「故障案例」卡罗拉电动助力转向人为故障

车辆信息:

2012年产丰田卡罗拉车,进厂维修时拆卸过仪表台后转向出现沉重。在维修之前转向正常,过后出现转动方向盘转向盘沉重,偶尔能有一下助力,其他时间与车辆熄火时转动方向盘感觉相同。此车配备的电动助力系统是转向轴助力式。

车辆检查:

发现此车出现故障后,先对其进行试车,发出情况相符,偶尔能有一下助力。确认故障现象后做如下检查。

(1)检查仪表板上的P/S灯,灯常亮。打开点火钥匙,P/S灯应在几秒钟后就自动熄灭,但是常亮说明系统有故障。

(2)询问维修过程中都进行过哪些操作,只是对仪表台、方向盘进行过拆装,没进行过其他操作,随后检查相关插头无松动脱落现象,连接良好。

(3)使用丰田专用诊断仪对底盘系统(EMPS)进行检测读取故障码,发现有一新故障码“C1512扭矩传感器2”,进行清除,重新读取仍然存在,确定了故障代码。

故障诊断:

出现这种故障的原因是扭矩传感器自然损坏,还是线路故障?查看车辆公里数不多,传感器自然损坏概率较小。将故障确定为相关线路故障,但是在询问使用情况时,不曾对助力转向系统进行过操作,为了使检查更加准确,再次对所有相关的部件插头进行外观检查均未发现异常。为查证故障重新使用诊断仪进入,读取故障码同时读取数据流,检查各项数据及打方向时的数据变化。

数据流中的第2项和第3项(即供给转向电机的电流值和转向电机所需的电流值)数据没有,显示都为0A。由于系统存在故障,ECU不对电机供电,电动助力不起作用,因此无电流值。将数据流中的电压值与维修手册(图1)进行对比,发现扭矩传感器2无电压值输出。

「故障案例」卡罗拉电动助力转向人为故障

「故障案例」卡罗拉电动助力转向人为故障

「故障案例」卡罗拉电动助力转向人为故障

系统原理

通过对比判断为扭矩传感器出现故障,为了使故障点更准确。先对系统进行了相关了解(图2)。

通过系统图看出,其主要零部件有三件:EMPS ECU、助力转向扭矩传感器、动力转向电机,其他部件均是通过CAN通信线路与其他系统相连。其系统图主要部件功能如下:

(1)扭矩传感器:检测扭杆的扭曲度,将扭曲度转换为电信号从而计算施加到扭杆的扭矩,并将此信号输出到ECU.

(2)动力转向电机:由直流电动机、减速机构组成与扭矩传感器安装在转向柱上,主要是接收来自动力转向ECU的信号产生助力。

(3) EMPS ECU:根据接收到的发动机转速信号、车速信号及扭矩传感器信号等,输出控制助力电动机的电流,增加或减少助动力。

(4) ECM:将发动机转速信号输出到EPSECU。

测得TRQ2与TRQG无电压,该处在系统正常且方向盘处于中间位时应为2.3~2.7V。左右摆动时数值应相应增加或减少。故障确定为传感器本身故障,需对其进行更换。由于该车维修时,未曾维修过电动助力转向系统。扭矩传感器与转向柱安装在一起,拆装极繁琐,成本较大,为避免今后再次出现此故障时能检修方便,决定对传感器做进一步检查,查找具体是何原因引起该传感器损坏了。

查阅资料,了解扭矩传感器的内部结构及工作原理:它通过检测弹性扭转杆因方向盘的扭矩所产生的变形,来测量方向盘操纵力矩,并将其转变为电子信号输出到EPS ECU,ECU据此决定对EPS电机提供多大的电压。扭矩传感器结构示意图如见图3所示。

检测环1和检测环2安装在输入轴上,检测环3安装在输出轴上。输入轴和输出轴通过扭矩杆接合起来。检测线圈和校正线圈安置在相应检测环的外面,使其不接触便可完成励磁电路。

检测环1和2的功能是校正温度。它们检测校正线圈内的温度变化并校正由其引起的偏差。

检测线圈由输出两个信号VT1和VT2的双电路组成。ESP ECU根据这两个信号控制辅助量,同时检测传感器故障。

工作过程如下。

①直线行驶时

如果车辆直线行驶且驾驶员不转动方向盘,则EPSECU判定此时输(+)的规定电压,以指示方向盘的中间位置,不向助力电机施加电流不产生助力。

②转向时

当驾驶员向右或向左转动方向盘时,扭杆产生的扭矩在检测环2和检测环3这间产生相对位移。然后此变化转换成两个电信号VT1和VT2并发送至EPSECU。

通过读取波形可观察到转动方向盘时传感器1、2的电压波形会上下变动且有一定的相对位移,而该故障车的波形中传感器2没有任何变化。

故障排除与总结:

通过检查最终发现传感器内部故障,打开传感器外壳进行检查,上面有一层积成电路,在拉开导线橡胶的时候发现其中一条传感器的黄色导线连接松动,重新焊接故障解决。

通过这次对电动转向系统的检修,使我对电动转向系统(EMPS)的结构原理有了进一步的理解。在检修过程中,我们要充分发挥诊断仪的作用,运用数据流分析和波形对比等电控系统常用检查方法检修故障,从节约资源出发,对故障部位进行最终确定,既减少了浪费同时,也能进一步使我们了解系统工作原理。本车转向沉重原因是扭矩传感器线路引起的,但确切的来说故障产生是人为造成的,这就要求维修人员应规范操作,不可野蛮作业。


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