电控动力转向系统的故障诊断与检修毕业论文

电控动力转向系统的故障诊断与排除

摘要

本文通过对EPS各组成部分和汽车转向系统的分析建立了EPS系统动力学模型，建立了车辆二自由度模型，轮胎模型，并推导出了包括EPS系统、轮胎模型和车辆二自由度模型在内的系统状态空间表达式，然后利用MATLAB/SIMULINK建立了该综合系统的仿真模型。提出了评价装备有EPS系统的汽车的操纵性能指标如转向灵敏、路感，并通过汽车操纵动力学和EPS系统动力学的综合分析，推导了转向灵敏和路感的表达式，然后考察了EPS系统各参数(包括助力机构传动比、电动机转动惯量等）对这两个指标的影响，在此基础上建立了其稳定性准则。最后在满足稳定性准则约束条件和最大化目标函数——转向路感的基础上，建立了电动助力转向系统参数的优化设计模型，进行了系统参数的优化设计，优化后的转向路感好于优化前。在设计EPS系统时，综合考虑EPS系统各可变参数对转向操纵性能的影响可以在获得较好的操纵性能的同时能够降低系统设计的难度。

关键词：转向路感；转向灵敏度；优化设计

Electric power steering system fault diagnosis and maintenance

Abstract

Through the analysis of components of EPS system and the steering system ‘EPS’dynamics model, full vehicle model whit two degrees of freedom and tire model was built. Then the state function of the combination system model was deduced and the model for simulation was built via MATLAB/SIMULINK in this paper. Several performance evaluations such as steering sensitivity and steering feel to evaluate the handling performance of the combination system including EPS system and vehicle handling system wer e put forward and their expressions were deduced after the integral analysis of vehicle’s handling dynamics and EPS’ dynamics. Having investigated the effects of several factors such as gear ratio of the assisting mechanisms and moment of inertia of the motor etc. On these indices, a stability criterion was built. Finally, based on the restrictions of stability criterion and maximize the object function of steering feel, an optimization model of EPS system was built and an example was presented and the steering feel is much better after optimization. In the foundation of general consider the effects of several alterable parameters on steering handling performance, good steering handling performance would be gained and the difficulty would be reduced at the same time.

Key words:Turned to road are；Sensitivity to；Optimization design

目录

1 前言 (1)

2 电控动力转向系统的简要概述 (2)

2.1 电控动力转向系统的组成 (2)

2.2电动助力转向系统的特点 (2)

2.3 电控动力转向系统的类型 (6)

2.4 电控动力转向系工作原理 (7)

2.5 电控四轮转向系统（4WS) (9)

3 电控动力转向系统的故障诊断与检修 (10)

3.1动力转向系故障的主要现象 (10)

3.2 动力转向系故障的诊断与检修 (10)

3.2.1 动力转向系转向不足或转向沉重 (10)

3.2.2 怠速时原地转动转向盘其抖动或停车的骤间转向盘抖动 (11)

3.2.3转向盘自由行程过大与转向不灵敏 (11)

3.2.4行驶中动力转向泵内有异响声与前轮摆振 (12)

3.3 电控动力转向系统ECU端故障检查 (12)

3.3.1 电控系统ECU端的一般检查方法 (12)

3.3.2 电控部件故障的诊断 (13)

4典型电控动力转向系统故障的实例诊断与排除 (14)

4.1凌志LS400型轿车电控动力转向异常的故障诊断与检修 (14)

4.2 奔驰ML型车电控动力转向异常的故障诊断与检修 (15)

结论 (18)

致谢 (19)

参考文献 (20)

1 前言

转向系统是整车系统中必不可少的最基本的组成系统，驾驶者通过方向盘来操纵和控制汽车的行进方向，从而实现自己的驾驶意图。

一百多年来，汽车工业随着机械和电子技术的发展而不断前进。到今天，汽车已经不是单纯机械意义上的汽车了，它是机械、电子、材料等学科的综合产物。汽车转向系统也随着汽车工业的发展历经了长时间的演变。传统的汽车转向系统是机械式的转向系统，汽车的转向由驾驶员控制方向盘，通过转向器等一系列机械转向部件实现车轮的偏转，从而实现转向。

随着上世纪五十年代起，液压动力转向系统在汽车上的应用，标志着转向系统革命的开始。汽车转向动力的来源由以前的人力转变为人力加液压助力。液压助力系统HPS（Hydraulic Power Steering）是在机械式转向系统的基础上增加了一个液压系统而成。该液压系统一般与发动机相连，当发动机启动的时候，一部分发动机能量提供汽车前进的动能，另外一部分则为液压系统提供动力。由于其工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。这种助力转向系统主要的特点是液压力支持转向运动，减小驾驶者作用在方向盘上的力，改善了汽车转向的轻便性和汽车运行的稳定性。

