Новое в тормозных системах
МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ
КАЗАХСТАН
Павлодарский
университет
РЕФЕРАТ
Тема:
Новое в тормозных системах
Выполнил: Гуринов С., гр. Т-11
Проверил: Ордабаев Е.К.
Павлодар,
2005
Содержание
История создания АБС
Принцип действия
Подробное описание работы АБС
«Mercedes» и АБС
«BMW»
и АБС
АБС на "десятке"
Непохожие АБС
АБС компании «Bendix»
Другие электронные системы тормозов
Антипробуксовочные системы
Другие электронные системы
современных автомобилей
Социально-экономический ущерб от ДТП
в России.
Системами безопасности движения
АБС в будущем
Советы водителям
История создания АБС
По удачному совпадению русское звучание
аббревиатуры совпало с иностранным: Anti - анти, Blockier - блокировочная,
Systems - система. Сегодня, когда в автомобиле на помощь АБС пришли устройства
управления силой тяги и сложнейшие системы динамического контроля, и в голову
не приходит, что еще двадцать лет назад ничего подобного не существовало. Если
автомобиль въезжал на скользкую дорогу или на участок смешанного покрытия, где
одни колеса оставались на асфальте, а другие попадали на песок или гравий,
опытные водители тормозили прерывисто, не допуская срыва в занос. Новичкам
оставалось уповать на чудо - не так-то просто уловить начало блокировки колес.
С этого момента сам смысл торможения оказывается под угрозой, поскольку колесо
перестает сохранять сцепление с поверхностью дороги и начинает бесконтрольно
скользить по ней. Причем бывают случаи, когда блокировка наступает даже при
легком нажатии на педаль тормоза. Так происходит, например, на скользкой
трассе. Коэффициент сцепления шин с обледеневшей дорогой невелик - и пожалуйста
- потеря управления, занос, ДТП. Первая работающая автомобильная
антиблокировочная система тормозов была создана компанией Bosch. На серийном
автомобиле АБС появилась в 1978 году - покупатели Mercedes-Benz S-сlass (W 116)
могли заказать эту систему в качестве опции. Однако создание АБС имеет более
давнюю предысторию. Патент на «дополнительное устройство, предотвращающее
блокирование колес при торможении автомобиля» компания Bosch получила еще в
1936 году. Долгое время испытания подобных систем заканчивались неудачей -
устройство было слишком сложным и работало чересчур медленно. Только в 1970-х
годах благодаря бурному развитию технологий (были созданы микропроцессоры с
высоким быстродействием) компании Bosch удалось построить работающую версию
АБС. С момента представления системы ABS на мировой рынок, компания Bosch
основательно усовершенствовала и модернизировала технологию электронных
тормозных систем. Их функциональная эффективность неуклонно повышается. Вместе
с тем проводится и инженерная оптимизация, благодаря которой размеры и вес
приборов становятся меньше. В октябре 2001г. компания Bosch выпустила систему
ABS 8-го поколения. Ее вес составил 1,6 кг, что в сравнении с 6,9 кг первой
системы 1978 года говорит об основательной оптимизации технологии. Сейчас
системы подобного рода применяют не только на автомобилях, но и на
железнодорожном транспорте и даже на самолетах.
Конструктивно АБС представляет собой
совокупность датчиков, модуляторов и блока управления.
Система АБС предотвращает блокировку колес при
торможении. В результате даже при экстренном торможении сохраняется
устойчивость автомобиля. Кроме того, во время торможения автомобиль сохраняет
управляемость.
Датчики на всех четырех колесах постоянно
измеряют угловую скорость вращения колес.
Если частота вращения отдельного колеса
неожиданно резко падает, то управляющая электроника подает сигнал об опасности
блокировки.
Давление в соответствующем трубопроводе
гидравлической тормозной системы сразу же снижается и затем снова повышается,
немного не доходя до границы, за которой начинается блокировка колеса.
Процесс может повторяться несколько раз в
секунду, пульсация педали тормоза свидетельствует о работе системы АБС.
Принцип действия
Главная задача АБС - не допустить заноса
автомобиля в результате заблокирования колес. Практически все системы работают
примерно по одному и тому же принципу: электромагнитные датчики посылают сигналы
о скорости вращения колес, микропроцессорный электронный блок обрабатывает
сигналы и выдает команды, исполнительный механизм - гидравлический модулятор -
изменяет давление в тормозном контуре. Однако, чтобы механизм надежно работал,
потребовалась прецизионная точность изготовления всех его составляющих. В
результате первые АБС стоили немалых денег, до трех тысяч долларов. Никто не
осмелился установить такое дорогое устройство в автомобиль, не спросив
разрешения у его будущего владельца. Поэтому первые АБС можно было получить
только по заказу.
При отсутствии АБС опытный водитель до
блокировки колес ситуацию не доводит, а применяет так называемое прерывистое
торможение. Почувствовав, что вращение колес прекратилось и автомобиль начинает
скользить, водитель отпускает педаль тормоза: колеса начинают вращаться, их
сцепление с дорогой возрастает, и машина снова управляема - теперь можно
повторить торможение. Эта методика довольно действенна, но требует от водителя
определенных навыков и дополнительных усилий. АБС делает то же самое, что и
опытный водитель, только быстрее и точнее. За секунду АБС проводит 10…12 циклов
притормаживания, что абсолютно недостижимо даже для тренированных автогонщиков.
