Az Elektromos Szervokormányok Hibái, Működése és Diagnosztikája – Különös Tekintettel a Mercedes A-Osztályra
Ahhoz, hogy biztonságosan közlekedhessünk az autónkkal, elengedhetetlen, hogy a kormánymű megfelelően működhessen. Amennyiben valamilyen meghibásodást észlelünk a kormány esetében, azonnal érdemes felkeresni a szervizt, mert a hiba akár súlyos méreteket ölthet, akár menet közben is elmehet a kormány. A szervókormányok feladata a kormányzás erőszükségletének csökkentése. A szervókormányok azáltal, hogy csökkentik a kormányzáshoz szükséges emberi erőt, javítják az autó vezetőjének a kényelmét, ezáltal maga a vezetés is komfortosabbá, ezáltal pedig biztonságosabbá válik.
Az elektromos szervó hiba alaposan megnehezíti a jármű irányítását. Néha a meghibásodás olyan méreteket ölthet, hogy a jármű gyakorlatilag irányíthatatlanná válik. Ebből következik, hogy egyáltalán nem szabad elhanyagolni, ha jelentkeznek az intő jelek, amik a szervó meghibásodására utalnak. Azért, hogy átlássuk ezt az egész rendszert, érdemes egy kicsit jobban megismerkedni a működésével és a feladatával. Szerencsére a szervizekben az elektromos szervó hiba viszonylag egyszerűen javítható, persze ez függ az adott jármű és a meghibásodás típusától is. Ez az árra is vonatkozik.
A Szervokormányok Típusai és Működése
A szervókormány lehet hidraulikus, elektrohidraulikus, valamint elektromos is. A 90-es évek második felétől jelentek meg az új autótípusokban az elektromos kormányrásegítők, mint a hidraulikus berendezések alternatívái. Mellettük szólt az egyszerűbb telepíthetőség, valamint, hogy nem közvetlenül a motorteljesítményből fedezik a működésükhöz szükséges energiát, ezáltal az autó kevesebbet fogyaszthat, illetve pár lóerő felszabadulhat.
Hidraulikus szervókormány
Működése során a kormánykeréken kifejtett nyomatékkal arányosan növeli a kormányzott kerekeket elfordító erőt, úgy, hogy ehhez hidraulikus berendezést használ. Általában nagyobb gépjárműveknél alkalmazzák, de egy ideje a személyautókban is megjelentek.
Elektrohidraulikus szervókormány (EPHS)
Egyszerre elektromos és hidraulikus. Esetükben a szervómotort összeintegrálják az elektrohidraulikus szivattyúval, és így együttes erővel idéznek elő olajnyomást. Rövidített elnevezése az EPHS, mely a kifejezés angol nevéből (Electrically Powered Hydraulic Steering) ered. Előnye, hogy energiát takarítunk meg vele, hiszen kevesebb energiát fogyaszt a szervómotor azáltal, hogy a hidraulika is segíti. Az elektromos szervó rendszert egy szervómotor működteti. Az is előfordul, hogy a szervó szivattyúra kerül. Ilyenkor a szervómotor össze van integrálva az elektrohidraulikus szivattyúval. Ebben az esetben úgy jut energiához, hogy az elektrohidraulikus szivattyú és az elektromos motor együttesen olajnyomást idéznek elő. Ezt a nyomást a kormányműbe vezetik be.
Mercedes 200D differenciálmű hibaelhárítás
Az elektrohidraulikus változattal szemben felmerült igényeket a technológia nem tudta kielégíteni.
Elektromos szervokormány (EPS)
A beépített szervómotorja segítségével látja el a szervórásegítést. Alacsony sebességnél, kis erőkifejtést igénylő kormányzással maximálisan támogatja a vezetőt, amikor nő a sebesség, a rásegítés arányosan csökken. Ezáltal magas sebességnél javítva a gépkocsi egyenesfutását, és ezáltal a menetstabilitást is. Az elektromos szervókormány (EPS - Electric Power Steering) a modern autók egyik alapvető rendszere, ami megkönnyíti a kormányzást. Míg régebben hidraulikus szervókormányokat használtak, a mai járművekben egyre gyakrabban találkozunk elektromos szervóval. Ez az eszköz egy elektromotor segítségével biztosítja a könnyedebb kormányzást, és hozzájárul az üzemanyag-fogyasztás csökkentéséhez is, mivel csak akkor működik, amikor valóban szükség van rá.
