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转向系统的检测与故障诊断
现代汽车检测与故障诊断简介
汽车是一个复杂的技术和结构集成系统，其运行的载荷、路况和气候等工作条件复杂多变，运动的自然磨损和车辆振动等，会造成连接关系的变化，影响汽车技术状况。汽车技术状况是指定量测得的表征某一时刻汽车外观和性能参数值的总和。由于复杂多变的工作条件的影响，汽车的技术状态将随行驶里程的增加而恶化，其安全性、动力性、经济性和可靠性等将逐渐下降，排气污染和噪声加剧，故障发生率增加。这不仅对汽车的运行安全、运行消耗、运输效率、运输成本及环境造成极大的影响，甚至还直接影响到汽车的使用寿命。因而，研究汽车故障的变化规律，定期检测汽车的使用性能，诊断出故障部位并及时而准确地排除故障，就成为汽车使用技术的一项重要内容。汽车检测诊断技术对汽车的运行状态作出判断，及时发现故障，并采取相应对策，可以提高汽车的使用可靠性，避免汽车恶性事故发生，保证交通安全，减少环境污染，改善汽车性能，提高维修效率，实现“视情修理”，同时可充分发挥汽车的效能减少维修费用，获得更大的经济效益。因此，汽车检测诊断技术具有着重要的地位和作用。
一、汽车检测与故障诊断技术与方法
1. 人工深入诊断
人工深入诊断是指由诊断者利用仪器、仪表等诊断手段, 如发动机分析仪、扫描仪、万用表、示波器、频谱分析仪等通用或专用设备, 对汽车故障进行诊断, 这种诊断方法, 除能对汽车作出是否有故障和故障严重程度的判断外, 还能对故障的性质、类别、原因及故障部位等作出判断。
2．自我诊断
现代汽车的电控系统, 都配备有自诊断功能, 电控系统的ECU 具有实时检测电控系统故障的能力, 当电控系统出现故障时, ECU 将储存相应的故障代码在ECU 的存储器中, 并起动故障保护功能, 确保汽车的运行能力、点亮立即维修指示灯, 提醒驾驶员ECU 已检测到故障, 应立即进行检查维修。自我诊断可利用诊断仪将ECU 贮存的各种信息提取出来, 进行比较和分析, 并以清晰的方式( 文字、曲线或图表) 显示出来, 诊断者可根据这些显示出来的信息, 准确快捷地判断故障的类型和发生的部位。
3． 计算机辅助诊断技术
计算机辅助诊断是指一种建立在利用计算机分析功能基础上的多功能的自动化诊断系统。计算机还可通过配备的专用传感器接收诊断对象的其他机械系统的信号, 并配备有对这些信号进行自动分析诊断的软件,以实现状态信号的自动采集、特征提取、状态识别等, 并能以显示、打印、绘图等多种方式自动输出分析结果, 给出故障的性质、程度、类别、部位、原因及趋势的诊断与预报结果, 并可将大量故障信息贮存起来, 可随时通过人机对话查阅诊断对象的运行资料。
二、 转向系统的故障检测与诊断
1 转向系统结构与工作原理

液压式动力转向系
（1）结构组成
动力转向系兼用驾驶员的体力和发动机动力作为转向能源，并且以发动机动力作为主 要能源。
动力转向系是在机械转向系基础上加设一套转向加力装置而成的 。转向加力装置包括转向油罐、转向油泵、转向控制阀和转向动力缸等。转向油泵由发动机驱动，以产生高压油液。
（2）转向工作过程
当驾驶员逆时针方向转动转向盘时，转向摇臂将拉动转向直拉杆向前运动。
转向直拉杆的拉力作用在转向节臂上，使左侧转向节及左侧转向轮绕主销向左偏转一个角度，同时通过梯形臂和转向横拉杆使另一侧转向节与转向轮绕该侧转向主销偏转一定的角度，这时汽车将向左转向。
与此同时，转向直拉杆还带动了转向控制阀中的滑阀移动，使转向动力缸的右腔接通转向油泵的出油口，右腔通过转向控制阀与转向油罐接通，转向动力缸的活塞所受的向右的液压作用力便经其推杆也作用在转向横拉杆上。
由于液压作用力较大，便在很大程度上减轻了驾驶员的操纵力
2 转向沉重
（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。
（2）故障主要原因及处理方法
转向沉重故障一般由液压转向助力系统失效或助力不足，机械传动机构损坏或调整不当引起。具体原因主要是：
①转向油罐油液油量不足或规格不对，应使用正确的油液并调整到规定高度。
②油路堵塞或不畅，应予检修。
③油路中有泄漏现象，应予检修排除。
④油路中有空气，应予排气。
⑤转向泵传动带损坏或打滑，应予调整或更换。
⑥调节阀失效，使输出压力过低，应予更换或调整。
⑦转向机构调整不当，应予调整等。
（3）故障诊断方法
检查转向油罐中油液是否不足，规格是否不对和有无气泡，检查管接头有无松动，转向泵传动带张紧力是否正常。
将转向盘向左右极限位置来回转动，如果左右转向都沉重，故障在转向泵、液压缸或转向传动机构；如果左右转向助力不同，故障在控制阀。
详见下图所示动力转向系转向沉重助力部分常见故障原因的诊断流程。