АБС работает следующим образом. При торможении
датчик отслеживает скорость вращения колеса по зубчикам диска и в момент, когда
колеса блокируются, подает сигнал на блок управления, который в свою очередь
дает команду модулятору снизить давление в тормозном контуре. По мере снижения
давления тормозные колодки отпускают колеса, те начинают вращаться - сцепление
колес с дорогой и управляемость при торможении не ухудшаются. Можно продолжить
торможение, повторяя цикл многократно в течение всего времени, пока водитель
жмет на педаль тормоза. Тормозной путь автомобиля с АБС на скользкой дороге
уменьшается примерно на 10…15%, а это как раз те самые метры, которых не
хватает, чтобы избежать столкновения. Мировая статистика показывает, что после
внедрения на автотранспорте АБС число жертв при ДТП снижается на четверть.
Подробное описание работы АБС
Рис. 1. Функциональная схема АБС Teves Мk II:
- гидронасос;
- аккумулятор давления;
- ЭБУ;
- колесные датчики;
- блок электромагнитных гидроклапанов.
На рис.1 приведена функциональная схема типичной
АБС. Сразу обратим внимание на электронасос 1 и аккумулятор давления 2: эти
узлы необходимы, чтобы умная электроника смогла управлять тормозным усилием
независимо от реакции водителя (напомним - в аварийной ситуации он, как
правило, просто давит на педаль “до упора”). Кроме того, электронному блоку
управления 3 (ЭБУ) надо ”знать”, вращаются ли в данный момент колеса и с какой
скоростью. Эту информацию выдают датчики 4, контролирующие каждое колесо. Ведь
может возникнуть ситуация, когда скользкое дорожное покрытие под одним из колес
провоцирует его раннее блокирование. Тогда ЭБУ по сигналу от этого колеса
выдает команду ослабить тормозное усилие, предотвращая занос и разворот
автомобиля. Правда, при этом тормозной путь будет таким, как если бы все колеса
оказались на скользкой дороге. Но разработчики считают, что важнее в любом
случае сохранить управляемость и возможность маневрирования. Последний из узлов
АБС - блок электромагнитных клапанов 5, которые, собственно, и управляют
давлением жидкости. В каждом из контуров тормозной системы предусмотрено два
клапана - впускной, который открывает путь жидкости из аккумулятора давления к
рабочему цилиндру, когда надо увеличить тормозное усилие, и выпускной,
позволяющий жидкости уйти обратно в бачок, когда давление надо ослабить. Эти
клапаны при исправной АБС либо открываются поочередно, либо закрыты, если
давление в контуре должно сохраняться неизменным. Наконец, важно знать, что в
обесточенном состоянии впускные клапаны открыты, а выпускные - закрыты. Это
позволяет при отказе АБС просто отключить ее и тормозить, как на обычном
автомобиле.
«Mercedes» и АБС
На Западе антиблокировочной системой тормозов
(АБС) давно штатно оборудуют автомобили, что избавляет водителей от неприятных
моментов при торможении. Сейчас в развитых странах АБС входит в комплектацию
всех выходящих с заводов автомобилей. Поскольку наибольшие убытки приносят
аварии с участием большегрузных автомобилей и автобусов, АБС давно штатно
устанавливают и на автотранспортные средства этих классов.
АБС значительно усложнила тормозную систему:
появились датчики на колесах и главной передаче,
гидравлический модулятор в тормозной магистрали и блок управления.
Слева тормозит «Mercedes» без АБС, справа - с
этой системой. Наглядный пример - лучшая реклама дорогому устройству.
Распространено мнение, что первой машиной,
оснащенной АБС, стал «Mercedes-Benz S-класс» серии W 126, хорошо знакомый
россиянам «126-й кузов». Блистательный дебют Бруно Сакко в роли шеф-дизайнера
компании «Mercedes-Benz» - этот автомобиль впервые был показан в сентябре 1979
года. Однако все началось еще с предшественника, представителя модельного ряда
W 116. Этот автомобиль создавала «старая гвардия» - главный конструктор Рудольф
Уленхаут и шеф-дизайнер Карл Вилферт. В 1972 году, когда Уленхаут вышел на
пенсию, две модификации W 116 - с 2,8-литровой «шестеркой» и 3,5-литровым
двигателем V8 - были представлены публике на Франкфуртском автосалоне. В
1973-м, когда подал в отставку и шеф-дизайнер Вилферт, на Женевском автосалоне
дебютировали 4,5-литровые версии 450 SE и 450 SEL. Буква «L» обозначала
удлиненную базу, расширенную на 100 миллиметров заднюю дверь и предназначалась,
по замыслу разработчиков, для поездок с персональным водителем. «Старая
гвардия» уступала позиции молодому поколению разработчиков - за год до дебюта W
116 уже началось создание «126-го». Однако «старики» могли гордиться собой: под
занавес карьеры они создали совершенную с технической стороны, безупречную по
стилю машину - уравновешенную, осанистую, солидную. «Merce-des-Benz 450 SEL»
был выбран европейским «Автомобилем 1974 года» - единственный из представителей
этой марки. В мае 1975 года анонсировали, а в сентябре запустили в серию
уникальный 450 SEL 6.9 с двигателем V8 почти семилитрового объема. Таких
автомобилей сделали совсем немного - 7380; они имели гидропневматическую
подвеску задних колес с регулируемым дорожным просветом. Эта машина и сегодня
ценится очень высоко и является мечтой коллекционера. Антиблокировочная система
появилась на W 116 только в 1979 году, когда он уже доживал последние деньки на
конвейере. Этот год ООН объявила «Годом детей». Видная международная
организация била в набат - только на дорогах Западной Германии в тот год
погибли 1245 детей. Так что появление совершенной системы безопасности,
помогающей сохранить управление при объезде внезапно возникшего на дороге
объекта, было воспринято с воодушевлением. Правда, первых владельцев машин с
АБС пугала необычная реакция на нажатие педали тормоза - частое биение. Но это
естественное следствие срабатывания модулятора.
