右转动方向盘几次，使油温升高到50-60℃，然后让发动机怠速运转，依次做下面的检查。检查油泵的输出压力。关闭阀门，此时表上的压力即为泵的输出压力，标准值不小于8MPa。如果过低，说明油泵内部泄露严重，应大修或更换油泵。检查不同转速下系统的压力差。完全开通阀门，提高发动机转速，分别记录发动机转速为1000r/min和3000r/min时的压力值，两者之差应小于0.15MPa，如果不符合，则应维修或更换流量控制阀。检查无负荷时的压力。完全开通阀门，此时系统处于无负荷状态，压力值标准为0.8-1MPa。油压如果过大，说明液压系统内部有堵塞。检查方向盘极限位置的压力。完全开通阀门，原地分别向左和向右转动方向盘极限位置，此时表上的压力值不应小于8MPa，如果压力过小，说明转向器内漏严重，需要大修或者更换。转向压力开关的检测。油泵上安装有一路开关，其作用是，当汽车在发动机怠速或者低速转弯时接通，提高发动机的怠速转速。使发动机熄火，拨开压力开关的接头，在油泵的插座上连接欧姆表，再重新起动发动机。逐渐关闭阀门，使油压升高，然后观察开关接通时的压力值是否为115-210MPa，逐渐打开阀门，使油压降低，然后观察开关接通时的压力值是否为107-112MPa。如果有一项不符合，更换开关。压力检查完后，拆下专用测试工具，接好油管后，要注意重新给系统排气，补足油液。 结论论文分析了不同种类汽车的转向系统，以及他们各自的工作原理和优缺点。最后分析了转向系统的常见故障，对不同的故障现象提出了各自的解决办法。论文在最后对液压助力转向机构的故障进行了特别的分析。致谢在学院学习生活的三年里，我在各位老师孜孜不倦地教诲下，通过自己的努力，顺利完成了大学三年的学习任务。首先，应当感谢学院的各级领导给我们营造了良好的学习氛围和舒适的生活环境，以及对我们学业上的重视与关怀，特别是对本次毕业设计给予了大量人力、物力的支持。在本次毕业设计中，我的指导教师严谨细致、不辞辛劳和精益求精的教学态度，使我深受感动，这对我在本次毕业设计中取得的成绩起了决定性的作用，在此致以衷心的感谢。当然，也要感谢在设计中关心帮助过我的各位同学。我知道我的这次设计还存在着许多缺陷和不完善的地方，将会在今后的生活和工作中不断的去学习。参考文献[1] 丛树林,张彬.汽车底盘构造与维修[M].北京：人民交通出版社.2011.[2] 陈德阳.汽车底盘构造图册.北京：人民交通出版社.2010.[3] 蔡兴旺.付晓光.汽车构造与原理(上册)[M].北京：机械工业出版社.2010.[4] 蔡兴旺.付晓光.汽车构造与原理(下册)[M].北京：机械工业出版社.2010.[5] 屠卫星.汽车底盘构造与维修[M].北京：人民交通出版社.2010.[6] 李家本.汽车底盘构造与维修实训[M].北京：中央广播电视大学出版社.2010.[7] 宋年秀,王东杰,刘超.图解汽车底盘构造与拆装[M].北京：中国电力出版社.2008.[8] 图解新型汽车底盘构造与拆装[M].北京：机械出版社.2011.[9] 黎亚洲.汽车底盘构造与维修图解[M].北京：电子工业出版社.2009.[10] 刘文苹.汽车底盘构造与检修[M].北京：化学工业出版社.2010.[11] 张立飞,赵健.汽车底盘构造与维修[M]. 北京：北京理工大学出版社.2010.[12] 黄华友.汽车底盘构造与维修[M].北京：电子工业出版社.2010.[13] 孔令来.汽车底盘构造与维修[M].北京：机械工业出版社.2010.[14] 王家青.汽车底盘构造与维修[M].北京：人民交通出版社.2011.

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