Гидроусилитель и электроусилитель руля – принцип работы, сравнение, преимущества и недостатки

Есть два типа усилителя руля, которые сегодня используются в автомобилестроении– гидроусилитель и электроусилитель руля. Каждый из них выполняет одну и ту же основную задачу, позволяя легко поворачивать руль. Разница между ними связана с тем, как они функционируют. Чтобы выбрать лучшую для себя систему, необходимо разобрать принцип работы и сравнительные характеристики каждой из них более подробно.

Гидроусилитель руля

Устройство и принцип работы гидроусилителя руля

Гидравлический усилитель руля является одной из самых ранних форм технологии. Эта система состоит из различных компонентов и частей, таких как насос, шкив, приводной ремень, шланги и жидкость для гидроусилителя. Все они действуют вместе, создавая гидравлическое воздействие, которое так легко поворачивает руль. Но давайте рассмотрим, как создаётся это давление.

Двигатель вашего автомобиля содержит лопастной насос, который в нужное время создаёт гидравлическое давление. Всякий раз, когда вы поворачиваете руль, насос будет генерировать больше гидравлического давления, чтобы увеличить силу, когда вы поворачиваете руль. Давление увеличивается, потому что дополнительная гидравлическая жидкость поступает в гидроцилиндр из клапанов. Как только это происходит, механизм получает давление от цилиндра и заставляет колёса двигаться вместе с рулевым механизмом.

Устройство и принцип работы электроусилителя руля

Электроусилитель руля (EPS) – это ещё одна технология усиления руля. Основная причина, по которой мировые автопроизводители её используют – топливная экономичность. Для помощи водителю EPS использует электродвигатель, в отличие от традиционных систем, которые воздействуют гидравлическим давлением, создаваемым насосом, приводимым в движение двигателем транспортного средства. Этот насос постоянно работает независимо от того, поворачивается руль или нет. Это постоянно увеличивает нагрузку на двигатель, что отрицательно влияет на расход топлива.

При переходе на электродвигатель нагрузка на двигатель уменьшается только в тех случаях, когда рулевое колесо поворачивается в одну или другую сторону, что приводит к лучшей экономии топлива. Электродвигатель, который установлен на рулевой колонке или на рулевом механизме (в настоящее время обычно используется реечный механизм), подаёт крутящий момент на рулевую колонку, помогая водителю повернуть рулевое колесо. Датчики определяют положение рулевого колеса и любые сигналы, поступающие от водителя, – когда он поворачивает руль, чтобы изменить направление движения авто. Модуль управления через электродвигатель подаёт вспомогательный крутящий момент. Если водитель просто удерживает колесо неподвижно, в положении для движения по прямой, система не оказывает никакой помощи.

EPS не только предлагает преимущество в улучшении экономии топлива, но также имеет несколько других особенностей. Будучи электронным и настраиваемым компьютером, система EPS может быть запрограммирована для многих различных ситуаций.

Инженеры теперь могут программировать переменную помощь в различных режимах. Например, при парковке максимальная помощь обеспечивает более лёгкое маневрирование в и из парковочных мест, но при более высоких скоростях на дороге помощь в рулевом управлении уменьшается, чтобы повысить устойчивость автомобиля. С небольшим сопротивлением, встроенным в рулевое управление на высоких скоростях на открытой дороге, автомобиль с меньшей вероятностью будет нестабилен из-за чрезмерного участия водителя.

Электроусилитель руля с каждым годом появляется всё в большем количестве автомобилей. Эти системы можно найти на самых разных транспортных средствах – от грузовиков до небольших автомобилей. У электроусилителя рулевого управления большое будущее, так как автономные и активные системы безопасности разрабатываются для того, чтобы управлять автомобилем при минимальном вмешательстве пользователя.

Диагностика электроусилителей требует понимания напряжения, тока и нагрузки. Кроме того, технический специалист должен понимать, как работают модули и датчики, чтобы определить уровень помощи.

Устройство электроусилителя

Мотор

В большинстве систем электроусилителя рулевого управления используется трёхфазный электродвигатель, работающий от постоянного напряжения с широтно-импульсной модуляцией. Двигатель бесщёточный и имеет рабочий диапазон напряжений от 9 до 16 вольт. Трёхфазные двигатели обеспечивают более быстрое и точное применение крутящего момента при низких оборотах.

В двигателе используется датчик вращения, который определяет его положение. В некоторых системах, если модуль заменён, необходимо проверить концевые упоры (ограничители), чтобы двигатель не сдвигал стойку за пределы максимального угла поворота. Такой сервис может быть дополнительным этапом калибровки датчика угла поворота руля. Двигатель может быть подключён к рулевой рейке или колонке. Сегодня всё больше автомобилей используют двигатели, которые установлены на основании рулевого механизма или на противоположном конце стойки.

Модуль

Модуль электроусилителя руля – это больше, чем просто печатная плата и разъёмы в алюминиевой коробке. Модуль содержит драйверы, генераторы сигналов и MOSFET-переключатели, которые питают и контролируют электродвигатель. Модуль также содержит схему контроля тока, которая измеряет усилители, используемые двигателем, а также монитор тока и другие входы для определения температуры двигателя с использованием алгоритма, учитывая даже температуру окружающей среды.

Если система обнаруживает состояние, которое может привести к перегреву двигателя, модуль уменьшит количество тока, идущего к нему. Система может перейти в отказоустойчивый режим, сгенерировать код неисправности и предупредить водителя сигнальной лампочкой или сообщением.

