„Auto není luxus, ale dopravní prostředek“ – to si myslela postava jednoho slavného filmu. Automobilový průmysl však nestojí na místě a nyní lze tento výraz zpochybnit. Vůz má nyní klimatizaci, airbagy a další komfortní prvky. Pokrok se dotkl i řízení. Pokud dříve, aby bylo možné otočit volantem, bylo nutné vyvinout sílu, nyní jsou vozy vybaveny posilovačem řízení – hydraulickým a elektronickým a můžete auto ovládat jednou rukou.
Řekneme vám, jak se posilovač řízení od sebe liší, a také analyzujeme hlavní nevýhody a výhody každého z nich.
Co je posilovač řízení
Posilovač řízení (PS) je zařízení, které usnadňuje otáčení volantem při manévrování na silnici, při nízké rychlosti a při parkování.
Posilovač řízení se skládá z:
- hydraulické čerpadlo – zařízení odpovědné za vytváření tlaku v hydraulickém systému;
- hydraulická kapalina – olej, který vytváří tlak v hydraulickém válci;
- hydraulický válec – mechanismus, který přeměňuje tlak vytvářený hydraulickým čerpadlem na mechanickou sílu. Pomáhá také při otáčení volantem.
- reduktor – mechanismus, který snižuje úroveň tlaku vytvářeného hydraulickým čerpadlem, aby poskytl potřebnou sílu při otáčení volantem.
- nádrž na kapalinu – nádoba s rezervní zásobou oleje, která pohlcuje i případné kolísání tlaku;
- filtr – zařízení pro odstraňování nečistot z oleje;
- hadice přívodu oleje – hadice, kterými protéká hydraulický olej.
Toto je schematický popis, protože některé prvky posilovače řízení se mohou lišit v závislosti na modelu vozu.
Jak funguje posilovač řízení?
Po nastartování motoru auta začne pracovat hydraulické čerpadlo. Je poháněn od klikového hřídele motoru přes hnací řemen a vytváří tlak v hydraulickém oleji, který cirkuluje v systému. Když řidič začne otáčet volantem, převodovka usměrní tok oleje tak, aby přitlačil hydraulický válec na hřídel v požadovaném směru. Hřeben řízení je spojen s válcem, který prostřednictvím závěsů nastavuje požadovaný úhel natočení kol.
Klady a zápory posilovače řízení
Posilovač řízení se v moderních autech vyskytuje jen zřídka. Systém byl však populární u zahraničních automobilů vyrobených v letech 1985 až 2010. Například staré audi, volkswageny a bmw už byly s posilovačem řízení z výroby.
Mezi výhody posilovače řízení patří:
- Usnadnění správy. Posilovač řízení výrazně snižuje námahu potřebnou k otáčení volantem, zejména při nízkých rychlostech nebo při stání.
- Lepší ovládání. Usnadňuje manévrování a zvyšuje přesnost ovládání, což je důležité zejména při parkování nebo ve stísněných prostorech.
- Pohodlí na dlouhých cestách. Snižuje únavu řidiče na dlouhých cestách, protože vyžaduje méně fyzické námahy.
- Ztráta zpětné vazby. Někteří řidiči, zejména ti, kteří jsou již zvyklí řídit auto bez posilovače řízení, se domnívají, že posilovač řízení snižuje „pocit z vozovky“ a samotné ovládání je méně intuitivní.
- Zvýšená spotřeba paliva. Protože systém spotřebovává část výkonu motoru, zvyšuje se spotřeba paliva.
- Složitost a vysoká cena oprav. I když se problémy s posilovačem objevují poměrně zřídka – každých 200-300 tisíc km, oprava posilovače je oproti klasickému systému řízení složitější a nákladnější na údržbu. Mezi možné problémy patří vadné čerpadlo, netěsnosti, zaseknutý pojistný ventil čerpadla nebo vzduch vstupující do systému.
- Možné netěsnosti. Hadice se mohou delaminovat a uvolňovat olej ze systému, což povede k hladovění oleje, zhoršení ovladatelnosti a v důsledku toho k nehodě.
