轉向係統的稱霸:方向盤底下的秘密你知道多少?
發布時間:2016-02-04 責任編輯:susan
【導讀】轉向係統對主觀操控感受的影響甚至高於懸架本身,想選台操控滿意的車子,還真得懂點轉向技術。而平時我們聽到的多是:“這車裝備的是電子轉向”,“它的轉向是可調的”,“電子可變轉向省油”,“主動轉向應該是最厲害的”… 已經暈了吧?別說你,4S店銷售自己也不明白,但還得“專業地”向你介紹。
【液壓助力轉向係統】
kenengyouxiexuechezaoderengenwoyiyang,kaiguojiaxiaolibudaizhulidesangtana。errujindejiaocheyijingjishaozaiyouchunkaorenlizhuanxiangdele,jibendoupeibeilezhuanxiangzhuli。yeyazhulizhuanxiangxitongshilishizuiyoujiudezhuanxiangzhulijishu,tongzhidiqiuyijingkuai70年了,至今還占據新車型的大半江山(簡稱HPS)。

圖2.經典液壓助力轉向係統(HPS)
助力泵通過皮帶連著發動機,轉向機負責把方向盤的動作變為精確的液壓推動力,拉動車輪轉向。
這個係統,隻要發動機工作,係統就有助力,一直被廣泛沿用,因為如下優點:
1.功率密度高。不必占用太多空間,就可以實現很大助力,這也是液壓係統的先天優勢,車子越重,優勢越突顯;
2.路感清晰敏銳。這也是HPS的先天優勢,因為係統機械慣量很小。注意,這個優勢至今還沒有被任何新技術逾越;
3.手感柔滑。液壓油具有天然粘滯特性,因此HPS天生手感絲滑柔順。

圖3.寶馬E46轉向機總成(ZF製造)
當然,HPS的市場配套份額也在逐年遞減,因為如下缺點:
1.經濟性不好。發動機時刻帶著助力泵轉,不管你是否打方向都在消耗燃料。浪費掉的能量變成熱量讓油液升溫,因此HPS通常還需要一個專用散熱器;
2.助力特性無法兼顧全車速。大家都知道,車速越快,方向盤越輕。這可難壞了工程師:若要低速輕便,那高速就會發飄;要高速穩定,那低速轉向就會費勁;qupingjundehua,youkenengliangbianaima。zuiranggongchengshibushengrenshideshi,zaitingchenuocheshi,fadongjitongchanggongzuozaidaisu,bengdeshuchugonglvyechuyuzuixiao,zheshisijiquexuyaozuidazhuli,maodun+鬱悶啊!
3.天冷天熱,手感會不一樣。原因很簡單,轉向油的粘度受溫度影響大唄!
4.係統零件種類多,裝車工藝繁雜耗時。
5.無法做到免維護。以諾諾上海店修過的BMW為例,E46dezhulibengxiakeshichangshier,dangniyuandizhuanxiangshifaxianjicangneimenxiang,jiushuominglixiakebuyuanle。zhuanxiangjilouyouyaohuanzongchengyebushaojian,haiyoupiaoyiaihaozhebangeyueshaolanliangtaozhuanxiangxitong,caizhidaoduiHPS如此缺乏認識。

圖4.寶馬E46使用的助力泵(Luk造)
1.容易造成連帶損壞。轉向油如同HPSdexueye,xueyekeyiyunshunengliangyenengchuanbobingdu,kuosanganran。dangzhuanxiangbengguodumosunhou,jinshumoxiehuisuiyouyezaixitonglixunhuanliudong,jixushiyongjiuhuizaochengxitongjingmilingjiandeercisunhuai,biruzhuanxiangjilidezhuanfa(超精密)或其他密封零件。遇到這種維修,必須把係統裏每根“血管”翻來覆去洗幹淨,再檢查是不是發生了二次損壞。
2.液壓油容易汙染環境。核心介質是油嘛,漏油、換油都有環境風險,不多說了。
【電控液壓助力轉向係統】
如果夢見上帝說“我隻能幫你實現一個願望”,那麼轉向工程師將首選HPS的助力隨車速可變。
自從HPS問世以來,工程師就致力於如何讓HPSdezhulisuichesuzengjiaerjianshao。zaoqiyingyongdefanganshizaibengshangzuowenzhang,tongguoqiaomiaodejishushouduan,rangbengzaigaozhuansuxiadeshuchufanerjianshao,zheyangzaigaozhuansudezhulijiuhuiyousuoshoulian,fangxiangpanlvechenwen。yiqidazhongzaoqijiuyoubushaochexingzhuangguobianpailiangbeng。
可是轉速高並不代表車速高,尤其是在中國的駕駛習慣下,因此這樣的設計依然隻是過客。
可變助力應用最為成熟的方案是在傳統HPS的轉閥附近增加一個電磁閥,根據當前車速對液流特性進行調節,真正實現“原地輕盈,高速穩健”的轉向手感。

