情境描述
李小姐驾驶一辆使用两年多的桑塔纳2000GSi 轿车来到维修车间，向维修顾问反应她的车辆近期在转向时特别沉重。我们作为维修技工，需要根据维修手册，使用诊断检测仪器，参考相关资料排除故障，并在最终检验合格后交付前台。
相关知识
一、液压转向系统概述
1.液压转向系统的定义
液压转向系统是将发动机输出的部分机械能转化为压力能（或电能），并在驾驶员控制下，对转向传动机构或转向器中某一传动件施加辅助作用力，使转向轮偏转，以实现汽车转向的一系列装置。
2.液压转向系统的作用
液压转向系统的作用是减小汽车转向时，驾驶员施加给转向盘的力，提高驾驶舒适性。
3.液压转向系统的类型
液压转向系统有液压助力转向系统（油泵）、气压助力转向系统（压缩机）和电动机助力转向系统三种类型。
4.对液压转向系统的要求
① 液压转向系统只有在汽车转向时才提供转向力。
② 液压转向系统的响应要迅速。
③ 根据汽车转向阻力的不同，液压转向系统应有不同的输出力。
④ 当车速低或路面条件不好时，液压转向系统的输出力要大，要提供大部分的转向力；当车速高时，液压转向系统的输出力要小，避免驾驶员失去转向路感。
⑤ 液压转向系统密封要好，避免漏油。
二、液压转向系统的类型
汽车液压液压转向系统根据系统内部的压力分为常压式液压助力转向系统和常流式液压助力转向系统。
1.常压式液压助力转向系统
该系统的组成部分有油罐、油泵、储能器、控制阀、液压缸等，如图3-37所示，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状态还是运动状态，系统工作管路中总是保持高压。不转向时，转向控制阀处于关闭状态，只要转向，系统就给转向液压缸提供压力，转向控制阀壳体与车轮有连接关系，壳体与阀同向运动，反应迅速。
图3-37 常压式液压助力转向系统
2.常流式液压助力转向系统
该系统的组成部分有油罐、油泵、控制阀、液压缸（动力缸）等，如图3-38所示。其特点是转向油泵始终处于工作状态，在液压助力系统不工作时，基本处于空转状态。不转向时，转向控制阀保持开启，活塞两边与低压管路接通，转向油泵基本处于空转状态，系统中压力很小。转向时，液压缸的工作腔与油泵相通，与回油管路隔绝，另一腔与油泵隔绝，与回油管路相同，从而建立压力。
图3-38 常流式液压助力转向系统
3.常压式与常流式液压助力转向系统的比较
1）常压式液压转向系统
（1）优点：
① 系统中一直存在油压，响应快。
② 用储能器积蓄能量，可使用较小的油泵。
③ 油泵不运转情况下可以保持一定的转向加力能力。
（2）缺点：
① 容易引起压力漏油；
② 油泵总要保持系统的压力，会降低油泵的寿命；
③ 储能器占用一定的空间；
④ 燃油消耗率高；
（3）应用：少数重型汽车。
动画3-8 液压动力转向原理
2）常流式液压助力转向系统
（1）优点：
① 结构简单；
② 油泵寿命长；
③ 泄漏少；
④ 消耗功率低。
（2）缺点：
① 转向后才建立系统压力，响应慢；
② 为提高相应的速度需要使用较大的油泵；
（3）应用：广泛用于各种汽车。目前汽车上使用的多是常流式液压助力转向系统。
三、液压助力转向系统的重要组成
1.转向控制阀
转向控制阀按结构分为滑阀式转向控制阀和转阀式转向控制阀两种。
1）滑阀式转向控制阀