Az elektromos szervókormány fejlesztéseket elsősorban a Bosch által megvásárolt ZF, a Thyssen Krupp és az amerikai TRW cégeknek köszönhetjük. Már a kezdeti fejlesztéseknél megfogalmazódtak az elvárások egy jól teljesítő elektromos szervokormánnyal szemben, ezek a következők:
- Azonnali rásegítés: Minél kisebb legyen a késés a rásegítéskor, amit már sok évvel ezelőtt sikeresen megoldottak.
- Kisebb energiafelhasználás: Az ipari átlag szerint az elektromos szervók akár kb. fél literrel tudják csökkenteni az üzemanyag fogyasztást korábbi társaikhoz képest. A korábbi szervóolajjal működő rendszerekhez képest a szerelés itt sokkal egyszerűbb. Ez az oldal természetesen csökkenti a meghibásodási lehetőséget. A legtöbbet emlegetett előny viszont az a kb. fél liter üzemanyag megtakarítás, amit az elektromos technológia lehetővé tesz.
- Könnyebb parkolás: Az igazság az, hogy az évek során ez az elvárás volt az egyik legfontosabb mozgatórugó a fejlesztésben.
- Észrevétlen rásegítés: Amikor a szervokormány elkezd rásegíteni, egy komoly erejű villanymotor lép működésbe. Fontos, hogy ez minél simábban illeszkedjen a kezünk által a kormányon keresztül kifejtett növekvő nyomatékhoz. Ellenkező esetben rángatna, darabos lenne a kormányzás.
- Stabil egyenes irányú mozgás: Itt például az ESP és fék-rendszerre gondolhatunk. Ha eltérő a tapadás a két oldal között a kerekeknél, a szervokormány be is avatkozhat, vibrálva jelezhet a vezetőnek vagy akár változtathat a rásegítés mértékén.
- Visszacsatolás az útról: Azaz „érezzük az utat”.
Az elektromos motor a kormányoszlopoknál ún. A kormánykerék alatt egy lefelő szögben menő tengelyt találunk, aminek a vezető által kifejtett erő irányának és mértékének továbbítása a feladata. Ez egy - kardáncsuklóval összekötött - alsó és felső részből áll. A felső részre szerelik fel az érzékelőket. Itt található az alsó szöghelyzet-, és a felső nyomatékadó. Amikor a vezető elfordítja a kormánykereket elcsavarodik a torziós rúd. A két jeladó információt ad az elektronikának a szöghelyzetről és a nyomatékról. Ezek alapján határozza meg a vezérlő elektronika (control unit) a szükséges rásegítő nyomatékot, áramot ad és működteti a villanymotort. A kerekeket mozgató nyomaték a kézi és a rásegítő nyomaték összege.
Az elektromos kormánymű egy komplex rendszer, amelyben a szervókormány, a kormányszög jeladó, az elektromos motor, és az elektronika összehangoltan működik annak érdekében, hogy megfelelő kormánymű támogatást nyújtson a vezetőnek. Egy ilyen rendszer különböző érzékelőkkel és jeladókkal van felszerelve, amelyek folyamatosan figyelik a kormány mozgását, helyzetét, a jármű sebességét és a kormánymű szögét. Az Audi A4, A5, A6, A8 vagy Porsche Macan típusok szervókormánya az ún.: „apa”-típusváltozat, ami a legújabb fejlesztés és egyben mechatronikai vívmány is. Ennél is a rásegítést adó villanymotor a fogasléccel párhuzamos beépítésű csakhogy a villanymotor forgórészének belsejében van a fogasléc elhelyezve. A mechanikus áttételt a jó mechanikai hatásfokú visszavezetett golyósoros csavarhajtás adja. A csavaranyát közvetlenül a villanymotor forgórészére szerelik. Meg kell még említenünk a villanymotorral közös egységet alkotó szervómotor vezérlő elektronikát, ami folyamatosan felügyeli a rendszer működését.
Az intelligens kormányrendszerek célja az autó vezetőjének segítése, ami különböző módokon valósulhat meg. Például az összetettebb rendszerek akár elemezhetik a jármű mozgásállapotát, folyamatosan monitorozva az autó közvetlen környezetét, ezáltal segítve a vezetőt a döntéshozatalban. Egyik legfontosabb a már említett parkolási asszisztens. A sávtartó asszisztenst kell még megemlítenünk. Ha a rendszer úgy érzékeli, a sévelhagyás nem volt szándékos jelezhet vagy akár be is avatkozhat. Hasonló a helyzet, ha a rendszer a melletünk lévő sávot nem tartja biztonságosnak az előzéshez.