圖5.ZF的Servotronic產品

圖6.EHPS使用的電磁閥(奔馳S65 AMG)

圖7.火柴盒大小的EHPS電控單元(奧迪A6)
這套係統就叫電控液壓助力轉向係統(簡稱EHPS),因為增加了電控部件和電控單元,轉向機也變得更加複雜、精密,係統價格基本翻了一番,因此在高端車裏才比較多見。歐洲的奧迪A4老早就不惜血本,用上了EHPS,但以操控著稱的寶馬3係,卻是這輩子都沒想過用它(驚訝吧?)。
當然,聰明的寶馬在助力選擇上其實是走了折中路線,隻是在懸架上通過技術手段做了補償,提高了高速穩定性;並借“路感至上”的名義,冠冕堂皇地解釋了為什麼原地轉向比別人重,成功預防了車主抱怨。處處都說明,有個性多麼重要!

圖8.奧迪A4的EHPS轉向機(ZF造)
自從EHPS問wen世shi,調tiao校xiao助zhu力li大da小xiao和he車che速su的de關guan係xi,就jiu變bian成cheng一yi件jian相xiang當dang精jing妙miao有you趣qu的de事shi情qing了le。當dang年nian為wei了le調tiao出chu一yi組zu曲qu線xian,在zai試shi車che場chang上shang掛gua著zhe設she備bei開kai上shang一yi整zheng天tian車che是shi常chang事shi。事shi實shi上shang,最zui終zhong的de手shou感gan,在zai很hen大da程cheng度du上shang依yi然ran受shou製zhi於yu轉zhuan向xiang機ji核he心xin零ling件jian的de設she計ji水shui準zhun和he加jia工gong精jing度du。
當然,還有其他的類型的EHPS。比如在最早的那批Polo上應用的EHPS係統,液壓泵終於告別了發動機,換用電機驅動,而電機的輸出完全聽命於ECU根據車速和方向盤轉速計算出來的“真實需求”。

圖9.電動泵EHPS(電子液壓助力)
這款EHPS不(bu)但(dan)實(shi)現(xian)了(le)助(zhu)力(li)隨(sui)車(che)速(su)變(bian)化(hua),還(hai)切(qie)斷(duan)了(le)發(fa)動(dong)機(ji)和(he)泵(beng)的(de)關(guan)聯(lian),首(shou)次(ci)證(zheng)明(ming)了(le)轉(zhuan)向(xiang)係(xi)統(tong)節(jie)能(neng)是(shi)可(ke)行(xing)的(de)。可(ke)惜(xi)生(sheng)命(ming)力(li)並(bing)不(bu)長(chang),因(yin)為(wei)對(dui)電(dian)機(ji)要(yao)求(qiu)高(gao),係(xi)統(tong)造(zao)價(jia)昂(ang)貴(gui),成(cheng)本(ben)和(he)收(shou)益(yi)無(wu)法(fa)平(ping)衡(heng),加(jia)之(zhi)一(yi)些(xie)固(gu)有(you)短(duan)板(ban),因(yin)此(ci)在(zai)後(hou)來(lai)的(de)Polo降本行動中,EHPS首當其衝被換為了普通HPS。後來還看到福克斯等少數車型采用過類似係統,但都是經過降本取舍後才有一定的應用價值。

圖10.電動泵單元(福特Focus)
EHPS家族中還有一些奇葩方案,比如用各種方法人為製造浪費來“消耗”助力能量換取路感的,丟西瓜撿芝麻,不屬於主流技術,這裏就不多講了。EHPS的命名也有多個版本,主要應各個廠商的喜好,比如ECPS,ECHPS,EPHS都出現過,指的是同一類事物。
我見過好幾次4S店銷售員混淆概念,推銷時把EHPS說成是電子轉向,但其本質還是液壓轉向係統,液壓係統的缺點一個沒少。
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