Системы безопасности автомобиля

     Но  многим ли из нас хватит самообладания, чтобы хоть на миг ослабить нажим  на педаль тормоза в экстренной ситуации, когда машина с визгом летит, быть может в свой последний путь?

     Однако  то, что сложно для человека, под  силу бесстрастным механизмам — и  вот уже много лет на автомобилях  устанавливают антиблокировочные  системы торможения (АБС). Которые  освобождают водителя от необходимости  производить все вышеописанные действия. Такие системы оснащены устройствами управления с обратной связью предотвращающими блокировку колес во время торможения даже при сильном нажатии на педаль тормоза. 
 
 
 

     История создания ABS

     Антиблокирочные системы торможения впервые были применены в авиации, где проблема торможения стала особенно актуальной для истребителей палубного базирования. А уже в 1966-1971 годах появились первые английские автомобили JENSEN INTERCEPTOR FF с АБС позаимствованной у авиаторов (Dunlop Maxaret Anti-Lock Bracking System, или сокращенно — ABS).

     Вначале они были довольно дорогими и не слишком надежными, но время шло, системы совершенствовались, и сегодня ABS по предписанию комиссии ООН по дорожному движению уже должна входить  в обязательное оборудование любого современного автомобиля.

     В 1978 году фирма Bosh запатентовала антиблокировочную  систему под управлением электроники, и с тех пор на многих автомобилях  применяются разработки именно этой компании. С годами ABS стала основой  для создания других систем активной безопасности. Спустя девять лет в компании Bosh была разработана система регулирования тягового усилия на колесах ASR - Antrieb Schlupf Regelung (позже она получила название TCS – Traction Control System, а по-русски ее еще иногда называют антипробуксовочной или противопробуксовочной системой — ПБС).

     ПБС — это система, которая контролирует уровень проскальзывания ведущих  колес автомобиля, не допуская их пробуксовки  в процессе разгона. Когда излишний крутящий момент приводит к проскальзыванию  одного или обоих ведущих колес, ПБС воздействует на системы управления двигателем, снижая частоту вращения вала и повышая силу тяги на ведущих колесах автомобиля.

     Информацию  о частотах вращения ведущих и  ведомых колес автомобиля блок управления ASR\TCS получает от ABS. В зависимости от типа связи между педалью акселератора и устройствами подачи топлива (механическая или электронная), система либо уменьшает подачу топлива, либо изменяет степень открытия дроссельной заслонки. В результате крутящий момент на ведущих колесах снижается до оптимальной величины, и автомобиль трогается с места или ускоряется без пробуксовки.

     А еще через несколько лет после ASR появилась система электронной  стабилизации движения ESP — Electronic Stability Programe (по-русски ее иногда называют противозаносной системой — ПЗС) Компания Bosh поставляет системы ESP на автомобильные конвейеры с 1995 года. Основным предназначением системы ПЗС является помощь водителю в сложных дорожных ситуациях. В случае возникновения экстремальной ситуации она компенсирует неадекватно резкую реакцию водителя и способствует сохранению устойчивости автомобиля. Работа данной системы заключается в осуществлении тягово-динамического регулирования работы систем управления автомобилем. ПЗС распознает опасность заноса и целенаправленно компенсирует нарушение курсовой устойчивости автомобиля.

     Автомобили, которые оснащаются подобными системами, дорожают на 300-900 долларов, но покупателей  это не пугает: это плата за личную безопасность.

     Созданием и производством более сложных систем стабилизации движения типа Е5Р или ее «двойников» (DSC, VSC, VDS, DSTC и т. д.) сегодня занимаются многие компании — разработчики автомобильного оборудования: помимо Robert Bosh GmbH, это и TRW Automotive, и Continental Automotive Systems, и др. Все они функционально похожи, но

     называются  по-разному в зависимости от конструктивных отличий, алгоритма работы а также  марки и модели автомобиля: у BMW —  это DSC (Dynamic Stability Control — системой динамической стабилизации), у Toyota и Lexus — VSC (Vehicle Stability Control — контроль устойчивости автомобиля), у Subaru — VDS (Vehicle Dynamics Control — система динамического контроля управляемости), у VOLVO — DSTC (Dynamic Stability and Traction Control— система динамической стабилизации и контроля тяги) и т. д.

