Автомобили - Невидимые друзья водителя

Автомобили - Невидимые друзья водителя

Доверено электронике
Современный автомобиль заметно отличается от машин тридцатилетней давности. Он потребляет меньше топлива, его выхлоп чище, он комфортнее. Наконец, в случае аварии он надует подушки безопасности и снизит тяжесть ДТП. Но, пожалуй, самое главное отличие – постоянное присутствие в салоне современного авто некоего невидимого друга. Электронный ангел-хранитель сделает все, чтобы предотвратить аварию.

Современный автомобиль заметно отличается от машин тридцатилетней давности. Он потребляет меньше топлива, его выхлоп чище, он комфортнее. Наконец, в случае аварии он надует подушки безопасности и снизит тяжесть ДТП. Но, пожалуй, самое главное отличие – постоянное присутствие в салоне современного авто некоего невидимого друга. Электронный ангел-хранитель сделает все, чтобы предотвратить аварию.

На электронику надейся, но сам не плошай. Такова религия водителя современного автомобиля. Законов физики электронные системы, конечно же, не отменяют, но способны предотвратить ряд аварий, которые были бы неизбежны за рулем старинного тарантаса. Заслуга электронных систем заключается в том, что наряду с другими системами они повышают активную безопасность автомобиля, то есть совокупность его конструктивных и эксплуатационных свойств, направленных на предотвращение аварии и исключение предпосылок ее возникновения. Электронные системы помогают водителю безопасно управлять автомобилем.

Тормози и управляй

Что вы делаете, когда видите внезапно появившееся препятствие перед вашим автомобилем? Тормозите. Не секрет, что возможность предотвращения аварии чаще всего связана с эффективным торможением, поэтому тормозные свойства автомобиля должны обеспечивать его быструю остановку в любых дорожных ситуациях.

А чтобы это условие выполнялось, необходимо, чтобы сила, развиваемая тормозным механизмом, не превышала силы сцепления с дорогой, которая зависит от нагрузки на колесо и состояния дороги. Если колеса заблокируются, это может привести к заносу и превратить автомобиль в неуправляемый снаряд. Главный принцип работы всех современных систем активной безопасности – управляемое торможение с четким дозированием тормозного усилия на колеса.

Основой основ всего многообразия систем активной безопасности является антиблокировочная система тормозов, или ABS (АБС). «Устройство для предотвращения жесткого торможения колес» немецкая фирма Bosch запатентовала в далеком 1936 году. А начало современной истории ABS было положено в 1964 году, когда дипломированный инженер Хайнц Лайбер разработал фундаментальные принципы построения таких систем. С момента выхода на мировой рынок система постоянно модернизировалась. Функциональная эффективность АБС с каждым годом увеличивалась при неуклонном снижении массы и габаритов. Так, если масса первой системы 1978 года составляла 6,9 кг, то нынешнее 8-е поколение весит 1,6 кг.

Многие ошибочно полагают, что главная заслуга АБС – сокращение тормозного пути. На самом же деле основное достоинство этой системы – возможность управляемого торможения. При торможении усилие в тормозных механизмах изменяется ступенчато, благодаря чему колеса не блокируются и водитель может корректировать траекторию движения автомобиля в момент торможения. Тормозной же путь автомобиля, оснащенного АБС, по сравнению с обычной машиной либо снижается, либо возрастает – все зависит от дорожного покрытия.

Тормозные помощники

Следующим шагом повышения эффективности торможения после АБС стало создание систем, уменьшающих время срабатывания тормозов, так называемых систем помощи при торможении BA (Brake Assist), DBS (Dynamic Brake Control), BAS, PA, PABS. АБС делает торможение при полностью нажатой педали максимально эффективным, но не может сработать при легком нажатии на педаль. Усилитель же тормозов обеспечивает аварийное торможение в том случае, когда водитель нажимает на педаль тормоза резко, но недостаточно сильно. Для этого система измеряет, насколько быстро и с каким усилием водитель жмет педаль, после чего при необходимости мгновенно повышает давление в тормозной системе до максимального.

Автомобиль движется не в идеальных условиях. Дорога имеет продольные и поперечные уклоны, качество поверхности может постоянно изменяться, загрузка автомобиля тоже может быть различной. Для учета всех этих факторов дополнительно к системе АБС устанавливаются системы распределения тормозных сил EBV, EBD (Electronic Brake Distribution). Принцип их действия состоит в том, что тормозное усилие передается на каждое колесо индивидуально и строго дозировано, а электронные датчики и компьютер оценивают состояние автомобиля в реальном масштабе времени и предотвращают заносы корпуса, обеспечивая максимальную эффективность торможения при любых условиях движения.

Прогресс не стоит на месте. Автомобили начинают оснащать системами электронного управления торможением – ECB, Brake by Wire, EBS (Electronic Braking System). Несмотря на разницу в названиях, идея этих систем состоит в том, что педаль тормоза не имеет механической связи с тормозной системой. Ее перемещение преобразуется в электрический сигнал и подается к блоку управления. После обработки информации, поступающей с датчиков, определяющих скорость, нагрузку, поперечное ускорение автомобиля, угол поворота рулевого колеса, компьютер дает команду исполнительным механизмам, регулирующим давление в контурах тормозной системы.

Для того, чтобы водитель получал обратную связь от автомобиля, устанавливается электрогидравлический симулятор хода, который создает сопротивление на педали тормоза. Для обеспечения экстренной остановки автомобиля, оснащенного системой ECB, в случае выхода из строя основного источника питания используется дополнительный конденсаторный блок.

