Układy wspomagania elektrohydraulicznego – diagnozowanie usterek

, 4 września 2013, 16:24

Wspomaganie układu kierowniczego praktycznie stało się standardowym wyposażeniem pojazdów opuszczających obecnie fabryki. Nie posiadają go jedynie niektóre małe i ubogo wyposażone samochody.

Od kilkudziesięciu lat najbardziej rozpowszechnionym rozwiązaniem jest wspomaganie realizowane na drodze hydraulicznej. Typowy układ składa się z pompy napędzanej paskiem klinowym, przewodów hydraulicznych, zbiornika płynu i przekładni kierowniczej z zabudowanymi elementami hydraulicznymi. Podstawową jego zaletą jest stosunkowo prosta budowa i wynikająca z niej duża bezawaryjność. Główną wadą natomiast są duże straty energii spowodowane ciągłą pracą pompy zasilającej. Wiąże się z tym wysokie zużycie paliwa oraz emisji dwutlenku węgla. W małych samochodach posiadających silniki o stosunkowo niewielkiej mocy ciągle pracująca pompa wspomagania powoduje także ograniczenie ich osiągów. Ogólnoświatowa tendencja do budowy coraz bardziej ekonomicznych i ekologicznych pojazdów oraz oczekiwania klientów, aby także małe pojazdy posiadały wspomaganie kierownicy zmusiły konstruktorów do poszukiwania nowych rozwiązań. Powstały w ten sposób elektryczne i elektrohydrauliczne układy wspomagania.

Firma TRW posiadająca duże doświadczenie w konstrukcji i produkcji układów hydraulicznych opracowała i wdrożyła do seryjnej produkcji elektrohydrauliczny układ wspomagania EPHS (Electrically Powered Hydraulic Steering). Podstawową różnicą w porównaniu z klasycznym, hydraulicznym systemem jest zastosowanie w nim pompy napędzanej silnikiem elektrycznym, co spowodowało oddzielenie układu wspomagania od silnika napędowego pojazdu.

W sytuacji, gdy kierowca nie wykonuje skrętu kierownicą, silnik (oraz oczywiście pompa) nie pracuje w ogóle lub pracuje przy zmniejszonych obrotach, ograniczając w ten sposób energochłonność układu i nie powodując strat energii. Można powiedzieć, że układ EPHS połączył zalety wspomagania hydraulicznego – pewność działania, wysoka bezawaryjność, dobre tłumienie drgań przenoszonych od strony kół – z zaletami układów elektrycznych – łatwość sterowania, możliwość wyłączania, brak strat energii, gdy układ nie pracuje. Pozwala także na realizację dodatkowej funkcji komfortu, jaką jest wspomaganie adaptacyjne. W układach adaptacyjnych siła potrzebna do obracania kierownicy maleje wraz ze spadkiem prędkości pojazdu. Umożliwia to łatwe manewrowanie np. na parkingu oraz daje pewność prowadzenia pojazdu przy dużych prędkościach.

Podstawowe elementy układu EPHS to zespół pompy hydraulicznej, wspomagana przekładnia kierownicza, czujnik skrętu kierownicy oraz przewody hydrauliczne i elektryczne.

Na zespół pompy hydraulicznej składają się: zbiornik oleju, silnik elektryczny, pompa, zawór bezpieczeństwa oraz sterownik. Przekładnia kierownicza ma praktycznie taką samą konstrukcję jak w przypadku wspomagania hydraulicznego. Czujnik skrętu kierownicy może być zabudowany w przekładni (w pobliżu wałka wejściowego) lub na kolumnie kierowniczej.
Sterownik układu przetwarza sygnały z różnych czujników i na ich podstawie podejmuje decyzję o włączeniu i prędkości obrotowej pompy.

