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】
可(ke)能(neng)有(you)些(xie)學(xue)車(che)早(zao)的(de)人(ren)跟(gen)我(wo)一(yi)樣(yang),開(kai)過(guo)駕(jia)校(xiao)裏(li)不(bu)帶(dai)助(zhu)力(li)的(de)桑(sang)塔(ta)納(na)。而(er)如(ru)今(jin)的(de)轎(jiao)車(che)已(yi)經(jing)極(ji)少(shao)再(zai)有(you)純(chun)靠(kao)人(ren)力(li)轉(zhuan)向(xiang)的(de)了(le),基(ji)本(ben)都(dou)配(pei)備(bei)了(le)轉(zhuan)向(xiang)助(zhu)力(li)。液(ye)壓(ya)助(zhu)力(li)轉(zhuan)向(xiang)係(xi)統(tong)是(shi)曆(li)史(shi)最(zui)悠(you)久(jiu)的(de)轉(zhuan)向(xiang)助(zhu)力(li)技(ji)術(shu),統(tong)治(zhi)地(di)球(qiu)已(yi)經(jing)快(kuai)70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;取qu平ping均jun的de話hua,又you可ke能neng兩liang邊bian挨ai罵ma。最zui讓rang工gong程cheng師shi不bu省sheng人ren事shi的de是shi,在zai停ting車che挪nuo車che時shi,發fa動dong機ji通tong常chang工gong作zuo在zai怠dai速su,泵beng的de輸shu出chu功gong率lv也ye處chu於yu最zui小xiao,這zhe時shi司si機ji卻que需xu要yao最zui大da助zhu力li,矛mao盾dun+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,E46的de助zhu力li泵beng下xia課ke是shi常chang事shi兒er,當dang你ni原yuan地di轉zhuan向xiang時shi發fa現xian機ji艙cang內nei悶men響xiang,就jiu說shuo明ming離li下xia課ke不bu遠yuan了le。轉zhuan向xiang機ji漏lou油you要yao換huan總zong成cheng也ye不bu少shao見jian,還hai有you漂piao移yi愛ai好hao者zhe半ban個ge月yue燒shao爛lan兩liang套tao轉zhuan向xiang係xi統tong,才cai知zhi道dao對duiHPS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HPS的(de)助(zhu)力(li)隨(sui)車(che)速(su)增(zeng)加(jia)而(er)減(jian)少(shao)。早(zao)期(qi)應(ying)用(yong)的(de)方(fang)案(an)是(shi)在(zai)泵(beng)上(shang)做(zuo)文(wen)章(zhang),通(tong)過(guo)巧(qiao)妙(miao)的(de)技(ji)術(shu)手(shou)段(duan),讓(rang)泵(beng)在(zai)高(gao)轉(zhuan)速(su)下(xia)的(de)輸(shu)出(chu)反(fan)而(er)減(jian)少(shao),這(zhe)樣(yang)在(zai)高(gao)轉(zhuan)速(su)的(de)助(zhu)力(li)就(jiu)會(hui)有(you)所(suo)收(shou)斂(lian),方(fang)向(xiang)盤(pan)略(lve)沉(chen)穩(wen)。一(yi)汽(qi)大(da)眾(zhong)早(zao)期(qi)就(jiu)有(you)不(bu)少(shao)車(che)型(xing)裝(zhuang)過(guo)變(bian)排(pai)量(liang)泵(beng)。
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EHPSwenshi,tiaoxiaozhulidaxiaohechesudeguanxi,jiubianchengyijianxiangdangjingmiaoyouqudeshiqingle。dangnianweiletiaochuyizuquxian,zaishichechangshangguazheshebeikaishangyizhengtiancheshichangshi。shishishang,zuizhongdeshougan,zaihendachengdushangyiranshouzhiyuzhuanxiangjihexinlingjiandeshejishuizhunhejiagongjingdu。
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dePolo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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