- Zabírá místo pod kapotou.
Mezi nevýhody patří vysoká cena samotného zařízení, kvůli které hydraulické posilovače postupně ustupují elektrickým posilovačům.
Co je to EUR a jak to funguje?
Elektrický posilovač řízení je zařízení, které díky elektromotoru usnadňuje otáčení volantem při manévrování na silnici.
Elektrický posilovač řízení v automobilech se skládá z následujících součástí:
- Hřídel řízení s torzní hřídelí. Hřídel řízení spojuje volant s ovládacím mechanismem. Torzní hřídel pomáhá aplikovat sílu vyvíjenou řidičem na volant a přenáší tyto informace do ECU.
- Elektrický motor. Tento mechanismus slouží k přenosu sil na hřídel řízení. Činnost elektromotoru je řízena ECU na základě informací ze snímačů.
- Elektronická řídicí jednotka (ECU). Jedná se o řídicí jednotku pro systém elektrického posilovače řízení, který analyzuje data ze senzorů a reguluje činnost elektromotoru tak, aby poskytoval požadovaný výkon.
- Snímač točivého momentu (bezkontaktní). Tento snímač měří sílu, kterou řidič působí na volant, a přenáší tyto informace do ECU pro zvýšení úrovně asistence.
- Snímač polohy rotoru. Detekuje přesnou polohu rotoru elektromotoru, což umožňuje ECU přesně upravit jeho činnost pro stabilizaci zisku.
Princip fungování elektrického posilovače řízení začíná skutečností, že když řidič otáčí volantem, torzní hřídel v hřídeli řízení se ohýbá úměrně vynaložené síle. Tuto změnu zaznamená snímač točivého momentu, který vyšle signál o působící síle do ECU. Analyzuje tato data s informacemi z jiných senzorů ve vozidle, aby určil, jaký výstup je potřeba. Po zpracování informací vysílá ECU signály do elektromotoru.
Elektromotor pracuje v tandemu s mechanickým systémem řízení a elektrický posilovač řízení nepřetržitě upravuje úroveň asistence na základě zpětné vazby ze senzorů a poskytuje tak kontrolu nad různými jízdními podmínkami.
Výhody a nevýhody elektrického zesilovače
Výhody a nevýhody elektrického posilovače řízení je třeba zvážit ve vztahu k posilovači řízení. Kromě snadného otáčení volantu má EPS následující výhody:
- Cena. V dnešní době je téměř nemožné najít auta s posilovačem řízení, protože pořizovací cena elektrického posilovače řízení je o 30-35% levnější.
- Snížení zatížení motoru. Elektrický posilovač řízení je nezávislý na motoru – neodmotává pás, takže se auto snáze rozjíždí a nezvyšuje spotřebu paliva.
- Snadná integrace s dalšími systémy. Elektrický posilovač řízení usnadňuje integraci různých asistenčních funkcí řidiče.
- Kompaktnost a flexibilita v designu. Elektrický posilovač řízení zabírá méně místa kvůli absenci čerpadla, řemenů atd.
Ale EPS má také své nevýhody:
- Omezené použití. Elektromotor má malý výkon a nachází se pouze v osobních automobilech.
- Spojení se samotným vozidlem je ztraceno. Často se ztrácí spojení s koly – auto se nemusí jednoduše otočit správným směrem, což povede k nehodě.
- Nebezpečí přehřátí. Při jízdě po nerovné vozovce, kdy musíte neustále manévrovat, se elektromotor přehřívá a selhává. To platí zejména pro starší vozy.
- Nespolehlivost a neopravitelnost. Jakákoli část, která selže, nemůže být opravena a bude muset být vyměněna.
- Komplexní diagnostika. Činnost EPS lze zkontrolovat pouze v autoservisu na speciálním diagnostickém stojanu.