阀体沿轴向移动来控制油液流量的转向控制阀，称为滑阀式转向控制阀，简称滑阀。其特点为滑阀式转向控制阀靠阀体的移动控制油液流量，需要较大的轴向安装和运动空间。常流式滑阀的结构如图3-39所示，其工作原理为当阀体处于中间位置时，阀体两个凸棱边与阀套的环槽形成四条缝隙，中间的两个缝隙分别与液压缸的左、右腔相同，两边的两个缝隙与回油道相同。实际上阀体移动并未将缝隙完全堵住时，一侧缝隙增大，另一侧缝隙减小就可以在液压缸活塞两侧形成压力差，并实现助力作用，此压力差随阀体与阀套的进一步相对移动将变大。常压式滑阀与常流式滑阀的工作原理相通，仅仅是凸棱的宽度不一样。
图3-39 常流式滑阀
2）转阀式转向控制阀
阀体绕其轴线转动来控制油液流量的转向控制阀，称为转阀式转向控制阀。其特点为转阀式转向控制阀靠阀体的转动控制油液流量，体积小，容易小型化，加工要求精度高。
该控制阀（如图3-40所示）的结构包括3 个连通的进油通道B，3 个进油通道L、R 与液压缸的左、右腔相连；卸油腔G 与储油罐相连。
当阀体转过一个角度后，阀体封闭L 和R 中的一个通道，打开另一个通道。
2.转向油泵
转向油泵的示意图如图3-41所示。目前，转向油泵大多采用双作用式叶片泵。当转子转动时，叶片在离心力和高压油作用下紧贴在定子的内表面上，从进油口吸入油液；之后，工作容积由大变小，压缩油压，经出油口向外供油。转子每旋转一周，每个工作腔都吸、压油两次，故将这种形式的叶片泵称为双作用式叶片泵。
当汽车原地转向或低速行驶时，发动机怠速运转，油泵的转速也较低，而此时转向阻力较大，要求转向油泵能供给助力转向系足够流量的油液。当车速增加时，转向阻力变小，如果没有流量控制阀，则转向油泵的供油量将大大超过助力转向的需要，过量的循环油液将使转向过分灵敏，转向操纵性变坏，同时油泵所消耗的功率也会增大。为此，必须设置流量控制阀以限制油泵输出，保证助力转向系能正常工作。流量控制阀的示意图如图3-42所示，其作用是避免发动机转速过高时，流量过大，导致系统的功率消耗过多和油温过高。
当流量过大时，出油腔与出油口的压差增大，流量控制阀上、下腔的压差增加，导致弹簧被压缩柱塞上移，从而将出油腔与进油腔接通，使系统的流量降低。
视频3-4 液压式动力转向器的拆卸
动画3-9 转阀的结构和工作原理
图3-40 动力转向器分配阀
1—阀套；2—阀芯；R—接右转向动力腔；L—接左转向动力腔；B—接转向油泵；G—接转向油罐
图3-41 转向油泵
转向油泵工作时，若转向阻力过大或操作不当，助力转向系统内的油液压力将会过高，有可能使系统因过载而损害。因此，系统中还必须装设限制系统最高压力的安全阀，装在流量控制阀内的安全阀如图3-43所示。当油泵输出压力达到规定的最高值时，球阀开启，出油口和进球腔接通，从而使出油口压力降低。
图3-42 流量控制阀示意图
图3-43 安全阀
四、液压助力转向系统的布置方案
在此以常流式液压助力转向系统为例介绍常流式液压助力转向系统的布置方案，按机械转向器、转向控制阀和液压缸的三者的组合及位置关系，分为三种，如图3-44所示。
图3-44 常流式液压助力转向系统
1-转向液压泵；2-转向控制阀；3-机械转向器；4-转向动力缸
1.带半整体式液压转向器的液压助力转向系统
转向控制阀和机械转向器组合成一个部件，而转向液压缸作为独立部件。
2.带转向加力器的液压助力转向系统
机械转向器作为独立件，控制阀和液压缸组合成一个部件，称为转向加力器。
3.带整体式液压转向器的液压助力转向系统
