某车型启动转向无助力故障分析与解决
时间：2023-05-27 12:05:21 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
徐向军，黄正午，姚佳
(1. 上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州 545007；
2.比亚迪汽车工业有限公司，广东 深圳 518118)
汽车转向系统对汽车的行车安全至关重要，汽车转向系统零件一般都是安全件，也是《家用汽车产品三包主要零部件种类范围及三包凭证》(GB/T 29632—2021)中重点关注的零件之一。
汽车转向系统一般包括方向盘、电子转向管柱、转向中间轴、转向器、左右转向拉杆、转向节和车轮。其中，电子转向管柱中的控制器能支持在连续不同的车速状态下输出该工况需要的扭矩。与液压转向管柱相比，电子转向管柱不需要发动机带动转向泵工作，可以有效降低汽车油耗，还能消除转向泵带来的噪声，使用户驾驶体验更舒适。
1.1 主要构造
齿条式电子转向管柱主要由扭矩/角度传感器、转向电机、转向控制器、蜗轮蜗杆组成，这些部件都集成在电动助力转向总成中[1]。
角度传感器位于方向盘下部，呈圆环状，通过方向盘转动切割磁感线的形式，实时监测方向盘的转角变化，输出不同的信号电压到电机控制器，电机控制器再根据信号电压综合计算输出对应的转向扭矩。
转向电机是电子转向管柱的执行机构，能根据控制区的指令，代替人力驱动蜗轮蜗杆工作，从而带动转向器转向。在受到外力磕碰时，转向电机一般会发生异响、间歇性无助力等故障。转向控制器是电子转向管柱的“大脑”，其根据转角、车速、转速等关键信号的输入，综合计算给出指令，以指导转向电机工作。
1.2 工作原理
驾驶员在转动方向盘时，角度传感器检测到方向盘的转角和驾驶员施加到方向盘的力，将其转化为相应的信号电压和电流输送至转向控制器，控制器参考角度传感器输入的信号电压、方向盘转角，以及防抱死制动系统(ABS)或车速传感器输入的车速信号数据，指导转向电机驱动蜗轮蜗杆工作，带动转向器、转向节、转向拉杆、车轮等转向系统部件工作。
某款五菱车型进站反馈，启动时转向无助力，由于用户所居住的地方距离4S店较远，用户多次进站，反复维修，更换了多个零部件后故障仍未排除，用户反应强烈。服务站也陷入维修困境，急需支持解决问题。
分析可能引起无助力的原因，主要包括以下6点：
(1) 电子转向管柱未完成零位学习导致转向功能异常。
(2) 转向管柱系统控制电路问题。
(3) 转向轮胎压异常，车辆四轮定位不准。
(4) 转向器、转向管柱零件质量问题，如转向器、转向拉杆弯曲、进水生锈。
(5) 车速、转速等关键性变量异常，导致电子转向管柱控制器计算错误，从而输出与实际不符的转向辅助扭矩。
(6) 发动机转速会影响电子转向管柱的助力功能，如果转速异常，会影响控制器输出的转向扭矩信号[2]。
针对可能引起转向无助力的原因，进行故障排查，具体包括：
(1) 重新对电子转向管柱进行零位学习，故障未排除。
(2) 检查电子转向管柱系统电路或者控制器外观。排查线束，检查车辆无改装或加装电器设备，排除加装干扰。检查电子转向管柱负极、蓄电池搭铁接地螺母无松脱；
保险盒接线柱无烧蚀、松动；
发电机励磁对接发动机电子防盗系统(PIN)无退针。为彻底排除线束动态接触不良的情况，更换了前部线束，故障依旧，故排除系统电路原因。诊断软件检查无故障码，检查控制器外观无磕碰凹陷故障，电子转向管柱中间“十字”定位符号未错位，管柱轴向无伸缩，更换管柱故障未排除。
(3) 检查转向轮胎压，结果表明转向轮胎压正常。四轮定位台架检查后发现数据在正常范围内。
(4) 检查转向器、转向拉杆、转向节等机械零部件是否弯曲、生锈。若传感器存在异常，会报对应故障。在不报故障码的情况下，将考虑重点转移到机械部件上，即转向中间轴、转向器、转向拉杆和转向节。指导服务站断开电子转向管柱左右搬动车轮，无明显卡滞，拆开转向器防尘套，齿条无生锈及弯曲变形[3]。
(5) 如果车速、转速等关键性变量异常，电子转向管柱在接收转速、车速异常时，助力也会异常。从影响管柱的信号源入手，车速传递有2种模式：有ABS[1]模块时，ABS提供车速给电子转向管柱；
没有ABS模块时，车速传感器提供车速给电子转向管柱。该车没有车身控制模块(BCM)，有ABS模块，检查ABS线束，保险无异常，调换ABS后，故障依旧，因此排除ABS异常。
根据方向盘扭矩，在相同车速下，转向助力和方向盘扭矩呈线性关系，如图1所示。在实车路试中，车辆正常行驶状态下方向盘有正常助力，只是在原地启动时方向盘无助力。由此可以排除车速故障干扰。
图1 某车型车速与转向助力扭矩图
(6) 该车辆启动时没有助力，因此重新使用汽车诊断设备检测电子转向管柱的转速数据流为0，与实际怠速700 r/min不符；
电子转向管柱接收转速为0时默认车辆没有启动，不提供助力，也不会报故障，与故障表现相符。
通过上述一系列故障原因的逐项排除，检测到电子转向控制器(EPS)的转速数据流为0，在此找出了故障原因。再次测量电子转向管柱连接线束电阻、电压无异常，线束已经更换且没有退针情况，如图2所示。
图2 电子转向管柱数据流图
通过电路图分析，电子转向管柱线束1号针脚接收转速输入信号，发动机控制模块(ECU)先将转速发给仪表，仪表再通过1号针脚发给电子转向管柱[1]。仪表和发动机信号都会影响电子转向管柱的转速信号接收，导致输出的转向助力异常，如图3所示。
图3 电子转向管柱转速信号电路图
根据上述原理分析，首先调换ECU，故障依旧，故障部位指向仪表。仪表的转速为6号针脚，通过X208插件接到电子转向管柱的1号针脚，从而输入车速信号。因此，判断仪表故障可能性较大，更换仪表后故障排除。
驾驶员在转动方向盘时，角度传感器检测到转向盘的转角和驾驶员转向力的大小，转化为对应的信号电压传递到转向控制器，转向控制器根据转矩传感器检测到的转矩电压信号、转动方向、车速信号、转速信号等，向电机发出指令，使电机输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而驱动转向系统工作。当关键信号输入异常时，会影响电子转向管柱输出异常的助力，从而导致故障。所以在对汽车故障进行排除时，需要熟悉汽车原理和电路图，才能快速处理故障。该研究可为业内同行遇到相似问题提供一种故障排除思路和解决方案。
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