摘要：文章通過介紹壓力開關的機構及工作原理，闡述了壓力開關在轉向油泵工作時是如何保持發動機轉速的穩定，并通過在某車型上進行對比試驗驗證，進一步證明壓力開關對發動機轉速的穩定作用。

　　關鍵詞：論文發表代理,壓力開關,發動機轉速,轉向油泵,汽車車型,對比試驗

　　1 背景

　　液壓轉向系統的轉向油泵由發動機來驅動，并消耗發動機功率。當車輛在原地怠速轉動方向盤或者低檔怠速轉彎行駛時，此時地面的轉動摩擦力較大，需要轉向系統消耗較大的功率來保證車輛的正常轉向，因此會導致轉向系統的油壓升高，從而使轉向油泵消耗的發動機功率增加，進而導致發動機轉速大幅度下降，某些極限工況下甚至會導致發動機熄火，而且這一現象在搭載小排量發動機的車型上尤為明顯。如果在液壓轉向系統上安裝壓力開關，當轉向系統油壓升高時，壓力開關導通，并發出相應電信號至發動機電子控制單元(ECU)，通過ECU進行內部運算并輸出指令，使節氣門開度增大，提高發動機轉速，使發動機的輸出功率增加，從而降低發動機轉速大幅度下降甚至熄火的風險。

　　2 壓力開關

　　2.1 壓力開關結構

　　轉向系統壓力開關形式很多，但基本結構相同，主要組成為：定觸頭總成、動觸頭總成、傳感彈簧以及其他附件(見圖1)。

　　(1)定觸頭總成：壓力開關工作時位置固定不變的部件;(2)動觸頭總成：壓力開關工作時向定觸頭總成方向移動并接觸定觸頭總成的部件，當二者接觸以后會產生電信號并通過導線傳送至發動機電子控制單元處;(3)傳感彈簧：動觸頭總成移動需克服的阻力裝置;(4)附件：擋圈、墊片等用于密封、固定等作用。

　　圖1 圖2

　　2.2 工作原理

　　壓力開關通常裝在轉向泵體上或者高壓油管上，并通過導線與發動機電子控制單元ECU連接。當轉向系統油壓低于壓力開關設定值時，壓力開關處于斷開狀態，此時液壓轉向系統不會產生電信號去提高發動機轉速。當轉向系統油壓高于壓力開關設定值時，壓力開關閉合并輸出電信號，發動機ECU接收到壓力開關的信號輸入，通過內部計算并輸出相應指令，加大節氣門開度，使發動機輸出功率升高并使發動機轉速保持相對穩定的狀態，避免轉速大幅度下降甚至熄火。以某款車型的壓力開關為例：(1)導通壓力P1：15～20bar，其中的5bar是由于零部件的一致性導致的公差范圍;(2)滯后壓力P2：8bar，滯后壓力為壓力開關由導通狀態變為斷開狀態時油壓需要下降的壓力差值。

　　如圖2所示，當轉向系統的油壓達到導通壓力P1時，壓力開關定觸頭總成克服傳感彈簧的阻力向定觸頭總成移動并接觸，壓力開關導通并向發動機ECU發送電信號，發動機ECU接收到信號后通過內部計算，然后輸出指令，加大節氣門開度，提高發動機輸出功率。如果壓力繼續升高(繼續打方向或者轉向阻力增大)，壓力開關將保持導通狀態，此時壓力開關將持續向發動機ECU輸入電信號并使節氣門保持較大的開度，發動機輸出功率也保持在一個相對較高的數值。如果壓力降低，從圖2可以看出，當油壓降到P1時，壓力開關仍然處于導通狀態，當壓力繼續下降到P1-P2時，壓力開關才會斷開。壓力開關的動觸頭總成移動需要克服傳感彈簧的阻力，所以導通壓力P1的設定與壓力開關的傳感彈簧的彈性特性有關。

　　2.3 參數選擇

　　根據前文所述，壓力開關的主要參數為：導通壓力P1和滯后壓力P2。

　　N× 612×η×103

　　P= ― ( kgf/cm2)

　　q×n

　　式中：

　　q――泵排量，mL/r

　　n――泵轉速，rpm

　　η――泵總效率

　　N――發動機允許負荷功率，kW

　　當發動機的ECU需要的信號為電流信號時，應該根據發動機要求設定壓力開關的接通電阻最大值和斷開關最小值。

　　2.4 故障檢測

　　使發動機熄火，拔開壓力開關的接頭，在油泵插座上連接歐姆表，再重新啟動發動機。逐漸關閉閥門，使油壓升高，然后觀察開關接通時的壓力值是否為P1;逐漸打開閥門，使油壓降低，然后觀察開關斷開時的壓力值是否為P1-P2。如果有一項不符合，更換壓力開關。

