Vairo stiprintuvo sistema yra viena svarbiausių šiuolaikinio automobilio komforto ir saugumo sistemų, apie kurią dažnai net nepagalvojame. Ji suteikia galimybę lengvai vairuoti automobilį, sukant vairaratį nereikia didelės jėgos, todėl net parkavimas mieste nesukelia didesnių problemų. Šiuolaikiniuose automobiliuose vairo stiprintuvas yra beveik standartinė įranga, užtikrinanti lengvesnį ir patogesnį vairavimą.
Vairo stiprintuvas (angl. Power Steering) - tai sistema, skirta sumažinti vairuotojo pastangas sukant vairą. Ji ypač naudinga manevruojant mažu greičiu arba stovint vietoje, kai pasukti vairą be pagalbos būtų sunku arba net neįmanoma, ypač didesniems automobiliams. Vairo stiprintuvas ne tik palengvina vairavimą, bet ir padidina saugumą, nes leidžia vairuotojui greičiau reaguoti į situaciją kelyje.
Vairo stiprintuvo evoliucija
Pirmieji automobiliai neturėjo nieko panašaus į tai, ką dabar vadiname vairo stiprintuvu. Vairuotojas turėjo fiziškai įdėti daug jėgos, kad pasuktų vairą - ypač stovint ar manevruojant siaurose erdvėse. Dėl to senesniuose automobiliuose matydavome didžiulius vairo ratus, kurie veikė kaip svertas, suteikiantis mechaninį pranašumą.
Esminis mechaninis sprendimas, išlaikęs savo reikšmę iki šiol, yra stūmoklinė pavara (angl. rack and pinion). Trumpai: vairo ratas suka krumpliaratį (angl. pinion), o šis judina horizontalų strypą (angl. rack). Strypas perkelia judesį į ratų kampą. Ši sistema yra paprasta, patikima ir tiesiogiai susieta su vairuotojo ranka. Nėra jokių elektroninių tarpininkų, todėl grįžtamojo ryšio pojūtis ant vairo yra informatyvus ir aiškus.
Tačiau mechaniniam sprendimui trūko vieno dalyko - jėgos. Čia į sceną įžengė įvairios asistavimo technologijos: mechaninės konstrukcijos evoliuciškai perėjo į hidraulinius sprendimus, o vėliau - į elektrinius. Kiekviena karta bandė išlaikyti vairuotojui būtinas sensacijas, bet kartu sumažinti fizinį krūvį.
Vairo stiprintuvų tipai ir veikimo principai
Šiuo metu lengvuosiuose automobiliuose montuojamos dviejų pagrindinių tipų vairo stiprintuvo sistemos - hidraulinės (ir elektrohidraulinės) bei elektrinės.
Hidraulinis vairo stiprintuvas (HVS)
Hidraulinis vairo stiprintuvas (HVS) yra seniausia ir plačiai paplitusi technologija. Jis naudoja skysčio slėgį, perduodamą iš siurblio, varomo variklio diržu.
HVS komponentai
- Hidraulinis siurblys: dažniausiai mentinis arba rotacinis stūmoklinis, varomas variklio juostinio diržo, kuris perduoda pavarą iš alkūninio veleno skriemulio. Jis generuoja atitinkamą hidraulinio skysčio slėgį.
- Skysčio rezervuaras: saugo hidraulinį skystį.
- Slėgio valdymo vožtuvas: reguliuoja hidraulinio skysčio srautą į atitinkamą vairo mechanizmo pusę, priklausomai nuo vairo pasukimo krypties. Jis sumontuotas ant vairo kolonėlėje esančios krumplinės juostos. Ant krumplinės juostos yra diskas, kuris padalija jos vidų į dvi kameras.
- Hidraulinis cilindras: sukuria papildomą jėgą, kuri padeda pasukti ratus.
- Aukšto ir žemo slėgio žarnos bei vamzdeliai: jungia visus komponentus ir užtikrina hidraulinio skysčio cirkuliaciją. Automobilio priekyje žarnelės yra išdėstytos aušinimo kilpos forma, kuri važiuojant apipučiama oru ir aušina hidraulinį vairo stiprintuvo skystį.