2 电控动力转向系统的简要概述

电控动力转向系统(Electric Power System)用电能取代液压能，减少了发动机的能量消耗气该系统将转向控制器、转向油泵和储罐集成于一体，其特点是转向助力性能与转向速度和行车速度密切相关。速度越低，转向速度越高，助力性能越强。动力转向装置是现代汽车的重要装备之一。随着汽车电子技术的快速发展，研究成功了多种电控动力转向系统。该系统能在低速时减轻操舵力，以提高汽车操纵稳定性。当汽车由低速挡换入高速挡时，电控系统能够保证提供最优传动比稳定的转向手感，从而提高了高速行驶的稳定性。目前奥迪A6豪华型轿车装备了这项技术。

2.1电控动力转向系统的组成

电控式电动助力转向系统(以下简称电动助力转向系统)，是在机械转向机构的基础上，增加信号传感器，电控ECU和转向助力机构。信号传感器包括转矩传感器、车速传感器及转向角传感器等。通过这几个传感器，获取作用在转向盘上的操纵力、转向角及汽车车速信号，从而为确定助力控制命令提供信息；电控ECU包括检测电路、微处理器、控制电路等。检测电路将传感器的信号进行整形放大后输入微处理器，然后微处理器计算出最优化的助力转矩。控制电路将来自微处理器的电流命令输送到电机驱动电路；转向助力机械包括助力电动机、电磁离合器及减速传动机械。助力电动机一般采用直流电动机，其电流大小由微处理器来控制，可根据不同的车速得到相应的助力特性。通过减速传动机构，将电动机的动力传给转向器。电磁离合器则作为安全装置确保系统在发生故障时，断开电动机与减速传动机构，中断动力传递，使系统从电动助力转向状态转入到人力一机械转向状态。

2.2电动助力转向系统的特点

液压助力转向系统已发展了半个多世纪，其技术已相当成熟。但随着汽车微电子技术的发展，对汽车节能性和转向系统是整车系统中必不可少的最基本的组成系统，驾驶者通过方向盘来操纵和控制汽车的行进方向，从而实现自己的驾驶意图。

一百多年来，汽车工业随着机械和电子技术的发展而不断前进。到今天，汽车已

经不是单纯机械意义上的汽车了，它是机械、电子、材料等学科的综合产物。汽车转向系统也随着汽车工业的发展历经了长时间的演变。传统的汽车转向系统是机械式的转向系统，汽车的转向由驾驶员控制方向盘，通过转向器等一系列机械转向部件实现车轮的偏转，从而实现转向。

随着上世纪五十年代起，液压动力转向系统在汽车上的应用，标志着转向系统革命的开始。汽车转向动力的来源由以前的人力转变为人力加液压助力。液压助力系统是在机械式转向系统的基础上增加了一个液压系统而成。该液压系统一般与发动机相连，当发动机启动的时候，一部分发动机能量提供汽车前进的动能，另外一部分则为液压系统提供动力。由于其工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。这种助力转向系统主要的特点是液压力支持转向运动，减小驾驶者作用在方向盘上的力，改善了汽车转向的轻便性和汽车运行的稳定性。

电控动力转向系统用电能取代液压能，减少了发动机的能量消耗气该系统将转向控制器、转向油泵和储罐集成于一体，其特点是转向助力性能与转向速度和行车速度密切相关。速度越低，转向速度越高，助力性能越强。动力转向装置是现代汽车的重要装备之一。随着汽车电子技术的快速发展，研究成功了多种电控动力转向系统。该系统能在低速时减轻操舵力，以提高汽车操纵稳定性。当汽车由低速挡换入高速挡时，电控系统能够保证提供最优传动比稳定的转向手感，从而提高了高速行驶的稳定性。目前奥迪豪华型轿车装备了这项技术。

电控式电动助力转向系统(以下简称电动助力转向系统)，是在机械转向机构的基础上，增加信号传感器，电控和转向助力机构。信号传感器包括转矩传感器、车速传感器及转向角传感器等。通过这几个传感器，获取作用在转向盘上的操纵力、转向角及汽车车速信号，从而为确定助力控制命令提供信息；电控包括检测电路、微处理器、控制电路等。检测电路将传感器的信号进行整形放大后输入微处理器，然后微处理器计算出最优化的助力转矩。控制电路将来自微处理器的电流命令输送到电机驱动电路；转向助力机械包括助力电动机、电磁离合器及减速传动机械。助力电动机一般采用直流电动机，其电流大小由微处理器来控制，可根据不同的车速得到相应的助力特性。通过减速传动机构，将电动机的动力传给转向器。电磁离合器则作为安全装置确保系统在发生故障时，断开电动机与减速传动机构，中断动力传递，使系统从电动助力转向状态转入到人力一机械转向状态。