«BMW»
и АБС
В системе АБС на BMW
датчики установлены на каждом колесе. Преимущество четырех датчиков выражается
в высокой точности системы. В более старых системах было три датчика, где
использовалась средняя скорость вращения задних колес. При попадании колеса с
одной стороны на лед, когда другая сторона оставалась на сухой поверхности,
среднее значение получалось неверным.
В некоторых системах АБС импульсы подаются около
4 раз в секунду. В системе АБС BMW
импульсы идут 12 - 15 раз в секунду. Чем быстрее пульсация, тем более
эффективно оказывается торможение.
Современные системы АБС BMW
совмещены с другими системами безопасности, обеспечивающими управляемость и
послушность, например ASC+T (Automatic Stability Control + Traction,
Автоматический контроль стабильности + сцепления с дорогой), которые дают
возможность оптимального контакта с дорожным покрытием. На самом деле те же
самые датчики скорости вращения колес используются в системе ASC+T для
предотвращения проскальзывания.
ВАЗ 2110
С недавнего времени у покупателей появилась
возможность приобрести новую вазовскую «десятку» с АБС (ABS Antilock Braking
System)- современной системой, повышающей активную безопасность.
ВАЗ начал самостоятельные разработки по АБС в
1975 году, рассказывает автомобильный еженедельник «Семь Верст» об истории
создания АБС на ВАЗе.
Но ряд объективных причин (отсутствие
испытательного полигона, оборудования…) выявили нецелесообразность производства
АБС на ВАЗе. Попытка разработки и доводки отечественной АБС по договору с ВАЗом
была предпринята в 1990 году московской ассоциацией «Росинтранс», привлекавшей
для этого российские конверсионные предприятия и использовавшей вазовские
проекты. Процесс создания прекратился из-за отсутствия прогресса в доводочных
работах. Параллельно были заключены соглашения с фирмами Lucas и Teves с целью
оценки возможности применения АБС их производства на автомобилях «ВАЗ». Фирмы
установили свою продукцию на предоставленный прототип автомобиля ВАЗ-2110 и
провели с участием специалистов ВАЗ зимние (на полигоне в Швеции) и летние
испытания, по результатам которых выдали рекомендации по компоновке АБС,
требования к АБС и автомобилю.
В итоге всех наработок было принято решение о
закупке лицензии на конструкцию и технологию АБС у одной из иностранных фирм,
среди которых были Bosch (АБС 5.0), Teves (АБС Mkl V-G) и Lucas(АБС 4/4F).
А в 1993 году после технического, экономического
и юридического анализа предложений фирм было заключено лицензионное соглашение
с фирмой Bosch, первым этапом которого предусматривалась адаптация АБС Bosch
5.0 к «десятому» семейству «ВАЗ».
В 1996 году процесс адаптации успешно завершили,
подготовили конструкторскую документацию и даже вскоре адаптировали более
компактную и современную систему Bosch 5.3.
Появление в продаже «десяток» с АБС стало
возможным благодаря усилиям четырех сторон - АВТОВАЗа, ЗАО «Полад», компании
«Брис» и ООО «СТЭН».
Непохожие АБС
АБС, встраиваемая «по желанию» в тормозные
магистрали W 116, заметно отличается от современных. В ней только три датчика:
два - на передних колесах, третий - на ведущей шестерне главной передачи.
Система имеет три канала, то есть гидравлический модулятор управляет тормозами
передних колес по отдельности и всем задним мостом в целом. Команды
электронного блока управления выполняются установленными в модуляторе тремя
электромагнитными клапанами. Вслед за «Mercedes-Benz» антиблокировочную систему
тормозов начал устанавливать главный конкурент - компания BMW. Она, кстати,
первой стала выпускать мотоцикл, оснащенный АБС, - «BMW K100R». Разработано
множество разных систем АБС. Самые простые и недорогие - двухканальные, имеющие
два или три датчика, но способные регулировать тормозное усилие только попарно,
на каждой оси. Точнее работают четырехканальные системы, которые для каждого
колеса давление в тормозной системе устанавливают индивидуально, согласно
показаниям датчика на нем. Современные АБС нередко входят в состав других
систем, например, противобуксовочной или системы динамического контроля - им
нужны те же самые датчики, да и управление тормозами для них тоже необходимо.
Многие фирмы ставят теперь АБС на все свои модели в стандартной спецификации. И
практически на все модели АБС можно установить по заказу. На внедорожниках
иногда АБС отключаемая: на песке, грязи или снегу заблокированные колеса
повышают эффективность торможения, а потеря управляемости ничем не грозит.
Кроме «Bosch», которая на сегодняшний день произвела более 50 миллионов
комплектов АБС, собственные системы выпускают компании «Bendix», «Honda»,
«Lucas-Girling», «Teves». Некоторые разработки были направлены на удешевление.