HVS veikimo principas
Dėl siurblio veikimo sistemoje esantis skystis gauna tam tikrą slėgį. Kai automobilis važiuoja tiesiai, skystis laisvai grįžta į siurblį. Kai vairuotojas suka vairą, valdymo vožtuvas nukreipia hidraulinį skystį į dešinįjį arba kairįjį stiprintuvo cilindrą, kurių kiekvienas yra integruotas su vairo kolonėlės korpusu. Cilindras, veikiamas slėgio, sukuria jėgą, kuri padeda pasukti ratus. Kuo didesnis vairo pasukimo kampas, tuo didesnis slėgis ir tuo didesnė pagalba. Kai vairas nejudinamas, valdymo vožtuvas uždaro skysčio srautą, ir stiprintuvas neveikia.
HVS privalumai ir trūkumai
- Privalumai: Paprasta ir patikima konstrukcija, geras jėgos perdavimas, reliatyviai nebrangus gaminti ir prižiūrėti. Hidraulinės sistemos suteikia autentiškesnį pojūtį ir puikų grįžtamąjį ryšį su keliu.
- Trūkumai: Nuolatinis energijos vartojimas, nes siurblys veikia visą laiką, net kai asistavimo reikia mažai. Tai reiškia didesnes degalų sąnaudas ir didesnę anglies dioksido emisiją. Sistema priklausoma nuo variklio veikimo, gali būti triukšminga, užima daug vietos ir reikalauja reguliarios priežiūros (skysčio keitimo, nuotėkio šalinimo).
Elektrohidraulinis vairo stiprintuvas (EHVS arba EPHS)
Elektrohidraulinė vairo stiprintuvo sistema (EHVS arba EPHS) yra hidraulinio stiprintuvo patobulinimas, apjungiantis hidraulikos ir elektronikos privalumus. Jį sukūrė tokios firmos kaip „TRW“, ieškodamos ekonomiškesnių sprendimų.
EHVS komponentai ir veikimo principas
Šiuo atveju mentinis siurblys yra varomas ne variklio, o elektrinio variklio. Veikimo principas yra toks pat, kaip ir HVS: siurblys sukuria reikiamą hidraulinio skysčio slėgį. Tačiau sistema veikia tik tada, kai vairuotojas suka vairą. Valdymo blokas gauna signalus iš įvairių daviklių (pvz., vairo pasukimo kampo, automobilio greičio) ir pagal šias reikšmes priima sprendimus apie siurblio įjungimą bei jo sukimo greitį.
Situacijoje, kai vairuotojas nesuka vairo, elektrinis variklis (ir siurblys) apskritai neveikia arba veikia mažomis apsukomis, taip ribodamas sistemos energijos sąnaudas. Tai leidžia efektyviau valdyti energijos suvartojimą ir sumažinti priklausomybę nuo variklio veikimo.
EHVS privalumai
- Mažesnės energijos ir degalų sąnaudos, nes sistema aktyvuojama tik tada, kai vairuotojas suka vairą.
- Skysčio slėgį galima reguliuoti ir pritaikyti jį esamiems poreikiams, taupant energiją.
- Sistema užima mažiau vietos po variklio gaubtu, reikia mažiau žarnelių.
- Stiprintuvas gali veikti net išjungus variklį.
- Galima reguliuoti stiprintuvo jėgą, pritaikant ją prie savo poreikių (pvz., adaptacinis stiprinimas, kai jėga mažėja kartu su mažėjančiu greičiu).
- Išlaiko hidraulinės sistemos privalumus: veikimo patikimumą, aukštą patvarumą, gerą virpesių slopinimą.
Elektrinis vairo stiprintuvas (EVS arba EPS)
Elektrinis vairo stiprintuvas (EVS arba EPS) yra viena moderniausių sistemų. Ji naudoja elektrinį variklį, kuris tiesiogiai arba per reduktorių padeda vairuotojui pasukti vairą.
EVS komponentai
Elektrinį vairo stiprintuvą sudaro keturi pagrindiniai komponentai:
- Valdymo įrenginys (ECU): analizuoja gautus signalus ir reguliuoja elektros variklio darbą.
