Атака электронов

А где в одиночку не справляется, оставляет партнерам грязную работу, «взваливая» на себя управленческие обязанности. Так… проще! Примеры перед вами.

БЛОКАДА МОТОРА

Битва за управление двигателем длилась не один год и закончилась полной победой электроники. Модернизировать системы питания и зажигания потребовали, в первую очередь, экологические нормы. Факт из истории отечественного автопрома: чтобы продавать «самары» за рубеж, и без того сложные «солексы» стали обвешивать дополнительными трубочками и проводами, подключать к датчикам и процессорам – сплетение механики и электроники поддерживало стехиометрическое соотношение воздуха и топлива (14,7:1), необходимое для эффективной работы системы нейтрализации. «Электронные» карбюраторы примеряли машины многих марок – это был не самый простой, не очень надежный, но относительно быстрый и недорогой способ выполнять первые экологические нормы.

«Электронный» карбюратор столь замысловатой конструкции прожил недолго. На смену пришел моно-, а вскоре и распределенный впрыск – топливная рампа с форсунками, несколько дополнительных датчиков и контроллер, управляющий подачей топлива и зажиганием. Преимущества очевидны – система надежнее, форсунки с электронным управлением четче дозируют топливо. Кроме того, чтобы адаптировать впрыск к другому мотору, достаточно внести изменения в программу, а не колдовать с жиклерами и диффузорами. Звучит просто, но на деле создание первых алгоритмов работы «инжекторов» требовало очень много времени и немалых бюджетов.

Системы управления двигателем насыщались электроникой постепенно. Вот пример одной из ведущих в этой области фирм – «Бош». Еще в 70-х годах прошлого века топливо по цилиндрам распределял «K-Джетроник» – механический впрыск без всяких компьютеров. Но экология посоветовала двигателю строже соблюдать диету, и детали начали обрастать электроникой («КЕ-Джетроник»). Следующим эволюционным этапом стала система «Мотроник», где блок управления командовал не только питанием, но и зажиганием, опять же ради экологии и экономичности.

На современных автомобилях электроника завоевывает новые территории. От тросового привода дроссельной заслонки постепенно отказываются – сигнал от газ-педали идет по проводам, а процессор отдает команду электромотору заслонки, прикрывающему доступ воздуха в цилиндры. Тем самым блок управления получает дополнительную власть – например, по сигналу противобуксовочной системы компьютер принудительно усмирит двигатель. А попробовали бы вы лет тридцать назад управиться с парой сотен «лошадей», не сдерживаемых электронной уздой!

ФРОНТ И ТЫЛ

Благодаря электронике умнеют не только двигатели, но и их вечные спутники – агрегаты трансмиссии. У истинных вседорожников, вроде «Ленд-Ровера Дефендер» или УАЗа, на ровной дороге момент идет только на задние колеса, а передние при необходимости подключаются жестко. На бездорожье такая схема работает безотказно, а вот по трассе без межосевого дифференциала не поедешь. Обратная сторона – «паркетники» с трансмиссиями, где вторая ось подключалась через вискомуфту. При кратковременной пробуксовке она работает исправно, но долгих пыток не выдерживает.

Электроника разрешила эти проблемы, взяв лучшее от двух механических схем. Между осями появилось «электронное» сцепление, которое по команде блока управления, получающего команды от множества датчиков, может почти жестко связать две оси или передать лишь необходимую часть крутящего момента.

Электроника на большинстве полноприводных автомобилей вытеснила и межколесные дифференциалы. Если раньше конструкторы опытным путем подбирали нужный коэффициент блокировки, чтобы достичь оптимальной управляемости, то теперь они просто меняют значения в программе. А моменты на колесах уравняют тормозные механизмы, «прихватывая» то одно, то другое колесо. Просто, надежно, эффективно!

Владельцы первых машин с автоматическими коробками передач ради комфорта мирились с многочисленными недостатками – агрегат превосходил «механику» размерами, работал медленнее, вытягивал из бака дополнительное топливо. Картина изменилась, когда гидромеханические коробки обросли проводами. Они стали компактнее, правда, до габаритов «ручных» не ужались, зато передачи под командованием электроники переключаются быстрее и топливный аппетит поубавился.

