ПОЧЕМУ
ЭЛЕКТРО. Усилитель рулевого управления на современных автомобилях -
вещь необходимая. Как для удобства и комфорта водителя, так и для
безопасности. Но какой из усилителей предпочесть - гидравлический
или электрический? Как ни странно, особых споров на эту тему у
инженеров до недавнего времени не возникало. Использовать жидкость в
свое время оказалось проще и, не заставив себя ждать, гидроусилитель
занял прочные позиции в автомобиле. Но время шло, взгляды на
конструкцию машин менялись, и старина ГУР многих перестал
устраивать. Он не обеспечивает столь гибкого управления, как
хотелось бы сегодня инженерам, не всегда оставляет водителю
нормальную обратную связь, а временами еще и просит обслуживания. К
тому же его насос работает постоянно, отнимая 5-7% мощности
двигателя. В общем, перед ГУРом замаячила перспектива отправиться на
заслуженный отдых. А поскольку свято место пусто не бывает, заявил о
себе электроусилитель рулевого управления - ЭУР.
Дополнительный
толчок для развития электроусилителей дала бортовая электроника
автомобиля. Ведь такими устройствами можно гибко управлять, меняя
усиление в зависимости от любых факторов, вплоть до скорости
бокового ветра, если она известна. Управлять силой тока проще, чем
производительностью механически связанного с двигателем насоса. Но
чтобы использовать достоинства ЭУРа в полной мере, приходится над
ним поколдовать.
"АВИААГРЕГАТ"
- "НИВЕ". Отрадно, что техническая мода на этот раз не обошла нашу
страну. Несколько лет назад за совместную разработку ЭУРа для новой
"Нивы" ВАЗ-2123 взялись махачкалинский завод "Авиаагрегат",
новочеркасский НПП "Эметрон" и, собственно, АвтоВАЗ (см. также ЗР,
2000, № 2). Задача первого - отработать конструкцию и подготовить
серийное производство, второго - создать мозг электроусилителя и
рассчитать сверхнеобычный электродвигатель, а третьего - заказчика -
выдать двум первым задания и оценивать, что у них получается,
периодически проводя испытания. Сегодня, три года спустя, можно уже
сказать: электроусилитель для новой "Нивы" готов. Отрабатываются
компоновочные варианты установки ЭУРа на "десятку" и "Калину", но
это перспектива - о ней позже. А сейчас заглянем в недра
непривычного для нас устройства.
"НОУ-ХАУ".
Для совместимости с любым типом рулевого механизма ЭУР нужно
вмонтировать в рулевую колонку, значит, он должен разместиться
внутри салона. Это ограничивает его габариты, допустимый уровень
шума и электромагнитных помех. Необходимо также гарантировать, что
любые теоретически возможные замыкания или пробои не приведут к
пагубным последствиям. Иначе говоря, устройство немыслимо без
постоянной самодиагностики. Наконец, есть еще два требования,
наиболее жестких: хорошая обратная связь (чувство дороги у водителя)
и внушительный момент 35 Н.м, который должен выдавать усилитель
вседорожника.
Исходя
из всего этого, конструкторы пришли к решению: электродвигатель ЭУРа
должен быть бесщеточным. В противном случае, высокий крутящий момент
(а значит, и большой ток) потребует массивного щеточного узла со
значительным внутренним трением, и водителю будет казаться, что
невидимая рука постоянно держит руль, мешая его вращению и возврату
"в ноль". Кроме того, традиционные обмотки на роторе
электродвигателя при большом токе и малых габаритах неизбежно
приведут к его перегреву.
К
сожалению, наиболее распространенный бесщеточный двигатель -
вентильный, с несколькими постоянными магнитами на роторе - здесь не
подходит. Подбор мощных магнитов, способных обеспечить
неравномерность момента в пределах 2% (таковы требования ВАЗа) - в
массовом производстве задача трудновыполнимая. Пришлось остановиться
на реактивно-индукторном двигателе - сверхсовременном, но при этом и
сверхсложном. По сути, это шаговый двигатель: без умного блока
управления он способен провернуть ротор лишь на небольшой угол, а
дальше... компьютер должен проанализировать положение ротора,
изменить "фазу" в обмотках статора и заставить мотор повернуться еще
на один шаг. Тут, как понимаете, обеспечить равномерность еще
сложнее. Правда, сложность эта уже не технологическая, а
конструкторская: сложное чередование фаз, хитрая геометрия ротора
(хорошо видна вблизи), непростая программа управления. Справиться с
этим сегодня смогли инженеры из Новочеркасска - работы в этой
области они начали одними из первых не только в стране, в
мире.
Необычным
электродвигателем "ноу-хау", нашедшие место в небольшом агрегате, не
ограничиваются. Еще одно достижение, использованное в ЭУРе, - уже
технологическое - шлифованный трехзаходный эвольвентный червяк.
Только он, обладая большим передаточным отношением (18,3) и малыми
размерами, может обеспечить заложенный ресурс 180 тыс. км и
минимальные потери на трение в червячной паре. Технологического
оборудования, способного обрабатывать такой червяк, в стране не
нашлось. Инженеры махачкалинского "Авиаагрегата" приспособили для
этого... токарно-затыловочный станок - говорят, не впервые.
Теперь
о мозге электроусилителя. Он работает не только на то, чтобы вовремя
чередовать фазы на обмотках двигателя. Встроенная система
самодиагностики постоянно контролирует состояние агрегата,
анализируя сигналы датчиков и отслеживая температуру
электродвигателя. Почувствует, что устройство неисправно - отключит.
При подключении к приборам диагностики на СТО компьютер усилителя
сможет выдать один из 32 (!) кодов неисправности. В режиме штатной
работы система управления ЭУРа запрашивает у автомобиля скорость
движения, обороты двигателя и сигнал с замка зажигания.
Самостоятельно определяет усилие на руле и его положение. Суммируя
накопленную информацию, умный электроусилитель помогает водителю
крутить баранку, точно дозируя степень своего вмешательства.
НА
БЛАГО ВОВРЕД. Для начала массового производства, понятное дело,
необходим стартовый капитал. С большим трудом заводу удалось его
накопить за счет реализации другой автомобильной продукции - насосов
и домкратов, идущих на комплектацию вазовских машин. Вырученных
средств на первый этап освоения производства хватит. А дальше...
завод выиграл тендер правительства России на инвестиции в
экономически выигрышные проекты. Выделенных 25 млн. руб. было бы
достаточно, чтобы за первые три года создать пять тысяч рабочих мест
и принести в бюджеты всех уровней около 300 млн. руб. Но до завода
деньги, как это сегодня случается на Руси, не дошли. Видимо, кто-то
из чиновников решил использовать средства "на благо" родного края,
тем самым беспощадно обкрадывая его. Завод, конечно, найдет выход,
но время, время...
Трехопорный
ротор в сборе. За черным диском с прорезями следят три оптических
датчика, получая информацию о положении ротора.
По материалам сайта
www.zr.ru
|