- Bešepetis nuolatinės srovės elektros variklis: sukuria reikiamą pagalbą. Gali būti montuojamas ant krumplinės juostos, vairo kolonėlės arba krumplinės juostos korpuso.
- Sukamojo momento jutiklis: matuoja vairuotojo sukimo momentą ant vairo.
- Važiavimo greičio jutiklis: dažniausiai sumontuotas pavarų dėžėje, siunčia signalą apie automobilio greitį.
EVS veikimo principas
Jutikliai nuolat stebi vairo pasukimo kampą, greitį ir vairuotojo pastangas. Valdymo įrenginys gauna signalą, kad vairuotojas pasuko vairą, ir analizuoja visus gautus duomenis. ECU apskaičiuoja, kiek pagalbos reikia vairuotojui, ir atitinkamai reguliuoja elektrinio motoro galią, nustatydamas jo veikimo kryptį ir jį maitinančios srovės stiprumą. Elektros variklis, veikiant sliekiniam mechanizmui nustatyta galia (priklausančia nuo srovės stiprumo), sustiprina vairo kolonėlės sukimą. Dažniausiai kuo greitesnis yra vairo judėjimas, tuo didesnė į variklį tiekiamos srovės reikšmė. Ši sistema gamina elektros energiją tik tada, kai sukate vairą, taip sumažindama energijos švaistymą.
Kai kuriuose automobiliuose naudojamas vadinamasis „miesto režimas“, padedantis lengviau vairuoti mieste. Paspaudus tam tikrą mygtuką, stiprintuvo jėga padidėja. Automobiliui pasiekus tam tikrą greitį, miesto režimas automatiškai išsijungia.
EVS privalumai ir trūkumai
- Privalumai: Didžiausias energijos efektyvumas (nedidina degalų sąnaudų, mažas elektros energijos poreikis), nėra hidraulikos (nereikia skysčio keitimo, mažesnis nuotėkio pavojus), lengvesnė ir kompaktiškesnė konstrukcija (labai mažai vietos, lengva), galimybė integruoti papildomas funkcijas (pvz., automatinis parkavimas, juostos palaikymas, programuojamas vairo jausmas), tikslus ir adaptuojamas valdymas, nereikalauja jokios techninės priežiūros (susijusios su skysčiais).
- Trūkumai: Sudėtingiausia konstrukcija ir elektronika, brangesnė už hidraulines sistemas (tiek gamyba, tiek remontas), gali prarasti „vairo jausmą“ lyginant su hidraulinėmis sistemomis. Gali būti jautresnis elektroniniams gedimams ir perkaitimui intensyviai eksploatuojant.
Vairo stiprintuvo sistemos gedimai ir jų požymiai
Vairo stiprintuvo gedimai sumažina vairavimo komfortą ir yra pavojingi, nes vairuotojas privalo valdyti automobilį kitaip, nei yra įpratęs, o tai gali sukelti eismo įvykį arba avariją. Svarbu atkreipti dėmesį į bet kokius neįprastus simptomus ir laiku kreiptis į specialistus.
Bendri gedimų požymiai
- Apsunkintas vairo sukimas: Pagrindinis bet kurios vairo stiprintuvo sistemos gedimo požymis. Vairą sukti reikia daug daugiau jėgos, ypač mažame greityje ar stovint.
- Triukšmas sukant vairą: Ypač kaukimas, ūžimas, švilpimas, girgždesys. Garsas gali stiprėti didėjant variklio sūkiams.
- Vairo užsikirtimai arba trūkčiojimas: Vairo mechanizmas veikia su pertraukomis.
- Vibracija sukant vairą: Ypač stovint ir varikliui dirbant laisva eiga.
- Kontrolinės lemputės užsidegimas: Prietaisų skydelyje įsijungia vairo stiprintuvo kontrolinė lemputė (vairo kontūras su šauktuku), rodanti, kad valdymo blokas aptiko gedimą.
Hidraulinio ir elektrohidraulinio vairo stiprintuvo gedimų požymiai
- Mažas hidraulinio skysčio lygis: Gali sukelti siurblio užsikirtimą, švilpimą (siurblys įsiurbia orą), sunkiau sukti vairą į vieną ar abi puses, sistemos užsikirtimus. Tai yra dažna daugelio hidraulinių gedimų priežastis.
