Рулевое управление с усилителем: описание и работа — входные сигналы модуля EPS Ford Grand C-MAX II

1 Датчик крутящего момента рулевого управления 2 Модуль Elektrische Servolenkung 3 Модуль электронной системы стабилизации 4 PCM 5 Датчик угла поворота рулевого колеса 6 модуль системы помощи при парковке; 7 модуль центральной электрики 8 Щиток приборов

Усилие, прилагаемое водителем к рулевому колесу, передается через рулевую колонку в рулевой механизм и дальше к передним колесам автомобиля

Рулевой вал делится на входной и выходной валы. Обе части рулевого вала соединены друг с другом через торсион.

Когда водитель поворачивает рулевое колесо, в рулевом вале возникает скручивание.

Степень скручивания зависит от силы трения между поверхностью дороги и шинами.

Торсион увеличивает степень скручивания, что приводит к относительному перемещению между входным и выходным валами. Это относительное перемещение регистрируется датчиком крутящего момента рулевого управления и передается в модуль Elektrische Servolenkung.

Относительное перемещение является основной величиной для расчета управляющего тока для двигателя – Elektrische Servolenkung и вместе с этим мощности усилителя.

Дополнительными входными величинами для расчета усилия рулевого колеса являются скорость движения и состояние двигателя.

Входные и выходные сигналы высокоскоростная сеть блоков управления (HS-CAN)

Входные сигналы модуля EPS:

• Скорость
• Сигналы задних датчиков скорости вращения колеса
• Состояние двигателя (включено или выключено зажигание, работает ли двигатель): Информация о состоянии двигателя поступает в модуль EPS Elektrische Servolenkung от модуля модуль центральной электрики. Если в модуль центральной электрики нет точного состояния двигателя, то происходит опрос состояния двигателя у PCM.
• Абсолютный угол поворота рулевого колеса от датчика угла поворота рулевого колеса – рулевая колонка
• Запрос на задействование EPS для активной парковки от модуля активной системы помощи при парковке

Выходные сигналы модуля EPS:

• Предупреждение на щиток приборов: Предупредительные сообщения отправляются через высокоскоростная сеть блоков управления (HS-CAN) на модуль центральной электрики (шлюз). модуль центральной электрики преобразует сообщение высокоскоростная сеть блоков управления (HS-CAN) в сообщение среднескоростная сеть блоков управления (MS-CAN) и отправляет его на щиток приборов.
• Угол поворота рулевого колеса к модулю активной системы помощи при парковке

Диагностика

Модуль Elektrische Servolenkung подключен к шине высокоскоростная сеть блоков управления (HS-CAN). Диагностику можно провести с помощью интегрированная система диагностики.

Двигатель – Elektrische Servolenkung

1 Двигатель – Elektrische Servolenkung 2 Корпус – привод – усилитель рулевого привода

Электродвигатель закреплен на корпусе усилителя рулевого привода.

Конструкция/работа

Двигатель – Elektrische Servolenkung без щеток и оснащен статором и тремя фазами, соединенными в звезду.

Ротор представляет собой постоянный магнит. Угловое положение ротора определяется тремя датчиками Холла и передается модулю – Elektrische Servolenkung.

Из этого углового положения модуль рассчитывает управляющий ток для каждой обмотки статора. Таким образом равномерно и плавно достигается поддерживающий крутящий момент.

Датчик крутящего момента рулевого управления

1 Первичный вал с встроенным торсионом 2 Блок датчика крутящего момента рулевого управления 3 Корпус датчика крутящего момента рулевого управления 4 Выходной вал 5 Крышка 6 Электронная плата датчика крутящего момента рулевого колеса 7 Часовая пружина датчика крутящего момента рулевого управления 8 Держатель статора датчика крутящего момента рулевого управления 9 Статор датчика крутящего момента рулевого управления 10 Ротор датчика крутящего момента рулевого управления

Первичный вал датчика крутящего момента рулевого колеса соединен с карданным шарниром промежуточного вала.

Выходной вал своей нижней частью входит в зацепление с зубчатой рейкой рулевого механизма.

Датчик крутящего момента рулевого колеса работает по принципу индукции.

Следующие элементы датчика крутящего момента рулевого управления вращаются вместе с входным/ выходным валом:

• держатель статора датчика крутящего момента рулевого управления,
• статор датчика крутящего момента рулевого управления,
• ротор датчика крутящего момента рулевого управления.

По этой причине напряжение на датчик крутящего момента рулевого управления подается через часовую пружину.

Назначение/работа

При повороте рулевого колеса торсион обеспечивает относительное перемещение входного и выходного валов.

Величина относительного перемещения от того, как сильно торсион изогнут между входным и выходным валами. Степень скручивания, в свою очередь, зависит от сопротивления трения между поверхностью дороги и шинами.