Например, «Luсas» создала полностью механическую двухканальную систему. Однако
благодаря массовому выпуску современная АБС и без того значительно подешевела.
Увы, отечественная промышленность пока не предложила ни АБС, ни легкового
автомобиля, оснащенного антиблокировочной системой тормозов.
АБС компании «Bendix»
Выглядит эта система так:
С правой стороны в районе перегородки моторного
отсека стоит на специальном плоском кронштейне насос высокого давления. От него
идут две трубки. Одна - контур высокого давления к аккумулятору давления (рядом
с главным тормозным цилиндром) вторая - подающая в насос жидкость от резервуара
с тормозной жидкостью.
Аккумулятор давления установлен на этакий
струганный из дюраля плоский брусок вида довольно кустарного. Под главным
цилиндром стоит короб с клапанами, управляющими тормозами. От этого короба
отходит довольно мощный кабель.
Вакуумного бустера на тормозах нет! Все делается
за счет гидравлики.
Другие электронные системы тормозов
Assist Она же: BAS, PA или PABS (Система
аварийного торможения)
Электронная система управления давлением в
гидравлической системе тормозов, которая в случае необходимости экстренного
торможения и недостаточного при этом усилия на педали тормоза самостоятельно
повышает давление в тормозной магистрали, делая это во много раз быстрее, чем
на то способен человек.
Электроника гидравлического brake assist
распознает, произошёл ли процесс аварийного торможения по скорости движения
педали и давлению на педаль. В случае аварийного торможения давление в системе
тормозного привода в течение миллисекунд автоматически значительно
увеличивается, т.е. уменьшается время на срабатывание тормоза машины в
ситуациях когда все решают мгновенья.
При этом и у не очень опытных водителей
уменьшается время для реакции даже при максимальной задержке на границе
блокирования колёс. Электроника берет управление экстренным торможением на себя
и останавливает автомобиль в максимально короткий срок значительно сокращая
тормозной путь, особенно на высоких скоростях движения.
Dynamic Brake Control (Система динамического
контроля за торможением)
В экстренной ситуации около 90 процентов всех
водителей не в состоянии выполнить экстренное торможение. При этом характерно,
что, несмотря на быстрое нажатие педали, они давят на нее с недостаточной
силой. "Последующее" увеличение усилия, прикладываемого к педали,
лишь незначительно увеличивает тормозную мощность. Тем самым тормозная мощность
используется лишь частично, в результате чего в экстренной ситуации может не
хватить нескольких ценнейших метров тормозного пути, которые могли бы спасти
жизнь.
Система DBC представляет собой дополнение к
системе динамического контроля устойчивости (DSC). Система DBC ускоряет и
усиливает процесс нарастания давления в приводе тормозов в случае экстренного
торможения и обеспечивает - даже при недостаточной силе нажатия педали -
минимальный тормозной путь.
В качестве определяющих величин учитываются
данные о скорости нарастания давления и усилии, прикладываемом к педали.
Система DBC использует принцип гидравлического
усиления, а не вакуумный принцип. Подобная гидравлическая система обеспечивает
лучшее и значительно более точное дозирование тормозного усилия в случае
экстренного торможения.
Electronic Braking System (Электронная система
торможения)
Педаль тормоза в EBS не имеет механической связи
с тормозной системой (так называемая электронная педаль). Ее перемещение
преобразуется в электрический сигнал и подается блоку управления. После анализа
информации от различных датчиков (нагрузка, скорость, поперечное ускорение,
угол поворота рулевого колеса), электроника самостоятельно дает команду
исполнительным механизмам, регулирующим давление в контурах тормозной системы.
(Система электронного распределение тормозных
сил)
Устройство, входящее в состав ABS пятого
поколения. Контролирует поведение всех колес по отношению друг к другу и с
помощью электроники регулирует тормозное усилие в соответствии со степенью
нажатия на педаль тормоза и загрузки автомобиля.
Принцип состоит в том, что тормозное усилие
передается на каждое колесо индивидуально и строго дозированно, каждое колесо
тормозит индивидуально, а электронные датчики и микропроцессор по многим
параметрам оценивают состояние автомобиля в реальном маштабе времени и
предотвращают заносы корпуса и обеспечивают наибольшую эффективность торможения
при любых дорожных условиях даже при торможении с максимальным усилием нажатия
на педаль тормоза.
Handbrake with Automatic Hold (Стояночный тормоз
c автоматической функцией)
Разработчик: BMW
Он помогает водителю при постановке автомобиля
на стоянку и в различных дорожных ситуациях, что также способствует повышению
безопасности движения.
Включение стояночного тормоза для обеспечения
неподвижности автомобиля при его парковке производится нажатием на кнопку.
"Автоматическая функция стояночного
тормоза" автоматизирует процесс торможения в определенных ситуациях; так,
например, водитель освобождается от утомительных торможений при движении в
режиме частых остановок (функция автоматического торможения).
Стояночный тормоз предотвращает скатывание
автомобиля назад при трогании с места на подъеме.
Антипробуксовочные системы
, ASC, ESR, ETC, TCS, STC, TRACS,
TRC, TCV.
