Электромеханический усилитель рулевого управления — устройство и диагностика
Электроусилитель руля (ЭУР или ЭМУРУ) 11186-3450008: 1 — вал рулевого управления, 2 — электродвигатель, 3 — электронный блок управления, 4 — датчик крутящего момента, 5 — датчик положения ротора
В электромеханических усилителях рулевого управления , необходимое компенсационное усилие создается за счет электродвигателя. В общем случае ЭУРсостоит из следующих основных компонентов:
– рулевой вал с торсионным приводом;
– электронный блок управления (ЭБУ);
ЭУР устанавливается на рулевом валу, части которого соединены между собой торсионным валом с установленным на нем датчиком крутящего момента. При вращении руля происходит скручивание торсионного вала, которое и регистрируется датчиком крутящего момента. Далее информация с этого датчика поступает в ЭБУ, который вычисляет необходимое компенсационное усилие (с учетом показаний датчика скорости автомобиля), подаваемое на рулевой вал входящим в состав ЭУР электродвигателем. В общем случае ЭУР может располагаться как на рулевой колонке, так и на рулевой рейке. В последнем случае снижается нагрузка на рулевой вал и его сочленения.
Преимуществами ЭУР относительно ГУР являются простота конструкции и компактность механизма. При этом ЭУР активируется только при вращении руля, тогда как насос ГУР работает постоянно, создавая дополнительную нагрузку на двигатель и, соответственно, увеличивая расход топлива. Также ЭУР отличается гибкостью настройки, позволяя за счет изменения управляющей программы менять ощущения от рулевого управления. К плюсам ГУР можно отнести „честную» обратную связь и устойчивость к высоким нагрузкам, что позволяет применять его на внедорожниках, грузовиках и другой тяжелой технике, тогда как ЭУР обычно устанавливается на легковых автомобилях.
В автомобиле LADA KALINA электроусилитель размещен на рулевой колонке. Входящий в состав ЭУР бесколлекторный электродвигатель подключен к рулевому валу через редуктор. Питание электродвигателя ЭУР осуществляется от бортовой сети автомобиля. ЭУР сохраняет работоспособность при изменении напряжения бортовой сети в диапазоне 10,8 — 15 В. Номинальное напряжение питания ЭУР равно 13,5 В, для момента нагрузки 35 Нм максимальный потребляемый ток не превышает 50 А.
Рис. 2. Схема электрических соединений электроусилителя руля 11186-3450008
Таблица 1. Назначение выводов разъёмов электроусилителя
| Колодка | Контакт | Адрес |
| Х1 | 1 | + 12 В от аккумуляторной батареи |
| 2 | «Минус» от аккумуляторной батареи | |
| Х2 | 1 | + 12 В с клеммы «15» выключателя зажигания |
| 2 | Вход сигнала от тахометра | |
| 3 | Вход сигнала от датчика скорости | |
| 4 | Выход на индикатор состояния ЭУР | |
| 5 | Выход «К-линия» на колодку диагностики | |
| 6 | Выход «L-линия» (не задействован) | |
| 7 | Общий провод («земля») | |
| 8 | Технологический вывод (не задействован) | |
| ХЗ | А1 | Фаза А электродвигателя |
| А2 | Фаза А электродвигателя | |
| В1 | Фаза В электродвигателя | |
| В2 | Фаза В электродвигателя | |
| С1 | Фаза С электродвигателя | |
| С2 | Фаза С электродвигателя | |
| Х4 | 1 | Общий провод 1 датчика момента |
| 2 | Общий провод 2 датчика момента | |
| 3 | Питание датчика момента | |
| 4 | Выход 1 датчика момента | |
| 5 | Выход 2 датчика момента | |
| 6 | Вход сигнала частоты 250 кГц | |
| Х5 | 1 | Общий провод датчика положения ротора |
| 2 | Выход фазы А датчика положения ротора | |
| 3 | Выход фазы В датчика положения ротора | |
| 4 | Выход фазы С датчика положения ротора | |
| 5 | Напряжение питания +5 В датчика положения ротора |
Максимальный компенсирующий момент на рулевом валу может достигать 30 Нм, ЭУР обеспечивает такой момент на стоящем автомобиле, с увеличением скорости движения компенсирующий момент пропорционально снижается. Исходными данными для системы управления электродвигателем является информация о моменте на рулевом валу, положении ротора и скорости движения автомобиля, получаемая с соответствующих датчиков.
