SSP 259 Elektrohydrauliczne wspomaganie układu kierowniczego
Budowa i zasada działania
Informacje ogólne
W elektrohydraulicznym układzie wspomagania siła wspomagająca zależy od prędkości jazdy i prędkości skręcania kierownicy.
W miejsce pompy łopatkowej, stosowanej w dotychczasowych układach wspomagania, ten układ ma pompę zębatą, umieszczoną w agregacie elektrohydraulicznym.
Nie jest ona napędzana bezpośrednio przez silnik samochodu, ale przez silnik elektryczny, również umieszczony w tym agregacie.
Silnik elektryczny pracuje tylko wtedy, gdy jest włączony zapłon i uruchomiony silnik samochodu.
Sterownik wspomagania kierownicy odbiera i ocenia sygnały prędkości skręcania kierownicy, prędkości jazdy i prędkości obrotowej silnika. Na tej podstawie sterownik steruje prędkością obrotową silnika elektrycznego, a więc ilością oleju hydraulicznego, tłoczonego przez pompę.
Blokada ponownego włączenia
Elektrohydrauliczne wspomaganie układu kierowniczego ma blokadę ponownego włączenia po zakłóceniach w działaniu, usterce albo wypadku. Jeżeli przyczyną wyłączenia układu był wypadek, do zniesienia blokady potrzebny jest tester diagnostyczny.
Blokadę spowodowaną innymi przyczynami można znieść przez wyłączenie zapłonu i ponowne uruchomienie silnika. W niektórych przypadkach trzeba odczekać ok. 15 min, by agregat elektrohydrauliczny ostygł po przegrzaniu. Jeśli po tym czasie uruchomienie silnika samochodu nie powoduje odblokowania układu wspomagania, przyczyną jest usterka w instalacji lub samym agregacie elektrohydraulicznym. Trzeba wtedy odczytać pamięć błędów i usunąć usterki lub wymienić agregat.
Agregat elektrohydrauliczny
Agregat elektrohydrauliczny jest zamkniętym podzespołem.
Specjalny wspornik agregatu jest przykręcony do lewej podłużnicy, pomiędzy zderzakiem a nadkolem. Do tego wspornika – poprzez poduszki gumowe – jest zamocowany agregat elektrohydrauliczny.
W agregacie elektrohydraulicznym znajdują się:
- pompa zębata, zawór ograniczający ciśnienie i silnik hydrauliczny,
- zbiornik wyrównawczy oleju,
- sterownik wspomagania kierownicy.
Agregat elektrohydrauliczny jest bezobsługowy. Do smarowania jego elementów wykorzystano olej hydrauliczny.
Nie przewiduje się naprawy zespołu hydraulicznego, dlatego jest on nierozbieralny.
Przewód ciśnieniowy łączy zespół hydrauliczny z przekładnią kierowniczą.
Z przekładni olej płynie przewodem powrotnym do zbiornika wyrównawczego.
Sterownik wspomagania kierownicy J500
Sterownik wspomagania kierownicy J500 jest częścią agregatu elektrohydraulicznego.
Sygnały odbierane
- prędkość obrotowa silnika spalinowego
- prędkość jazdy
- prędkość skręcania kierownicy
Zadanie
Steruje pracą pompy hydraulicznej w zależności od prędkości skręcania kierownicy i od prędkości jazdy.
Dodatkowe funkcje
- zabezpieczenie termiczne układu wspomagania
- blokada ponownego włączenia po zakłóceniach w działaniu
Samodiagnoza
Sterownik rozpoznaje błędy, występujące podczas pracy, i zapamiętuje je w pamięci nieulotnej.
