某車型轉向液變黑問題分析

劉偉紅，關熊飛，謝先領

（海馬轎車有限公司，河南 鄭州 450016）

某車型轉向液變黑問題分析

劉偉紅，關熊飛，謝先領

（海馬轎車有限公司，河南 鄭州 450016）

針對某款車型在液壓助力轉向系統開發過程中的轉向液變黑問題，文章通過高溫箱對比試驗等方法進行了分析，主要由于轉向系統溫度偏高及轉向高壓油管不耐高溫等，同時提出相應的整改措施，并通過道路可靠性路試驗證。

液壓；轉向系統；轉向液；變黑

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.09.043

CLC NO.: U463.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)09-132-03

引言

助力轉向液是加注在汽車液壓轉向系統里面的一種特殊液體，起到傳遞轉向力和緩沖的作用，通過液壓作用使方向盤變的非常輕巧。轉向液的狀態直接影響轉向系統的安全性能。影響轉向液的因素包括：轉向系統溫度、零部件材質、清潔度及轉向液本身質量等。如何保證轉向液在使用過程中的各項性能滿足要求是在設計階段必須考慮的問題。為防止助力轉向液過臟或變質，建議兩年或三萬公里更換一次轉向液。

1、問題描述

某轎車在進行道路可靠性路試的主觀評價時，發現該車型的轉向液有明顯變黑現象，如圖1，當打開轉向油罐蓋子，靠近轉向油罐罐口時有一股刺鼻的味道，讓人難以接受，此現象可能會造成后期顧客抱怨等負面影響。

2、問題分析及解決方案

2.1原因分析

按照魚骨圖方式對轉向液變黑問題進行分析，如圖2。

2.2解決方案

基于轉向系統結構設計、轉向系統零部件質量、系統溫度、清潔度等方面考慮，初步確定從以下四個路徑對問題進行分析、調查并提出解決方案。

2.2.1從轉向液的質量方面分析

(1)公司所有車型均使用同一種轉向液，其它車型未發生變黑現象，因此可以排除轉向液本身的質量問題。

(2)專業機構分別測量了里程為851km、4414km、7470km、20294km的變黑轉向液體和未使用的轉向液，經對比,轉向液原液的40°粘度是37.9,變黑轉向液的40°粘度分布在34.9～36.3之間，液體的其它各項指標正常。油品氧化正常、粘度變化平穩、可排除高溫氧化變色的可能。油品中含水量低于0.05%，是理想狀態。

(3)將轉向液原液與發黑液GC-MS分析，發現發黑轉向液中含有增塑劑成分鄰苯二甲酸酯，轉向液原液不含此物質，鄰苯二甲酸酯普遍存在于橡膠中，說明有部分橡膠溶解于轉向液。具體見2.2.4。

2.2.2從轉向系統清潔度方面分析

轉向系統各零部件清潔度滿足企業規定的清潔度要求。

2.2.3從轉向系統溫度方面分析

液壓助力轉向系統轉向液的正常工作溫度要求（-40℃～ +149℃），本車型原地怠速打轉向20分鐘后測量，油罐中助力轉向液的溫度達到 117.1℃，其它車型在此工況下助力轉向液的溫度分布在91.6℃～116℃；連續繞20個8字試驗后，本車型助力轉向液的溫度達到95℃，對應的其它車型在此工況下助力轉向液的溫度分布在76.2℃～106.2℃，具體數據見表1；經對比，在以上工況下本車型轉向液的溫度明顯偏高，轉向液溫度高，會加快液體氧化速度，縮短使用壽命,同時加速轉向系統零部件的老化，影響轉向系統的使用性能及安全性能，結合3.2.1c推斷轉向液溫度高可能是導致變黑的主要原因。