Gyakori Hibajelenségek és Diagnosztika
A szervó meghibásodásának vannak egyértelmű jelei, ugyanakkor egyes tünet kifejezetten arra utalnak, hogy a szervószivattyú ment tönkre, illetve következtethetünk erre, hogy ez lehet a probléma. Persze nem minden hibajel egyértelmű, de mindenképp érdemes komolyan venni, ha bármi arra utal, hogy a szervó nem működik megfelelően.
A leggyakoribb ok jellemzően a szervó szivattyú meghibásodása, melynek vannak árulkodó jelei. A szervószivattyú meghibásodását gyakran okozza az elhasználódás, kopás, melynek megoldása a legtöbb esetben a csere. A szervószivattyú nem örökéletű, előbb vagy utóbb elhasználódik, érdemes tehát figyelni a szervószivattyú hiba jeleket, hogy minél előbb azonosítani tudjuk a problémát, és így csökkenthessük az ebből fakadó balesetek kockázatait.
A szervó meghibásodásának jelei:
- Felvillan a szervólámpa a műszerfalon: ha azt látjuk, hogy ég a szervó hibáját jelző lámpácska a műszerfalon, akkor az egy egyértelmű jelzés, hogy gond van a szervóval, még akkor is, ha egyenlőre nem tapasztalunk semmi szokatlant.
- Elmegy a szervó: ez is egy olyan jelzés, amit több minden is okozhat, de ha azt vesszük észre, hogy nincs szervó vagy csak időnként működik, akkor az az elektrohidraulikus szivattyú hibájára utal.
- Szokatlan hangok a szervóból: az sem ritka, hogy a szervószivattyú hibájára csak a szokatlan zajok utalnak, amiket rendeltetésszerű működés esetén nem szoktunk hallani. Bármilyen furcsa zajt tapasztalunk a szervóból, azt azonnal nézessük meg a szerelővel.
- Szivárog az olaj: a kormánymű folyásának, vagyis az olaj szivárgásának általában a szimeringek elhasználódása az oka, de mivel ilyenkor a szivattyú szárazon megy, könnyen megrongálódik, mielőtt észrevennénk a hibát. Érdemes tehát olajszivárgás esetén a szervószivattyút is megnézetni.
- Gyenge szervó hatás: megeshet, hogy a szervó bár működik, de sokkal gyengébben, mint megszoktuk.
- Aszimmetrikus a rásegítés: ha azt vesszük észre, hogy nem minden kormánymozdulatnál egyforma a szervó működése, akkor az egyértelműen arra utal, hogy gond van a szervószivattyúval.
- Merevé válik a kormányzás: ha a szervószivattyú vagy más alkatrész meghibásodása miatt csökken az olajnyomás a szervóban, akkor a kormányzás nagyon merevvé válhat. Ez egy intő jel, ami arra utal, hogy a szervószivattyúval valami nincs rendben.
- Ugrál a kormány: ha a kormány gyakran megszorul, nem mozdul, majd elindul, akkor az arra is utalhat, hogy a szervoszivattyú vagy a csőrendszer dugult.
- Akad a kormány: a kormány akadása is intő jel, mely arra is utalhat, hogy a szervószivattyú nem dolgozik rendesen.
Persze vannak olyan jelek, melyek szintén a szervó meghibásodására utalnak, de nem a szivattyú okozza a gondot. Ugyanakkor mindegy, hogy melyik alkatrész megy tönkre a szervóban, fontos, hogy azonnal orvosoljuk a problémát.
Különleges jelenségek az elektromos szervokormánynál:
- Rásegítés hiánya: Az egyik leggyakoribb jel az, amikor a szervókormány hirtelen nehezebben mozdul. Ez gyakran a szervószivattyú meghibásodására, a szervóolaj alacsony szintjére vagy a kormányszög jeladó hibáira vezethető vissza.
- Kormányszög jeladó hiba: Az elektromos kormányoszlop problémái vibrációt okozhatnak a kormánykerékben, amely különösen gyorsításkor, valamint kanyarodáskor jelentkezik.
- Fogasléc problémák: Ha a kormánymű furcsa zajokat kezd kiadni, akkor valószínűleg mechanikai probléma van a fogasléc, illetve a rendszer egyéb belső alkatrészei között.
- Eltolódó kormányhelyzet: Ha a kormány nem középre tér vissza egyenes haladás után, akkor valószínűleg rossz a kormánymű beállítás vagy a szervo elektromos motorja hibásodott meg.