液压助力转向系统已发展了半个多世纪，其技术已相当成熟。但随着汽车微电子

技术的发展，对汽车节能环保性要求不断提高，该系统存在的耗能、对环境可能造成的污染等固有不足已越来越明显，不能完全满足时代发展的要求。

电动助力转向系统将最新的电力电子技术和高性能的电机控制技术应用于汽车转向系统，能显著改善汽车动态性能和静态性能、提高行驶中驾驶员的舒适性和安全性、减少环境的污染等。因此，该系统一经提出，就受到许多大汽车公司的重视，并进行开发和研究，未来的转向系统中电动助力转向将成为转向系统主流，与其它转向系统相比，该系统突出的优势体现在：

（1）燃油消耗。液压动力转向系统需要发动机带动液压油泵，使液压油不停地流动，浪费了部分能量。相反电动助力转向系统（EPS）仅在需要转向操作时才需要电机提供的能量，该能量可以来自蓄电池，也可来自发动机。而且，能量的消耗与转向盘的转向及当前的车速有关。当转向盘不转向时，电机不工作，需要转向时，电机在控制模块的作用下开始工作，输出相应大小及方向的转矩以产生助动转向力矩，而且，该系统在汽车原地转向时输出最大转向力矩，随着汽车速度的改变，输出的力矩也跟随改变。该系统真正实现了“按需供能”，是真正的“按需供能型”（on-demand）系统。汽车在较冷的冬季起动时，传统的液压系统反应缓慢，直至液压油预热后才能正常工作。由于电动助力转向系统设计时不依赖于发动机而且没有液压油管，对冷天气不敏感，系统即使在-40℃时也能工作，所以提供了快速的冷起动。由于该系统没有起动时的预热，节省了能量。不使用液压泵，避免了发动机的寄生能量损失，提高了燃油经济性，装有电动助力转向系统的车辆和装有液压助力转向系统的车辆对比实验表明，在不转向情况下，装有电动助力转向系统的国辆燃油消耗降低2.5%，在使用转向情况下，燃油消耗降低了5.5%。

（2）增强了转向跟随性。在电动助力转向系统中，电动助力机与助力机构直接相连可以使其能量直接用于车轮的转向。该系统利用惯性减振器的作用，使车轮的反转和转向前轮摆振大大减水。因此转向系统的抗扰动能力大大增强和液压助力转向系统相比，旋转力矩产生于电机，没有液压助力系统的转向迟滞效应，增强了转向车轮对转向盘的跟随性能。

（3）改善了转向回正特性。直到今天，动力转向系统性能的发展已经到了极限，电动助力转向系统的回正特性改变了这一切。当驾驶员使转向盘转动一角度后松开时，该系统能够自动调整使车轮回到正中。该系统还可以让工程师们利用软件在最大限度内调整设计参数以获得最佳的回正特性。从最低车速到最高车速，可得到一簇回

正特性曲线。通过灵活的软件编程，容易得到电机在不同车速及不同车况下的转矩特性，这种转矩特性使得该系统能显著地提高转向能力，提供了与车辆动态性能相机匹配的转向回正特性。而在传统的液压控制系统中，要改善这种特性必须改造底盘的机械结构，实现起来有一定困难。

（4）提高了操纵稳定性。通过对汽车在高速行驶时过度转向的方法测试汽车的稳定特性。采用该方法，给正在高速行驶（100km/h）的汽车一个过度的转角迫使它侧倾，在短时间的自回正过程中，由于采用了微电脑控制，使得汽车具有更高的稳定性，驾驶员有更舒适的感觉。

（5）提供可变的转向助力。电动助力转向系统的转向力来自于电机。通过软件编程和硬件控制，可得到覆盖整个车速的可变转向力。可变转向力的大小取决于转向力矩和车速。无论是停车，低速或高速行驶时，它都能提供可靠的，可控性好的感觉，而且更易于车场操作。对于传统的液压系统，可变转向力矩获得非常困难而且费用很高，要想获得可变转向力矩，必须增加额外的控制器和其它硬件。但在电动助力转向系统中，可变转向力矩通常写入控制模块中，通过对软件的重新编写就可获得，并且所需费用很小。

（6）采用“绿色能源”，适应现代汽车的要求。电动助力转向系统应用“最干净”的电力作为能源，完全取缔了液压装置，不存在液压助力转向系统中液态油的泄漏问题，可以说该系统顺应了"绿色化"的时代趋势。该系统由于它没有液压油，没有软管、油泵和密封件，避免了污染。而液压转向系统油管使用的聚合物不能回收，易对环境造成污染。

