Τι είναι το ηλεκτρικό σύστημα διεύθυνσης;

Στα σημερινά αυτοκίνητα, το ηλεκτρονικό σύστημα διεύθυνσης είναι μια τυπική και προηγμένη τεχνολογία για εξαιρετικά αυτοματοποιημένη οδήγηση. Γνωστό και ως μηχανική ηλεκτρική υποβοήθηση (MDPS), χρησιμοποιεί ένα ηλεκτρικό μοτέρ για να βοηθήσει τον οδηγό του οχήματος.

Αυτός ο ηλεκτροκινητήρας μπορεί να βρίσκεται απευθείας στη βάση του τιμονιού ή στην κολόνα του τιμονιού. Αυτός ο τύπος συστήματος διεύθυνσης λειτουργεί χρησιμοποιώντας αισθητήρες που μετρούν το ποσοστό ροπής που εφαρμόζεται στο τιμόνι από τον οδηγό και χρησιμοποιώντας έναν υπολογιστή, αποφασίζει πόση βοήθεια θα εφαρμόσει.

Οι υπολογιστές στα περισσότερα συστήματα προσαρμόζουν την υποβοήθηση διεύθυνσης με βάση την ταχύτητα του οχήματος: μια μικρή υποβοήθηση είναι χρήσιμη για το παρκάρισμα. Αντίθετα, η μεγαλύτερη υποβοήθηση σε μεγάλες ταχύτητες στον αυτοκινητόδρομο, κάνει τον οδηγό να αισθάνεται περισσότερο έλεγχο και σταθερότητα.

Το EPS αφαιρεί πολλά εξαρτήματα, όπως την αντλία, τους εύκαμπτους σωλήνες, το υγρό, τον ιμάντα μετάδοσης κίνησης και την τροχαλία. Κατά συνέπεια, τα ηλεκτρικά συστήματα διεύθυνσης είναι γενικά μικρότερα και ελαφρύτερα από τα υδραυλικά συστήματα διεύθυνσης. Επιπλέον, διαθέτουν υποβοήθηση μεταβλητής ισχύος. Αυτά τα συστήματα είναι πιο ακριβά και χρησιμοποιούνται σε σπορ και πολυτελή αυτοκίνητα.

Ας εξετάσουμε τα μέρη του συστήματος λεπτομερώς παρακάτω. Μέρη ηλεκτρικού συστήματος διεύθυνσης

1. Βολάν τιμονιού
2. Ηλεκτρικός μοτέρ
3. Ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου (ECU)
4. Αισθητήρας ροπής
5. Αισθητήρας γωνίας τιμονιού
6. Μειωτήρας
7. Μπαταρία
8. Αισθητήρας ταχύτητας

#1 Τιμόνι

Η κύρια λειτουργία του συστήματος διεύθυνσης είναι να παρέχει διεύθυνση του οχήματος όπως επιθυμεί ο οδηγός. Μετατρέπει την περιστροφική κίνηση του τιμονιού σε γωνιακή στροφή των μπροστινών τροχών.

#2 Ηλεκτρικό μοτέρ

Το ηλεκτρικό σύστημα διεύθυνσης αποτελείται από ένα ηλεκτρικό μοτέρ που ελέγχει το σύστημα διεύθυνσης του οχήματος και παρέχει μια βέλτιστη και ευχάριστη εμπειρία διεύθυνσης. Το μοτέρ που χρησιμοποιείται για το EPS είναι ένα μοτέρ συνεχούς ρεύματος μόνιμου μαγνητικού πεδίου. Αυτό το μοτέρ πρέπει να μπορεί να παράγει ροπή χωρίς να περιστρέφεται και πρέπει επίσης να μπορεί να αντιστρέφει την περιστροφή γρήγορα.

#3 Ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου (ECU)

Η μονάδα ηλεκτρονικού κυκλώματος είναι η καρδιά του συστήματος EPS. Μια ECU είναι υπεύθυνη για τον έλεγχο των εισόδων και εξόδων του αισθητήρα διεύθυνσης και του αισθητήρα ταχύτητας οχήματος. Εκτός από αυτό, εκτελεί άλλες τρεις λειτουργίες, οι οποίες θεωρούνται επίσης απαραίτητες.
Η ECU διαχειρίζεται το ρεύμα μοτέρ και τον μηχανισμό του τιμονιού. Το λογισμικό στη μονάδα ECU είναι χρήσιμο για την παρακολούθηση του συστήματος EPS και των εξαρτημάτων του, καθώς και για λειτουργίες αυτοδιάγνωσης και ασφαλούς βλάβης. Επικοινωνεί μεταξύ ECU και συστήματος EPS, δηλ. το EPS μπορεί να διαβάσει δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στην ECU.