Пример:

• Если автомобиль движется со скоростью около 100 км/ч, крутящий момент рулевого управления (момент сопротивления повороту) незначителен. Таким образом, при повороте рулевого колеса относительное перемещение между входным и выходным валами является незначительным. Датчик крутящего момента рулевого управления регистрирует лишь существенно большее относительное перемещение.
• При неподвижном автомобиле крутящий момент рулевого управления высокий. Таким образом, при повороте рулевого колеса относительное перемещение между входным и выходным валами соответственно выше. Датчик крутящего момента рулевого управления регистрирует лишь незначительное относительное перемещение.

Модульная Elektrische Servolenkung

1 Штекер 1 2 Штекер 2 3 Штекер 3

Электрический разъем

Модуль оснащен тремя штекерами. цепи и сигналы сгруппированы в штекерах следующим образом:

• Штекер 1: высокоскоростная сеть блоков управления (HS-CAN) и состояние зажигания
• Штекер 2: Входные сигналы от датчика крутящего момента рулевого управления Внимание: Расстыковывать этот разъем запрещено. Отсоединение этого разъема может привести к повреждению штекера и разъема электропроводки. Повреждения штекеров и разъемов не могут быть устранены на станции технического обслуживания, в таком случае требуется полная замена Elektrische Servolenkung.
• Штекер 3: Электропитание

Назначение/работа

Модуль Elektrische Servolenkung по сигналам датчика крутящего момента рулевого колеса и скорости движения рассчитывает необходимое усиление рулевого привода.

Датчик крутящего момента рулевого управления передает сигнал прямо к модулю Elektrische Servolenkung.

Дополнительной входной величиной является состояние двигателя. Эта информация показывает, доступен ли усилитель рулевого привода или нет. Существуют следующие возможности:

• Автомобиль стоит, зажигание ВЫКЛ: усиление рулевого привода отсутствует
• Автомобиль стоит, зажигание ВКЛ: усиление рулевого привода отсутствует
• Автомобиль движется, зажигание выключено: усиление рулевого привода сохраняется, пока скорость движения будет не ниже трех км/ч.
• Автомобиль движется, двигатель заглох (зажигание включено): усиление рулевого привода сохраняется, пока скорость движения будет не ниже трех км/ч.

Функция коррекции прямолинейного движения

Функция корректировки прямолинейного движения по инерции уравновешивается отклонением автомобиля в сторону через Elektrische Servolenkung.

Функционирование:

• При движении по прямой снос автомобиля сначала корректируется водителем путем поворота рулевого колеса в противоположную сторону.
• Система распознает вращение рулевого колеса в противоположную сторону, начиная со скорости 60 км/ч. Начиная с этой скорости движения, момент вращения рулевого колеса в сторону, противоположную заносу автомобиля, определяется датчиком крутящего момента рулевого колеса, и запускается процесс программирования.
• Из сигнала датчика крутящего момента рулевого колеса модуль Elektrische Servolenkung рассчитывает управляющий ток для двигателя Elektrische Servolenkung. Модуль Elektrische Servolenkung управляет двигателем Elektrische Servolenkung. Функция корректировки прямолинейного движения по инерции теперь принимается Elektrische Servolenkung.
• Полный процесс программирования длится от 20 до 40 минут. В течение этого времени снос автомобиля уже корректируется в определенной степени.

Условия для активации процесса обучения:

• скорость движения выше 60 км/ч,
• датчик крутящего момента рулевого управления работает в пределах пороговых значений,
• Определяется центральное положение рулевого управления.

Процесс обучения останавливается или не осуществляется, если не выполнено одно из названных выше условий. Он продолжается при выполнении условий.

После завершения процесса программирования снос автомобиля корректируется Elektrische Servolenkung почти полностью. Корректировка сноса осуществляется при скорости движения выше 30 км/ч. Теперь, даже если водитель полностью отпустит рулевое колесо, автомобиль останется точно на своей полосе движения. При снижении скорости движения от 30 км/ч до 6 км/ч усилие поддержки сокращается по отношению к сносу автомобиля в сторону.

Скорость движения и датчики скорости вращения колеса

Скорость движения (определенная от скорости вращения передних колес) модуль Elektrische Servolenkung получает от модуля электронной системы стабилизации через высокоскоростная сеть блоков управления (HS-CAN).

Кроме того, модуль Elektrische Servolenkung получает сигналы скорости вращения задних колес от высокоскоростная сеть блоков управления (HS-CAN). С помощью этих сигналов модуль Elektrische Servolenkung может проверить достоверность входящего сигнала от датчика угла поворота рулевого колеса рулевой колонки.

