路長國　陸瓊曄

摘 要：由于駕駛員的操作不當(dāng)或在特殊道路駕駛時，容易引起轉(zhuǎn)向助力液壓油高溫，這是由于目前液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)缺陷引起的。通過對液壓系統(tǒng)改進(jìn)，可以有效避免整個液壓助力系統(tǒng)的出現(xiàn)油溫過高，并可以減低

油耗。關(guān)鍵詞：汽車；轉(zhuǎn)向；液壓；油溫

1 引言

為了減小汽車轉(zhuǎn)向時駕駛員對方向盤的操縱力，大多數(shù)汽車配備了轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)。盡管目前部分車輛采用電動轉(zhuǎn)向阻力系統(tǒng)，但大多數(shù)汽車仍然采用液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)。為了防止轉(zhuǎn)向液壓油高溫失效，許多液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)配置了冷卻器（管）對液壓油進(jìn)行冷卻，但仍然有配置了冷卻器（管）的液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)發(fā)生液壓油高溫故障，引起液壓油外溢，甚至引起油泵特發(fā)性異常磨損，使轉(zhuǎn)向助力無效，助力泵噪音增大。

2 液壓油高溫原因分析

現(xiàn)在汽車多使用常流型液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)，由油箱（罐）、油泵總成、控制閥及油缸、冷卻器（管）等組成，元件之間的管路連接如圖 1所示。其中油泵總成的原理圖如圖 2所示，總成中除了油泵，還包括了流量孔、流量閥、安全閥， P1為油泵出油口壓力， P2為油泵總成出油口的壓力。

2.1 轉(zhuǎn)向控制閥自由狀態(tài)

轉(zhuǎn)向控制閥處于自由狀態(tài)時，轉(zhuǎn)向盤沒有操縱力，轉(zhuǎn)向控制閥的相當(dāng)于管路。

當(dāng)泵轉(zhuǎn)速（發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速）也較低時，油泵口的流量較小，流量孔的節(jié)流作用較小， P1比 P2略高，但都較低，油泵負(fù)荷最低，管路產(chǎn)生的熱量最低，也較小。溢流閥和安全閥都處于關(guān)閉，液壓油主要經(jīng)油泵總成出油口流出，在管路中循環(huán)，液壓油會流經(jīng)冷卻器（管）。

隨著油泵轉(zhuǎn)速（發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速）升高，油泵出口的流量增大。流量孔的節(jié)流作用增強(qiáng)，油泵出油口壓力 P1起初明顯升高，使油泵總成出油口的壓力 P2也略有升高。在流量閥的溢流口被開啟后，P1不再繼續(xù)明顯升高。因此，隨著油泵轉(zhuǎn)速（發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速）升高，油泵的負(fù)荷和溢流流量增大。油泵的負(fù)荷主要轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，被液壓油和油泵吸收。由于有大部分液壓油在管路中循環(huán)，并流經(jīng)冷卻器（管），產(chǎn)生熱量主要被液壓油在管路中循環(huán)時散熱。

2.2 轉(zhuǎn)向控制閥節(jié)流狀態(tài)

轉(zhuǎn)向控制閥處于節(jié)流狀態(tài)時，轉(zhuǎn)向盤是有一定的操縱力的，控制閥的進(jìn)油口與回油口之間沒有完全關(guān)閉。在一定范圍內(nèi)，隨著操縱力增大，轉(zhuǎn)向控制閥的節(jié)流作用增強(qiáng)。

隨著操縱力增大，轉(zhuǎn)向控制閥的節(jié)流作用增強(qiáng)，油泵總成出油口的壓力 P2升高， P1也升高，油泵的負(fù)荷也增大。當(dāng)操縱力作用在方向盤，方向盤轉(zhuǎn)動時，油泵的一部分負(fù)荷用來轉(zhuǎn)向助力，一部分在油泵和控制閥處產(chǎn)生熱量。如果操縱力作用在方向盤，方向盤不轉(zhuǎn)動時，油泵的負(fù)荷主要在油泵和控制閥處轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃俊Ｓ捎谟幸徊糠忠簤河徒?jīng)轉(zhuǎn)向控制閥在管路中循環(huán)，并流經(jīng)冷卻器（管），有一部分的一部分熱量被液壓油在管路中循環(huán)時散熱。

隨著操縱力的增大，節(jié)流作用增強(qiáng)，產(chǎn)生熱量增多，但管路中散熱的比例明顯減小，油泵溫度升高。隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，油泵溫度升高加劇。

2.3 轉(zhuǎn)向控制閥斷流狀態(tài)

轉(zhuǎn)向控制閥處于斷流狀態(tài)時，轉(zhuǎn)向盤操縱力較大，控制閥的進(jìn)油口與回油口之間完全關(guān)閉，液壓油不在管路中循環(huán)。