Działanie pompy
| Zapłon | Silnik spalinowy | Pompa | Wspomaganie kierownicy |
|---|---|---|---|
| włączony | pracuje | pracuje | jest |
| wyłączony | nie pracuje, prędkość jazdy = 0 | nie pracuje | nie ma |
Wspomaganie kierownicy
| Prędkość jazdy | Prędkość skręcania kierownicy | Wydajność pompy | Wspomaganie kierownicy |
|---|---|---|---|
| mała np. podczas parkowania | duża | duża | silne (łatwo skręcić koła) |
| duża np. na autostradzie | mała | mała | słabe (trudniej skręcić koła) |
Układ firmy TRW
Czujnik wspomagania kierownicy G250
Zadanie
Czujnik wspomagania kierownicy G250 jest umieszczony w górnej części przekładni kierowniczej i mierzy obrót wałka wejściowego przekładni. Na podstawie kąta obrotu wałka wylicza jego prędkość obrotową. Nie mierzy on całkowitego kąta skrętu kierownicy (a więc pośrednio kąta skręcenia kół samochodu)!
Wykorzystanie sygnału
Sterownik wykorzystuje ten sygnał do rozpoznania ruchu kierownicy.
Im większa prędkość skręcania kierownicy, tym większa prędkość obrotowa pompy, a więc i jej wydajność (pomijamy tu wpływ prędkości jazdy).
Funkcja zastępcza
W razie uszkodzenia czujnika układ wspomagania pracuje w trybie awaryjnym.
Wspomaganie nadal działa, jednak do skręcania kół trzeba użyć większej siły.
Samodiagnoza
Czujnik jest nadzorowany w ramach samodiagnozy.
Błędy związane z czujnikiem są zapisywane w pamięci sterownika wspomagania kierownicy.
Można je odczytać testerem (funkcja 02 – Odpytanie pamięci usterek). Rozpoznawane błędy to:
- zwarcie z masą
- przerwa / zwarcie z plusem
- uszkodzenie
Połączenia elektryczne
- G250 czujnik wspomagania kierownicy
- J500 sterownik wspomagania kierownicy
Czujnik pojemnościowy
Pomiędzy elektrodami dziewięciu kondensatorów płytkowych obraca się wirnik, zamocowany do wałka wejściowego przekładni. Przesuwanie się wirnika powoduje zmianę pojemności kondensatorów. Na tej podstawie układ elektroniczny czujnika wylicza kąt obrotu kierownicy i prędkość jej skręcania, a następnie przesyła te sygnały do sterownika wspomagania.
Układ firmy KOYO
Czujnik wspomagania kierownicy G250
Zadanie
Czujnik G250 jest umieszczony w górnej części przekładni kierowniczej, przy wałku wejściowym. Mierzy kąt obrotu wałka i na tej podstawie wylicza jego prędkość obrotową. Nie mierzy on całkowitego kąta skrętu kierownicy (a więc pośrednio kąta skręcenia kół samochodu)!
Wykorzystanie sygnału
Sterownik wykorzystuje ten sygnał do rozpoznania ruchu kierownicy.
Im większa prędkość skręcania kierownicy, tym większa prędkość obrotowa pompy, a więc i jej wydajność (pomijamy tu wpływ prędkości jazdy).
Funkcja zastępcza
W razie uszkodzenia czujnika układ wspomagania pracuje w trybie awaryjnym.
Wspomaganie nadal działa, jednak do skręcania kół trzeba użyć większej siły.
Samodiagnoza
Czujnik jest nadzorowany w ramach samodiagnozy. Błędy, związane z czujnikiem, są zapisywane w pamięci sterownika wspomagania kierownicy.
Można je odczytać testerem (funkcja 02 – Odpytanie pamięci usterek). Rozpoznawane błędy to:
- zwarcie z masą
- przerwa / zwarcie z plusem
- uszkodzenie
Połączenia elektryczne
- G250 czujnik wspomagania kierownicy
- J500 sterownik wspomagania kierownicy
Zasada działania czujnika hallotronowego
Czujnik hallotronowy jest elektronicznym łącznikiem sterującym. Składa się z wirnika (pierścienia magnetycznego z 60 magnesami) i układu scalonego w czujniku. W układzie scalonym hallotronu prąd zasilający przepływa przez płytkę półprzewodnikową. Wirnik obraca się w szczelinie powietrznej. Duża liczba magnesów na wirniku umożliwia bardzo dokładny pomiar kąta obrotu kierownicy.
