魏強(qiáng)

（深圳第二高級技工學(xué)校 518107)

卡羅拉電動助力轉(zhuǎn)向故障分析與排除

魏強(qiáng)

（深圳第二高級技工學(xué)校 518107)

本文主要介紹卡羅拉電動轉(zhuǎn)向裝置（EMPS）轉(zhuǎn)向沉重的故障排除。為了確定最終故障點(diǎn)，減少維修成本，結(jié)合本人在工作中的實(shí)踐，闡述對整個(gè)系統(tǒng)的故障現(xiàn)象、檢修思路、分析與診斷到故障排除的整個(gè)過程。綜合運(yùn)用了數(shù)據(jù)流分析和波形對比等電控系統(tǒng)常用的檢查分析方法，最后確定故障點(diǎn)為扭矩傳感器線路。

轉(zhuǎn)向沉重；扭矩傳感器；數(shù)據(jù)分析

1 故障現(xiàn)象

2012年產(chǎn)豐田卡羅拉車，進(jìn)廠維修時(shí)拆卸過儀表臺后轉(zhuǎn)向出現(xiàn)沉重。在維修之前轉(zhuǎn)向正常，過后出現(xiàn)轉(zhuǎn)動方向盤轉(zhuǎn)向盤沉重，偶爾能有一下助力，其他時(shí)間與車輛熄火時(shí)轉(zhuǎn)動方向盤感覺相同。此車配備的電動助力系統(tǒng)是轉(zhuǎn)向軸助力式。

2 故障檢查

發(fā)現(xiàn)此車出現(xiàn)故障后，先對其進(jìn)行試車，發(fā)出情況相符，偶爾能有一下助力。確認(rèn)故障現(xiàn)象后做如下檢查。

（1）檢查儀表板上的P/S燈，燈常亮。打開點(diǎn)火鑰匙，P/S燈應(yīng)在幾秒鐘后就自動熄滅，但是常亮說明系統(tǒng)有故障。

（2）詢問維修過程中都進(jìn)行過哪些操作，只是對儀表臺、方向盤進(jìn)行過拆裝，沒進(jìn)行過其他操作，隨后檢查相關(guān)插頭無松動脫落現(xiàn)象，連接良好。

（3）使用豐田專用診斷儀對底盤系統(tǒng)（EMPS）進(jìn)行檢測讀取故障碼，發(fā)現(xiàn)有一新故障碼“C1512扭矩傳感器2”，進(jìn)行清除，重新讀取仍然存在，確定了故障代碼[1]。

3 故障分析及系統(tǒng)原理

3.1 故障分析

出現(xiàn)這種故障的原因是扭矩傳感器自然損壞，還是線路故障？查看車輛公里數(shù)不多，傳感器自然損壞概率較小。將故障確定為相關(guān)線路故障，但是在詢問使用情況時(shí)，不曾對助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行過操作，為了使檢查更加準(zhǔn)確，再次對所有相關(guān)的部件插頭進(jìn)行外觀檢查均未發(fā)現(xiàn)異常。為查證故障重新使用診斷儀進(jìn)入，讀取故障碼同時(shí)讀取數(shù)據(jù)流，檢查各項(xiàng)數(shù)據(jù)及打方向時(shí)的數(shù)據(jù)變化。

數(shù)據(jù)流中的第2項(xiàng)和第3項(xiàng)（即供給轉(zhuǎn)向電機(jī)的電流值和轉(zhuǎn)向電機(jī)所需的電流值）數(shù)據(jù)沒有，顯示都為0 A。由于系統(tǒng)存在故障， ECU不對電機(jī)供電，電動助力不起作用，因此無電流值。將數(shù)據(jù)流中的電壓值與維修手冊（圖1）進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)扭矩傳感器2無電壓值輸出。

圖1 讀取到的數(shù)據(jù)流

3.2 系統(tǒng)原理

通過對比判斷為扭矩傳感器出現(xiàn)故障，為了使故障點(diǎn)更準(zhǔn)確。先對系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)了解（圖 2）。

圖2 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理圖

通過系統(tǒng)圖看出，其主要零部件有三件：EMPS ECU、助力轉(zhuǎn)向扭矩傳感器、動力轉(zhuǎn)向電機(jī)，其他部件均是通過CAN通信線路與其他系統(tǒng)相連。其系統(tǒng)圖主要部件功能如下：

（1）扭矩傳感器：檢測扭桿的扭曲度，將扭曲度轉(zhuǎn)換為電信號從而計(jì)算施加到扭桿的扭矩，并將此信號輸出到ECU。

（2）動力轉(zhuǎn)向電機(jī)：由直流電動機(jī)、減速機(jī)構(gòu)組成與扭矩傳感器安裝在轉(zhuǎn)向柱上，主要是接收來自動力轉(zhuǎn)向ECU的信號產(chǎn)生助力。

