Как работят AFS - системите за активно управление

Автоматизацията, въоръжена с алгоритмите на най-добрите инженери и тестери в света, отдавна знае как да управлява автомобили по-добре от огромното мнозинство от техните водачи. Но хората все още не са готови да му се доверят напълно, иновациите се въвеждат постепенно, като се запазват възможностите за ръчно управление. Приблизително на този принцип е изградена системата за активно кормилно управление AFS.

Алгоритъм на работа на системата

Основната характеристика на AFS е променливото предавателно отношение на кормилната уредба. Да се ​​организира зависимостта на този параметър от скоростта и още повече от някои други влияещи фактори се оказа не толкова просто, колкото може да изглежда на специалистите по автоматизация. Твърдото механично задвижване от волана до управляваните колела трябваше да бъде запазено; светът на автомобилите нямаше скоро да премине към пълното внедряване на системата за управление само чрез електрически кабели. Затова Bosch придобива патент от американски изобретател, след което съвместно с BMW е разработена оригинална кормилна система, наречена AFS - Active Front Steering. Защо точно "Front" - има системи от активен тип, които включват и въртене на задните колела.

Принципът е прост, като всички гениални. Използвано е конвенционално серво управление. Но в секцията на вала на кормилната колона беше вградена планетарна предавка. Неговото предавателно отношение в динамичен режим ще зависи от скоростта и посоката на въртене на външната предавка с вътрешна мрежа (корона). Задвижваният вал, така да се каже, настига или изостава от водещия. И това се контролира от електрически мотор, който чрез прорез от външната страна на зъбното колело с червячно задвижване го кара да се върти. С достатъчно висока скорост и въртящ момент.

Нови качества, които AFS придоби

За тези, които седнаха зад волана на новите BMW-та с AFS, първите усещания граничеха с уплаха. Колата неочаквано реагира бързо на рулиране, принуждавайки да забравите навика да "навивате" на волана в режими на паркиране и да маневрирате при ниски скорости. Колата беше пренаредена на пътя като състезателна картинга, а малките завъртания на волана, като същевременно запазиха лекотата, ни принудиха да погледнем по-ново процесите на завои в тясно пространство. Опасенията, че автомобил с подобни реакции е невъзможно да се управлява при високи скорости, бяха бързо разсеяни. При шофиране със скорост от 150-200 км / ч колата придоби неочаквана здравина и гладкост, поддържайки стабилно състояние добре и не се опитва да се счупи в приплъзване. Могат да се направят следните изводи:

• предавателното отношение на кормилната предавка, когато се променя около половината с увеличаване на скоростта, осигурява удобно и безопасно управление във всички режими;
• в екстремни условия, на ръба на подхлъзване, колата показа неочаквана стабилност, която очевидно не се дължи само на променливото предавателно отношение на кормилната уредба;
• недозавиването винаги се поддържаше на оптимално балансирано ниво, колата нямаше склонност да плъзга задната ос или да плъзга предната ос;
• малко зависеше от уменията на водача, помощта на колата беше ясно забележима;
• дори и колата да е буксувала умишлено от съзнателно агресивни действия на опитен водач, в нея се е карало лесно и самата кола е излизала от нея веднага щом провокациите са спрели, и то абсолютно точно и без контрабуксувания.

Сега много системи за стабилизиране са способни на нещо подобно, но това беше само началото на века и беше включено само кормилно управление, без спирачни и векторни въртящи моменти.

Поради какво се формира ефектът от активното управление

Електронният блок за управление събира информация от набор от сензори, които следят волана, посоката на автомобила, ъгловите ускорения и много други параметри. В съответствие с фиксирания режим той не само променя предавателното отношение, тъй като е организиран в зависимост от скоростта, но организира активно управление, пречейки на действията на водача. Това е първата стъпка към автономния контрол.

В този случай връзката между волана и колелата остава непроменена. Когато електрониката е изключена, изкуствено или поради неизправност, валът на електродвигателя, който върти планетарния механизъм, спира и спира. Управлението се превръща в конвенционален механизъм на зъбна рейка и зъбно колело с усилвател. Няма управление чрез кабел, тоест контрол чрез кабел. Само планетарна предавка с контролирано зъбно колело.

При високи скорости системата позволява много точно и плавно пренареждане на автомобила от лента в лента. Частично се реализира същият ефект, както при управлението на задния мост – колелата му следват по-точно предните, без да провокират презавиване и буксуване. Това беше постигнато чрез автоматична промяна на ъгъла на въртене на управляваната ос.

Разбира се, системата се оказа по-сложна от традиционното управление, но не много. Планетарна скоростна кутия и допълнително електрическо задвижване леко оскъпяват, а всички функции са възложени на компютър и софтуер. Това направи възможно внедряването на системата на всички серии автомобили BMW, от първата до седмата. Мехатронното устройство е компактно, изглежда като конвенционален електрически сервоусилвател на волана, дава на водача същото усещане за автомобил, осигурява обратна връзка и става интуитивно след бързо свикване с променящата се острота на волана.

Надеждността на системата не се различава много от традиционния механизъм. Има само малко по-интензивно износване на зъбната рейка и пиньона поради увеличената сила на зацепване. Но това е малка цена за напълно ново качество на автомобила при управление при всяка скорост.