Położenie, w którym magnes wirnika znajduje się obok układu scalonego hallotronu, nazywa się bramką magnetyczną. W układzie scalonym, na płytce półprzewodnikowej, powstaje wtedy napięcie Halla. Wysokość napięcia zależy od natężenia pola magnetycznego pomiędzy magnesami trwałymi.
Gdy magnes opuszcza bramkę magnetyczną, układ scalony hallotronu odchyla pole magnetyczne. Napięcie Halla opada i układ scalony rozłącza obwód.
Czujnik skrętu kierownicy G85
Zadanie
Czujnik G85 mierzy kąt, o jaki kierowca skręcił kierownicę. Następnie wysyła tę informację magistralą CAN do sterownika ABS J104 i do sterownika wspomagania kierownicy J500. Budowę i zasadę działania czujnika opisano w zeszycie nr 204 „Układ ESP”, na str. 19.
Wykorzystanie sygnału
Ten sygnał, obok sygnałów prędkości obrotowej silnika spalinowego i prędkości jazdy, służy sterownikowi J500 do wyznaczania prędkości obrotowej (a więc i wydajności) pompy.
Funkcja zastępcza
W razie uszkodzenia czujnika układ wspomagania pracuje w trybie awaryjnym.
Wspomaganie nadal działa, jednak do skręcania kół trzeba użyć większej siły.
Samodiagnoza
Po wymianie sterownika lub czujnika trzeba czujnik wykalibrować, tzn. wyuczyć jego położenie neutralne. Czujnik jest nadzorowany w ramach samodiagnozy. Błędy związane z czujnikiem są zapisywane w pamięci sterownika wspomagania kierownicy.
Można je odczytać testerem (funkcja 02 – Odpytanie pamięci usterek). Rozpoznawane błędy to:
- czujnik skrętu kierownicy – brak komunikacji
- nieprawidłowe ustawienie
- uszkodzenie mechaniczne
- uszkodzenie
- niewiarygodny sygnał
Połączenia elektryczne
- G85 czujnik skrętu kierownicy
- G250 czujnik wspomagania kierownicy
Sterowanie hydrauliczne
W hydraulicznym zaworze sterującym znajduje się (tak jak w konwencjonalnych układach sterowania) drążek skrętny, połączony jednym końcem z suwakiem obrotowym, a drugim z tuleją sterującą.
Jazda na wprost
Podczas jazdy na wprost drążek skrętny ustawia suwak obrotowy i tuleję sterującą w położeniu neutralnym. Czujnik wspomagania kierownicy nie rejestruje ruchu kierownicy.
Olej przepływa przez hydrauliczny zawór sterujący i powraca przewodem powrotnym do zbiornika wyrównawczego.
Rowki sterujące w suwaku obrotowym i tulei sterującej są tak ustawione, że olej dopływa do obu komór siłownika przekładni. Następnie olej powraca przez rowki powrotne zaworu do zbiornika wyrównawczego.
Skręcanie kół w lewo
Skręcenie wałka skrętnego powoduje obrót suwaka obrotowego względem tulei sterującej. Rowki sterujące otwierają dopływ oleju do prawej komory siłownika.
Olej pod ciśnieniem napływa do tej komory, wspomagając skręcanie kół. Równocześnie suwak obrotowy zamyka dopływ oleju do lewej komory siłownika i otwiera odpływ z niej.
Przesuwający się tłok wypycha olej z lewej komory siłownika do przewodu powrotnego.
Gdy skręcanie kół zostanie zakończone, wałek skrętny ponownie ustawia suwak obrotowy i tuleję sterującą w położeniu neutralnym.