#4 Αισθητήρας ροπής

Είναι ένας αισθητήρας που χρησιμοποιείται σε ηλεκτρικά συστήματα διεύθυνσης για τη μέτρηση της ροπής που εφαρμόζεται από τον οδηγό στο τιμόνι. Υπολογίζοντας αυτά τα δεδομένα, η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου καθορίζει την δύναμη υποβοήθησης διεύθυνσης που θα εφαρμοστεί στον ηλεκτροκινητήρα.

Ο αισθητήρας ροπής αποτελείται από άξονες εισόδου και εξόδου που συνδέονται με μια ράβδο στρέψης. Ο άξονας εισόδου έχει σφήνες, ενώ ο άξονας εξόδου έχει σχισμές. Μετακινώντας τους άξονες εισόδου και εξόδου δημιουργείται ροπή στη ράβδο στρέψης, η οποία μαγνητίζεται και στη συνέχεια μετατρέπεται σε τάση.

#5 Αισθητήρας γωνίας τιμονιού

Ο Αισθητήρας γωνίας τιμονιού μετρά τη γωνία θέσης και το ρυθμό περιστροφής του τιμονιού. Με απλά λόγια, ταιριάζει το τιμόνι με τους τροχούς του οχήματος για να καθορίσει πού θέλει να κατευθύνει ο οδηγός. Οι αισθητήρες γωνίας τιμονιού είναι τοποθετημένοι στην κολόνα τιμονιού ενός οχήματος. Σε ένα σύστημα EPS, χρησιμοποιούνται περισσότεροι από ένας αισθητήρες γωνίας για την παροχή πλεονασμού και επαλήθευσης δεδομένων.

#6 Μειωτήρας

Όταν το τιμόνι επιστρέφει από μεγάλες προσπάθειες στο τιμόνι, όπως όταν στρίβετε σε διασταύρωση, αυτός ο μειωτήρας παρέχει ομαλές διορθώσεις στο τιμόνι καθώς και βελτιωμένη άνεση.

#7 Μπαταρία

Το σύστημα EPS λειτουργεί με τη βοήθεια ενός ηλεκτροκινητήρα και μιας μονάδας ελέγχου που αποτελείται από κάποιους αισθητήρες. Για να γίνει αυτό, το μοτέρ λειτουργεί με μπαταρία και χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια για να υποβοηθήσει τη διεύθυνση όταν ο οδηγός γυρίζει το τιμόνι.

#8 Αισθητήρας ταχύτητας

Οι αισθητήρες ταχύτητας χρησιμοποιούνται στο σύστημα EPS για να ανιχνεύουν την ταχύτητα του αυτοκινήτου και να προσαρμόζουν το ποσό της αντιστάθμισης ή της υποβοήθησης για να παρέχουν την αίσθηση ότι ο οδηγός έχει τον έλεγχο ανά πάσα στιγμή, έτσι ώστε να αισθάνεστε σαν να έχετε πάντα τον έλεγχο του τιμονιού.

Λειτουργία Ηλεκτρικού Τιμονιού

Μόλις ο οδηγός παρέχει πληροφορία μέσω του τιμονιού, οι ηλεκτρονικοί αισθητήρες που είναι προσαρτημένοι στην κολόνα του τιμονιού παραλαμβάνουν αυτήν την είσοδο και τη μεταβιβάζουν στη μονάδα ηλεκτρικού ελέγχου του οχήματος για επεξεργασία.

Υπάρχουν πολλές είσοδοι που αναλύει η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου του οχήματος και στέλνει ένα σήμα τάσης στον ηλεκτροκινητήρα που βρίσκεται στο τέλος της κολόνας του τιμονιού για να υποδείξει ότι τα γρανάζια βρίσκονται σε συνεχή επαφή με το γρανάζι του πινιόν, έτσι ώστε το όχημα να μπορεί να κινηθεί προς τα εμπρός.

Αυτά τα σήματα τάσης που στέλνει η ECU είναι που ενεργοποιούν τον κινητήρα που τροφοδοτείται από την μπαταρία του οχήματος και παρέχουν ειδική ροπή ανάλογα με την τάση των σημάτων που λαμβάνονται από την ECU.

Ένα γρανάζι ακολουθεί τον ηλεκτροκινητήρα σε σταθερή επαφή με το γρανάζι του πινιόν. Ως αποτέλεσμα, αρχίζει να μεταδίδει ροπή στο γρανάζι πολλαπλής, το οποίο χρησιμοποιεί τη ροπή μέσω του οποίου είναι συνδεδεμένο. Αυτή η ροπή που εφαρμόζεται από το πινιόν στη βάση περιστρέφει τη κρεμαγέρα, η οποία περιστρέφει τους μπροστινούς τροχούς όπως απαιτείται από τον οδηγό.