动力转系转向沉重助力部分常见故障原因的诊断流程
3 转向噪声
（1）故障现象
汽车转向时，转向系出现过大的噪声。
（2）故障主要原因及处理方法
装有动力转向系的汽车，在发动机起动后，转向助力泵的溢流阀中出现液流噪声是正常的，但噪声过大甚至影响转向性能时，该噪声应视为故障。因助力系统引起转向噪声的原因主要是：
①转向泵损坏或磨损严重，应予修理或更换。
②转向泵传动带打滑，应予调整或更换。
③控制阀性能不良，应予检修。
④系统中渗入空气，应予排气。
⑤管道不畅，应予检修等。
（3）故障诊断方法
转向时发出“咔哒”声，在已排除转向泵叶片噪声的情况下，则由转向泵带轮出现松动引起。
转向时发出“嘎嘎”声，由转向泵传动带打滑引起。
转向时转向泵发出“咯咯”声，是由于系统中有空气；发出“嘶嘶”声，而且系统无泄漏，转向泵传动带张紧度也合适，则由油路不畅或控制阀性能不良引起。
4 动力转向系的其他故障还有：
（1）转向助力瞬间消失
故障原因主要是：转向泵传动带打滑，控制阀密封圈泄漏，系统泄漏造成油面过低，发动机怠速过低，系统内有空气等。
（2）转向盘回位不良
故障原因主要是：系统内有空气、压力限制阀工作不良，控制阀弹簧失效等。
（3）转向盘自由行程过大
故障原因主要是：系统内有空气或压力限制阀失效。
5 转向系仪器检测
转向系的常用诊断参数有：转向盘最大自由转动量（即转向盘自由行程）、转向盘外缘最大转向切向力（即转向盘最大转向力）、转向轮最大转向角、汽车最小转弯半径、转向轮定位参数等。
对于前轮转向的汽车，转向轮定位参数包括主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角和前轮前束，即我们常说的前轮定位。转向轮定位应该是行驶系的内容，但由于该参数的改变，既可能造成行驶系故障（如轮胎异常磨损），也可能造成转向系故障（如转向沉重），因此转向轮定位参数通常也作为转向系的诊断参数。
依靠人工经验很难判断转向盘的转向力和自由转动量是否正确，可以使用专门仪器来检测。
a 转向盘转向力的检测
操纵稳定性良好的汽车，必须有适度的转向轻便性。如果转向沉重，不仅增加驾驶员的劳动强度，而且可能会因不能及时正确转向而影响行车安全。如果转向太轻，又可能导致驾驶员路感太弱或汽车“发飘”，同样不利于行车安全。
转向轻便性可用一定行驶条件下作用在转向盘上的转向力（即作用在转向盘外缘的最大切向力）来表示，采用转向参数测量仪可以测得转向盘转向力。下面以国产Z—2型转向参数测量仪为例，介绍其检测转向盘转向力的方法。
（1）安装
将转向参数测量仪对准被测转向盘中心，调整好三只活动卡爪长度，与转向盘牢固连接。
（2）检测
转动操纵盘，转向力通过底板、力矩传感器、连接叉传递到被测转向盘上，使转向盘转动。此时，力矩传感器将转向力矩变成电信号，而定位杆内端连接的光电装置则将转角的变化转变为电信号。这两种电信号由微机自动完成数据的采集、转角的编码、运算、分析、存储、显示和打印，因而该仪器既可测得转向力，又可测得转向盘转角。
转向力的检测可按转向轻便性实验方法进行，一般有原地转向力实验、低速大转角（“8”字行驶）转向力实验、弯道转向力实验等，可参照有关国家标准的规定进行检测。
（3）结果分析
按GB/T 18565中7.2.1条的规定，路试时检测转向盘最大转向力采用如下方法：汽车空载在平坦、干燥和清洁的硬路面上，以10 km/h的速度在5s之内沿螺旋线从直线行驶过渡到直径为24m的圆周行驶，施加于转向盘外缘的最大切向力不得大于150 N。

转向盘自由转动量的检测
1—转向盘；2—指针；
3—刻度盘；4—转向管柱
b 转向盘自由转动量的检测
转向盘自由转动量又可称为转向盘自由行程，是指汽车保持直线行驶位置不动时，左右晃动转向盘时的自由转动量（游动角度）。GB/T 18565中7.1.1和7.1.2条规定：最大设计车速大于或等于100 km/h的汽车，转向盘自由转动量最大为200；最大设计车速小于100 km/h的汽车，转向盘自由转动量最大为300。转向盘自由转动量是一个综合诊断参数，当其超过规定的值时，说明从转向盘至转向轮的传动链中有—处或几处的配合出现松旷。转向盘自由转动量过大时，将造成驾驶员工作紧张，并影响行车安全。
转向盘自由转动量可采用专用检测仪进行（转向参数测量仪也能检测）。简易的转向盘自由转动量检测仪由刻度盘和指针两部分组成，如上图。刻度盘通过磁力座吸附在驾驶室仪表盘或转向管柱上，指针则固定在转向盘的周缘上；也可将指针通过磁力座固定在仪表板或转向管柱上，而刻度盘固定在转向盘周缘上。使用该种检测仪时，应使汽车保持直线行驶位置不动，转动转向盘至一侧极限位置，将刻度盘归零，再轻轻转动转向盘至行程另一侧极限位置，指针所示刻度即为转向盘自由转动量。
三、 结语
熟悉汽车转向系统结构与工作原理是故障检测诊断的基础，充分分析故障原因或故障可能存在的部位，借助于现代检测仪器和方法对可能存在的故障部位或元器件性能进行检测，并与车辆标准技术参数进行对照，能够快速准确地诊断并排除故障，进而提高了车辆性能检测与故障诊断的效率，降低了车辆的维修成本。通过对液压动力转向系统的故障进行正确诊断排除, 保持良好的技术状况, 才能保证该系统在汽车低速行驶或转急弯时能以很小的转向力进行操作, 在高速行驶时能以稍重的转向力进行稳定操作,使操纵轻便性和稳定性达到最合适的平衡状态。