（7）系统结构简单，占用空间小，布置方便，性能优越。由于该系统具有良好的模块化设计，所以不需要对不同的系统重新进行设计、试验、加工等，不但节省了费用，也为设计不同的系统提供了极大的灵活性，而且更易于生产线装配。由于没有油泵、油管和发动机上的皮带轮，使得工程师们设计该系统时有更大的余地，而且该系统的控制模块可以和齿轮齿条设计在一起或单独设计，发动机部件的空间利用率极高。该系统省去了装于发动机上皮带轮和油泵，留出的空间可以用于安装其它部件。许多消费者在买车时非常关心车辆的维护与保养问题。装有电动助力转向系统的汽车没有油泵，没有软管连接，可以减少许多忧虑。实际上，传统的液压转向系统中，液压油泵和软管的事故率占整个系统故障的53%，如软管漏油和油泵漏油等。

（8）生产线装配性好。电动助力转向系统没有液压系统所需要的油泵、油管、

流量控制阀、储油罐等部件，零件数目大大减少，减少了装配的工作量，节省了装配时间，提高了装配效率。

电动助力转向系统自20世纪80年代中期初提出以来，已大量装备于日本美国欧洲的中小排量车中，国内的本田飞度，昌河北斗星，夏利，吉利等车型也采用电动助力系统EPS。作为今后汽车转向系统的发展方向，必将取代现有的机械转向系统、液压助力转向系统和电控制液压助力转向系统。

2.3 电控动力转向系统的类型

电控动力转向系统，根据转向助力机构的安装位置不同，其类型有三种

（1）转向轴助力式，如图2-1所示，转向助力机械安装在转向轴上。当驾驶员转动转向盘时，控制单元接受转矩、转动方向、车速等信号，控制直流助力电机的电流。电机的动力经离合器、电机齿轮传给转向轴的齿轮，然后经万向节及中间轴传给转向器。

图2-1 转向轴助力式转向系统图2-2 转向器小齿轮助力式电动转向助力系统

（2）转向器小齿轮助力式，如图2-2所示。转向助力机械安装在转向器小齿轮处。与转向轴助力式相比，可以提供较大的转向力，适用于中型车。其助力控制特性方面增加了难度。

（3）齿条助力式，如图2-3所示。转向助力机械安装在转向齿条处。电动机通

过减速传动机构直接驱动转向齿条。与转向器小齿轮助力式相比，可以提供更大的转向力，适用于大型车。对原有的转向传动机械有较大改变。

图2-3 齿条助力式电动转向助力系统

2.4 电控动力转向系工作原理

微电脑控制单元根据转向传感装置和车速传感器传出的信号，确定转向助力的大小和方向，并驱动电机辅助转向操作。根据车速调整转向动力，即车速低时助力大，车速高时助力小，以提高驾驶的稳定性。当代汽车广泛采用电控动力转向系统。

EPS系统使用的机械部件与普通动力转向系统使用的部件基本相同，只是在转向器上安装了电磁阀，在收音机下部装有EPS控制单元。控制单元根据汽车车速传感器信号控制电磁阔，不通电时电磁阀打开旁通，动力油泵输出高压油不进入动力油缸而经旁通阔全部流回贮油罐;电磁阀通人最大电流时，动力油泵输出的高压油全部进入动力油缸。

EPS出现故障时按普通动力转向系统工作。EPS系统根据输入的传感器信号控制电磁阀的电流，从而控制旁通阀的开度，调整进入转向器油缸的油量，转向动力液压压力、转向作用力都是与车速对应的。

操纵转向盘时扭矩传感器根据输入力的大小产生相应电压信号，由此检测出操纵

力大小，同时根据车速传感器产生的脉冲信号又可测出车速，再控制电动机电流，形成适当转向助力，.扭矩传感器—测量转向盘与转向器之间的相对转矩作为电动助力的依据之一（如图2-4）。

图2-4电控动力转向系工作原理图

电磁阔的作用是控制动力转向油量，电磁阀由弹簧、活塞、柱塞等 组成。EPS 控制单元根据输入的车速信号进行流量控 制。当点火开关转到ON 档，电磁阀工作，向土推动柱塞，与活塞相接 触;当向上推力大于弹簧力时，活塞向上移;当车速上升时，通过电磁阔的电流减少，活塞被弹簧作用向下移动。当活塞向上移动时，关闭回油 孔，压力油全部进入转向器旋转阀中。当活塞向下移动时，打开回油 孔，部分压力油通过旋转阅旁通孔流回贮油罐。