Данные системы применяется для предотвращения
пробуксовывания ведущих колёс, независимо от степени нажатия педали газа и
дорожного покрытия. Принцип действия основан на снижении выходной мощности
двигателя при возрастании частоты вращения ведущих колёс. О частоте вращения
каждого колеса компьютер, управляющий системой, узнаёт от датчиков,
установленных у каждого колеса и от датчика ускорения. Точно такие же датчики
применяются в системах ABS
и в системах контроля крутящего момента, поэтому, часто, эти системы
применяются одновременно. По сигналам датчиков, указывающих на то, что ведущие
колёса начинают пробуксовывать, компьютер принимает решение о снижении мощности
двигателя и оказывает на него действие, аналогичное уменьшению степени нажатия
на педаль газа, причем степень сброса газа тем сильнее, чем выше темпы
нарастания пробуксовки. Иногда, совместно с
такими системами применяется дифференциал с блокировкой.Control
System
Антипробуксовочная система или, как иногда ее
называют, "трэкшн-контроль". Назначение системы - предотвратить срыв
колес в скольжение, а также снизить силу динамических нагрузок на элементы
трансмиссии на неоднородном дорожном покрытии. Ведущие колеса сначала подтормаживаются,
затем, если этого недостаточно, уменьшается подача топливной смеси в двигатель
и, следовательно, поступающая на колеса мощность.
Другие электронные системы современных
автомобилей
Система MSR
Применяется на переднеприводных дизельных автомобилях
для предотвращения блокировки передних колес. Система полезна в следующих
ситуациях: когда колеса слишком сильно скользят, при резком торможении на
передаче. Свои функции MSR осуществляет путем воздействия на системы управления
топливным насосом высокого давления дизельного двигателя.
Суперсистема ESP - она же VDC, VSC, DSTC, DSC,
ATTS, VSA
Наиболее сложное устройство, управляющее работой
антиблокировочной , антипробуксовочной систем, контролирующее тягу и управление
дроссельной заслонкой. Блок электронного управления использует информацию от
датчиков. Которые отслеживают работу мотора и трансмиссии, скорость вращения
каждого из колес, давление в тормозной системе. Угол поворота руля, поперечное
ускорение. Ситуация оценивается, вычисляется усилие торможения для каждого
колеса, исполнительные механизмы получают команду.
Процессор ESP связан с блоком электронного
управления двигателем, что позволяет корректировать мощность и обороты
коленчатого вала.
Системы курсовой устойчивости снижают
аварийность на 34 процента
По итогам новых исследований, проведенных
Университетом Айовы при активном участии Национальной администрации
безопасности движения США (NHTSA), оказалось, что наличие системы курсовой
устойчивости (Electronic Stability Program - ESP) в автомобиле заметно снижает
вероятность возникновения серьезной аварии. В рамках этих исследований обычным
водителям предлагалось пройти испытание на специальном автомобильном симуляторе
National Advanced Driving Simulator (NADS), который имитировал возникновение аварийной
ситуации на дороге при управлении автомобилем с системой ESP и без нее.
Как оказалось, в предаварийной ситуации
количество водителей, сумевших сохранить контроль над автомобилем с ESP и
избежать аварии, было на 34 процента больше, чем водителей, избежавших аварии
на автомобиле без системы курсовой устойчивости. Кроме того, другой тест
показал, что наличие системы ESP на 88 процентов снижает вероятность
возникновения ситуации, когда водитель теряет контроль над автомобилем.
Напомним, что система курсовой устойчивости
(ESP) при помощи специальных датчиков определяет ситуацию, в которой водитель
близок к тому, чтобы потерять контроль над автомобилем, и предотвращает ее
возникновение, подтормаживая то или иное колесо. Наличие подобной системы
позволяет избежать, в частности, возникновение заноса в повороте или при
объезде внезапного препятствия, а также помогает водителям при езде на
скользких покрытиях. Стоит также отметить, что в настоящее время лишь около 10
процентов всех новых автомобилей оснащается системой курсовой устойчивости.
Однако ко многим моделям эта система предлагается в качестве дополнительного
оборудования.
Система VSC - движение под контролем
Известная компания TRW - один из мировых лидеров
по производству тормозных систем - предсказывает значительное увеличение
объемов выпуска систем VSC, предназначенных для предотвращения заноса
автомобиля на любой скорости и любом дорожном покрытии во время резких
маневров.
Когда-то считалось, что хороший тормоз нужен
только для того, чтобы остановить автомобиль перед препятствием, а не за ним.
Между тем многие водители не всегда способны точно оценить дорожную обстановку
и отреагировать на ее резкое изменение должным образом, а большинство аварий
случаются как раз потому, что тормоза срабатывают слишком эффективно (как,
впрочем, и должно быть), но колеса при этом блокируются и теряют сцепление с
дорожным покрытием. Существует целый ряд и других ситуаций, когда покрышки
начинают скользить и пробуксовывать, что приводит к заносу и потере контроля над
направлением движения.
Конструкторы давно работают над созданием
тормозных систем, которые бы исправляли оплошности водителя в управлении и в
любых условиях обеспечивали уверенное движение, а при необходимости -
безопасную остановку автомобиля. Поначалу это были ABS - антиблокировочные
системы, которые просто препятствовали блокировке колес при резком торможении,
затем функции расширили, и появились EB D - cистемы регулирования тормозных
сил, в которых тормозные усилия можно было перераспределять между передними и
задними колесами уже практически на всех режимах, не допуская опережающей
блокировки одного из мостов. Сегодня многие автомобили высшего класса, в
основном внедорожники и минивэны, предназначенные для североамериканского
рынка, комплектуются системами VSC компании TRW, они предотвращают занос и
гарантируют стабильность управления автомобилем при любой дорожной ситуации.