Podstawowe sygnały wejściowe to:

  • kąt i prędkość obrotu kierownicy
  • prędkość jazdy
  • prędkość obrotowa silnika
  • napięcie zasilające
  • temperatura pracy układu
  • informacja o zderzeniu (ze sterownika poduszek powietrznych)
     

W zestawie wskaźników pojazdu wyposażonego w układ EPHS znajduje się odpowiednia kontrolka przy pomocy której sterownik informuje kierowcę o wystąpieniu usterki.

Nieprawidłowe działanie lub całkowite wyłączenie układu jest najczęściej spowodowane zbyt niskim poziomem oleju, brakiem odpowiednich sygnałów wejściowych, spadkiem napięcia w instalacji elektrycznej samochodu lub uszkodzeniem zespołu pompy hydraulicznej.

Pierwszymi objawami wskazującymi na niski poziom oleju są głośna praca pompy i okresowe przerwy w działaniu układu. Poziom oleju sprawdzamy przy pomocy miarki znajdującej się w korku wlewowym lub oznaczeń poziomu umieszczonych na zbiorniku. Znajdują się na niej znaki określające minimalny i maksymalny poziom dla oleju zimnego i nagrzanego. Należy tutaj zaznaczyć, że olej znajdujący się w układzie nie ulega zużyciu i obniżenie się jego poziomu zawsze oznacza wyciek z układu. Dlatego przed uzupełnieniem poziomu oleju należy znaleźć miejsce i usunąć przyczynę tego wycieku. Najczęściej ma to miejsce w przekładni kierowniczej lub przewodach hydraulicznych, rzadziej z zespołu pompy hydraulicznej. Nieszczelności przekładni kierowniczej mogą występować na zębniku lub na zębatce pod osłonami drążków kierowniczych.

Może wystąpić taka sytuacja, że wyciekający z przekładni olej zbiera się w osłonach i wycieku nie widać na zewnątrz. Dlatego poszukując ewentualnych wycieków należy zajrzeć także pod osłony.

Natomiast, gdy wyciek oleju jest  spowodowany uszkodzeniem przekładni kierowniczej, nie powinno się dokonywać jej naprawy w warunkach warsztatowych. Naprawa powinna polegać na wymianie elementu na sprawny. Jedyne dopuszczalne w warunkach warsztatowych naprawy przekładni kierowniczych to wymiana drążków kierowniczych i chroniących ich osłon. Stan osłon powinno się sprawdzać przy okazji każdego przeglądu samochodu. Przez uszkodzoną osłonę do wnętrza przekładni dostają się piasek, sól i woda powodując szybkie uszkodzenie uszczelnień i powierzchni zębatki.

Montując nową lub zregenerowaną przekładnię należy pamiętać o zastosowaniu nowych elementów uszczelniających miejsca połączenia z przewodami hydraulicznymi. Rolę takich uszczelnień pełnią gumowe oringi lub podkładki wykonane z miękkiego metalu (miedzi lub aluminium).

W przypadku, gdy nieszczelność pojawiła się na przewodach hydraulicznych, to także trzeba je wymienić na nowe. Ze względu na stosunkowo duże ciśnienia panujące w układzie powinny to być przewody przeznaczone do określonego typu wspomagania.

Po usunięciu przyczyny wycieku zawsze należ napełnić układ nowym olejem i odpowietrzyć. Do napełniania układu używamy oleju zgodnego ze specyfikacją producenta pojazdu. W samochodach z typowo hydraulicznymi układami wspomagania często jest stosowany olej typu ATF. Inaczej wygląda sytuacja w przypadku układów elektrohydraulicznych (i także hydraulicznych w nowszych pojazdach). Tutaj bardzo często możemy spotkać produkt, który występuje pod określonym numerem zamówieniowym producenta pojazdu i nie należy zastępować go innym przypadkowo dobranym olejem.