（3）EMPS ECU：根據(jù)接收到的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號、車速信號及扭矩傳感器信號等，輸出控制助力電動機(jī)的電流，增加或減少助動力。

（4）ECM：將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號輸出到EPS ECU。

測得TRQ2與TRQG無電壓，該處在系統(tǒng)正常且方向盤處于中間位時(shí)應(yīng)為2.3～2.7 V。左右擺動時(shí)數(shù)值應(yīng)相應(yīng)增加或減少。故障確定為傳感器本身故障，需對其進(jìn)行更換。由于該車維修時(shí)，未曾維修過電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。扭矩傳感器與轉(zhuǎn)向柱安裝在一起，拆裝極繁瑣，成本較大，為避免今后再次出現(xiàn)此故障時(shí)能檢修方便，決定對傳感器做進(jìn)一步檢查，查找具體是何原因引起該傳感器損壞，

查閱資料，了解扭矩傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理：它通過檢測彈性扭轉(zhuǎn)桿因方向盤的扭矩所產(chǎn)生的變形，來測量方向盤操縱力矩，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮有盘栞敵龅紼PS ECU，ECU據(jù)此決定對EPS電機(jī)提供多大的電壓。扭矩傳感器結(jié)構(gòu)示意圖如見圖 3所示。

圖3 扭矩傳感器結(jié)構(gòu)

檢測環(huán)1和檢測環(huán)2安裝在輸入軸上，檢測環(huán)3安裝在輸出軸上。輸入軸和輸出軸通過扭矩桿接合起來。檢測線圈和校正線圈安置在相應(yīng)檢測環(huán)的外面，使其不接觸便可完成勵磁電路。

檢測環(huán)1和2的功能是校正溫度。它們檢測校正線圈內(nèi)的溫度變化并校正由其引起的偏差。

檢測線圈由輸出兩個(gè)信號VT1和VT2的雙電路組成。ESP ECU根據(jù)這兩個(gè)信號控制輔助量，同時(shí)檢測傳感器故障。

工作過程如下。

①直線行駛時(shí)

如果車輛直線行駛且駕駛員不轉(zhuǎn)動方向盤，則EPS ECU判定此時(shí)輸（+）的規(guī)定電壓，以指示方向盤的中間位置，不向助力電機(jī)施加電流不產(chǎn)生助力。

②轉(zhuǎn)向時(shí)

當(dāng)駕駛員向右或向左轉(zhuǎn)動方向盤時(shí)，扭桿產(chǎn)生的扭矩在檢測環(huán)2和檢測環(huán)3這間產(chǎn)生相對位移。然后此變化轉(zhuǎn)換成兩個(gè)電信號VTI和VT2并發(fā)送至EPS ECU。

通過讀取波形可觀察到轉(zhuǎn)動方向盤時(shí)傳感器1、2的電壓波形會上下變動且有一定的相對位移，而該故障車的波形中傳感器2沒有任何變化[2]。

4 結(jié)束語

通過檢查最終發(fā)現(xiàn)傳感器內(nèi)部故障，打開傳感器外殼進(jìn)行檢查，上面有一層積成電路，在拉開導(dǎo)線橡膠的時(shí)候發(fā)現(xiàn)其中一條傳感器的黃色導(dǎo)線連接松動，重新焊接故障解決。通過這次對電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢修，使我對電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EMPS）的結(jié)構(gòu)原理有了進(jìn)一步的理解。在檢修過程中，我們要充分發(fā)揮診斷儀的作用，運(yùn)用數(shù)據(jù)流分析和波形對比等電控系統(tǒng)常用檢查方法檢修故障，從節(jié)約資源出發(fā)，對故障部位進(jìn)行最終確定，既減少了浪費(fèi)同時(shí)，也能進(jìn)一步使我們了解系統(tǒng)工作原理。本車轉(zhuǎn)向沉重原因是扭矩傳感器線路引起的，但確切的來說故障產(chǎn)生是人為造成的，這就要求維修人員應(yīng)規(guī)范操作，不可野蠻作業(yè)。

[1]《卡羅拉維修手冊》.豐田汽車公司.

[2]李春明.《汽車底盤電控技術(shù)》.機(jī)械工業(yè)出版社.2007.

U463.4文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

魏強(qiáng)（1986—），男，中級職稱，研究方向?yàn)槠嚲S修機(jī)電專業(yè)。