У современных программируемых коробок еще одно достоинство. Раскусив характер водителя, «автомат» начинает ему потакать – дольше удерживать передачи или, наоборот, переключаться на низких оборотах. Кроме того, компьютер научил «автомат» работать в ручном режиме – можно скакать по ступенькам, манипулируя селектором на центральной консоли или кнопками на руле.

Электроника не только улучшает старое, но и рождает новое. Автоматизированные коробки столь же компактны и экономны, как и «механика», а по комфорту и возможностям приближаются к классическим «автоматам». Начинкой они похожи на агрегат с ручным переключением, только электроника при помощи гидро-, пневмоцилиндров или соленоидов сама выжимает сцепление и отщелкивает передачи. Кстати, в некоторых случаях можно вовсе отказаться от синхронизаторов и не выключать сцепление – скорости валов уравняет компьютер двигателя; так поступают на грузовиках, с их сравнительно небольшим диапазоном рабочих оборотов. Как вы думаете, у «механики» радужные перспективы?

Не исключено, что в недалеком будущем от традиционных трансмиссий вовсе откажутся, а их место займут гибридные. Подобные схемы уже отработаны, например, на «Тойоте-Приус» – двигатель, электромотор и генератор объединены планетарной передачей (их работу согласовывает компьютер), от которой момент через редуктор и дифференциал идет на колеса. Гибридные установки занимают больше места, чем, например, бензиновый или дизельный мотор с вариатором. Но это лишь первые шаги…

В ОКРУЖЕНИИ

Садясь за руль, не каждый задумывается (и правильно!), кто именно помогает его крутить. Наиболее популярное и пока широко распространенное устройство – гидроусилитель. Чтобы сделать его «удобным» на любой скорости, прибегают опять же к помощи электроники. Один из вариантов – «Сервотроник» для «Ауди». Количество рабочей жидкости ограничивает электромагнитный клапан: при движении малым ходом он закрыт, руль крутится одним пальцем. Чем дальше стрелка спидометра отклоняется от нуля, тем тяжелее становится штурвал (ЗР, 2004, № 2).

Электроника предлагает и другой вариант – обычный насос гидроусилителя заменяет электропомпа. Она включается только по команде управляющего блока, не растрачивая понапрасну силы двигателя, экономя топливо (до 0,5 л/100 км) и сокращая вредные выбросы.

Как ни крути, а ближайшее будущее за полноценными электроусилителями. Первые образцы появились на небольших машинках и работали довольно невнятно. Сейчас это достойные конкуренты гидравлике – они помогают поворачивать руль владельцам не только малолитражек, но и мини-вэнов, и вседорожников. Помимо вышеперечисленных достоинств, можно добавить еще одно – электромотор, встроенный в рулевую колонку или рейку, не требует обслуживания.

Что касается близкого послезавтра, то электроника значительно расширит завоеванные территории. Например, «Ситроен» полным ходом испытывает автомобили с управлением по проводам (ЗР, 2005, № 9). В этом же направлении думают другие европейские и японские фирмы. Пока эти системы работают несколько неуклюже, но уже через несколько лет вытеснят незаменимые сегодня рулевые колонки и механизмы. Тогда облегченно вздохнут компоновщики – электроприборы, лишенные механических связей, легче разместить. А с ними и специалисты по безопасности – прощай, скрытая угроза травм от рулевых колонок! Да и проще подружить новые системы с уже привычными – стабилизации и экстренного торможения.

Наступление электроники продолжается, ее окончательная победа не за горами. Нам остается смириться с тем, что скоро автомобиль превратится в компьютер на колесах. Впрочем, так ли это плохо? Мы, например, готовим статьи, глядя в монитор, и вряд ли уже сядем за механическую пишущую машинку. Электронная техника сделала жизнь удобнее и проще… Правда, один абзац мне пришлось переписывать – компьютер завис. Надеюсь, с автомобилем ничего подобного не случится.