Po napełnieniu układu odpowietrzamy go poprzez kilkukrotne obrócenie kierownicą od skrajnego do skrajnego położenia (bez uruchamiania silnika). Należy jednak pamiętać żeby w czasie odpowietrzania koła przedniej osi były uniesione. Zmniejsza to siły potrzebne do ich  poruszenia i zabezpiecza elementy  przed przedwczesnym uszkodzeniem w początkowej fazie pracy, kiedy w układzie i oleju znajdują się znaczne ilość powietrza. Podczas, gdy jedna osoba obraca kierownicę, druga osoba powinna obserwować, kiedy w zbiorniku płynu przestaną pojawiać się pęcherzyki powietrza. Gdy tak się stanie, można uruchomić silnik i ponownie obracać kierownicą z jednego skrajnego położenia w drugie (ok. 10 razy) bez przytrzymywania kierownicy w skrajnych położeniach. Można w ten sposób, poza odpowietrzeniem układu, sprawdzić poprawność jego działania oraz szczelność. Po wyłączeniu silnika jeszcze raz kontrolujemy i ewentualnie uzupełniamy poziom oleju. Sprawdzamy również, czy olej w zbiorniczku nie jest spieniony. Jeżeli widzimy w oleju pęcherzyki powietrza, należy samochód pozostawić na ok. 30 min, dając tym samym czas na uwolnienie się gazu. Po upływie tego czasu powinnyśmy ponownie przeprowadzić odpowietrzenie, po którym olej w zbiorniczku powinien być wolny od pęcherzyków powietrza.

Nieprawidłowe działanie układu może być też spowodowane usterkami elektrycznymi. Jak wspomnieliśmy wcześniej, pojazdy wyposażone w układ EPHS posiadają kontrolkę sygnalizującą nieprawidłowe działanie układu. Jeżeli układ działa poprawnie, to kontrolka zapala się na krótko po włączeniu zapłonu. Sterownik sprawdza wtedy układ i jeśli nie wykryje usterki, to kontrolka gaśnie.

Zaświecenie się kontrolki w czasie pracy silnika zawsze oznacza awarię układu. Zależnie od rodzaju usterki wspomaganie działa wtedy w trybie awaryjnym lub nie działa wcale. Pierwszym krokiem w takiej sytuacji jest podłączenie do złącza diagnostycznego testera z odpowiednim oprogramowaniem. Tester umożliwia nam odczyt i kasowanie błędów zapisanych w pamięci sterownika, odczyt parametrów rzeczywistych (np. napięcie zasilania, kąt skrętu kierownicy) oraz dokonanie odpowiednich kodowań po wymianie sterownika na nowy. Jeżeli tester pokazuje brak komunikacji z układem, to należy sprawdzić zasilania sterownika (zaciski „15” i „30”), połączenia masowe oraz obwód linii diagnostycznej między sterownikiem, a złączem diagnostycznym. W pojazdach wyposażonych w sieć CAN brak komunikacji może być wynikiem uszkodzenia samej sieci lub zwarciem w którymś ze sterowników połączonych tą siecią. Jeśli wszystkie wspomniane wyżej przyczyny zostały wykluczone, a tester dalej nie nawiązuje komunikacji, to oznacza to uszkodzenie sterownika i konieczność jego wymiany.

Przykładowe błędy jakie może nam wyświetlić tester po nawiązaniu komunikacji to:

  1. Niewłaściwe napięcie zasilające – błąd ten może być wynikiem uszkodzonego lub rozładowanego akumulatora, uszkodzonego alternatora, uszkodzonych przewodów zasilających, masowych lub zaśniedziałych połączeń w układzie. W celu lokalizacji tego typu usterek należy skorzystać z odpowiednich schematów elektrycznych. Należy tutaj wspomnieć, że pompa układu jest zasilana bezpośrednio z alternatora i gdy silnik nie pracuje, lub napięcie ładowania jest zbyt niskie lub jest jego brak (np. w wyniku zerwanego paska lub uszkodzonego alternatora) – to układ nie pracuje.
  2. Czujnik skrętu kierownicy – uszkodzony, zwarcie do masy lub do plusa. W tym przypadku należy także sprawdzić połączenia ( i usunąć ewentualne usterki) oraz sam czujnik. Uszkodzony czujnik należy wymienić na nowy.
  3. Zabezpieczenie termiczne wspomagania – błąd taki zapisuje się w przypadku zbyt wysokiej temperatury oleju hydraulicznego. Może to być spowodowane ciągłą pracą pompy zasilającej np. w wyniku zwarcia w obwodzie jej zasilania. Usterka taka oznacza konieczność wymiany zespołu pompy. Inną możliwą przyczyną mogą być nietypowe warunki pracy np. pojazd nauki jazdy manewrujący na placu przez kilka godzin w upalny dzień.
  4. Sygnał zderzenia – jeśli pojazd brał udział w wypadku i zadziałał układ poduszek powietrznych, to informacja ta może być wysłana do układu wspomagania. Powoduje to jego wyłączenie. Po naprawie układu poduszek powietrznych i skasowaniu odpowiedniego błędu układ ponownie zacznie działać.
     

Podaliśmy typowe przykłady usterek elektrycznych występujących w układach EPHS. W konkretnych pojazdach mogą występować pewne różnice i przystępując do naprawy układu wspomagania najlepiej skorzystać z dokumentacji technicznej producenta (lista błędów i możliwych przyczyn ich występowania, schematy elektryczne, momenty dokręcenia połączeń śrubowych, wartości ciśnień).

W przypadku, gdy w pamięci sterownika nie ma błędów, a układ mimo to nie działa poprawnie, to ostatnią czynnością powinno być sprawdzenie ciśnień w układzie. Pomiaru ciśnień dokonujemy przy pomocy odpowiedniego manometru podłączonego do przewodu ciśnieniowego między pompą, a przekładnią kierowniczą. Należy uruchomić silnik i przytrzymać na 5-10 sek. kierownicę w skrajnym położeniu. Pojazd powinien w tym czasie stać kołami na podłożu. By nie uszkodzić któregoś z elementów układu pomiar ciśnienia nie powinien trwać dłużej niż wspomniane wcześniej 5-10 sek. Jeśli odczytane wartości ciśnienia są za niskie lub za wysokie, to oznacza to uszkodzenie zespołu pompy hydraulicznej.

Podobnie jak w przypadku wspomaganych przekładni kierowniczych, firma TRW nie dopuszcza naprawy w warunkach warsztatowych zespołu pompy elektrohydraulicznej – w przypadku jego uszkodzenia należy zastąpić go elementem nowym lub regenerowanym. Montując nowy zespół pompy na wszystkich połączeniach hydraulicznych należy także założyć nowe elementy uszczelniające oraz dokręcić je odpowiednim momentem. Przy okazji trzeba też sprawdzić stan wiązki elektrycznej, szczególną uwagę zwracając na kostki przyłączeniowe oraz ich uszczelnienia. W przypadku stwierdzenia jakichkolwiek uszkodzeń wiązkę przyłączeniową należy także wymienić na nową.

Po zamontowaniu nowego podzespołu pompy hydraulicznej konieczne może okazać się wykonanie jego kodowania. Robimy to przy pomocy testera diagnostycznego wpisując kody znajdujące się w dokumentacji producenta pojazdu.

Dokonując montażu elementów wspomagania wszelkie połączenia śrubowe dokręcamy odpowiednim momentem przy pomocy klucza dynamometrycznego. Po dokonaniu naprawy kasujemy pamięć błędów i wykonujemy jazdę próbną w celu sprawdzenia poprawności działania układu.

Na koniec należy wspomnieć, że układ kierowniczy ma bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo ruchu drogowego i w związku z tym nie jest dopuszczalne dokonywanie jego napraw przy pomocy części pochodzących z demontażu. Elementy pochodzące od producenta układu – od firmy TRW dają gwarancję bezpiecznej i komfortowej pracy układu.

