路长国　陆琼晔

摘 要：由于驾驶员的操作不当或在特殊道路驾驶时，容易引起转向助力液压油高温，这是由于目前液压转向助力系统的结构缺陷引起的。通过对液压系统改进，可以有效避免整个液压助力系统的出现油温过高，并可以减低

油耗。关键词：汽车；转向；液压；油温

1 引言

为了减小汽车转向时驾驶员对方向盘的操纵力，大多数汽车配备了转向助力系统。尽管目前部分车辆采用电动转向阻力系统，但大多数汽车仍然采用液压转向助力系统。为了防止转向液压油高温失效，许多液压转向助力系统配置了冷却器（管）对液压油进行冷却，但仍然有配置了冷却器（管）的液压转向助力系统发生液压油高温故障，引起液压油外溢，甚至引起油泵特发性异常磨损，使转向助力无效，助力泵噪音增大。

2 液压油高温原因分析

现在汽车多使用常流型液压转向助力系统，由油箱（罐）、油泵总成、控制阀及油缸、冷却器（管）等组成，元件之间的管路连接如图 1所示。其中油泵总成的原理图如图 2所示，总成中除了油泵，还包括了流量孔、流量阀、安全阀， P1为油泵出油口压力， P2为油泵总成出油口的压力。

2.1 转向控制阀自由状态

转向控制阀处于自由状态时，转向盘没有操纵力，转向控制阀的相当于管路。

当泵转速（发动机转速）也较低时，油泵口的流量较小，流量孔的节流作用较小， P1比 P2略高，但都较低，油泵负荷最低，管路产生的热量最低，也较小。溢流阀和安全阀都处于关闭，液压油主要经油泵总成出油口流出，在管路中循环，液压油会流经冷却器（管）。

随着油泵转速（发动机转速）升高，油泵出口的流量增大。流量孔的节流作用增强，油泵出油口压力 P1起初明显升高，使油泵总成出油口的压力 P2也略有升高。在流量阀的溢流口被开启后，P1不再继续明显升高。因此，随着油泵转速（发动机转速）升高，油泵的负荷和溢流流量增大。油泵的负荷主要转变为热量，被液压油和油泵吸收。由于有大部分液压油在管路中循环，并流经冷却器（管），产生热量主要被液压油在管路中循环时散热。

2.2 转向控制阀节流状态

转向控制阀处于节流状态时，转向盘是有一定的操纵力的，控制阀的进油口与回油口之间没有完全关闭。在一定范围内，随着操纵力增大，转向控制阀的节流作用增强。

随着操纵力增大，转向控制阀的节流作用增强，油泵总成出油口的压力 P2升高， P1也升高，油泵的负荷也增大。当操纵力作用在方向盘，方向盘转动时，油泵的一部分负荷用来转向助力，一部分在油泵和控制阀处产生热量。如果操纵力作用在方向盘，方向盘不转动时，油泵的负荷主要在油泵和控制阀处转变为热量。由于有一部分液压油经转向控制阀在管路中循环，并流经冷却器（管），有一部分的一部分热量被液压油在管路中循环时散热。

随着操纵力的增大，节流作用增强，产生热量增多，但管路中散热的比例明显减小，油泵温度升高。随着发动机转速的升高，油泵温度升高加剧。

2.3 转向控制阀断流状态

转向控制阀处于断流状态时，转向盘操纵力较大，控制阀的进油口与回油口之间完全关闭，液压油不在管路中循环。

当操纵力作用在方向盘，方向盘转动的过程成，一部分能量转化为动能，使转向轮产生转向，另一部分还是主要转变为热量，被液压油和油泵吸收，不能在管路中循环散热。

当操纵力作用在方向盘，且方向盘不转动时，P2压力达到最大，油泵负荷最大，由安全阀卸荷，油泵的负荷在主要转变为热量，被液压油和油泵吸收。油泵和油泵内的油快速升温，泵内的油会在达到沸点后汽化，油蒸气经油泵进油管到油箱（罐），使油箱（罐）的油温度也升高，甚至沸腾，油气外溢。

油泵因为油泵内的油汽化而润滑不良，产生异常磨损。

随着转速的升高，油泵和油温升高越快，油箱（罐）油气外溢越明显，油泵越易损坏。

2.4 液压油高温原因

通过控制阀三种工作状态的比较可以得出结论：随着转向操纵力增大和油泵转速的升高，流量阀的溢油压力和溢流量都增大，油泵总成的发热量增大，但在管路中循环冷却的液压油量几乎不变，油泵总成容易发生高温。当转向操纵力大于一定值后，液压油只在油泵内卸压循环，热量在油泵总成处聚集，油泵极易发生高温。

3 防止液压油高温的改进措施

从工作过程来看，当油泵的出油量增加、转向操纵力增大，油泵的发热量增大，但管路循环液压油流量几乎不变，甚至在操纵力大于一定值后没有液压油循环。所以液压系统的冷却能力没随发热量增大而增大，这与实际需求是矛盾的，需要进行改进。

3.1 油泵改进

由于在转向操纵时，需要保持供油管路的压力和流量，所以油泵必须保持运转，但发动机的转速又是不确定的，所以，对油泵的改进主要是选用可变排量的油泵。

由于供油管路需要保持的压力和流量都是可变的，相互无固定关系，所以需要根据溢流阀的行程实时调整油泵的排量，通过减少溢油量和卸油量减少油泵的负荷和发热量。

使用变排量油泵，不仅可以预防高温，并且可以降低发动机的功耗，提高燃油经济性。

3.2 油路改进

原来液压系统的流量阀和安全阀是在油泵总成上的，使液压油可以在油泵总成内部循环，不能保证经过油泵的液压油流经冷却器（管）。为了保证液压油流经冷却器（管），需要将流量阀和安全阀与油泵独立开，将流量阀溢油口和安全阀的卸油口连接在控制阀及油缸、冷却器（管）之间，原理如图 3所示。

在系统整体设计时，可以将流量阀控制、安全阀与转向控制阀做成总成。

在对目前的定型车辆改进时，可以将流量阀控制、安全阀做成总成。将该阀总成安装在转向控制阀附近，可以减少对管路的改动。并选用不带有流量控制阀和安全阀的油泵。

在对目前的在用车辆改造时，可以按照以下步骤： 1、查阅车辆技术资料，购买与原油泵总成中流量控制阀、安全阀特性相同的流量控制阀和安全阀，并调整好流量与压力； 2、在油泵出油口与转向控制阀进油口之间安装阀控制和安全阀，并将流量阀溢油口和安全阀的卸油口连接在控制阀及油缸、冷却器（管）之间。3、将原油泵总成中的节流孔拆除（或用扩孔的方法加大节流孔 ）；4、适当调高原油泵总成中安全阀的卸油压力。

与油泵改进相比，油路改进比较容易实现。

4 结论

由于驾驶员的操作不当或在特殊道路驾驶时，容易引起转向助力液压油高温，这是由于目前液压转向助力系统的结构缺陷引起的。通过对液压系统改进，可以有效避免整个液压助力系统的出现油温过高，并可以减低油耗。

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