Závěr
Posilovač řízení a elektrický posilovač řízení jsou systémy, které usnadňují otáčení mechanismu řízení a každý z nich má své vlastní výhody. Posilovač řízení je vhodný pro velká vozidla, zatímco elektrický posilovač je vhodný pro osobní vozy.
Je těžké si představit moderní auto bez posilovače řízení, který řidiči usnadňuje otáčení volantu. V současné době jsou nejoblíbenější dva typy zesilovačů: elektrické a hydraulické. První se objevil relativně nedávno a druhý se používá od poloviny dvacátého století. Konstrukce a princip fungování každého zesilovače má své vlastní charakteristiky. Pojďme se podrobně podívat na každé ze zařízení, zdůraznit jejich výhody a nevýhody a také vyvodit závěr, který je lepší – GUR nebo EUR.
Elektrický posilovač řízení
V systému elektrického posilovače řízení (EPS) vytváří elektromotor dodatečnou sílu při otáčení volantu.
Zařízení a princip činnosti elektrického posilovače řízení
Mezi hlavní prvky elektrického posilovače řízení patří:
- elektrický motor;
- torzní tyč a hřídel sloupku řízení;
- mechanismus řízení (redukce);
- snímač polohy volantu;
- snímač točivého momentu;
- elektronická řídicí jednotka.
Když řidič otočí volantem, torzní tyč se začne kroutit. Snímač točivého momentu toto kroucení měří, určuje hodnotu točivého momentu a tuto informaci předává řídicí jednotce. Ta zpracovává data ze snímačů EPS a koreluje je s údaji z ostatních snímačů vozidla (rychlost, otáčky klikového hřídele atd.).
Řídicí jednotka vypočítá sílu, která musí být vynaložena k otočení volantu, a vydá odpovídající povel elektromotoru. Ten působí na hřídel sloupku řízení nebo na hřeben řízení, čímž usnadňuje otáčení volantu.
Výhody a nevýhody elektrického posilovače řízení
Mezi hlavní výhody elektrického posilovače řízení patří:
- úspora paliva – EPS neodebírá energii z motoru a aktivuje se pouze při otočení volantu;
- spolehlivost díky absenci hydraulického systému;
- kompaktnost a snadná údržba;
- schopnost upravit charakteristiky a nastavení řízení;
- možnost implementace automatického řízení automobilu.
Navzdory mnoha výhodám má EPS i určité nevýhody. Mezi ně patří:
- nízký výkon při zachování minimálních rozměrů a nákladů;
- možnost přehřátí a dočasné poruchy za nepříznivých jízdních podmínek;
- nákladné opravy.
Je však třeba poznamenat, že v konstrukci moderních automobilů se EPS postupně dostává do popředí a vytlačuje GUR.
Posilovač řízení
U hydraulického posilovače řízení (GUR) je dodatečná síla při otáčení volantu vytvářena hydraulickým pohonem.
Zařízení a princip činnosti posilovače řízení
Konstrukčně se posilovač řízení skládá z následujících prvků:
- nádrž s pracovní kapalinou;
- čerpadlo;
- hydraulický válec;
- šoupátkový ventil;
- připojovací hadice.
Čerpadlo posilovače řízení je poháněno řemenem z klikové hřídele motoru a dodává pracovní kapalinu pod tlakem do rozvaděče. Když řidič otáčí volantem, ventil směruje tok kapaliny z čerpadla do levé nebo pravé dutiny hydraulického válce. Tlak kapaliny pohybuje pístem hydraulického válce a tím se prostřednictvím převodky řízení otáčí řízená kola vozu.
Výhody a nevýhody posilovače řízení
Stejně jako EPS má i posilovač řízení své výhody i nevýhody. Hlavní pozitivní aspekty posilovače řízení jsou:
- citlivost na vysoké zatížení, což umožňuje instalaci posilovače řízení na těžkých SUV a nákladních vozech;
- levnější výroba zařízení (na rozdíl od EPS), což ovlivňuje cenu vozu jako celku;
- pohodlí řízení vozidla různými rychlostmi.