Τύποι ηλεκτρικού συστήματος διεύθυνσης

Ακολουθούν οι σημαντικότεροι τύποι ηλεκτρικών συστημάτων διεύθυνσης:

1. Τύπος υποβοήθησης κολώνας τιμονιού(C-EPS): Ένας τύπος υποβοήθησης κολώνας τιμονιού(C-EPS) διαθέτει μονάδα υποβοήθησης ισχύος, αισθητήρα ροπής και ελεγκτή που είναι όλα ενσωματωμένα στην κολώνα του τιμονιού και συνδέονται όλα μέσω αυτής.

2. Τύπος υποβοήθησης πινιόν (P-EPS): Ένα σύστημα διεύθυνσης τύπου υποβοήθησης πινιόν (P-EPS) χρησιμοποιεί μια μονάδα υποβοήθησης ισχύος που είναι συνδεδεμένη στον άξονα του οδοντωτού τροχού του μηχανισμού διεύθυνσης έτσι ώστε να παρέχει ηλεκτρική υποβοήθηση στον οδηγό. Το ηλεκτρικό υποβοηθούμενο τιμόνι γενικά λειτουργεί καλύτερα με μικρότερα αυτοκίνητα.

3. Τύπος άμεσης μετάδοσης κίνησης (D-EPS): Υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα των συστημάτων άμεσης μετάδοσης κίνησης, όπως η χαμηλή αδράνεια και η τριβή, τα οποία επιτυγχάνονται επειδή ο μηχανισμός διεύθυνσης και η μονάδα υποβοήθησης αποτελούν μέρος της ίδιας μονάδας.

4. Τύπος υποβοήθησης rack (R-EPS): Η μονάδα υποβοήθησης είναι συνδεδεμένη με το σύστημα διεύθυνσης του τύπου R-EPS. Στην περίπτωση των ηλεκτρικών συστημάτων διεύθυνσης υποβοήθησης κρεμαγέρα, λόγω της σχετικά χαμηλής αδράνειας τους, μπορούν να εφαρμοστούν σε οχήματα μεσαίου έως πλήρους μεγέθους, καθώς οι σχέσεις μείωσης των γραναζιών τα καθιστούν σχετικά αδρανή.

Πλεονεκτήματα

1. Το σύστημα EPS συμβάλλει στην εξοικονόμηση καυσίμου καθώς το μοτέρ αντλεί ισχύ μόνο όταν το όχημα στρίβει.

2. Αυτά τα συστήματα εξαλείφουν τη συχνή συντήρηση του υδραυλικού υγρού.

3. Δεδομένου ότι το σύστημα EPS δεν έχει εύκαμπτους σωλήνες, υδραυλικό υγρό και ιμάντα κίνησης και τροχαλίες στον κινητήρα, αυτό το καθιστά ενεργειακά αποδοτικό και φιλικό προς το περιβάλλον.

4. Μπορεί επίσης να ενεργοποιήσει οποιαδήποτε λειτουργία υποβοήθησης του οδηγού ή ευκολίας, συμπεριλαμβανομένης της περιστροφής των τροχών χωρίς πληροφορία από το τιμόνι.

5. Επιπλέον, προσφέρει υποβοήθηση διατήρησης λωρίδας, αυτόματη στάθμευση, αλλαγή λωρίδας και καθοδήγηση οχήματος γύρω από εμπόδια.

6. Το σύστημα EPS επιτρέπει στο όχημα να οδηγείται με αυτόματο πιλότο από τον ενσωματωμένο υπολογιστή.

Μειονεκτήματα

1. Το σύστημα EPS έχει βελτιώσει την αυτόματη απόδοση και ασφάλεια, καθιστώντας τα σχετικά ακριβά σε σύγκριση με το συμβατικό υδραυλικό σύστημα διεύθυνσης.

2. Εάν τα εξαρτήματα του συστήματος EPS φθαρούν, μπορούν να επισκευαστούν μόνο με εξειδικευμένο διαγνωστικό εξοπλισμό και προηγμένα εργαλεία.

3. Τα αυτοκίνητα με EPS είναι υπέροχα, αλλά ο ιδιοκτήτης θα αντιμετωπίσει σημαντικό λογαριασμό όταν αποτύχει λόγω βλάβης υπολογιστή ή βλάβης αισθητήρα.

4. Εάν το σύστημα δεν έχει βαθμονομηθεί σωστά, το EPS μπορεί να είναι λιγότερο γραμμικό από το υδραυλικό τιμόνι.

5. Ο σχεδιασμός του ηλεκτρικού συστήματος διεύθυνσης είναι πολύπλοκος.