表1 標準溫度（20℃） 單位：℃

2.2.4從轉向系統零部件的材質耐高溫方面及供應商角度分析

目前轉向系統高壓管的軟管一般采用CSM，硬管一般采用邦迪管；低壓管和冷卻管的軟管一般采用NBR/CR或CPE，低壓管采用邦迪管或鋁管；本車型的高壓軟管采用CSM。

本車型轉向系統的油管經96h，120℃高溫箱試驗后，出現不同狀態，如圖3。

浸泡高壓軟管的液體明顯變黑，冷卻管的液體顏色變渾濁，低壓管、吸油管的液體顏色變化不大。由此推斷高壓管是轉向液變黑的主要原因。

不同車型不同供應商的高壓管、冷卻管同時放在高溫箱做對比試驗。

經過100h，120℃高溫箱試驗后，出現不同狀態，如圖4。

高壓管高溫浸泡轉向液后，B、C車型（同一供應商）的轉向液顏色變化較小，稍顯渾濁，本車型（與B、C不同供應商）的轉向液明顯變黑。

對本車型的高壓管、發黑液進行GC-MS分析。轉向液在高溫下，不斷溶脹萃取橡膠，使橡膠中的固體顏料1-甲級哌嗪、酞菁染料、鄰苯二甲酸酯類增塑劑進入轉向液，酞菁染料在有機體中顯黃綠色，酒紅色的轉向液與黃綠色的酞菁染料等混合，依據三原色原理呈現黑色。

3、方案驗證

3.1改善轉向系統冷卻油管管路，降低轉向系統溫度

為降低轉向液溫度，通過把低壓管直徑加粗2mm以及改善冷卻油管管路走向，把冷卻管前移，布置在前格柵處，便于通風，從而達到降低油罐中轉向液溫度的目的。以本車型（5MT）進行優化，優化后的方案經實車測試轉向液溫度明顯降低，8字工況后轉向液溫度由95℃降到83.7℃；怠速原地轉向溫度由117.1℃降到89℃，降低28.1℃。

3.2改進高壓管材質，優化低壓管材質

供應商改進了高壓軟管的材質配方已通過高溫箱對比試驗，并經道路可靠性路試驗證6146Km后，轉向液與此前“發黑狀態”有明顯改善，如圖7。

4、結論

在解決此問題的過程中，通過調整冷卻油管的走向，優化轉向高壓油管的材質，從而有效解決了轉向液變黑問題。通過解決此問題，使我認識到轉向系統在設計時需注意的問題：

（1）轉向系統軟管材質必須耐高溫，不同供應商 ，同一材質，必須驗證材質性能，同時建議采用體系內供應商，不但可以縮短開發周期，節省開發成本，還能減小開發風險。

（2）前期設計時盡量把轉向冷卻管布置在易通風的位置，便于降低轉向系統溫度，有利于延長轉向系統零部件的使用壽命及提高轉向系統的安全性能。

（3）轉向系統各零部件的清潔度必須滿足企業標準的要求。

[1] 王霄鋒.汽車底盤設計（第一版）[M].北京:清華大學出版社,2010 (04).

[2] Q/HMA 2004-2014汽車自動變速箱液技術條件[S].

[3] Q/HMA 3167-2010液壓轉向系統清潔度要求[S].2015.7.14.

[4] GB/Z 20423-2006液壓系統總成.清潔度檢驗[S].

A vehicle steering fluid black problem analysis

Liu Weihong, Guan Xiongfei, Xie Xianling
（Haima Bussines Automobile R&D Co., Ltd., He’nan Zhengzhou 450016）

In a model in the hydraulic power steering fluid black problem in the process of system development, this article, through high temperature box contrast test method are analyzed, mainly because of steering system temperature on the high side and the high pressure pipe is not high temperature resistant, etc., and puts forward the corresponding corrective actions, and through the road reliability test certificate.

Hydraulic; Steering System; power steering fluid; black

U463.4

A

1671-7988（2015）09-132-03

劉偉紅，就職于海馬轎車有限公司，主要從事汽車底盤設計及研發工作。