动力转向油泵产生的压力油进入到旋转阀中，扭力杆被转向轮旋 转时与产生的阻力作用下转动。当汽车以高速行驶时，压力油通过电 磁阀上油道和回油孔回油。这时，由于弹簧力作用下活塞推动柱塞向 下移动。压力油从旋转阀流到电磁阀，再扭矩 传感器 车速 传感器

电动机 转向助力

控制装置

通过回油孔流回旋转阀，并通过旋转阀与扭力杆形成的泄油孔流回油箱。因此，由动力泵产生的油压不影响驾驶员的转向操作力。

当车速下降时，电磁阀电流增加，柱塞和活塞克服弹簧力向上移动，关小回油孔，使动力油泵产生的压力油作用在转向控制阀中，减小驾驶员的操纵力。

2.5 电控四轮转向系统（4WS)

电控四轮转向系统(4WS)则是在前轮转向的同时，也主动地控制后轮进行适量的转向(一般最大约为5°)。后轮相对于前轮的方向，一般可分为同向转向(后轮与前轮的转动方向一致)和逆向转向(后轮与前轮的转动方向相反)。由于汽车在转急弯时，通常以低速行驶，而在直线路段或较平缓的弯道上时，通常以高速行驶。因此，采用电控四轮转向系统的汽车，电控ECU根据多个传感器提供的信号数据，计算出后轮距目标转角的差值，再进一步向步进电机发出指令使后轮偏转。汽车低速行驶时，依据转向盘的转角值使后轮逆向转动，以减小转弯半径；中速行驶时，可减小后转向，以减轻转向操舵的不自然感觉；而在高速行驶时，可使后轮实现同向转向，以减少甚至基本避免车身横摆，提高汽车行驶转向稳性。

3 电控动力转向系统的故障诊断与检修

3.1动力转向系故障的主要现象

转向系用来改变或回复汽车的行驶方向，它有机械转向系和动力转向系之分。这里仅介绍动力转向系，动力转向系则是在机械转向系的基础上，增加了一套转向油泵，转向控制阀和转向动力缸组成的转向助力装置。转向系出现故障，会影响汽车行驶方向和行驶稳定性，还关系汽车的行驶方向。

转向不灵敏的现象：汽车行驶转向时，需用较大幅度转动方向盘才能控制汽车的行驶方向，感到转向盘松旷量很大，有明显的间隙感，且在行驶时汽车方向不稳定。前轮摆震的现象主要是：汽车在中高速或者是某一个较高速运行时，转向轮绕主销摆振，汽车行驶不稳，严重时转向盘抖动，有振手的感觉。动力转向器装置噪声的主要现象是：发动机启动后或者车辆行驶过程中，液压助力装置发出不正常的响声。

3.2 动力转向系故障的诊断与检修

转向系常见的故障为转向沉重，转向不灵敏，前轮摆震等。动力转向系助力不足或转向沉重的主要现象是：装有液压助力转向器的车辆，转向时转向盘沉重或者存在忽轻忽重的现象。

3.2.1 动力转向系转向不足或转向沉重

转向油泵驱动皮带松弛或者损坏；转向油泵工作不良，油泵压力过低；储油罐油面过低；液压助力系统内有空气或者泄露；液压管路扭曲，折皱或者破裂漏油；压力流量限制阀弹簧弹力下降或者密封不良；转向控制阀，助力缸工作不良；转向器润滑不良或者轴承齿合间隙调整不当；转向柱弯曲变形，转向器或者转向柱的轴轴承损坏；齿条弯曲变形或者与衬套配合过紧；横直拉杆球头润滑不良或者调整不当；转向主销转向节润滑不良；轮胎气压过低等等。故障诊断与排除：检查转向油泵驱动皮带，损坏或者断裂应更换；若皮带过松，应调整驱动皮带张紧度；检查储油罐液面高度，过低应及时添加补充；检查液压管路有无扭曲、折皱或者断裂，各连接处有无漏油现象，

并视情况予以恢复；排除液压系统中的空气；检查液压泵的泵油压力，不符合要求时应对液压泵及压力流量限制阀进行修复或者更换；检查转向控制阀和助力缸，若工作不良或者损坏应维修或者更换转向器。

3.2.2 怠速时原地转动转向盘其抖动或停车的骤间转向盘抖动

该故障主要是工作油压过低造成的，而油压过低的故障原因有下列几种。油液液面过低；油液内存有空气，储液罐内有气泡；液泵皮带过松或沾有油液（快速转向时有较大的皮带尖叫声，转向盘阻力陡增）；溢流阀被卡滞。溢流阀应在泵体内滑动自如，如阀卡滞，应用1200＃金相砂纸沿周围方向打磨。还要注意溢流阀端部的防松螺栓是否有松动，弹簧是否过软；安全阀失效（弹簧坏或阀球被粘在开放状态）；滑阀磨损，更换控制阀总成；泵压不足或转向机构外部泄漏；检查动力转向机构外部泄漏点时，擦干净动力转向系统外部的油迹，检查并拧紧所有软管的接头，启动发动机，并使其快怠速运转，支起前桥将转向盘以一个止端打到另一个止端，打到止端时停留时间不要超过5s。随着油压的升高就能较快地查到漏油部位。

