修車還是要懂點流體力學的|寶馬X5轉向異響

癥狀描述

出毛病的是一台2010年產的寶馬X5，用的是3.0L自然吸氣N52B30發動機，液壓助力轉向。車主反饋，在低速時大角度地轉動方向盤，偶爾會感覺到震顫感，還伴隨明顯的異響。

按照車主的描述，我們果然聽到了類似敲擊破鐵桶一般的咔咔雜音，音量也很大，車內車外都能清楚地聽到。

我也很快就找到了異響發生的規律——只要在怠速工況下，快速、大角度（左右各半圈就夠了）連續打方向，持續7、8次後，必然會有異響出現，方向盤也會有明顯震顫打手的感覺——所以，這也不是什麼「偶發」，轉向系統肯定出毛病了。

雖然試車很順利，但試車後我就懵逼了，這到底是什麼故障呢？似乎沒有任何零件會發出這種「沙啞」的敲擊聲，而且只是在轉向時才有，這顯得更奇怪了。

據技師反饋，這個故障比較常見，一年總會遇到十幾次。但這個故障很難搞，嘗試了很多方法，但維修效果都不理想。

如果故障好解決的話，我會在知乎上寫文章嗎？

初步嘗試

先縷縷思路：

有異響出現，就一定要先確認異響源。

但就像大部分的轉向異響一樣，當我們舉升車輛再打方向，異響就消失不見了。無論停車還是低速行駛時，我們都沒法確認異響源。

實際上，你感覺到就是所有的轉向系零件都在咔咔作響，根本無法鎖定目標，而且似乎都是被激勵起來的，真正的源頭卻一直找不到。

此時，底盤件是無法被排除的，而且也最有可能發出低沉的敲擊聲。儘管我從來沒聽過底盤件會發出敲破鐵桶一樣的聲音。於是乎，我們檢查了方向機的固定螺栓、轉向管柱、方向機橫拉杆球頭……當然，它們都是正常工作的。

經技師提醒，我們注意到擺臂球頭在轉向時也會跟轉——會不會是球頭裡面鏽蝕嚴重導致的異響和轉向手感震顫？

我們給球頭注射了潤滑劑，果不其然——

然並卵！

一線曙光

就在一片困頓時，我打開機蓋盯著發動機艙，讓技師不停地打方向，在不斷的咔咔聲中，試圖找到點靈感。

我看著咔咔亂響的水箱、油管，不禁開了個腦洞：異響源會不會就是管路本身？

順著這個思路，我很快想起來「水錘效應」。

所謂「水錘效應」，就是管路中壓力的波動敲擊管路，產生巨大的聲響、振動。有時候，我們擰開水龍頭，會感覺到水龍頭猛烈振動、發出DuangDuang的巨響，這也是水錘效應。

其實我沒學過流體力學，只是修過家裡的自來水管子……

雖然場景很奇葩，但似乎也能講得通。

做試驗咯！

於是乎，這個方向盤震顫、打方向異響的故障，上升到了流體力學的範疇，變成了一場關乎質量、粘度、流速和振動的遊戲。

本著由簡到繁的原則，我打算先從改變流體粘度著手。希望通過改變流體粘度，從而避開管路的固有頻率。

說人話的版本就是：換轉向助力油。

結果必然是沒用，新舊油之間的粘度差可以忽略不計。

我想到力魔有些添加劑能夠改變油液粘度，於是我給加了一管子的力魔自動變速箱油添加劑。

還是沒改觀，力魔的添加劑畢竟不是印度神油，揚湯止沸是指望不上了。

狠招迭出

流體的密度、粘度都沒法改變，我就只能在阻尼上下功夫了——

我拆掉轉向助力油壺的進油管和出油管，往裡面塞了點東西。

在較細的進油管，我塞了一截管徑略小的氣管進去，截面積小了一半多。

出油管比較粗，我就找了個14mm的中飛長套筒塞了進去。

這次管用了！

一方面，原來的管路截面積都被縮小了，相當於給它們加了節流孔。另一方面，頗有份量的套筒嵌在管子里，也改變了管路的固有頻率，當水錘發生時，不會產生共振。

不過從源頭來分析，還是轉向助力泵的老化導致了整個系統出現了水錘效應。我們建議客戶更換轉向助力泵，進一步降低未來再次出現這個故障的可能性。

對德國人的一通牢騷

實際上，寶馬從一直不停地更新轉向系統的配件，而且有些配件是更新了沒多久，又被更新了一次。一直到2013年才停下腳步，整套系統算是安生了下來。

雖然說更新配件，不敢說都是管路振動引起的，但可能性非常高。如此推測，寶馬在振動優化方面技術力量還是不夠的，簡簡單單的一個轉向助力油管路，就來回調整N次。

其實這並不罕見，反反覆復的驗證，絕對在德國造的情理之中。

看過德國的一些工程方面的教材、文獻，用過一些德國的軟體，再去看看美國人的，甚至國內的工程研發單位的軟硬體配置，你會明白——

德國人可以把問題想得非常簡單，對CAE的依賴度不高，因為他們大量的工程結論是來自於試驗。

舉個例子：在中國學《汽車理論》需要高等數學、線性代數、複變函數、數值分析……而德國人的《汽車理論》，用高中數學知識就能解決。中國《汽車理論》一直在試圖求解析解，而德國《汽車理論》則有很多的經驗公式。

能把複雜問題簡單化，這是一種能力，可當問題不夠簡單時，這又會產生非常多的麻煩。理論計算不充分，就會在試驗階段來回反覆。如果研發流程又被壓縮的很緊——比如去售後擦屁股——就一定會暴露問題。

Diss完德國佬，解決方法已經顯而易見了。