Przekładnie kierownicze i pompy wspomagania regenerowane są przez firmę TRW przy wykorzystaniu oryginalnych części oraz z zastosowaniem procesów i technologii takich samych, jak w czasie produkcji nowych elementów. Po procesie regeneracji każda część poddawana jest takim samym testom, jak produkt nowy i posiada taką samą gwarancję. Warto również wspomnieć, iż proces regeneracji fabrycznej jest rozwiązaniem ekonomicznym i przyjaznym środowisku, gdyż w porównaniu do produkcji nowej części pozwala na oszczędność surowców, takich jak stal, aluminium i miedź, dużo mniejsze zużycie energii potrzebnej do produkcji, zmniejszenie ilości powstałych odpadów, a także znacznej redukcji emisji CO².

Opisane podstawowe zasady diagnozowania usterek i napraw układów wspomagania EPHS  w podobnym stopniu dotyczą także typowo hydraulicznych układów wspomagania – pomijając część „elektryczną”. Hydrauliczne układy wspomagania są w dalszym ciągu stosowane zarówno w samochodach osobowych, jak i ciężarowych, i jak każdy układ pojazdu po osiągnięciu pewnego przebiegu mogą wymagać pewnych zabiegów konserwacyjno- naprawczych. Części zamienne i technologia dostarczana przez firmę TRW pozwalają dokonywać napraw w pełni przywracających sprawność również tych układów.

Artykuł reklamowy przygotowany przez firmę TRW

Dowiedz się więcej

TRW Diamonds – zbieraj punkty za zakup produktów TRW i wymieniaj je na cenne nagrody
TRW Diamonds – zbieraj punkty za zakup produktów TRW i wymieniaj je na cenne nagrody

TRW-Diamonds to program premiowy dla naszych partnerów warsztatowych. Poprzez diamenty TRW pragniemy nagrodzić właścicieli warsztatów za wybór naszych produktów, a zarazem skutecznie wspierać ich w codziennej pracy. Jak działa TRW-Diamonds? W prosty sposób: za szereg produktów TRW otrzymuje się określoną liczbę Diamentów. W tym celu wystarczy tylko wyciąć etykiety produktów (Uwaga: nie wolno uszkodzić kodu […]

TRW wprowadza na rynek chiński elektryczny napęd wspomagania układu kierowniczego
TRW wprowadza na rynek chiński elektryczny napęd wspomagania układu kierowniczego

Firma TRW Automotive rozpoczęła produkcję elektrycznie wspomaganych kolumn kierownicy (EPS) dla dużego chińskiego producenta pojazdów. Firma planuje także wprowadzenie podobnych produktów przeznaczonych dla trzech kolejnych chińskich płyt podłogowych w 2013 roku. Produkcja będzie zlokalizowana w supernowoczesnych zakładach TRW w Anting (Chiny). Charlie Cregeur, globalny dyrektor ds. planowania produktów w segmencie układów kierowniczych powiedział: „TRW, jako […]

5 gwiazdek w chińskim NCAP dzięki systemowi bezpieczeństwa kierowcy i pasażerów TRW
5 gwiazdek w chińskim NCAP dzięki systemowi bezpieczeństwa kierowcy i pasażerów TRW

Firma TRW Automotive uruchomiła produkcję pełnej gamy systemów zapewnienia bezpieczeństwa kierowcy i pasażerów do dwóch platform pojazdów GAEI (Guangzhou Automotive Engineering Institute) w Chinach. Sedan Trumpchi i SUV Trumpchi GS5 SUV uzyskały po 5 gwiazdek w Chińskim Programie Oceny Nowych Samochodów (NCAP). Firma TRW została także uhonorowana przez GAEI tytułem „Excellent Development Supplier” („doskonały dostawca […]

Komentarze

Komentarz musi być dłuższy niż 5 znaków!

Proszę zaakceptuj regulamin!

Brak komentarzy!