- Skysčio nutekėjimas: Akivaizdus ženklas, kad yra pažeistų žarnelių, jungčių, bakelio ar siurblio riebokšlių.
- Siurblys kaukia ar švilpia: Per mažas skysčio kiekis arba oro patekimas į sistemą.
- Sunkiau sukti į vieną pusę: Oro patekimas į sistemą.
- Sunkiau sukti į abi puses: Siurblys nesudaro būtino slėgio, sumažėjęs siurblio našumas.
- Veikianti sistema užsikerta: Per mažas skysčio kiekis, oras sistemoje, susidėvėję siurblio veleno riebokšliai, netinkamas pavaros diržo įtempimas (elektrohidraulinėse sistemose), elektros variklio energijos tiekimo trikdžiai (elektrohidraulinėse sistemose).
- Visiškas stiprinimo nebuvimas: Siurblio užsikirtimas, visiškas skysčio trūkumas, siurblio pavaros diržo nutrūkimas, nėra variklio maitinimo (elektrohidraulinėse sistemose).
Elektrinio vairo stiprintuvo gedimų požymiai
- Stiprintuvas tai veikia, tai neveikia: Gali reikšti pažeistą elektros instaliaciją (tiekimo trikdžiai dėl pažeistų ar aprūdijusių laidų/kontaktų) arba CAN magistralės problemas.
- Stiprintuvas visiškai neveikia: Gali būti perdegęs saugiklis, pažeista valdymo bloko pynė ar pats valdymo blokas, pažeista CAN magistralė, sistemos perkaitimas (dėl ilgalaikio, intensyvaus vairavimo mieste, dažnai naudojant „miesto režimą“), arba sugedęs jutiklis.
Vairo stiprintuvo sistemos diagnostika ir remontas
Jei pastebėjote bet kurį iš minėtų požymių, labai svarbu to nepalikti likimo valiai. Pirmiausia reikia saugiai sustoti ir išjungti variklį. Galite patys patikrinti, ar neperdegė saugiklis, ar neteka vairo stiprintuvo skystis, ar šio skysčio lygis nėra per mažas. Taip pat galėjo nutrūkti vairo stiprintuvo siurblio pavaros diržas.
Geriausias sprendimas - kuo skubiau apsilankyti vairo stiprintuvo sistemų specializacijos dirbtuvėse, kur bus atlikta tinkama diagnostika ir remontas. Vairo stiprintuvo sistemos gedimas reikalauja profesionalaus dėmesio, nes vairavimas sugedusiu stiprintuvu gali būti pavojingas.
Elektrinių gedimų diagnostika (EPHS/EVS)
Transporto priemonėse su EPHS/EVS sistemomis yra kontrolinės lemputės, signalizuojančios apie gedimą. Jei lemputė užsidega veikiant varikliui, tai byloja apie sistemos gedimą. Tokiais atvejais, priklausomai nuo gedimo rūšies, vairo stiprintuvas veikia avariniu režimu arba visiškai neveikia.
Pirmas žingsnis tokioje situacijoje - diagnostinė patikra testeriu su tinkama programine įranga. Testeris suteikia galimybę nuskaityti ir ištrinti valdymo bloko atmintyje įrašytas klaidas, nuskaityti tikrus parametrus (pvz., maitinimo įtampos reikšmę, vairo posūkio kampą) bei atlikti atitinkamus kodavimus po valdymo bloko keitimo.
Dažni elektriniai gedimai ir jų priežastys:
- Ryšio su sistema klaida: Būtina patikrinti valdymo bloko maitinimą (gnybtai „15“ ir „30“), masės sujungimą bei diagnostinės linijos grandinę. Transporto priemonėse su integruotu CAN tinklu, ryšio trūkumas gali reikšti paties tinklo gedimą.
- Netinkama maitinimo įtampa: Gali nulemti pažeistas arba išsikrovęs akumuliatorius, pažeistas generatorius, pažeisti maitinimo/masės laidai, oksiduoti sujungimai.