Сенсорные датчики

Для систем рулевого управления с электроусилителем основную информацию передаёт измерение угла поворота рулевого колеса и скорости поворота. Диагностический прибор обычно отображает эту информацию в градусах. Датчик угла поворота рулевого колеса (SAS) обычно является частью группы датчиков в рулевой колонке. В блоке датчиков всегда будет более одного датчика положения рулевого управления. Некоторые кластеры датчиков имеют три датчика для подтверждения данных. Некоторые кластеры SAS и сенсорные модули подключены к шине локальной сети контроллера (CAN). Модуль SAS или кластер может быть подключён непосредственно к модулю ABS/ESC на шине CAN, или может быть частью общей сети CAN в цепи, которая соединяет различные модули в автомобиле.

Датчик крутящего момента рулевого колеса измеряет усилие, прилагаемое водителем, и обеспечивает чувствительное управление опорой электроусилителя. Он выполняет ту же функцию, что и золотниковый клапан в гидравлической системе рулевого управления.

Сенсорный датчик

Сравнение ГУР и ЭУР

Существует множество возможных характеристик, которые помогут определить, чем отличается гидроусилитель от электроусилителя. Углубившись в электрическое и гидравлическое рулевое управление, необходимо ознакомиться с реальными различиями между этими механизмами.

Почти каждая автомобильная компания предпочитает электрические вспомогательные системы рулевого управления гидравлическим. Производители, которые используют электрическое рулевое управление, стремятся к лучшей производительности и мощности. Найти разницу между электрической системой и гидроусилителем не так сложно, как может показаться. Существует много параметров, которые отличают их друг от друга. Рассмотрим их более детально.

Передовые технологии

Электроусилитель руля является самой передовой технологией в автомобильной промышленности. Производители уже давно используют эту систему. Электрические провода являются основными причинами, по которым производители предпочитают устанавливать такие системы в своих автомобилях. Такое соединение отличается мощностью и служит дольше. Любой, кто вкладывает деньги в новый автомобиль, выберет то, что прослужит дольше. Электроусилитель – это подходящее решение для повышения мощности и производительности.

Мощность

Гидравлическая система отличается от электроусилителя большей мощностью. Это означает, что это рулевое управление может предложить больше «силы» на дорогах. Шероховатая или неровная поверхность оказывает огромное влияние на производительность и систему автомобиля. Электрическая система рулевого управления обеспечивает соответствующую прочность, которая может выдерживать неровные дороги.

Переход на электронные системы рулевого управления является мудрым решением в соответствии с советами экспертов по ремонту и техобслуживанию и позволяет определить потребности пользователей и возможности производителей. Это одна из главных причин, почему люди переходят на электронное рулевое управление. Каждый водитель ищет мощный усилитель для повышения безопасности и комфорта вождения. Вот почему пользователи выбирают более мощный и надёжный вариант.

ЭУР автомобиля

Влияние на расход топлива

Отличие гидроусилителя также заключается в том, что он негативно влияет на пробег автомобиля. Причиной является идеальное соединение между гидравлической системой рулевого управления и двигателем автомобиля. Система электропитания управляется компьютером и не требует топлива или жидкости для работы. Производители автомобилей предпочитают электронные системы рулевого управления вместо гидравлических насосов.

Гидроусилители сложны в управлении. Электрическая система состоит из проводных цепей и других небольших компонентов, облегчающих управление транспортным средством. Это одна из основных причин, по которой любой водитель выбирает электрический механизм вместо гидроусилителя.

Какой усилитель выбрать

Чтобы определить, что лучше – гидроусилитель или электроусилитель руля, достаточно взглянуть на последние разработки ведущих производителей. Ford, Audi, Mercedes-Benz, Honda и GM на некоторых платформах представляют системы рулевого управления с переменным передаточным числом. Многие автопроизводители также называют это адаптивным рулевым управлением.

Переменный коэффициент поворота рулевого колеса изменяет соотношение между действиями водителя на руле и скоростью поворота передних колёс. При рулевом управлении с переменным передаточным отношением оно постоянно меняется в зависимости от скорости авто, оптимизируя реакцию рулевого управления в любых условиях.

На более низких скоростях, например, при въезде на парковку или при маневрировании в труднодоступных местах, требуется меньше поворотов рулевого колеса. Адаптивное рулевое управление делает автомобиль более манёвренным и более лёгким для поворота, так как он больше поворачивает рулевое колесо.

На высоких скоростях по шоссе система оптимизирует реакцию рулевого управления, позволяя автомобилю более плавно реагировать на каждый поворот руля. Системы от Ford и Mercedes-Benz используют привод с точным управлением, расположенный внутри рулевого колеса, и не требуют никаких изменений в традиционной системе транспортного средства. Привод представляет собой электродвигатель и систему передачи, которые могут существенно увеличивать или уменьшать входные сигналы рулевого управления водителя. Результат – максимальный комфорт и безопасность вождения на всех скоростях, независимо от размера автомобиля или его класса.

Это главные различия между электро- и гидроусилителем руля. Лучший способ достичь идеального управления – нанять профессионала. Только опытный и знающий специалист подскажет, что лучше именно для вас: ГУР или ЭУР. С помощью наших советов вы сможете сделать выбор и самостоятельно – просто протестируйте несколько автомобилей с различными усилителями руля, и обратите внимание на описанные выше различия. Если вы уже имеете опыт управления транспортным средством на обеих системах усиления руля, расскажите об этом в комментариях под статьёй.