     Конечно, новые современные системы более  функциональны, чем ABS. Например система ESP (созданная, по существу, на базе ABS и TCS) управляется более совершенной  компьютерной программой, а в тормозной  системе появился электрогидравлический  модуль, способный индивидуально активизировать тормозные механизмы любого из колес. В качестве датчиков обратной связи (помимо применяемых в системах ABS и TCS) появилось несколько новых сенсоров — бокового ускорения, вращения вокруг вертикальной оси и поворота рулевого колеса.

     Новейшие  системы стабилизации включаются в  процесс управления автомобилем  при любой потере курсовой устойчивости, а выявить отклонение от маршрута электронному блоку управления позволяют  вышеупомянутые датчики. Удерживание  машины на нужной траектории обеспечивается и управлением тягой двигателя, и подтормаживанием одного или нескольких колес, которые позволяют довернуть автомобиль туда, куда повернут руль

     Как работает ABS?

     На  автомобилях, оборудованных тормозной  системой обычного типа, резкое выжимание педали тормоза приводит к блокировке колес. При этом нарушается сцепление протектора с дорожным покрытием, и автомобиль может пойти юзом, теряя управляемость. Система АВЗ предотвращает преждевременную блокировку колес, непрерывно управляя скоростью их вращения во время торможения за счет модуляций давления гидравлической жидкости в каждом из тормозных механизмов.

     Кстати, выход ABS из строя по какой-то причине  приводит к активации аварийного режима при котором обеспечивается нормальное функционирование обычной тормозной системы

     Основными компонентами современной ABS являются: гидромодулятор, датчики скорости вращения колес и электронный блок управления. Датчики отслеживают скорость вращения колес (посылая на скорости 100 км/ч  около 1000 сигналов в секунду), и если появляются признаки их остановки (блокировки), то управление посылает сигнал к распределительному клапану гидромодулятора. В результате работы клапанов давление жидкости в тормозном механизме кратковременно уменьшается, а затем быстро восстанавливается. Частота этого цикла для разных систем может различаться, причем чем выше частота, тем меньше чувствуется характерная отдача на педали. Сначала применялись двухканальные системы, затем трех-, и наконец, сегодня практически все модели перешли на самые сложные и точные системы — четырехканальные, с четырьмя датчиками (по одному на каждое колесо).

     В первом случае автомобиль имел два  колесных датчика и два клапана, установленных по диагонали относительно продольной оси (т. е. по одному для передних и задних колес) Это была самая дешевая, но и самая ограниченная по своим возможностям система — затормаживались/растормаживались одновременно оба колеса на каждой оси В трехканальной схеме были задействованы три датчика и три клапана — по одному на каждое из передних колес и один для колес задней оси. При этом затормаживание/растормаживание каждого колеса передней оси происходило уже независимо, а задние колеса по-прежнему тормозились одновременно.

     Последняя система имеет отдельные датчики  и клапаны для тормозных механизмов каждого из колес и, соответственно, подбирает для каждого из них наиболее оптимальный режим торможения. Позже, для коррекции тормозного усилия в системах ABS стали применять так называемые датчики перегрузок (G-датчики или акселерометры). G-датчик служит для выявления перегрузок, связанных с ускорением/замедлением автомобиля и выдает на блок управления ABS информацию в виде соответствующего сигнального напряжения. На автомобилях, оборудованных автоматической коробкой передач, модуль управления трансмиссией на основании сигналов от блока ABS может производить переключение на пониженные передачи, а на полноприводных автомобилях может перераспределяться момент между передними и задними осями (если, конечно, такое перераспределение также управляется электроникой). Современная ABS, как правило, уже способна учитывать неровности дорожного покрытия, углы поворота колес и изменение радиуса самого колеса, например при установке запаски. Кроме того, она может быть связана с другими системами активной безопасности.

     Большинство испытаний, в которых сравнивались тормоза ABS с обычными тормозами. указывают  на то, что ABS уменьшает тормозной  путь, особенно на мокром дорожном покрытии. Подобные результаты справедливы даже по отношению к примитивным двухканальным ABS. Испытания, проведенные на тяжелых грузовых автомобилях и автопоездах, показали, что применение ABS практически полностью предотвращает эффект «складывания» автопоезда (эффект «складного ножа»). Легковые автомобили с четырехканальными ABS показали еще более значительное сокращение тормозного пути почти на всех покрытиях (особенно неравномерных). Опыты с экстренным торможением на скорости 100 км/ч продемонстрировали, что и автомобили, оснащенные четырехканальными ABS, и автомобили, оснащенные двухканальными ABS, сохраняют устойчивость и управляемость в течение всего периода замедления скорости, в то время как автомобили с обычной тормозной системой полностью теряют управляемость уже при скоростях свыше 70 км/ч (Robinson og Duffin, 1993).