當(dāng)操縱力作用在方向盤，方向盤轉(zhuǎn)動的過程成，一部分能量轉(zhuǎn)化為動能，使轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)向，另一部分還是主要轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚灰簤河秃陀捅梦?，不能在管路中循環(huán)散熱。

當(dāng)操縱力作用在方向盤，且方向盤不轉(zhuǎn)動時，P2壓力達(dá)到最大，油泵負(fù)荷最大，由安全閥卸荷，油泵的負(fù)荷在主要轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，被液壓油和油泵吸收。油泵和油泵?nèi)的油快速升溫，泵內(nèi)的油會在達(dá)到沸點(diǎn)后汽化，油蒸氣經(jīng)油泵進(jìn)油管到油箱（罐），使油箱（罐）的油溫度也升高，甚至沸騰，油氣外溢。

油泵因為油泵內(nèi)的油汽化而潤滑不良，產(chǎn)生異常磨損。

隨著轉(zhuǎn)速的升高，油泵和油溫升高越快，油箱（罐）油氣外溢越明顯，油泵越易損壞。

2.4 液壓油高溫原因

通過控制閥三種工作狀態(tài)的比較可以得出結(jié)論：隨著轉(zhuǎn)向操縱力增大和油泵轉(zhuǎn)速的升高，流量閥的溢油壓力和溢流量都增大，油泵總成的發(fā)熱量增大，但在管路中循環(huán)冷卻的液壓油量幾乎不變，油泵總成容易發(fā)生高溫。當(dāng)轉(zhuǎn)向操縱力大于一定值后，液壓油只在油泵內(nèi)卸壓循環(huán)，熱量在油泵總成處聚集，油泵極易發(fā)生高溫。

3 防止液壓油高溫的改進(jìn)措施

從工作過程來看，當(dāng)油泵的出油量增加、轉(zhuǎn)向操縱力增大，油泵的發(fā)熱量增大，但管路循環(huán)液壓油流量幾乎不變，甚至在操縱力大于一定值后沒有液壓油循環(huán)。所以液壓系統(tǒng)的冷卻能力沒隨發(fā)熱量增大而增大，這與實際需求是矛盾的，需要進(jìn)行改進(jìn)。

3.1 油泵改進(jìn)

由于在轉(zhuǎn)向操縱時，需要保持供油管路的壓力和流量，所以油泵必須保持運(yùn)轉(zhuǎn)，但發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速又是不確定的，所以，對油泵的改進(jìn)主要是選用可變排量的油泵。

由于供油管路需要保持的壓力和流量都是可變的，相互無固定關(guān)系，所以需要根據(jù)溢流閥的行程實時調(diào)整油泵的排量，通過減少溢油量和卸油量減少油泵的負(fù)荷和發(fā)熱量。

使用變排量油泵，不僅可以預(yù)防高溫，并且可以降低發(fā)動機(jī)的功耗，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。

3.2 油路改進(jìn)

原來液壓系統(tǒng)的流量閥和安全閥是在油泵總成上的，使液壓油可以在油泵總成內(nèi)部循環(huán)，不能保證經(jīng)過油泵的液壓油流經(jīng)冷卻器（管）。為了保證液壓油流經(jīng)冷卻器（管），需要將流量閥和安全閥與油泵獨(dú)立開，將流量閥溢油口和安全閥的卸油口連接在控制閥及油缸、冷卻器（管）之間，原理如圖 3所示。

在系統(tǒng)整體設(shè)計時，可以將流量閥控制、安全閥與轉(zhuǎn)向控制閥做成總成。

在對目前的定型車輛改進(jìn)時，可以將流量閥控制、安全閥做成總成。將該閥總成安裝在轉(zhuǎn)向控制閥附近，可以減少對管路的改動。并選用不帶有流量控制閥和安全閥的油泵。

在對目前的在用車輛改造時，可以按照以下步驟： 1、查閱車輛技術(shù)資料，購買與原油泵總成中流量控制閥、安全閥特性相同的流量控制閥和安全閥，并調(diào)整好流量與壓力； 2、在油泵出油口與轉(zhuǎn)向控制閥進(jìn)油口之間安裝閥控制和安全閥，并將流量閥溢油口和安全閥的卸油口連接在控制閥及油缸、冷卻器（管）之間。3、將原油泵總成中的節(jié)流孔拆除（或用擴(kuò)孔的方法加大節(jié)流孔 ）；4、適當(dāng)調(diào)高原油泵總成中安全閥的卸油壓力。

與油泵改進(jìn)相比，油路改進(jìn)比較容易實現(xiàn)。

4 結(jié)論

由于駕駛員的操作不當(dāng)或在特殊道路駕駛時，容易引起轉(zhuǎn)向助力液壓油高溫，這是由于目前液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)缺陷引起的。通過對液壓系統(tǒng)改進(jìn)，可以有效避免整個液壓助力系統(tǒng)的出現(xiàn)油溫過高，并可以減低油耗。

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