- Hirtelen megszűnő szervó támogatás: Az EPS rendszerek egyik legriasztóbb hibája, amikor a szervótámogatás váratlanul, egyik pillanatról a másikra megszűnik. Ez főként az elektrohidraulikus szervókormány esetében fordulhat elő, mivel ezeknél az elektromos és hidraulikus elemek egyaránt jelen vannak. Ilyen konstrukciók találhatók például a Fiat Puntokban és a Citroen C3-ban is.
Fontos szem előtt tartanunk, hogy ha ilyen tünetet tapasztalatunk, akkor azonnal cselekedni kell, ilyenkor a javítás nem halogatható. Ugyanez a helyzet akkor is, ha már nagyon nagy a kormány holtjáték.
Chiptuning a Mercedes E 270 CDI-hez
A hibák okai és diagnosztikája
Az elektromos szervókormányok jellemző hibái nem azonosak a hidraulikus rendszerek tipikus hibajelenségeivel. Habár ez is csak részben igaz, mert a hibrid kormányművek mindkét rendszer hibáiból merítenek. Mivel az elektromos rendszerben is bőven van mechanikus alkatrész, ezek kopása, valamint az elektronikai részegységek kontakthibái is gyakoriak. Előfordul, hogy az egyik irányba könnyebb tekerni a kormányt, mint a másikba. Olyan is, hogy az autó folyton kanyarodna, tehát az egyenesmenethez ellen kell tartani a kormányt, mint amikor a rossz futómű-beállítás miatt félrehúz az autó. Ezeket a jelenségeket kísérheti, de önmagukban is előfordulnak, hogy kormánytekerés közben búgás hallható, vagy rezonancia érezhető a volánon.
A hiba oka néha triviális: például futómű-szerelések során elállítódik a kormányoszlop nullpontja. Emiatt egyenes haladáskor is úgy érzékeli a rendszer, mintha enyhén elfordítva lenne a kormány, és ezért működteti, működtetné a szervorásegítést. Ilyenkor a kormánymű elektronikájának újrakalibrálása szükséges, amely szoftveresen a hozzáértőknek rutinfeladat. Nagyobb a gond, ha maga a nyomatékérzékelő kezdi feladni a harcot, ez érzékeli a kormányelfordítás irányát is. Ha a belső csúszóérintkezők elkopnak, vagy felületi korrózió jelenik meg rajtuk, az általuk küldött jel nem egyenletes.
Az elektrohidraulikus szervókormányoknál gyakori a korrózió. Ennek az szokott lenni az oka, hogy víz jut a rendszerbe. Az elektromos részek a rozsdásodás miatt felmelegszenek, és akár zárlatot is okozhatnak. Az elektrohidraulikus szervókormány esetében az is előfordulhat, hogy nem tömít a szivattyú, és az abból kifolyó olaj teszi tönkre a vezérlőpanelt.
A motor is elromolhat, erre utalhat az üzem közbeni búgása, a kormányzás erőszükségletének növekedése, vagy a szervorásegítés megszűnése. Lehet mechanikai kopás az áthajtásban, amire növekvő kormányholtjáték, kopogás utalhat. Ekkor már jellemzően a kormánymű maga is elég kopott lehet, ez a jelenség igen sokat futott, elhanyagolt, vagy balesetes múltú autóknál fordulhat elő.
Az elektromos, elektrohidraulikus szervókormány hibáinak diagnosztizálása során szükség van a hibakód megállapítására. Ennek kiolvasása a legelső lépés egy ilyen szervokormánnyal rendelkező autó javítása során. A kiolvasott hibakód segít diagnosztizálni a problémát. Fontos tudni, hogy az EPC figyelmeztető lámpa teljesen független a motor lámpától. Például a hibás féklámpákat nem jelzi a check engine lámpa, mivel ezek nem kapcsolódnak közvetlenül a motor működéséhez. Az EPC lámpa kigyulladásának leggyakoribb okai között szerepel a fojtószelep szennyeződés vagy meghibásodás, a gázpedál helyzetérzékelőjének meghibásodása, a féklámpák vagy érzékelőik meghibásodása, valamint a légtömeg-érzékelő meghibásodása is.
Minden típus teszteléséhez egyedi szoftverre van szükség. Ezeket ismernie kell a tesztelési protokoll lefolytatására alkalmas tesztgépnek. A tesztgépet a hiba feltárására és a javítás minőségének ellenőrzésére is használják a szervókormányok javítására specializálódott szakemberek, akiknek ismerniük kell az adott kormánymű szoftverét. Minden típushoz megfelelő kábel kell, ezzel kötjük össze az elektromos szervót, szimulálva az üzemi körülményeket.