将转向控制阀、转向液压缸与机械转向器组合成一个整体，安装在转向轴的下端，这种转向装置结构紧凑、输油管路简单、布置容易，在轿车上有广泛应用。
目前国产轿车上大部分都采用了整体式液压转向器，图3-45所示为捷达轿车带整体式液压转向器的常流式液压助力转向系示意图。齿轮齿条式机械转向器、转向液压缸和转阀式转向控制阀设计成一体，组成整体式液压转向器，如图3-46所示。
图3-45 捷达轿车带整体式液压转向器的常流式液压转向示意图
图3-46 整体式液压转向器
转向控制阀的阀芯与转向轴的末端相连，扭杆用销1 与阀芯连接，用销2 与转向齿轮连接，阀套和转向齿轮加工成一体，因而转向轴通过扭杆带动转向齿轮转动。转向液压缸活塞与转向齿条制成一体，活塞将液压缸分成左、右两个腔。
直行时，转阀处于中立位置，由转向油罐、转向油泵、流量控制阀等组成的供能装置输出的油液流入转阀进油孔进入阀腔。由于转阀处于中立位置，它使液压缸的两腔相通，油液将经回油管路流回油罐，所以转向液压缸完全不起作用。
当刚一开始向右转动转向盘时，转向轴连同阀芯顺时针转动，因受到转向节臂传来的路面转向阻力，液压缸活塞和齿条暂时都不能运动，转向齿轮暂时也不能随转向轴转动。这样，由转向轴传到转向齿轮的转矩只能使扭杆产生少许扭转变形，使转向轴相对于转向齿轮转过一定角度，即阀芯和阀套之间产生相对角位移，从而使液压缸右腔成为高压的进油腔，左腔成为低压的回油腔。作用在液压缸活塞上向左的液压作用力帮助转向齿条左移，转向齿轮开始向右偏转。同时转向齿轮本身也开始与转向轴同向转动，只要转向盘停止转动，扭杆的扭转变形便一直保持不变，阀芯和阀套的相对角位移也不变。
当转向盘停在某一位置不再继续转动时，液压缸暂时仍继续工作，导致转向齿轮继续转动一个角度，使扭杆的扭转变形减小，阀芯和阀套的相对角位移量减小，左、右腔油压差减小，但仍有一定的助力作用，此时的助力力矩与车轮的回正力矩相平衡，使车轮维持在某一转向位置上。
转向后需回正时，若驾驶员放松转向盘，车轮在回正力矩的作用下自动回位，此时阀芯和阀套没有相对角位移，失去助力作用。若驾驶员同时回转转向盘，则液压转向器反向助力，帮助车轮回正。
任务实施
1.主要内容及目的
（1）熟悉液压转向加力泵的结构。
（2）掌握液压转向加力泵的拆装方法。
（3）掌握液压转向加力泵的检修工艺。
2.技术标准及要求
（1）按正确的操作步骤进行拆装与检查。
（2）有关技术参数必须符合维修技术标准要求。
（3）操作规范，安全文明作业。
3.实训设备与器材
液压转向加力泵1 台，小刀口尺1 把，塞尺1 把，空气压缩机1 台，维修工具1 套。
4.操作步骤及工作要点
1）液压转向加力泵的组成
液压转向加力泵的组成如图3-47所示。(www.xing528.com)
图3-47 液压转向加力泵的组成
2）液压转向加力泵的拆卸
（1）用台虎钳夹住液压转向加力泵（不要夹得太紧），拆下传动带轮，如图3-48所示。
图3-48 传动带轮的拆卸
（2）拆下液压转向提速（怠速提升）控制阀，如图3-49所示。
图3-49 液压转向提速控制阀的拆卸
（3）拆下回油管插头，如图3-50所示。
图3-50 回油管插头的拆卸
（4）拆下流量控制阀及弹簧，如图3-51所示。
图3-51 流量控制阀及弹簧的拆卸
（5）拆下后泵壳、后端板，如图3-52所示。
图3-52 后泵壳和后端板的拆卸
（6）拆下叶轮泵轴、凸轮环及叶片，如图3-53所示。
图3-53 叶轮泵轴、凸轮环及叶片的拆卸
3）液压助力泵的检修