- Pažeistas vairo posūkio daviklis: Trumpasis jungimas su mase arba pliusu. Reikia patikrinti sujungimus ir patį daviklį.
- Stiprintuvo terminė apsauga: Klaida įrašoma esant per aukštai hidraulinės alyvos temperatūrai (EPHS). Tai gali būti sukelta nuolatiniu maitinančio siurblio veikimu. Toks gedimas reikalauja siurblio sistemos keitimo.
- Susidūrimo signalas: Jei transporto priemonė pateko į avariją ir suveikė oro pagalvių sistema, ši informacija gali būti išsiųsta į stiprintuvo valdymo bloką, dėl ko stiprintuvas išjungiamas.
Hidraulinių sistemų remontas
Hidraulinių siurblių sistemų remontą dirbtuvių sąlygomis - joms sugedus, jas būtina pakeisti naujomis arba regeneruotomis. Montuojant naują sistemą, visuose hidrauliniuose sujungimuose būtina sudėti naujus sandarinimo elementus bei užveržti juos tinkamais momentais. Esant galimybei, taip pat reikia patikrinti elektrinių kabelių būklę, atkreipiant ypatingą dėmesį į kištukines jungtis ir jų sandarinimą. Sumontavus naują hidraulinio siurblio sistemą, būtina ją užkoduoti diagnostinio testerio pagalba.
Skysčio nuotėkio šalinimas
Alyvos lygio sumažėjimas visuomet rodo alyvos nuotėkį iš sistemos. Todėl prieš alyvos lygio papildymą būtina nustatyti nuotėkio vietą ir pašalinti jo priežastį. Dažniausiai nuotėkiai pasitaiko hidraulinėse žarnose, jų jungtyse arba vairo kolonėlėje, rečiau - hidraulinio siurblio sistemoje. Gali pasitaikyti, kad iš kolonėlės prasisunkusi alyva renkasi traukių apsaugose ir nėra pastebima išorėje. Jei alyvos prasisunkimą sukėlė vairo kolonėlės gedimas, negalima jo šalinti dirbtuvių sąlygomis - būtina pakeisti vairo kolonėlę. Jei yra nesandarios hidraulinės žarnos, jas taip pat būtina pakeisti naujomis.
Sistemos užpildymas ir nuorinimas
Pašalinus nuotėkio priežastis, visuomet būtina užpildyti sistemą nauja alyva ir nuorinti. Sistemos užpildymui naudojama alyva, atitinkanti transporto priemonės gamintojo specifikacijų reikalavimus (pvz., klasikinėms HVS dažnai naudojama ATF tipo alyva). Elektrohidraulinių sistemų atveju situacija gali būti kitokia.
Užpildžius sistemą, ją būtina nuorinti kelis kartus pasukant vairą iš vienos kraštinės padėties į kitą (be variklio paleidimo). Nuorinimo procedūra turi būti atliekama su pakeltais priekinės ašies ratais, kad būtų sumažinta jėga ir apsaugoti sistemos elementai nuo pažeidimų. Kol vienas asmuo suka vairą, kitas stebi, kada išsiplėtimo bakelyje nustos išsiskirti oro burbuliukai. Kai oro burbuliukai nebeišsiskiria, galima paleisti variklį ir vėl sukioti vairą iš vienos kraštinės padėties į kitą (apie 10 kartų), neužlaikant vairo kraštinėse padėtyse. Išjungus variklį dar kartą patikrinamas alyvos lygis ir esant reikalui papildomas. Patikrinama, ar alyva bakelyje nesuputojusi; jei yra burbuliukų, palikti automobilį apie 30 minučių, kad dujos pasišalintų.
Slėgių patikra
Paskutiniuoju veiksmu turėtų būti slėgių patikra sistemoje. Slėgių matavimai atliekami atitinkančiu manometru, prijungtu prie slėginės žarnos tarp siurblio ir vairo kolonėlės. Reikia paleisti variklį ir 5-10 sekundžių prilaikyti vairą kraštinėje padėtyje. Transporto priemonės ratai privalo stovėti ant pagrindo. Tam, kad nebūtų pažeistas kuris nors sistemos elementas, slėgio matavimas neturi trukti ilgiau nei anksčiau minėtos 5-10 sekundžių.