Egy Mercedes A-Osztály Szervokormány Probléma Esettanulmánya
„A osztályú” Mercedes gépkocsi érkezett a műhelybe az alábbi panasszal: a kormánykerék tekergetésekor recsegő, ropogó hang kíséretében felgyulladt az ABS és ESP hibajelzője. A légzsák és a kormány leszerelésekor azonnal látható volt, hogy műanyagtörmelék van szinte mindenhol. A darabok szemmel láthatóan a kormány tengelyén lévő persely részei, amely az irányjelző kart hivatott visszatéríteni, mivel a törmelék a légzsákspirálba is belekerült, abból is kitörtek darabok. Az első szöghelyzetjeladó és légzsákspirál cseréje után sem szűnt meg a hiba, és a szöghelyzetjeladó alapbeállítása sem sikerült. Újbóli hibakódolvasás: „szöghelyzet érzékelő hibás működés”. A teszterrel megnézték a jeladó működését, azt látták, hogy a kormány tekerésekor a szöghelyzet értéke nem egyenletesen változik, hanem ugrál, majd egy idő után tartósan 17 fokot mutat.
Hosszú hibakeresés után kiderült, hogy a kormányoszlop radiális és axiális irányban is az elfogadhatónál jobban mozog. Ezt a benne lévő csapágyazás hibája okozza. Ez egyrészt jó hír, mert ez okozhatja a szöghelyzetjeladó hibás működését, másrészt rossz, mert a csapágy külön nem, csak a komplett kormányoszlop rendelhető. A kormányoszlop cseréje után ismét törlés és kalibrálás történt, de a probléma továbbra is fennállt. Később kiderült, hogy a szöghelyzetjeladót rögzítő két tartócsavar okozta a hibát. Miután a két csavart gumis alátéttel, érzéssel visszarakva, minden elsőre tökéletesen működött.
Mercedes power steering malfunction, diagnosis & repair
Javítás és Karbantartás
A szervószivattyú hiba jeleket nem szabad félvállról venni, mert rendkívül balesetveszélyes helyzetekbe kerülhetünk. Ahogyan azt már fentebb említettük, amint a szervó hibásan kezd működni, vagy erre utaló jeleket tapasztalunk, azonnal forduljunk szerelőhöz. Hogy mi lesz a megoldás, azt majd csak a szerelő fogja tudni megmondani, természetesen annak fényében, hogy mi is okozza a problémát. Általában ilyenkor egy diagnosztikai tesztet végeznek, hogy a tünetek mögötti okokat meg tudják határozni.
A legtöbb elektromos szervó hiba megelőzhető a rendszer rendszeres karbantartásával és időszakos vizsgálatával. Az autógyártók oldaláról a fejlesztés iránya teljesen érthető: sokkal fontosabb a szerelés minimalizálása, mint a javítás megkönnyítése. A szervókormányok gyártástechnológiáját elemezve sokak szerint alkalmanként szándékos akadályok vannak gördítve az egyszerű javítás útjába. Az itt bemutatott adatokat, különösen az egész adatbázist, nem szabad másolni. Az adatokat vagy a teljes adatbázist a TecDoc előzetes beleegyezése nélkül tilos reprodukálni, terjeszteni és/vagy ezt harmadik félnek lehetővé tenni.
Magyarországon kevésbé ismert, és bevett módszer az újra gyártás, azaz remanufacturing. Pedig ez a megoldás magas gyártási minőséggel jár, hiszen az újragyártott alkatrészre már a legtöbbször nem jellemzőek a típushibák, mivel az autó gyártója, annak technológiája is folyamatosan fejlődik. Előfordul, hogy nem csak egy alkatrészt kell kicserélni. Látszólag csak azzal a kisebb alkatrésszel van probléma, ám a valódi megoldáshoz az egész garnitúrát cserélni kellene, vagy egy bonyolultabb elektromos szervó javítás lenne csak a megoldás. A komplett garnitúra cseréje sajnos sokszor költséges.
Ha az EPC lámpa kigyullad, amikor elindítja az autót, kapcsolja ki és indítsa újra a motort. Néha előfordulhat, hogy a jelzés véletlenszerűen jelenik meg. Lehetséges, hogy újraindítás után kikapcsol. Ha ez nem történik meg, nem javasoljuk, hogy olyan autóban folytassa a vezetést, amelyen ég az EPC figyelmeztető lámpa. Ez károsíthatja a motort vagy más alkatrészeket. Csak az autószervizbe való utazás engedélyezett. Vezetés közben figyelni kell, hogy nem jelentkeznek-e egyéb meghibásodási tünetek.