（1）泵轴和轴套配合间隙的检测。检测方法如图3-54所示，间隙值应小于0.07mm，否则，应更换整个加力泵。
图3-54 泵轴和轴套配合间隙的检测
（2）叶轮、凸轮环及叶轮片的检测。检查凸轮环内圈及叶轮片是否磨损或被划伤，如图3-55所示，用塞尺测量叶轮槽与叶轮片之间的间隙，该间隙应在0.25～0.85mm 之间，否则，应更换叶轮和叶片。叶片与凸轮环的轴向高度差应小于0.02mm，否则，应更换总成。更换新件时，应选择标刻的记号系列相同的凸轮环和叶轮，如图3-56所示。
图3-55 叶轮、凸轮环及叶轮片的检测
图3-56 凸轮环和叶轮上标刻的记号
（3）流量控制阀的检查。
① 在流量控制阀上涂一层液压转向油，流量控制阀应在其自身重量作用下平滑地落入阀孔，如图3-57所示，否则应予更换，选择的新件应刻有与前泵壳相同的字母，如A、B、C、D 或F。
图3-57 流量控制阀平滑地落入阀孔
② 检查控制阀是否漏油，如图3-58所示，关闭其中的一个孔，从另一个孔输入392～490kPa 的压缩空气，空气应不会从端孔中漏出，否则应予更换。
图3-58 控制阀是否漏油的检查
（4）控制阀弹簧的检查，弹簧如有弯曲变形则应予更换。
（5）装配时应更换所有油封、O 形环。
4）液压助力泵的装配
（1）装配前，先在所有零件的滑动表面涂上一层液压转向液压油。
（2）装上凸轮环、叶轮和叶轮片（注意：叶轮上有向前记号），前压板前、后各有1 个O 形环。
（3）装上后泵壳，如图3-59所示，装好后泵壳后，泵轴应转动灵活且无噪声。
图3-59 后泵壳的装配
（4）装配流量调节弹簧、流量控制阀及其余附件，如图3-60所示。
图3-60 流量控制阀等附件的装配
（5）装配液压转向提速控制阀，如图3-61所示。
图3-61 液压转向提速控制阀的装配
（6）装配带轮。
知识拓展
线控转向系统
线控转向系统一般由转向盘模块、转向执行模块和主控制器ECU、自动防故障系统以及电源等模块组成，转向盘模块包括路感电动机和转向盘转角传感器等。
线控转向系统的工作原理：当转向盘转动时，转向传感器和转向角传感器检测到驾驶员转矩和转向盘的转角并转变成电信号输入到ECU，ECU 根据车速传感器和安装在转向传动机构上的位移传感器的信号来控制转矩，反馈电动机的旋转方向，并根据转向力模拟，生成反馈转矩，控制转向电动机的旋转方向、转矩大小和旋转角度，通过机械转向装置控制转向轮的转向位置，使汽车沿着驾驶员期望的轨迹行驶。
线控电动转向系统的特点如下。
（1）提高了驾驶员的安全性：由于减少了转向柱等机械机构，使得驾驶员周围空间变大，正面碰撞时对驾驶员的伤害大大降低。另外，安全气囊与驾驶员间的距离加大，使得安全气囊可以张得更大，增强了对驾驶员的保护。
（2）提高了汽车的操纵性：由于可实现传动比的任意设置，并针对不同的车速、转向状况进行参数补偿，从而提高了汽车的操纵性。
（3）提高汽车的全面智能化：线控转向系统可以和其他设备，如防碰撞、自动导航、自动驾驶等系统结合起来，最终实现汽车的全面智能化。
（4）改善驾驶员的路感：在线控转向系统中路感由模拟生成，可以提取最能够反映汽车实际行驶状态和路面状况的信息，作为转向盘回正力矩的控制变量，使转向盘仅向驾驶员提供有用信息，从而提供更真实的路感。
故障案例
动力转向系常见故障诊断
液压动力转向系实际上是机械转向器加液压助力器。转向系故障前面已叙述，因此动力转向系的故障，就是指常见液压传动部分的泄漏、渗进空气、油泵工作不良、转向控制阀失效等引起的转向沉重、跑偏等。