Penki patarimai, kaip diagnozuoti elektrinio vairo stiprintuvo problemas
Vairo stiprintuvo sistemos priežiūra
Reguliari vairo stiprintuvo priežiūra padeda užtikrinti jo patikimą veikimą ir prailgina tarnavimo laiką.
Hidraulinės ir elektrohidraulinės sistemos priežiūra
Svarbiausia tinkama techninė priežiūra - hidraulinio skysčio keitimas ir jo lygio palaikymas pagal automobilio gamintojo nurodymus. Specialistai rekomenduoja keisti skystį kas dvejus metus arba kas 30 tūkst. km ridos, arba kas 50-80 tūkst. km. Stiprintuvo skysčio negalima maišyti su kitokiais, skirtingas specifikacijas turinčiais skysčiais. Jei vairo stiprintuvo skystis nepakeičiamas laiku arba jo sistemoje trūksta, gali sugesti vairo siurblys, užsiteršęs skystis gali užkimšti vairo mechanizmo valdymo vožtuvo kanalus.
Taip pat būtina reguliariai (maksimaliai kas 60 tūkst. km) keisti hidraulinio siurblio pavaros diržą. Reguliariai tikrinkite diržo, kuris varo siurblį, būklę. Įtrūkimai arba susidėvėjimas rodo, kad diržą reikia pakeisti.
Elektrinės sistemos priežiūra
Jei vairo stiprintuvas elektrinis, reikia vengti intensyvaus, ilgalaikio vairavimo be pertraukos, ypač važiuojant lėtai, nes sistema gali perkaisti. Taip pat reikia pasirūpinti tinkama akumuliatoriaus būkle ir prireikus jį įkrauti.
Bendri patarimai ir vairavimo stilius
- Vairo mechanizmo apžiūra: Apžiūrėkite vairo mechanizmą, ar nėra nutekėjimų, pažeidimų arba susidėvėjimo požymių.
- Ratų suvedimas: Netinkamas ratų suvedimas gali apkrauti vairo stiprintuvo sistemą ir sukelti gedimus. Reguliariai tikrinkite ir sureguliuokite ratus.
- Vairavimo stilius: Norint kuo ilgiau džiaugtis kokybišku šios sistemos veikimu, patariama posūkiuose vengti ilgo vairo užlaikymo maksimalaus pasukimo padėtyje, nes tai ženkliai paspartina vairo stiprintuvo siurblio bei kitų sistemos komponentų dėvėjimąsi. Taip pat patariama vengti staigaus, nebūtino manevravimo. Pertekliniai manevrai stipriai apkrauna vairo stiprintuvo sistemą ir skatina jos dėvėjimąsi.
Vairavimo dinamika ir sauga
Vairo stiprintuvas nėra vien komforto dalykas. Jis tiesiogiai veikia automobilio valdomumą, stabilumą ir tai, kaip greitai vairuotojas gali reaguoti ekstremaliose situacijose. Keičiant asistavimo lygį keičiami ir pojūčiai: per daug asistencijos - mažai informacijos apie kelio paviršių; per mažai - didesnis fizinis krūvis.
Vairo mechanizmas daro tiesioginę įtaką kelių eismo saugumui, todėl draudžiama naudoti jo remontui detales, išmontuotas iš kitų transporto priemonių. Vairo kolonėlių ir stiprintuvų siurblių regeneracijai naudojamos originalios detalės bei tie patys technologiniai procesai, kurie naudojami naujų elementų gamyboje. Po regeneracijos proceso dalims atliekami tokie patys bandymai, kaip ir naujoms dalims, suteikiama tokia pati garantija.
Ateities perspektyvos
Ateityje tikėtina platesnė integracija su autonominėmis sistemomis, kur vairo stiprintuvas veiks kaip aktyvus valdymo elementas, padėsiantis ne tik žmogui, bet ir kompiuterinei sistemai tiksliai koreguoti automobilio trajektoriją. Mažesnis energijos suvartojimas, geresnė haptika ir pažangesni jutikliai - tai kelias į saugesnę ir patogesnę kelionę.
tags: #ar #veikia #vairo #stiprintuvas