Для ЭУР 11186-3450008 предусмотрено 4 режима работы: «Самотестирование», «Готовность», «Компенсация», «Отказ». Для индикации состояния ЭУР на приборной панели автомобиля имеется индикатор состояния (рис. 3).
Рис. 3. Расположение индикатора состояния ЭУР
При включении зажигания автомобиля ЭУР переходит в режим «Самотестирование», в котором выполняется проверка исправности системы. Если в процессе самотестирования выявлены неисправности (отрицательный результат самотестирования), ЭУР переход в режим «Отказ», при этом в память блока управления ЭУР заносится код неисправности (см. таблицу 2).
Таблица 2. Коды ошибок ЭБУ электроусилителя
| Код | Описание кода |
| С1000 | Ошибки не обнаружены |
| С1011 | Цепь сигнала оборотов двигателя автомобиля, отсутствие сигнала |
| С1012 | Цепь сигнала датчика скорости автомобиля, отсутствие сигнала |
| С1013 | Напряжение бортовой сети автомобиля ниже минимального порога |
| С1014 | Напряжение на замке зажигания ниже минимального порога |
| С1021 | Напряжение основного вывода датчика момента |
| С1022 | Напряжение контрольного вывода датчика момента |
| С1023 | Неверный сигнал основного и/или контрольного вывода датчика момента |
| С1024 | Датчик момента, отсутствие сигнала |
| С1031 | Датчик положения рулевого вала, неисправность цепи основного сигнала или несоответствие допустимому диапазону |
| С1032 | Датчик положения рулевого вала, неисправность цепи контрольного сигнала или несоответствие допустимому диапазону |
| С1033 | Датчик положения рулевого вала, отсутствие питания |
| С1041 | Датчик положения ротора двигателя, неисправность цепи фазы А или несоответствие допустимому диапазону |
| С1042 | Датчик положения ротора двигателя, неисправность цепи фазы В или несоответствие допустимому диапазону |
| С1043 | Датчик положения ротора двигателя, неисправность цепи фазы С или несоответствие допустимому диапазону |
| С1044 | Неверная последовательность датчика положения ротора |
| С1045 | Датчик положения ротора двигателя, отсутствие питания |
| С1050 | Замыкание на массу в силовых цепях |
| С1051 | Двигатель, превышение тока через фазную обмотку А |
| С1052 | Двигатель, превышение тока через фазную обмотку В |
| С1053 | Двигатель, превышение тока через фазную обмотку С |
| С1054 | Двигатель, обрыв фазных обмоток |
| С1055 | Двигатель, обрыв фазной обмотки А |
| С1056 | Двигатель, обрыв фазной обмотки В |
| С1057 | Двигатель, обрыв фазной обмотки С |
| С1058 | Двигатель, замыкание фазных обмоток |
| С1059 | Замыкание обмотки фазы А двигателя |
| С1060 | Замыкание обмотки фазы В двигателя |
| С1061 | Замыкание обмотки фазы С двигателя |
| С1070 | Неисправность не опознана |
| С1071 | Блок управления, ошибка ОЗУ электронного блока |
| С1072 | Блок управления, ошибка ПЗУ электронного блока |
| С1073 | Блок управления, ошибка EEPROM электронного блока |
| С1074 | Реле электронного блока |
| С1075 | Блок управления, превышение температуры радиатора |
| С1076 | Напряжение питания элементов ЭБУ ниже минимального порога |
| С1077 | Напряжение на силовых конденсаторах ниже минимального порога |
| С1078 | Время заряда силовых конденсаторов |
| С1079 | Ток одной из фазных обмоток выше максимального порога |
| С1080 | Пробой как минимум одного из верхних силовых транзисторов |
Если неисправности не выявлены (положительный результат самотестирования), система переходит в режим «Готовность» или «Компенсация». Также режим «Самотестирование» периодически активируется в процессе работы системы.