　　3 對比試驗

　　選用某車型進行對比試驗，該車型的發動機排量為1.3L，自然吸氣。試驗場地為平整的水泥路面，環境溫度為15℃～18℃。為了使轉向系統消耗較大功率，在試驗進行過程中均需要快速將方向盤打到底。由于是否使用空調對發動機的轉速有較大影響，故將空調開閉狀態作為參考因素之一;其他兩個變量為轉向油泵是否有壓力開關及車輛處于原地怠速狀態或一檔怠速行車。

　　第一組試驗選用無壓力開關、空調關閉、空擋怠速條件進行試驗，首先充分熱車，將車輛停放在平整的水泥路面上，保持怠速狀態，快速轉動方向盤，查看轉速變化情況。熱車怠速目標轉速為700r/min，當轉動方向盤時發動機轉速最大下跌約205r/min，存在熄火風險，實驗曲線如圖3所示：

　　圖3

　　第二組試驗選用無壓力開關、空調打開、空擋怠速條件進行試驗，按照第一組試驗方法，熱車開空調的目標怠速為900r/min，當轉動方向盤時，發動機轉速最大下跌約279r/min，實驗曲線如圖4所示，此時轉速波動非常明顯。第三組試驗選用無壓力開關、空調打開、一檔怠速行車條件進行試驗，熱車怠速行駛并開空調的目標轉速為900r/min，怠速行車過程中快速轉動方向盤，轉速下跌最大約312r/min，此時空調因轉速過低(當轉速降低到600r/min時，空調停止工作)而切斷，實驗曲線如圖5所示，此時轉速波動十分明顯。 　　圖4 圖5

　　第四組試驗選用有壓力開關、空調關閉、空擋怠速條件進行試驗，熱車怠速目標轉速為700r/min，快速轉動方向盤時轉速波動在±50r/min內，轉速波動在可接受范圍內，實驗曲線如圖6所示。第五組試驗選用有壓力開關、空調打開、空擋怠速條件進行試驗，熱車怠速開空調目標轉速為900r/min，快速轉動方向盤時轉速波動在±85r/min內，實驗曲線如圖7所示。

　　圖6 圖7

　　第六組試驗選用有壓力開關、空調打開、一檔怠速行車條件進行試驗，熱車怠速行駛并開空調目標轉速為900r/min，怠速行車過程中快速轉動方向盤，轉速波動約在±100r/min內，實驗曲線如圖8所示：

　　圖8

　　在上面的六幅曲線圖中，紅色曲線代表發動機實際轉速;粉色曲線為發動機理論轉速;綠色曲線為實際轉速與理論轉速差值。其中，由于空調壓縮機工作時會消耗較大發動機功率，故當空調打開時，發動機怠速轉速會增加200r/min。將上述試驗數據進行整理之后，可以得到如表1所示表格：

　　表1

　　組號 壓力開關 空調 車況 發動機理論轉速r/min 轉速最大差值r/min

　　第一組 無 關閉 空擋怠速 700 205

　　第二組 無 開啟 空擋怠速 900 279

　　第三組 無 開啟 一檔怠速 900 312

　　第四組 有 關閉 空擋怠速 700 50

　　第五組 有 開啟 空擋怠速 900 85

　　第六組 有 開啟 一檔怠速 900 100

　　觀察第一組、第二組、第三組數據，可以得出結論：搭載小排量發動機的車輛在轉向系統消耗較大功率時，發動機轉速下降幅度較大，存在發動機熄火的風險(其中第三組數據中當發動機轉速低至600r/min時，空調關閉)。分別對比第一組和第四組、第二組和第五組、第三組和第六組實驗數據，可以得出結論：當轉向系統消耗較大的發動機功率時，壓力開關工作對發動機轉速的穩定具有顯著的效果。

　　參考文獻

　　[1] 羅永健，何小帆，姚起宏.轎車整體式動力轉向系統的故障診斷與維修[J].廣西交通科技，2002，(3).

　　作者簡介：吳增月，男，河北保定人，供職于長城汽車股份有限公司技術中心-河北省汽車工程技術研究中心，研究方向：汽車工藝與維修。