Jak funguje elektrický posilovač řízení: princip činnosti, zařízení a chyby

Jak funguje elektrický posilovač řízení automobilu? Princip fungování elektrického posilovače řízení spočívá v elektrickém pohonu, který poskytuje dodatečnou sílu při otáčení volantu. Díky tomuto konstrukčnímu prvku nemusíte volant otáčet oběma rukama. Snímač měří točivý moment a přenáší jej do řídicí jednotky zesilovače. V závislosti na úhlu natočení tato jednotka vypočítává výkon, který je třeba přenést na motor zesilovače. Samotný snímač je umístěn ve spínači sloupku řízení. Pro zpětnou vazbu je na rotoru motoru umístěn další snímač, který také přenáší informace o rychlosti otáčení do řídicí jednotky. Elektrický posilovač řízení se objevil v polovině devadesátých let. Do roku 2016 je instalován v polovině všech automobilů na planetě. Taková velká popularita je dána řadou jeho vlastností a prakticky žádnými nevýhodami. Jeho výhody oproti hydraulickému posilovači jsou:

• kompaktnost;
• bodové nastavení charakteristik;
• množství informací poskytnutých k práci;
• spolehlivost a hospodárnost;
• nízká hlučnost.

Jedinou nevýhodou je jeho výkon, a proto těžká vozidla stále disponují pouze posilovačem řízení.

Na první pohled je takový sofistikovaný systém zbytečný, ale zajišťuje výpočet síly působící na elektromotor v celém rozsahu otáčení volantu. Tato síla závisí na parametrech, jako jsou:

1. Velikost točivého momentu na volantu.
2. Rychlost, kterou auto jede.
3. Otáčky motoru.
4. Úhlová rychlost volantu.

Posilovač řízení přitom poskytuje v celém rozsahu přibližně stejnou sílu.

Schémata řízení

Existují 3 schémata pro instalaci elektrického zesilovače. Bez ohledu na schéma se obecná konstrukce elektromechanického zesilovače skládá z elektromotoru, mechanické převodovky, dvou senzorů a dvou převodových stupňů nebo paralelního pohonu.

1. EPS je instalován na sloupku řízení. Jedná se o nejkompaktnější variantu, která nevyžaduje velké úsilí k otáčení volantem. Elektromotor a mechanická převodovka jsou umístěny pod volantem. Obrovskou výhodou je, že se nachází v kabině, nikoli pod kapotou, kde je zařízení chráněno před prachem a nečistotami, což následně prodlužuje jeho životnost. V případě poruchy zařízení také snadno pochopíte princip instalace a vyměníte jej svépomocí, což ušetří peníze. Tento typ držáku zesilovače se používá hlavně u malých aut.
2. Instalace na volant. Takto se zesilovač instaluje hlavně u minibusů a SUV. Zde je zapotřebí větší úsilí, které se přenáší přes převodovku. Koneckonců, čím větší je auto, tím více váží a tím větší úsilí je potřeba k otočení.
3. Instalace na mechanismus s kuličkovým šroubem, kde se síla z elektromotoru přenáší na hřeben pomocí řemenového pohonu. Tato metoda zajišťuje největší sílu elektromotoru při otáčení. Takto se montuje elektrický posilovač řízení do nákladních automobilů a autobusů.

Ať už je mechanismus instalace elektrického posilovače řízení jakýkoli, dochází k poruchám v řídicí jednotce, při jejímž selhání volant neblokuje. A auto lze bezpečně odjet do servisu, kde bude vyměněno nebo seřízeno.

Konstrukce a princip činnosti elektrického posilovače řízení

Jak funguje elektrický posilovač řízení z hlediska bezpečnosti? Elektrický posilovač řízení je mnohem jednodušší než hydraulický posilovač. Neobsahuje žádné spotřební materiály ve formě kapalin. Není zde mnoho pohyblivých kloubů a těsnění (kritická místa pro prasknutí). Proto nyní dochází k hromadnému odmítání starých hydraulických posilovačů. Na tuto technologii přešli i tuzemští výrobci vozů VAZ.