Klady jsou samozřejmě dobré. Ale co zápory? Některé jich jsou:
- spotřeba energie motoru;
- drobné poruchy spojené s únikem pracovní kapaliny;
- potřeba sledovat hladinu pracovní kapaliny;
- pravidelná výměna tekutin;
- nedostatečná schopnost upravit charakteristiky a nastavení řízení.
Jaký je rozdíl mezi posilovačem řízení a elektrickým posilovačem řízení
Pojďme se podívat na srovnávací analýzu EPS a GUR, abychom nakonec zjistili, který z nich je lepší.
Pro srovnání vezmeme následující parametry: konstrukci zařízení, snadnou ovladatelnost, spolehlivost a účinnost, rozsah použití.
Konstrukce zařízení
Posilovač řízení je poměrně jednoduchý mechanismus, který není závislý na elektronickém ovládání a nepodléhá softwarovým selháním. Na druhou stranu se systém posilovače řízení skládá z mnoha spojů a těsnění, které se během provozu opotřebovávají. V důsledku toho je jednotka považována za méně spolehlivou a vyžaduje pravidelnou diagnostiku.
Na rozdíl od hydraulického posilovače řízení je elektrický posilovač řízení obvykle umístěn přímo na hřídeli řízení a zabírá méně místa pod kapotou. Konstrukčně je elektrický posilovač řízení mnohem jednodušší než hydraulický posilovač a nevyžaduje použití dalších spotřebních materiálů.
Pokud jde o poruchy elektroniky, stávají se poměrně zřídka a v případě selhání systému je k dispozici nouzový režim provozu, který umožňuje udržet kontrolu nad vozidlem. Posilovač řízení má také takový režim.
Snadná správa
Posilovač řízení poskytuje lepší zpětnou vazbu od vozovky a také umožňuje řidiči cítit limity možností vozu v ostrých zatáčkách.
Pro dosažení stejných pocitů vyžaduje EPS pečlivou kalibraci, kterou mohou zajistit pouze prémioví výrobci.
Posilovač řízení je tedy informativnější a svým majitelům poskytuje přirozenější zážitek z jízdy, ale jeho ovládání je fyzicky obtížnější.
Spolehlivost a efektivita
Část výkonu motoru automobilu při používání posilovače řízení se vynakládá na pohon čerpadla, které pracuje neustále. Proto za jinak stejných podmínek vede používání posilovače řízení ke zvýšené spotřebě paliva a zhoršení dynamických parametrů. Posilovač řízení navíc nemůže dlouhodobě fungovat v extrémních režimech. Pokud je volant držen v extrémní poloze po dobu 10–15 sekund, čerpadlo se přehřeje, což povede ke zvýšenému opotřebení prvku.
Elektrický posilovač řízení je v tomto ohledu úspornější: neodebírá přímo výkon motoru a funguje pouze při otáčení kol. Nedochází k žádné dodatečné spotřebě paliva ani ke zhoršení dynamických vlastností vozu. Hlavním důvodem pro vypnutí EPS lze považovat přehřátí elektromotoru. V tomto případě jednotka řidiče varuje a omezí výkon. Pokud pohyb pokračuje, EPS se vypne, dokud zcela nevychladne.
Aplikace
Jak se mohou mechanismy v tomto parametru lišit? Podle kategorie vozidel, pro která je daná jednotka použitelná. Například EPS je pro těžká vozidla slabý: nelze jej instalovat na nákladní automobily ani těžké SUV. GUR je vhodný pro jakýkoli typ vozidla.
Sčítání
Podle uvedených srovnávacích charakteristik jsou oba mechanismy ve stejných podmínkách. Co si vybrat, je otázkou vkusu a zvyku každého jednotlivého automobilového nadšence. Ale s ohledem na skutečnost, že elektrický posilovač řízení byl vyvinut později než hydraulický posilovač, aby se odstranily jeho nedostatky, můžeme usoudit, že elektrický posilovač řízení je o něco lepší než hydraulický posilovač a je pokročilejším vývojem.
