禤钊坚

（东风柳州汽车有限公司，广西 柳州545005）

为保证车辆转向系统的性能和可靠性，商用车液压动力转向系统通常要求油液最高温度不得高于120℃.一般通过8字双扭路线转向试验进行评价，要求车辆在规定的载荷工况、发动机转速、车速、环境温度、油液起始温度的条件下，连续完成10圈8字双扭路线转向试验后油温不得高于120℃.液压动力转向系统油温过高的危害是很多的，不仅影响系统性能，还降低系统的可靠性，影响行车安全，必须加以控制[1]。

1 油温过高产生的原因及危害

1.1 油温过高的原因

油温升高的热量来源于液压助力中的液压功率损失，包括液压泄漏损失、流阻损失、机械摩擦损失等，这些损失的功率会转换成热量，并被液压油吸收[2]。液压油吸收的热量通过油壶、油管、转向器、转向泵等部件进行散热，当液压油的吸热量与散热量相平衡时，系统油温趋于稳定。因此，根据热量来源及热量平衡原理，液压动力转向系统油温过高的原因可分为两大类：

（1）系统功率损失过大造成油温高

1）转向器、转向泵等部件内泄漏过大，液压泄漏造成功率损失。

2）系统无行程卸荷阀，造成方向打到最大转角时产生持续高压溢流的功率损失。由于用户操作的不规范，车辆在移库、调头时经常长时间将方向盘停留在最大转角位置，这种情况下很容易就会造成转向泵局部油温急剧升高。

3）转向泵流量过大，产生不必要的液压溢流而增加功率损失，且随着工作负荷的增大功率损失加大。

4）油管或接头通径过小，弯曲、变径过多，管路流阻损失过大。

5）管路杂质引起阻流损失，此种情况往往油温升高的速度较快。

（2）系统散热不良造成油温高

1）管路散热能力不足。如管路太短、油管材料和结构不利于散热、通风不良等。

2）安全阀位置设置不合理。如将安全阀设置在转向泵上，车辆因超载而转不动方向时，系统处于“断流”状态[3]，高压油在转向泵内溢流循环，转向泵内局部油温急剧上升而导致转向泵频繁损坏。对于使用工况较为恶劣的工程车最容易出现这样的故障。

1.2 油温过高产生的危害

在车辆的使用过程中，局部的、系统性的油温过高会危害车辆的转向性能和可靠性，主要的危害有以下几种表现：

（1）降低油液黏度，增加内泄漏，降低容积效率，导致转向沉重、发卡故障。

（2）加速密封橡胶元件的老化，破坏密封，进而增加内泄漏，产生转向沉重、发卡和漏油故障。

（3）引起润滑不良，增加部件磨损，缩短转向器、转向泵的寿命。

（4）使机械产生热变形，影响循环球、活塞、叶片等运动副之间的间隙，容易导致转向发卡。

（5）加速油液氧化，缩短油液使用寿命。

2 油温控制方法

根据油温过高的原因，油温过高的控制同样从两个方面开展：

2.1 降低系统功率损失

（1）制定转向器、助力油缸内泄漏量标准，严格控制转向器、助力油缸的内泄漏量。

（2）转向器需设置行程卸荷阀，使系统在方向打到最大转角时进行泄压，避免产生持续的高压溢流功率损失。某车型转向器初始设计方案无行程卸荷阀，车辆在打死方向盘并停留30 s左右再回正方向时，存在转向沉重的问题。经过试验测试发现，造成该问题的原因正是由于打死方向时转向泵持续高压溢流，转向泵局部油温急剧升高，油液黏度下降，回正方向盘时转向泵建压缓慢，转向无助力。经过修改设计方案，转向器增加行程卸荷阀后该问题得以解决。随着驾驶员的年轻化，驾驶员未按操作说明要求操作，长时间打死方向的情况经常发生，因此转向器设置行程卸荷阀显得尤为重要。

（3）合理选择转向泵排量和控制流量。定排量泵的流量随着发动机转速的升高而升高，控制流量时存在溢流损失，转向泵排量选择过大或控制流量设计过大容易造成系统油温过高。如采用变排量泵则可较好地减少高速时的溢流损失。表1通过对比三个不同转向泵的方案，在满足系统匹配需求的前提下，选择较小的转向泵排量、流量可以有效降低系统油温。

表1 同一车型不同转向泵排量、流量油温对比

（4）合理设计油管和接头通径、阀过流能力，管路布置要求平顺，可以减小管路流阻损失。

（5）提高零部件清洁度，减小阻流损失。对于清洁度，除了规定杂质总重量要求外，还需规定最大杂质的尺寸、重量要求。生产中就曾遇到过因转向器进油口有毛刺造成油温高的故障。

2.2 提高系统散热能力

（1）通过采用螺旋管或回形管增加金属管的长度，利用发动机风扇对管路、油壶进行通风散热；或采用翅片管、散热器、主动散热油壶、铝合金壳体转向泵等措施提高系统散热能力。翅片管、散热器、主动散热油壶等往往成本较高，采用同等成本的螺旋管或回形管可以以较低的成本获得较好的散热效果。见表2.

表2 同一车型不同散热管形式的油温对比

（2）将安全阀设置在转向器上，将高压溢流由转向泵转移到转向器上，从而使高压溢流产生的热量通过系统管路进行散热，避免转向泵局部高温，同时也增加了油液的循环散热，避免系统温升过快。对于载荷及工况恶劣的工程车，该措施效果更佳。

3 结束语

商用车液压助力转向系统油温控制的主要途径是减少功率损失，提高系统散热能力。减少功率损失是源头控制，通过控制部件质量，优化系统匹配，可以有效预防油温过高。提高系统散热能力是末端控制，通过热平衡减缓油温过快升高，保持系统油温趋于稳定。不管是减少功率损失还是提高系统散热能力，都需要综合考虑工况和性能目标选择经济的设计方案。