Системы VSC от фирмы TRW - последнее слово в
тормозной технике. VSC сочетает достоинства и возможности ABS, системы контроля
тяги и новой системы контроля за боковым уводом автомобиля, а также сглаживает
некоторые недостатки, присущие каждой из этих систем по отдельности, что
позволяет обеспечить уверенное движение даже на извилистых, скользких дорогах.
Датчики системы VSC отслеживают режимы работы
двигателя и трансмиссии, скорость вращения каждого из колес, давление в
тормозной системе, угол поворота руля, поперечное ускорение и отклонение от
курса, а полученные данные передают блоку электронного управления.
Микрокомпьютер VSC, обработав информацию, поступившую от датчиков, и оценив
обстановку, принимает единственно правильное для конкретной ситуации решение и
отдает команду исполнительным механизмам. Скорость быстродействия в
соответствии с возможностями современной электроники, поэтому в ситуациях,
которые могли бы стать аварийными из-за излишней самоуверенности либо просто
вследствие недостаточного опыта, система VSC, как ангел-хранитель,
откорректирует действия водителя, исправит ошибку и не позволит автомобилю
выйти из-под контроля.
Как это выглядит в реальной жизни? Автомобиль
движется по кривой. Возникающая при этом центробежная сила стремится сместить
машину к внешней стороне поворота или опрокинуть ее. Предположим, автомобиль
входит в вираж на слишком большой скорости, а водитель, осознав, что ошибся с
ее выбором и сейчас окажется на встречной полосе или в кювете, делает другую
ошибку, например резко тормозит или чрезмерно выворачивает руль в сторону
поворота. Получив информацию от датчиков, система VSC практически мгновенно регистрирует,
что автомобиль оказался в критическом положении и, не допуская блокировки колес
до юза, перераспределяет тормозные усилия на колесах таким образом, чтобы их
результирующая противодействовала поперечной силе, стремящейся развернуть
автомобиль вокруг вертикальной оси.
По мнению специалистов TRW, в самом ближайшем
будущем стоимость компонентов и всей системы VSC должна резко снизиться.
Система станет доступной для всех сегментов автомобильного рынка, как это
произошло с антиблокировочной системой тормозов в 80-90-е годы, что полностью
соответствует философии компании TRW, которую озвучил директор TRW по тормозным
системам Фил Канмнгем: "Почему только владельцы машин высшего класса
должны иметь эту важную составляющую безопасности? Эти узлы должны устанавливаться
на все автомобили, чтобы каждый мог получить выгоду от их использования. Не в
таком уже далеком будущем VSC станет такой же обычной, как и ABS". А
способствовать этому должно привлечение технологий, используемых TRW в
космических и оборонных программах.
Социально-экономический ущерб от ДТП в России
В России ежегодный социально-экономический ущерб
от ДТП превышает 3% ВВП. В 2002 году на дорогах страны произошло 204 267
аварий, в которых погибло 35 600 человек, а 244 000 человек получили травмы. В
2003 году число ДТП по сравнению с 2002 годом увеличилось на 10,8%, число
погибших - на 7%, а число раненых - на 12,7%. Ущерб от ДТП в 2003 году составил
321 млрд. руб. Тенденция к росту аварийности отмечается пятый год подряд.
Ежегодно на дорогах страны гибнет от 30 до 40 тысяч человек, что в сотни раз
больше, чем в авиационных катастрофах. Основной причиной аварий на дорогах
является несоблюдение правил дорожного движения, то есть низкая культура
водителей и других участников дорожного движения. Нехитрая арифметика
показывает, что применение на автотранспорте АБС тормозов могло бы сохранить
жизнь десяткам тысяч наших сограждан.
Системами безопасности движения
На Западе применение АБС привлекло внимание
правительств развитых стран и производителей к общим проблемам конструктивной
безопасности автотранспорта. В свою очередь с созданием объединенной Европы это
вызвало волну нормотворчества (Правила № 13 ЕЭК ООН) и исследований в этой
области. Высокие технологии и цифровую технику стали внедрять в бортовые
системы повышения безопасности автотранспортного движения. Настоящим прорывом
стало использование на легковых и грузовых автомобилях мультиплексной шины CAN
для контроля и управления электронными автокомпонентами. Наряду с пассивными
системами на основе обычной АБС для тяжелого автотранспорта появились и более
сложные активные системы безопасности - электропневматическая тормозная система
(EBS) со встроенной функцией от опрокидывания (RSP), электронная система
стабилизации курсовой устойчивости (ESP), бортовые навигационно-связные
комплексы, тахографы, системы контроля бодрствования водителя, системы
предотвращения столкновений и др. Стоимость электронных систем современного
западного автомобиля теперь может составлять до 40% его общей стоимости.
Автопарк России по оснащению системами
безопасности движения (речь пока не идет о соответствии международным
экологическим требованиям) отстает от ведущих стран на порядок. Наш
грузопассажирский транспорт оснащен столь необходимым компонентом, как АБС,
всего на 10%. Однако мало-помалу процесс оснащения АБС и другими системами
безопасности идет. Происходит это двумя способами: за счет импорта зарубежных
автомобилей, уже оснащенных АБС, и за счет отдельной установки систем, что в
основном относится к отечественным автомобилям. С 2002 года предприятия
авионики, входящие в Межгосударственную финансово-промышленную группу
«Аэрокосмическое оборудование», производят и снабжают антиблокировочной
системой тормозов крупнейшие заводы «тяжелого» автопрома - КАМАЗ, НефАЗ, ПАЗ, ЛИАЗ,
«Урал». Своевременная диверсификация позволила предприятиям, работавшим на
авиацию, освоить выпуск современных автомобильных компонентов, столь
необходимых автопрому.