Режим «Готовность» активируется на незапущенном двигателе после включения зажигания автомобиля, при условии положительного результата самотестирования. Отсутствие запуска двигателя определяется по сигналу от тахометра. В режиме «Готовность» индикатор работы ЭУР на приборной панели горит постоянно. Компенсирующий момент на рулевом валу не обеспечивается.
Переход ЭУР в режим «Компенсация» осуществляется из режима «Готовность» при условии, что напряжение бортовой сети автомобиля не ниже 10,8 В, а обороты коленчатого вала превышают 600 об/мин. При переходе в режим «Компенсация» индикатор панели приборов выключается. В случае если напряжение бортовой сети снижается до 10,3±0,2 В и/или обороты двигателя составляют менее 350 об/мин, ЭУР переходит в режим «Готовность». Для ЭУР режим «Компенсация» является основным рабочим режимом, в котором он компенсирует часть момента на рулевом валу.
В режиме «Отказ» индикатор ЭУР горит постоянно, независимо от оборотов двигателя. Для считывания кодов неисправностей можно использовать диагностический сканер ДСТ-2М с картриджем ВАЗ-ИЖ, программное обеспечение МТ-10 или любое другое, поддерживающее работу с ЭБУ данного ЭУР. Кроме того, с помощью средств диагностики можно получить дополнительную информацию о состоянии ЭУР, приведенную в таблице 3.
Таблица 3. Параметры ЭБУ электроусилителя
| Параметр | Описание | Единица или состояние | Типовое значение |
| Напряжен | Напряжение аккумулятора | В | 13,2. 14,6 |
| Скор | Скорость автомобиля | км/ч | 0 |
| Обор | Частота вращения коленвала | об/мин | 800. 880 (на холостом ходу) |
| УсилМом | Усилие с датчика момента | Нм | 0 (при неподвижном рулевом колесе) |
| Фаза А | Положение фазы А | Да/нет | — |
| Фаза В | Положение фазы В | Да/нет | — |
| Фаза С | Положение фазы С | Да/нет | — |
| ТокФазы А | Ток фазы А | % | — |
| ТокФазы В | Ток фазы В | % | — |
| Т.Радиат | Температура радиатора силовых компонентов ЭМУР | °С | — |
| Ошибок | Количество обнаруженных кодов неисправностей | — | — |
| КонтрСумПЗУ | Контрольная сумма ПЗУ | — | — |
| KCyмEEPROM | Контрольная сумма EEPROM | — | — |
| ЭлДвиг. | Тип электродвигателя | (Коллекторный/ индукторный/ синхронный) | Индукторный |
| ДатПолРул | Наличие датчика положения рулевого вала | Да/нет | Нет |
| ДатПол Ротор | Наличие датчика положения ротора электродвигателя | Да/нет | Да |
| ДатТРадиат | Наличие датчика температуры радиатора ЭБУ | Да/нет | Да |
| ДатМомента | Наличие датчика момента | Да/нет | Да |
| МехРедуктор | Наличие механического редуктора | Да/нет | Да |
| РежимГотовн | Активность ЭМУР, режим «Готовность» | Вкл/выкл | Выкл |
| РежКомпенс | Режим «Компенсация» | Вкл/выкл | Вкл |
| СниженМощн | Режим «Снижение мощности» | Вкл/выкл | Выкл |
| ЗадВыклЗажиг | Задержка выключения по замку зажигания | Вкл/выкл | Выкл |
| АварияРеле | Режим «Авария», силовое реле | Вкл/выкл | Выкл |
Также возможно считывание кода ошибки без диагностического сканера. Перевод ЭУР 11186-3450008 в режим индикации неисправности выполняется следующим образом:
2. Замыкают контакты 6 и 7 разъема Х2 (выход «L-линия» и «общий»).