     После перехода к четырехканальным ABS удалось получить при сохранении устойчивости на скорости свыше 80 км/ч сокращение тормозного пути на 20 %.

     Будущее систем стабилизации движения

     Покупая новейшие модели автомобилей, вы можете встретиться с новой терминологией в области систем стабилизации движения и курсовой устойчивости. На базе ESP сегодня создали новые системы, еще более «интеллектуальные» и многофункциональные. С 2001 года некоторые модели оснащаются системами SBC (Sensotronic Brake Control), а с будущего года на конвейере появится EHB (Electro Hydraulic Brake).

     SBC — это новое поколение тормозных  систем с электрогидравлическим  приводом. В конструкцию этой  системы входит электронная (сенсорная)  педаль тормоза, которая, по  сути, не передает усилие ноги, нажимающей на педаль, тормозной системе (как раньше), а включает управление электрогидронасосом тормозной системы. При необходимости работу последнего корректирует «электронный мозг», и даже если вы по какой-то причине ослабили силу нажатия (например, в критической ситуации после «удара по тормозам» в панике снимаете ногу с педали), то такое устройство распознает растерянность водителя, и автоматика самостоятельно и с максимальной эффективностью затормозит автомобиль до полной остановки. Однако тормоза с электронной педалью срабатывают значительно быстрее, чем традиционные механизмы.

     EHB — это следующее поколение  электронно-гидравлических систем  торможения позволяющее реализовывать  функции ABS, ESP и других систем  активной безопасности уже внутри  самих тормозов, а не «навешивать» их в виде дополнительных программ Электроникой будут корректироваться и углы поворота колес, что позволит обеспечивать еще больший стабилизирующий эффект.

     Многие  современные системы комплектуются  целым рядом дополнительных функций.

     Во-первых, это упреждающее наполнение гидросистемы, которое позволит самостоятельно подводить колодки к тормозным дискам для уменьшения времени срабатывания тормозов, если их придется активизировать в ближайшее время («электронный мозг» будет делать вывод о возможности аварийной опасной ситуации самостоятельно).

     Во-вторых, система будет регулировать давление в тормозном контуре для обеспечения  плавной остановки. Это будет  достигаться за счет уменьшения давления тормозной жидкости в гидравлических контурах по мере замедления автомобиля, или при помощи специального датчика будут отслеживаться перегрузки при торможении для поддержания «комфортного» уровня замедления, независимо от силы нажатия на педаль тормоза.

     В-третьих, может быть реализован режим «самоочистки»  тормозных дисков, если они мокнут во время дождя или снегопада. К мокрым дискам через определенные интервалы времени будут подводиться колодки (до легкого, незаметного при движении контакта) которые будут снимать слой воды и прогревать диски до оптимального состоянии.

     В-четвертых, тормозные системы могут оснащаться так называемыми «горными тормозами», которые будут исключать скатывание автомобиля назад при остановках или возобновлении движения на подъеме. Тормозная система в этом случае будет автоматически поддерживать давление в контурах до момента нажатия на педаль газа Подобная система может обеспечить и автоматическое удержание автомобиля на парковке без необходимости пользования механическим «ручником». А такой электронный «ручник» не требует отдельного привода тормозных механизмов колес и не нуждается в отключении. Для его активизации можно будет нажать соответствующую кнопку, которая даст электрогидравлическому модулю распоряжение держать давление в контурах до поступления какой-либо другой команды.

     И наконец, современные автомобили могут оснащаться различными системами адаптивного круиз-контроля, которые будут самостоятельно выбирать дистанцию до едущего впереди автомобиля в зависимости от режима движения и даже осуществлять экстренное торможение при необходимости. Подобная система, которая получает информацию от датчиков или телекамер, сможет самостоятельно останавливать машину в пробках и, напротив, возобновлять дальнейшее движение без участия водителя.