АБС производства МФПГ «Аэрокосмическое
оборудование» производят в различных модификациях: пневматические и
пневмогидравлические - для тягачей и автобусов на 12 В и 24 В, пневматические
для прицепного состава на 24 В. Эти АБС различаются по конструкции и
функционируют в рабочем и диагностическом режимах. При необходимости можно
настроить электронный блок управления АБС на соответствующий тип
автотранспортного средства. Системы полностью взаимозаменяемы с известными
зарубежными аналогами (Knorr-Bremse и Wabco) и совершенно не уступают им по
надежности, а стоят дешевле, что весьма важно при серийном производстве.
В производстве АБС задействованы предприятия
оборонно-промышленного комплекса из состава предприятий - участников МФПГ
«Аэрокосмическое оборудование»:
НП РУП «Экран» (Белоруссия) - головной
разработчик и изготовитель АБС;
ОАО «Радиоприбор» - создает мощности по
производству узлов АБС в интересах ОАО «КАМАЗ» и ОАО «АЗ «Урал»;
ОАО «Тамбовский завод «Электроприбор» - для
поставок на автобусные заводы.
К настоящему моменту АБС производства МФПГ
«Аэрокосмическое оборудование» прошли сертификационные испытания в составе
автотранспортных средств крупнейших автомобильных и автобусных заводов:
в ОАО «КАМАЗ» сертифицированы пять базовых
моделей, включающих все колесные формулы автомобилей КамАЗ.
АБС в будущем
АБС нового поколения разработала компания
Bendix. Новинка служит платформой для систем курсовой устойчивости (ESP) и
предотвращения опрокидывания (RSP). Обе они являются «продолжением» AБС и
помогают избежать заноса и опрокидывания автомобиля. По данным разработчиков,
АБС нового поколения обеспечивает безопасное вождение без системы электронного
контроля тормозов (ECBS), которая стоит недешево.
Советы водителям
АБС обычно сокращает тормозной путь и
препятствует заносу на мокрой или обледеневшей дороге, но система имеет
ограниченные возможности в других условиях. На гравии и на рыхлом снегу
тормозной путь увеличивается по сравнению с системами без АБС, потому что
заблокированные колеса собирают перед собой гравий или снег, сокращая таким
образом тормозной путь.
Внимание: Когда вы пытаетесь остановить
автомобиль, оборудованный АБС, на скользком покрытии, прилагайте постоянное
усилие к педали тормоза. АБС автоматически приводит тормоза в состояние, когда
блокировка колес не происходит. НЕ СНИМАЙТЕ НОГУ С ПЕДАЛИ ЕСЛИ ВЫ ПОЧУВСТВОВАЛИ
ПУЛЬСАЦИЮ! Пульсация означает, что система АБС работает, и вы должны выруливать
автомобиль от возможного препятствия. На машинах без системы АБС тот же эффект
достигается накачиванием педали тормоза.
На заметку
Со времени прихода в нашу жизнь
антиблокировочных систем (АБС) большинству водителей запомнилось, что
электронная помощница немного уступает опытному водителю, но незаменима, когда
за рулем "чайник". А поскольку "чайником" себя никто не
считает...
В общем, многие относятся к АБС скорее со
снисхождением, чем с уважением. Дескать, ставят иностранцы всякие
"навороты", чтоб брать подороже, - приходится мириться. А годы между
тем идут, системы совершенствуются. Выяснить, что они могут сегодня, мы решили
на примере самой дорогой редакционной иномарки - "СААБ 9-5 Аэро".
Большинству известно, что торможение "на
юз" - не самый верный способ остановки: лучше, когда колесо немного
проскальзывает. Насколько - зависит от многих факторов; как правило, это
10-20%.
Подготовленному водителю (слово
"опытный" здесь будет не совсем точным), тормозящему на грани
блокировки или использующему прерывистое торможение, удавалось
"переиграть" первые системы АБС. А теперь? Наконец, интересно ее
действие не просто при торможении, а, скажем, при попытке тормозить и
одновременно работать рулем.
В общем, вопросов много. Чтобы ответить на них,
попросим водителя и автомобиль проделать несколько упражнений. Для полноты
картины воспользуемся двумя видами покрытий. На мокром базальте, использованном
нами для моделирования льда или укатанного снега, получился коэффициент
сцепления 0,14, на мокром асфальте - 0,76. Оговоримся: речь идет о максимальном
значении расчетного коэффициента сцепления для данного автомобиля и покрытия.
То есть, сначала затормозили, потом, зная максимальное замедление, посчитали
коэффициент. Стоит повторить процедуру на другом автомобиле, других шинах,
другом асфальте или же просто затормозить в юз - результат будет другим. В
нашем случае он оказался очень хорошим. Скажем, в теории значение 0,76 ближе к
сухому асфальту, чем к мокрому.
Теперь о том, что вытворяли. Моделируя ту или
иную аварийную ситуацию, пытались выйти из нее тремя способами: действуя только
рулем (уворачиваясь без торможения), используя руль и одновременное торможение
с АБС и, наконец, руль и торможение без АБС (извлекали соответствующий
предохранитель, отключая таким образом АБС). Водитель при этом пробовал
по-разному работать педалью тормоза - лишь бы переиграть АБС (если получится).