3.2.3转向盘自由行程过大与转向不灵敏

（1）转向盘自由行程过大

液压系统中有空气（油液中有乳化气泡）；动力转向系统内部泄漏，溢流阀或安全阀失效；出现这种故障，汽车无论是低速行驶还是中高速行驶，若工作油压不足，均会使转向沉重；左右转向轻重不同；助力缸活塞一侧有空气；滑阀通往助力缸侧的油管堵塞或高压油管接头有漏损。

（2）转向不灵敏

故障原因：转向器主动齿轮与齿条齿合间隙过大、轴承松旷；横拉杆及各链接件松旷；轮毂轴承调整不当或者磨损松旷；转向主销磨损松旷。故障诊断排除：转动转向盘，转向器齿条个立即随之运动，表明齿条与主动齿轮齿合间隙过大，可通过补偿机构进行调整，消除转向器的齿合间隙；若齿条随转向盘运动而横拉杆不动，应更换横拉杆内端连接孔出的缓冲衬套，并检查齿条及连接板与转动支架的连接情况，松动应及时紧固；横拉杆随转向盘转动而转向臂不动，应对横拉杆外端球头进行检修与调整；若转向臂随之灵活转动，可支起前桥晃动前轮检查，轮毂轴承松旷时，应进行调整和更换；对于其他类型的转系统，还应检查与调整转向器的轴承预紧度、齿合间隙、

调整、紧固各连接件球头销等。

、

3.2.4行驶中动力转向泵内有异响声与前轮摆振

（1）行驶中动力转向泵内有异响声

液压泵内有空气或形成真空。如油液液面过低，油中有气泡，都会造成泵内有空气。油滤器堵塞，中高速时供油不足，在泵内会形成真空；皮带打滑，过松或沾有油污，快速转向时会发出尖叫声；转向盘回位差；液压控制阀调整不当，油液严重氧化，滑阀被粘住或发生卡滞，定位弹簧过软或损坏；动力转向系统转向盘转矩的检查；转向盘转距检查的前提条件：储液罐的液面高度正常、无气泡，皮带的张力正常，汽车停在平坦干燥的路面上。让车辆怠速运转，向左右止端打几次转向盘，然后田到直线行驶的位置，用弹簧秤沿切线方向拉动转向盘，转向轮刚开始转动时的拉力应少于或等于30N。否则应检查转向油泵的压力是否正常。

（2）前轮摆振

故障原因：转向减震器失效，前架减震器弹簧或者减震器损坏；车轮不平衡或者轮毂变形；前轮定位失准；转向器齿合间隙过大；转向传动机构磨损松旷或者连续松动；轮毂轴承松旷；传动轴不平衡。故障诊断排除：转动转向盘检查其自由行程，若自由行程过大，应查明原因予以排除；检查转向减震器，若有漏油现象应更换，拆下减震器用手拉，若阻力过小或者出现空行程应进行更换；检查前悬挂减震器有无漏油现象，推压车身检查前悬挂架的减震性是否良好，前悬架连接有无松动现象，减震器漏油或减震弹簧弹力过弱应更换新件，连接松动则重新紧固；检查和调整转向轮定位参数；进行车轮平衡检测校正。

3.3 电控动力转向系统ECU端故障检查

PPS动力转向系统常见故障有：低速或发动机怠速时转向沉重和高速行驶时转向过度灵敏。在检查电控系统之前，应先察看胎压、悬架和转向杆件及球形接头的润滑情况，检查前轮定位、动力转向泵油压是否正常，各导线插接器是否连接牢靠，转向柱是否弯曲等。

3.3.1 电控系统ECU端的一般检查方法

（1）打开点火开关(ON)，察看ECU—IC熔断丝是否正常。如果烧毁，重新更换后又烧毁，表明此熔断丝与电控单元ECU的+B脚之间短路。

（2）关断点火开关(OFF)，从电控单元ECU上拔下导线连接器线束插座，将电压表正表笔接插接器。+B脚，负表笔搭铁。再打开点火开关(ON)，电压表指示电压应为(11～14)V(蓄电池电压)。如果无电压，表明ECU—IC熔断丝与ECU的+B脚之间有断路。