Пример:

• Датчик угла поворота рулевого колеса, установленный с поворотом на 360°, распознается модулем Elektrische Servolenkung и генерируется Сообщение об ошибке. В этом случае деактивируются некоторые функции, например: Поддержка возврата рулевого управления, функция корректировки прямолинейного движения по инерции, активная система помощи при парковке
• Кроме того, конечные положения рулевого колеса при повороте до упора ощущаются жестко. Это означает отсутствие целенаправленного сокращения управляющего тока при достижении конечных положений рулевого колеса.

Неисправность системы

В случае определенных неисправностей системы отображается соответствующее текстовое сообщение на дисплее щитка приборов.

В зависимости от неисправности усилитель рулевого управления

• продолжает действовать или
• усилие, которое он развивает, строго ограничивается (примерно тем же значением, что и при скорости 100 км/ч) или
• его использование полностью запрещается.

Модуль EPS не получает сигнал о скорости движения:

• В этом случае модуль опирается на постоянную скорость движения 100 км/ч. Это особенно заметно по повышенному усилию на ободе рулевого колеса в случае, если автомобиль стоит или движется с низкой скоростью.

Повреждение/коррозия рулевого управления

Поврежденная или корродировавшая шариковая гайка может привести к повышенному трению в рулевом управлении.

При электрическом усилении рулевого колеса это для водителя сначала незаметно.

Начиная с определенного порогового значения, генерируется Сообщение об ошибке и на щитке инструментов отображается соответствующее текстовое сообщение. Для этого цикла движения усиление рулевого привода остается постоянным.

После следующего запуска двигателя, то есть в следующем цикле движения, усиление рулевого привода больше не осуществляется.

Причина затруднения хода:

• Для обеспечения оптимального КПД двигателя Elektrische Servolenkung шариковая гайка оснащена всего одним подъемом на своей дорожке.
• Кроме того, допуск шариковой гайки составляет примерно 5 мкм. Поэтому она является очень чувствительной к загрязнениям и коррозии.
• Например, загрязнения и влага вследствие поврежденного пыльника рулевой рейки могут попасть в шариковую гайку.
• В рамках интервалов между техническим обслуживанием необходимо проверять состояние пыльника рулевой рейки.

Система распознает рулевое управление с тяжелым ходом через нормальные корректировки угла поворота рулевого колеса. Датчик крутящего момента рулевого колеса регистрирует повышенный крутящий момент рулевого колеса.

Рекомендации по проведению технического обслуживания

Тепловое отключение

В модуле –Elektrische Servolenkung находится температурный датчик и алгоритм для расчета температуры.

Начиная с определенной температуры, усиление рулевого привода постоянно уменьшается двигателем – Elektrische Servolenkung. Перегрев сопровождается соответствующим кодом Сообщение об ошибке U3000-4b.

Перегрев мог произойти, например, если на стоящем автомобиле рулевое управление постоянно перемещается от упора до упора. При этом условии эксплуатации двигатель – Elektrische Servolenkung будет работать с максимальной мощностью. Возникает пиковый ток от 80 до 90 А.

Elektrische Servolenkung будет функционировать нормально, когда модуль – Elektrische Servolenkung охладится.

Определение нейтрального положения рулевого колеса

Модуль – Elektrische Servolenkung при каждом включении зажигания получает абсолютный угол поворота рулевого колеса от датчика угла поворота рулевой колонки. Входная величина сообщает модулю – Elektrische Servolenkung абсолютное положение рулевого колеса.

Допусками в узлах (например, в рулевой колонке, рулевой механизм, элементы передней подвески) выявляется смещение между заданным абсолютным положением рулевого колеса от датчика и действительным положением рулевого колеса.

Через модуль – Elektrische Servolenkung осуществляется компенсация абсолютное нейтральное положение рулевого колеса.

Компенсация происходит во время движения по прямой. Запомненные параметры сохраняются в модуле.

Из-за точной настройки после различных работ по техническому обслуживанию значения компенсации нейтрального положения рулевого колеса должны быть сброшены через интегрированная система диагностики. Сервисные работы - это, например:

• Замена рулевой колонки, датчика угла поворота рулевого колеса, заднего моста или
• регулировка схождения.

Минимальное напряжение

Для функционирования Elektrische Servolenkung необходимо минимальное напряжение 10,8 В. Ниже этого напряжения Elektrische Servolenkung не активен.

Функция коррекции прямолинейного движения

После проведения ремонтных работ на передней оси, который оказывает влияние на прямолинейное движение автомобиля по инерции, необходимо выполнить следующие действия с интегрированная система диагностики:

• Сообщение об ошибке удалить из памяти неисправностей (при наличии) и
• сбросить значения компенсации функции прямолинейного движения автомобиля по инерции.
• Сброс значений компенсации нейтрального положения рулевого колеса.