Нет паленой резине!

Торможение – один из основных режимов движения транспортного средства, влияющий на его безопасность. Но перед тем как тормозить, машина должна безопасно и быстро разогнаться и двигаться по дорогам с разным рельефом и дорожным покрытием. Для помощи водителю на автомобиль устанавливаются системы, стабилизирующие траекторию движения при старте, разгоне, движении в поворотах.

Антипробуксовочные системы, в зависимости от производителя, имеют различные названия: у Audi – ASR (Anti-Slip Regulation), у Volvo – STC (Stability And Traction Control), у Toyota – TRC (Traction Control). При пробуксовке ведущих колес в момент ускорения система автоматически снижает крутящий момент двигателя и подтормаживает сорвавшееся в пробуксовку колесо, способствуя восстановлению тягового усилия. Действуя совместно с системами ABS и EBD, она облегчает и ускорение, и торможение.
Антипробуксовочная система обычно может отключаться, что позволяет любителям спортивного стиля вождения трогаться с пробуксовкой. Есть люди, которым прямо-таки необходимо чувствовать запах паленой резины своего автомобиля.

Оптимальная физика

Системы, о которых пойдет речь дальше, редко отключаются. И это хорошо, поскольку курсовая устойчивость делает безопасным управление автомобилем на высокой скорости на дорогах с различным рельефом и типом покрытия.

Системы курсовой устойчивости, известные под следующими названиями: VSC (Vehicle Stability Control), ESP (Electronic Stability Program), DSTC (Dynamic Stability And Traction Control), – воздействуют как на дроссельную заслонку двигателя, так и на тормозную систему. С помощью датчиков система улавливает занос из-за резкого поворота руля или недостаточного контакта со скользкой дорогой. Изменяя крутящий момент двигателя и подтормаживая одно из колес, она выводит автомобиль из заноса и помогает водителю стабилизировать траекторию движения.

Системы динамической стабилизации пока являются наиболее эффективными. Они даже способны компенсировать ошибки водителя, нейтрализуя занос, когда контроль над автомобилем уже потерян. Но, если радиус поворота слишком мал или скорость в повороте превышает все разумные границы, даже самая совершенная система стабилизации не поможет.

На вершине эволюции

Впрочем, в этом году в разработке систем активной безопасности сделан еще один важный шаг вперед. На суд общественности был представлен новый люксовый седан Lexus GS-430, оснащенный интегрированной системой контроля движения автомобиля VDIM (Vehicle Dynamics Integrated Management).

VDIM включает в себя все существующие системы активной безопасности. Она получает сигналы от огромного количества датчиков и после их обработки распознает намерения водителя и активирует необходимые системы безопасности, делая автомобиль устойчивым и более отзывчивым на управляющее действие водителя. При этом управляющее воздействие от VDIM идет как на тормозную систему, так и на рулевое управление. Это и есть главное достоинство новейшей системы. Особо существенно то, что VDIM работает на предупреждение критической ситуации.

Впрочем, прогресс и дальше не будет стоять на месте. На рынок выходят автомобили, имеющие в своем арсенале интуитивные парктроники, радары ближнего действия (см. «ПМ» №1, 2006), системы, помогающие двигаться в условиях низкой освещенности… Да много еще чего. Однако, садясь за руль даже самого что ни на есть ультрасовременного автомобиля, всегда надо помнить, что невидимые друзья водителя не всемогущи. До тех пор, пока за рулем не будут сидеть роботы, в деле безопасности человеческий фактор останется определяющим.

Спаси и сохрани

Термины «активная и пассивная безопасность» сравнительно недавно вошли в повседневный лексикон. Активная безопасность подразумевает комплекс мер, которые направлены на предотвращение аварии. Большую роль в повышении уровня активной безопасности играет наличие электронных систем, но главное, чтобы автомобиль был технически исправен. На самом деле различные ABS и EPS повышают активную безопасность не так значительно, тогда как неисправные тормоза, исходившие свой срок амортизаторы, истершиеся шины, неработающие фары или просто забрызганные грязью боковые зеркала заднего вида могут куда серьезнее понизить ее уровень. Если активная безопасность призвана спасать водителя от аварий, то пассивная – сохранять ему жизнь. Она представляет собой комплекс мер, направленных на минимизацию последствий аварии. Основу пассивной безопасности составляют «клетка безопасности» и деформируемые энергопоглощающие зоны, ремни и подушки безопасности. При этом если для обеспечения должного уровня активной безопасности огромную роль играет техническая исправность автомобиля, то в деле пассивной безопасности ключевым элементом является факт, пристегнуты водитель и пассажиры ремнями безопасности или нет.
Внедорожная безопасность

У внедорожников помимо описанных в статье электронных систем активной безопасности можно встретить также пару специфических технологий. Система помощи при спуске по склону DAC (Downhill Assist Control) призвана предотвратить неконтролируемый спуск внедорожника с крутого склона. Если она обнаруживает, что скорость автомобиля больше скорости вращения колес, то автоматически изменяет тормозное усилие на отдельных колесах и таким образом поддерживает скорость в диапазоне 5–7 км/ч – идеальном для управляемого спуска с крутого склона. Если вы заезжаете в гору на внедорожнике с автоматической коробкой передач, при переносе ноги с педали тормоза на педаль газа машина может откатываться назад. Чтобы этого не происходило, на машины устанавливается система помощи при подъеме по склону HAC (Hill-Start Assist Control). Она автоматически удерживает автомобиль тормозами в течение примерно 5 секунд.