（3）将电阻表正表笔接插接器插头的GND(搭铁)脚，负表笔仍接地，此时电阻值应为零，否则应对ECU的GND脚与车进行检查。

（4）顶起一侧前轮，将电阻表的正表笔接插接器SPD脚，负表笔接GND脚。然后转动支起的车轮，电阻表值应在0～∞之间交替地变化。否则，说明ECU的SPD 端与车速传感器之间有断路或短路，或车速传感器有故障。

（5）将电阻表的正表笔接插接器的SOL(-)脚，负表笔接GND脚。电阻表所显示电阻值应为∞(无穷大)，否则说明电磁线圈与GND脚之间的线路有短路或电磁阀有故障。

（6）将电阻表的正表笔接插接器的SOL(+)脚，负表笔接SOL(-)脚。两脚之间的电阻应为(6～11)Ω，否则这两脚之间的线路有断路或电磁阀有故障。

3.3.2 电控部件故障的诊断

（1）电磁阀的检查

关断点火开关(OFF)，拔下电磁阀(装在转向器处)上的线束插头，用电阻表测量电磁线圈的电阻(插座上两端子间)，电阻应为(6～11) Ω。

从转向器内拆下电磁阀，将蓄电池正极接电磁线圈的SOL(+)脚，负极接SOL(-)脚，这时针阀应缩回约2mm，否则应更换电磁阀。

（2）ECU的检查

顶起汽车，拆下ECU，但不拔下ECU上的导线插接器，然后启动发动机。在发动机怠速运转的情况下，首先用电压表测量ECU的SOL(-)和GND两脚之间的电压(电压表测笔从背面插入)。然后将变速器挂上挡，并使车速达到60km／h，仍按上述接法再测电压，电压应比原来增加(0．07～0．22)V。如果无电压或电压增值不对，则应更换ECU。

4 典型电控动力转向系统故障的实例诊断与检修

4.1凌志LS400型轿车电控动力转向异常的故障诊断与检修

凌志LS400轿车使用的动力转向机构，其控制系统是液力反应型渐进式动力转向机构，只有启动发动机，转动方向盘便会感到特别轻盈，用一个手指拨动方向盘不感到费力。

（1）故障特征

该车不论在正常行驶时转向，原地转向时转向盘明显沉重，助力泵噪声很大，同时在转动转向盘时，观察油杯的液面变化不明显。

（2）故障诊断

1）首先检查轮胎气压、转向系统的各球头磨损、相关悬架悬臂部分、转向器本身及相关管路渗漏状况、油杯液面高度及油质、转向助力泵皮带松紧度、前轮定位等各项参数都在正常技术规范范围内。

2）该电控动力转向电路控制如图4-1所示。

图4-1 皇冠轿车动力转向系统电控电路图

3）拔下电磁阀线束插头，测量动力转向电磁阀阻值在10Ω左右，基本符合标准。启动发动机，转动方向盘，用发光二极管测试灯连接电磁阀线束插头两线插口，试灯点亮；用数字万用表电压挡测量，电压数值正常，说明动力转向ECU、SOL(+)、SOL(-)之间的连接正常，说明动力转向ECU本身无故障。

4）在驾驶室内方向盘下方找到动力转向ECU，拆下ECU的线束插头，用数字万用表检查ECU线束“+B”端输入电压正常，且该车发电机发电量正常，说明连接ECU

的“+B”线路无问题。架起该车的后轮，然后用手转动，同时用数字万用表电阻挡检查SPD端与GND端电阻值的变化，表的读数在0～∞之间不断波动，说明车速传感器信号输入ECU是正常的。

5）将车在四柱举升机上，再次拔下动力转向电磁阀的线束插头，用试灯连接线束插头，同时左右转动方向盘，试灯仍亮；用手晃动其电磁阀线束，并稍用力拉伸、打折，试灯熄灭了，说明此线束有折断或虚接的地方。经检查，是SOL()到电磁阀间的线束有问题，重新接好SOL(-)到电磁阀间的线路后试车，转动方向盘，明显感觉轻多了，不管是在原地还是行驶时，左右转动方向盘都有明显的改善，但是仍然稍沉。有时感觉像转向助力突然失效一样，时沉时轻，说明动力转向系统还存在故障。

6）将动力转向电磁阀从转向机上拆下来，直接用12V电源驱动电磁阀，用时通时断的方法来验证其技术状态，检验结果电磁阀能发出“咔嗒”的工作声，但声音很小，给人感觉动作无力，怀疑该阀可能发卡或开度不够。更换新电磁阀后，故障得以完全排除。在原地转动方向盘，用一个手指拨动感觉不费力，且在低速、高速等不同工况下都正常。