1.转向沉重
1）原因
（2）回路中有空气。
（3）油泵磨损，内部泄漏严重，或驱动带打滑。
（4）安全阀泄漏，弹簧太软或调整不当。
（5）动力缸或转向控制阀密封圈损坏。
（6）各油管插头泄漏。
2）故障诊断
（1）检查油泵传动带是否打滑或其他驱动形式的齿轮传动等有无损坏。
（2）检查转向器、转向控制阀、油泵、动力缸、各油管插头等有无渗漏。
（3）从油箱检查油质及油面高度。若发现油中有泡沫，则可能是油路中有空气。此时，可架起前桥或拆下直拉杆，起动发动机怠速运转，反复将转向盘从一个尽头转到另一个尽头，使动力缸在全行程往复运动，逐步排除油路中的空气。最后添加油液至规定高度。
（4）检查油泵、安全阀、动力缸是否良好。接上与规定油压相适应的压力表和开关。打开开关，转动转向盘到尽头，起动发动机低速运转。这时，若油压表读数达不到该车型规定压力值，且在逐步关闭开关时，油压也不提高，说明油泵有故障或安全阀未调整好。若油压表读数达到规定值，在逐步关闭开关时压力有所提高，说明油泵良好，故障在动力缸或转向控制阀上。
2.汽车直线行驶时，转向盘发飘或跑偏
1）原因
（1）转向控制阀回位弹簧损坏或太软，难以克服转向器逆传动阻力，使滑阀不能及时回位。
（2）因油液脏污使滑阀运动受到阻滞。
（4）流量控制阀卡住使油泵油量过大或油压管道布置不合理，导致油压系统管道节流损失过大，使动力缸左、右腔压力差过大。
2）故障诊断
（1）检查油液是否脏污，新车或大修后的车辆不认真执行走合维护的换油规定，往往使油液脏污。
（2）对于使用较久的车辆，则可能是流量控制阀或转向控制阀反作用弹簧失效所致，可在不起动发动机的情况下，转动转向盘，凭手感判断滑阀是否开启，且能否运动自如。若有怀疑，一般应拆卸检查。
3.左、右转向轻重不同
1）原因
（1）转向控制阀的滑阀偏离中间位置，或虽在中间位置但与阀体台肩的缝隙大小不一致。
（2）滑阀内有脏物阻滞，使左、右移动时阻力不一样。
（3）调整螺母调整不当。
2）故障诊断
这种故障多系油液脏污所致，应换新油。如果油液良好，对可调式转向控制阀，应将调整螺母重新调整，或拆开转向控制阀检查缝隙台肩是否有飞边，滑阀位置是否居中等。
4.快速转向时转向盘感到沉重
1）原因
（1）油泵传动带打滑。
（2）流量控制阀弹簧过软。
（3）安全阀、流量控制阀泄漏严重。
（4）油泵磨损过甚。
（5）油泵选型不对，使供油不足。
2）故障诊断
这种故障多系供油量不足所致。因此，除应先检查传动带有无打滑，油箱存油是否符合规定外，可以顶起前桥，接上压力表及开关，进行快慢转向试验。同时变更发动机转速进行实验，根据压力变化做出诊断。
5.转向时有噪声
1）原因
（1）油箱中油面过低，油泵在工作时容易吸进空气。
（2）油路中存有空气。或油泵传动带过松。
（3）滤油器滤网堵塞，或因其破裂造成油管堵塞。此时，需更换滤清器。
（4）各管路插头松动或油管破裂。此时，需更换油管。
（5）油泵损坏或磨损严重。此时，需更换动力转向装置。
2）故障诊断
（1）检查油箱液面高度，若缺油液，应加注液压油至标准高度。
（2）检查油泵传动带是否打滑。必要时调整传动带紧度。
（3）查看油液中有无泡沫，若有泡沫，应查找漏气处，并排除动力转向装置中的空气。
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