Technické vlastnosti elektrického posilovače řízení:

• napájecí napětí (nominální) – 12 V;
• maximální kompenzační moment – 35 Nm;
• maximální odběr proudu – 50 A;
• odběrový proud (síla působící na volant, výstupní hřídel zesilovače je blokována) – maximálně 15 A.

Jeho vznik pomohl výrobcům automobilů implementovat řadu nových funkcí, jako například:

• zvýšení stability směnného kurzu;
• automatické parkování;
• udržování jízdních pruhů.

Hlavní režimy činnosti posilovače řízení

Jak asi tušíte, posilovač řízení nefunguje neustále. Ale pouze při otáčení kol a ne při vysokých rychlostech. Kola se však otáčejí za různých podmínek. Práce vykonávaná motorem se tedy liší v závislosti na podmínkách. Moderní řídicí jednotky dokáží určit, v jakém režimu se vůz pohybuje, a přizpůsobit tomu točivý moment motoru.

Parkovací režim

Při parkování je rychlost vozu nízká nebo žádná a úhly natočení volantu jsou velké. Informace přenášené ze snímače úhlu natočení jdou do řídicí jednotky a pokud je rychlost minimální a úhly natočení a točivý moment jsou velké, aktivuje se parkovací režim. V něm je elektrický posilovač řízení maximálně zatížen. Vzniká tak tzv. „lehký volant“.

Městský jízdní režim

Jízda ve městě je podmíněna neustálým zastavováním, odbočováním a změnami jízdních pruhů. Zde se pohybuje rychlostí 40-60 km/h. V důsledku toho dochází k zátěži ve středním rozsahu otáček, jednotka zpracovává informace o rychlosti a úhlu natočení a vysílá signál do elektromotoru.

Režim jízdy na dálnici

Zvláštností této jízdy jsou vysoké rychlosti a malý úhel natočení při změně jízdního pruhu. V souladu s tím se rozhoduje o malém zatížení motoru nebo o jeho úplné absenci.

Koneckonců, pokud včas neodstraníte pomoc, auto se při sebemenším otočení volantu prudce zatočí, a to i v malém úhlu, což povede k nehodě.

Udržování středové polohy kol

Řídicí jednotka často plní funkci udržování průměrné polohy kol. To je nezbytné v podmínkách různého tlaku v pneumatikách, všechny informace jsou zpracovávány a provádí se korekce. Také při otáčení volantu za pohybu se k obvodové síle přičítá tažná síla, která působí na kola a mění jejich polohu. Řídicí jednotka to zohledňuje a polohu upravuje.

Selhání elektrického posilovače

V případě poruchy se spustí chybový signál, kontrolka, která řidiče upozorní, že je něco v nepořádku. Může se jednat o signál poruchy nebo varování ochranných systémů. Pokud je volant dlouhodobě držen v krajních polohách, vinutí se zahřeje a ochrana vypne elektrický zesilovač, aby se zabránilo poruše. To je chyba řidičů, kteří rádi parkují na nesprávném místě a otáčejí volantem do krajní polohy, aby jejich auto nemohlo být odtaženo.

Další častou příčinou poruchy je selhání snímače rychlosti. Zde pomůže pouze jeho kompletní výměna za nový.

V některých případech se vyplatí kalibrovat elektrický posilovač řízení:

• geometrie kol;
• přechod na nové disky;
• výměna dílů EPS nebo samotného EPS.

Toto nastavení vám umožní nastavit volant do nulové polohy bez jakéhokoli vychýlení do stran.

Celkový

V důsledku toho vidíme, že elektrický posilovač řízení nahrazuje hydraulický posilovač řízení. Pokud byl zpočátku elektrický posilovač řízení instalován pouze do malých aut, nyní se dostal i do SUV a sportovních vozů. Těžká vozidla stále používají hydraulický posilovač řízení, ale i zde instalují kombinované verze dvou zesilovačů. Ano, nízký výkon brání úplné výměně hydraulického posilovače řízení, ale všechny jeho výhody převažují nad několika nevýhodami.