4.2 奔驰ML型车电控动力转向异常的故障诊断与检修

一辆2000年款奔驰ML500越野车，行驶里程8万多km。行驶中仪表板上的ESP （电子稳定控制系统）、ETS（循迹控制系统）以及ABS（制动防抱死系统）3个仪表灯全部点亮。该车已经在特约维修站进行过检查，维修人员检查后认为是ABS泵的问题，需要更换ABS泵、横向加速度传感器以及偏移率传感器。车主认为维修价格过高，于是到笔者所在的修理厂检查。

接车后，首先用故障诊断仪STAR进行检查，查询ESP系统后得到1个故障码C1042，含义为“高压回流泵故障”。根据维修经验，出现这个故障码的可能部位有ABS泵、ESP控制单元以及相关电路。经车主要求，维修人员使用另一辆车上的ABS 泵进行了替换试验，清除故障码后进行路试，只行驶了很短的距离仪表板上的ETS 灯就点亮了，调取故障码还是C1402，这说明不是ABS泵的问题。奔驰ML500的ESP控制单元位于发动机舱内的熔丝盒内，紧靠着发动机控制单元，为了排除故障，我们又将两车的ESP控制单元进行了对调。由于更换了ESP控制单元，所以先用故障诊断仪对控制单元进行了编码，并激活了驾驶测试，进行路试时发现ETS灯仍然

会在起步时亮起，而ABS灯却在起动后常亮了！调取故障码，除了故障码C1402之外又增加了1个故障码C1200，含义为“驾驶测试被激活”，原来是进行完驾驶测试激活后没有退出。故障码C1200用故障诊断仪无法清除，于是笔者继续进行试车。正在一筹莫展时，仪表板上的ESP、ETS以及ABS灯全都熄灭了，这是怎么回事呢？是故障排除了吗？将发动机熄火后再打开点火开关，笔者发现仪表板上的故障灯全都不亮了，关掉点火开关，等待几分钟后再打开点火开关，故障灯又全部点亮了。再仔细观察各个仪表的显示，里程表不显示公里数，燃油表指针转了300多度，转速表指针也不正常！这使笔者很惊讶，难道是更换ESP控制单元后烧毁了仪表，还是使仪表程序发生了紊乱？但是这两者之间显然没有必然的联系。

为了使仪表指示恢复正常，维修人员进行了多次通、断电试验，但是没有效果。这时车主突然反映这辆车的仪表曾经调校过，而且在第１次调表时没有调好，安装后燃油表指示就不正常，后来又重新调校了一次，燃油表指示才恢复正常。听到这种情况，笔者决定重新进行仪表调校。找到仪表备份数据，使用编程器重新写入一遍程序后，各个仪表的指示都恢复正常。

经过上面的检修过程，基本上可以排除ABS泵和ESP控制单元的问题。笔者找到ABS系统电路图（附图），发现ABS泵A7/3中的高压回流泵M1上只有2根连接线，1根线在左前照灯附近搭铁（W9），另1根是由K25继电器控制。K25继电器有5个脚（4号脚空），1号脚和2号脚分别连接到ESP控制单元N47的10号脚和12号脚。而5号脚则分2条线，1条线连接到ESP控制单元N47的11号脚，另1条线连接到M1高压回流泵，3号脚则连接常正电源线。笔者仔细检查了ABS泵和ESP控制单元上的线束插头，并测量了相关线路，但没有发现问题。因为继电器K25在ESP控制单元和M1高压回流泵的线路之间起着重要的连接作用，于是将K25继电器进行了替换，在进行路试的过程中，ETS灯和ESP灯不再点亮，故障码C1402也没有再出现，看来故障点确实在于继电器K25。接下来需要解决被故障诊断仪STAR 激活的驾驶测试引起的ABS灯常亮的问题。

按照故障诊断仪STAR上的提示，在拔掉诊断插头后进行一段距离的行驶就会关闭被激活的驾驶测试，但是我们行驶了很长的距离ABS灯仍然没有熄灭。在奔驰的WIS中找到关于驾驶测试的说明，按照说明的规定进行行驶，ABS灯自动熄灭了，到此故障彻底排除。

为了方便维修人员，现将奔驰ML车系的路试标准说明如下。

（1）奔驰ML车系在更换ESP控制单元、横向加速度传感器或偏移率传感器后，必须进行标定，并进行路试学习。

（2）激活测试：用故障诊断仪STAR进入Controlunitadaption（控制单元匹配）中的Drivingtest（驾驶测试），进行初始化路试。

注意：此时无论点火开关位于“ON”还是“OFF”，路试程序都将被激活，并且会储存故障码C1200，以说明驾驶测试被激活（roadtestactive），此故障码无法用故障诊断仪清除，只有路试成功后才会自动清除。

（3）动态测试：驾驶车辆以5～25km/h速度向前行驶，几分钟后，向左或向右匀速地转弯使车辆做圆周运动（转向角度不能大于360°）。