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修车还是要懂点流体力学的!宝马X5转向异响维修案例

戳链接听听异响:http://new-play.tudou.com/v/874746827.html?spm=a2hzp.8244740.0.0

症状描述

这次出毛病的是一台2010年产的宝马X5,用的是3.0L自然吸气N52B30发动机,液压助力转向。


车主反馈,在低速时大角度地转动方向盘,偶尔会感觉到震颤感,还伴随明显的异响。


按照车主的描述,我们果然听到了类似敲击破铁桶一般的咔咔杂音,音量也很大,车内车外都能清楚地听到。


我也很快就找到了异响发生的规律——只要在怠速工况下,快速、大角度(左右各半圈就够了)连续打方向,持续7、8次后,必然会有异响出现,方向盘也会有明显震颤打手的感觉——所以,这也不是什么“偶发”,转向系统肯定出毛病了。


虽然试车很顺利,但试车后我就懵逼了,这到底是什么故障呢?


似乎没有任何零件会发出这种“沙哑”的敲击声,而且只是在转向时才有,这显得更奇怪了。


据技师反馈,这个故障比较常见,一年总会遇到十几次。但这个故障很难搞,尝试了很多方法,但维修效果都不理想。


再说,故障好解决的话,我还会写下这篇文章吗?


初步尝试

先捋捋思路:


有异响出现,就一定要先确认异响源。


但就像大部分的转向异响一样,当我们举升车辆再打方向,异响就消失不见了。无论停车还是低速行驶时,我们都没法确认异响源。


实际上,你感觉到就是所有的转向系零件都在咔咔作响,根本无法锁定目标,而且似乎都是被激励起来的,真正的源头却一直找不到。


此时,底盘件是无法被排除的,而且也最有可能发出低沉的敲击声。


尽管我从来没听过底盘件会发出敲破铁桶一样的声音。于是乎,我们检查了方向机的固定螺栓、转向管柱、方向机横拉杆球头……当然,它们都是正常工作的。


拆了方向机球笼套,就顺手换个黄油吧!


经技师提醒,我们注意到摆臂球头在转向时也会跟转——会不会是球头里面锈蚀严重导致的异响和转向手感震颤?


我们给球头注射了润滑剂,果不其然——


然并卵!


一线曙光

就在一片困顿时,我打开机盖盯着发动机舱,让技师不停地打方向,在不断的咔咔声中,试图找到点灵感。


我看着咔咔乱响的水箱、油管,突然有了个脑洞:异响源会不会就是管路本身?


这里声音最大,但真的听不出来到底是哪个“点”发出声音。


顺着这个思路,我很快想起来“水锤效应”。


所谓“水锤效应”,就是管路中压力的波动敲击管路,产生巨大的声响、振动。有时候,我们拧开水龙头,会感觉到水龙头猛烈振动、发出DuangDuang的巨响,这也是水锤效应。


其实我没学过流体力学,只是修过家里的自来水管子……


虽然场景很奇葩,但似乎也能讲得通。


做试验咯

于是乎,这个方向盘震颤、打方向异响的故障,上升到了流体力学的范畴,变成了一场关乎质量、粘度、流速和振动的游戏。


本着由简到繁的原则,我打算先从改变流体粘度着手。希望通过改变流体粘度,从而避开管路的固有频率。


说人话的版本就是:换转向助力油


在探求真理的道路上,转向助力油是不要钱的。


结果必然是没用,新旧油之间的粘度差可以忽略不计。


我想到力魔有些添加剂能够改变油液粘度,于是我给加了一管子的力魔自动变速箱油添加剂。


这是好东西!


这是1min后的好东西!


还是没改观,力魔的添加剂毕竟不是印度神油,扬汤止沸是指望不上了。


狠招迭出

流体的密度、粘度都没法改变,我就只能在阻尼上下功夫了——


我拆掉转向助力油壶的进油管和出油管,往里面塞了点东西。


在较细的进油管,我塞了一截管径略小的气管进去,截面积小了一半多。


出油管比较粗,我就找了个14mm的中飞长套筒塞了进去。


这次管用了!


一方面,原来的管路截面积都被缩小了,相当于给它们加了节流孔。另一方面,颇有份量的套筒嵌在管子里,也改变了管路的固有频率,当水锤发生时,不会产生共振。


不过从源头来分析,还是转向助力泵的老化导致了整个系统出现了水锤效应。我们建议客户更换转向助力泵,进一步降低未来再次出现这个故障的可能性。


对德国人的一通牢骚

2007年就开始生产的车型,结果2013还在debug,有的还不止1次。


实际上,宝马从一直不停地更新转向系统的配件,而且有些配件是更新了没多久,又被更新了一次。一直到2013年才停下脚步,整套系统算是安生了下来。


原厂更新之处,就是在管路里塞了节流阀


卡箍是用来固定管内的节流阀。


虽然说更新配件,不敢说都是管路振动引起的,但可能性非常高。如此推测,宝马在振动优化方面技术力量还是不够的,简简单单的一个转向助力油管路,就来回调整N次。


其实这并不罕见,反反复复的验证,绝对在德国造的情理之中。


看过德国的一些工程方面的教材、文献,用过一些德国的软件,再去看看美国人的,甚至国内的工程研发单位的软硬件配置,你会明白——


德国人可以把问题想得非常简单,对CAE的依赖度不高,因为他们大量的工程结论是来自于试验。


举个例子:在中国学《汽车理论》需要高等数学、线性代数、复变函数、数值分析……而德国人的《汽车理论》,用高中数学知识就能解决。中国《汽车理论》一直在试图求解析解,而德国《汽车理论》则有很多的经验公式。


把复杂问题简单化,这是一种能力,可当问题不够简单时,这又会产生非常多的麻烦。理论计算不充分,就会在试验阶段来回反复。如果研发流程又被压缩的很紧——比如去售后擦屁股——就一定会暴露问题。


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