3. Включают зажигание и считывают код неисправности, подсчитывая количество миганий лампы диагностики, при этом необходимо учитывать, что ЭУР индицирует двухзначные коды сокращенного перечня неисправностей (см. таблицу 4). При подсчете количества миганий контрольной лампы следует учитывать, что длительность начальной паузы составляет 2 с, длительность паузы между сигналами — 0,5 с, длительность паузы между кодами — 2 с. Длинному сигналу соответствует включенная в течение 2 с лампа, короткому — включенная в течение 0,5 с лампа.
Таблица 4. Сокращенный список неисправностей электроусилителя руля
| Код | Расшифровка |
| 11 (1 длинный 1 короткий) | Система исправна |
| 12 (1 длинный 2 коротких) | Отсутствие сигнала оборотов двигателя |
| 13 (1 длинный 3 коротких) | Неисправность датчика момента |
| 14 (1 длинный 4 коротких) | Неисправность двигателя ЭУР |
| 15 (1 длинный 5 коротких) | Неисправность датчика положения рулевого вала |
| 16 (1 длинный 6 коротких) | Неисправность датчика положения ротора двигателя ЭУР |
| 17 (1 длинный 7 коротких) | Неисправность бортовой сети автомобиля (ниже 10 В или больше 18 В) |
| 18 (1 длинный 8 коротких) | Неисправность блока управления ЭУР |
| 19 (1 длинный 9 коротких) | Неисправность датчика скорости автомобиля |
В случае если обнаружены ошибки, связанные с недостаточным напряжением бортовой сети или внешними датчиками (коды С1011, С1012,
С1013 и С1014, коды 12, 17, 19 сокращенного списка), следует проверить исправность соответствующих элементов и электрических цепей. Для сброса указанных ошибок ЭУР необходимо выключить и включить зажигание. При обнаружении внутренних ошибок ЭУР (коды С1021-С1080) необходимо выключить и включить зажигание, запустить двигатель и, вращая рулевое колесо, проверить работоспособность ЭУР, после чего провести пробный выезд на скорости до 40 км/ч. В случае если ЭУР все равно переходит в режим «Отказ», его заменяют.
Рекомендации производителя предусматривают только замену ЭУР в сборе, вариант ремонта ЭУР, связанный с его разборкой, не предусмотрен. В то же время в ряде случаев восстановить работоспособность ЭУР можно за счет пропайки ЭБУ и его соединений с датчиками крутящего момента и положения ротора. До выполнения вмешательства в ЭУР целесообразно считать коды ошибок, выяснив, какой именно датчик вызывает переход ЭУР в режим «Отказ».
Согласно имеющихся на тематических форумах рекомендаций стоит обратить внимание на паяные соединения оптронов датчика положения ротора, пайку проводов обмоток и исправность диодов датчика момента, реле, а также цепи обвязки процессора ЭБУ. Кроме того, следует убедиться в надежности подключения разъемов ЭУР.
Для получения доступа к датчику положения ротора:
1. Снимают кожух рулевой колонки.
2. Отключают идущие вдоль рулевой колонки жгуты проводов (от замка зажигания, выключатель указателей поворота и т.д.).
3. Откручивают 4 гайки крепления ЭУР и опускают его, в сборе с рулевым колесом, на водительское сиденье.
4. Отсоединяют колодки разъемов Х1, Х2, ХЗ от ЭУР.
Рис. 4
5. Откручивают 3 винта, удерживающие крышку датчика положения ротора, и снимают ее (рис. 4).
Рис. 5. Плата датчика положения ротора
6. Откручивают 3 винта, удерживающие плату датчика положения ротора (рис. 5). При выполнении операции обращают внимание, через какой из винтов на плату датчика подведен «общий провод» автомобиля.
7. Снимают плату датчика и выполняют пайку находящихся на ней оптронов.
Сборка узла выполняется в обратном порядке.
Источник