Я БЫ В ЦЕЗАРИ ПОШЕЛ
Что ж, попробуем поиграть на поле соперника. На
"миксте" - разном покрытии под левыми и правыми колесами - АБС вряд
ли поддастся человеку. Итак, под правой половиной "лед", под левой -
асфальт. Тормозим с 60 км/ч: с АБС - 37 м, без нее - 41 м. Но основное
преимущество электроники не в метрах - куда важнее различия в поведении
автомобиля. В одном случае - только удар по педали тормоза, в другом - сложная
работа тормозами, скоординированная с действиями рулем. Стоит ошибиться -
машину начнет крутить.
Теперь поиграем по нашим правилам - заставим
систему поработать на "переставке". Стандартный тест на управляемость
покажет возможности объезда неожиданно возникшего препятствия. Предполагается,
что водитель уходит от столкновения на соседнюю полосу и останавливается там.
Вначале на "льду". Водитель
"вступает" за 15 м до препятствия. При фиксированных расстояниях
требуется выполнить маневр на максимально возможной скорости.
Результат на сей раз не в пользу современной
электроники. Работая только рулем (не касаясь педали тормоза), водитель сумел
выполнить маневр на скорости 43,2 км/ч. Если пытаться, подобно Юлию Цезарю,
делать сразу несколько дел, в данном случае - рулить и тормозить, цифры хуже. С
подключенной АБС - 35,6 км/ч, а с торможением "по-хитрому", но без
электроники - 35,4 км/ч.
Основная проблема при торможении в том, что
машина, спрямляя траекторию, врезается в препятствие. К счастью, здесь это
резиновые конусы. Выходит, на голом льду выгоднее объезжать препятствие, не
пытаясь тормозить - даже на машине с АБС. На всякий случай проверили, что
будет, если дистанцию увеличить до 20 м. Результат, в общем, тот же, хотя
различия в способах прохождения уже менее заметны. Только руль - 50 км/ч, руль
плюс тормоз - 48 км/ч.
Попробуем на асфальте... ого, а здесь-то картина
меняется. На тех же 20 метрах при большем коэффициенте сцепления АБС
отрабатывает нормально. В обоих вариантах скорость составила около 85 км/ч.
Выходит, система не очень любит лед?
Перед тем как поставить точку в этой части
теста, обратим внимание, что даже при недостаточной эффективности АБС на
скользком покрытии есть выигрыш - в характере поведения автомобиля. При объезде
препятствия без торможения водитель вынужден долго бороться с колебаниями
машины. Если же объезжать и тормозить (АБС - задействована), ловить ее
несколько проще и, в конечном счете, останавливается она на соседней полосе раньше.
НЕ НАДО РЕЗКИХ ДВИЖЕНИЙ
Автомобиль, как известно, не любит слишком
резких действий водителя. Может, и АБС тоже? Попробуем вместо
"переставки" другой маневр - вход в поворот. Здесь занос задка, снос
передней оси или боковое скольжение всех колес происходят после плавных, если
не сказать - нежных действий водителя. Не угадал скорость на входе в поворот -
машина не впишется.
Смоделируем ситуацию, когда водитель, войдя в
поворот постоянного радиуса, не рассчитал скорость. Он может просто отпустить
газ и, работая рулем, пытаться описать дугу в пределах своей полосы или же
привлечь в помощь тормозную систему, с АБС или без нее. Итого... правильно, три
варианта.
Мокрый асфальт, радиус поворота 35 м, водитель
работает только рулем... 67 км/ч. При увеличении скорости машину выносит из
поворота.
То же, но с торможением в повороте без АБС - 69
км/ч. Быстрее поедешь - или снесет, или, если колеса заблокируются, вообще
понесет прямо, а не по дуге. Скорее всего, еще и крутанет.
Теперь с АБС... 79 км/ч. Вот это неплохо. Без
резких маневров у АБС и впрямь получается лучше.
Повторяем эксперимент на "льду",
радиус поворота уже 50 метров. Вход без торможения - 61 км/ч, с торможением без
АБС - 69, с АБС - 75. На "льду" выигрыш электроники у человека
меньше, чем на асфальте. Знать, и вправду АБС не любит чересчур скользких
покрытий. Как и резких движений.
МЕЖДУ НАМИ, ПРОФЕССИОНАЛАМИ
Если у современной АБС так много достоинств и
почти нет недостатков, почему асы ее недолюбливают? Оказывается, за то, что
ухитряется ограничивать водителя в экстренной ситуации.
Известно, что подготовленный пилот использует
педали тормоза и газа не только для торможения и разгона, но и для управления
машиной. У спортсменов арсенал таких приемов весьма широк - не все даже можно
описать словами. Поэтому рассмотрим всего один, наиболее простой.
Даже тренированный водитель иногда
"теряет" машину. Скажем, неожиданно возникает занос - и автомобиль
разворачивается поперек движения. Если ничего не предпринять, через мгновение
колеса уцепятся за дорогу и потянут машину в сторону. Один из способов выйти из
сложной ситуации (не утверждаем, что лучший) - ударить по тормозам (буквально).
Кратковременная блокировка колес может погасить интенсивность вращения, а
длительная - заставит автомобиль продолжить вращение, сохранив при этом
первоначальное направление движения. Проще: машина с заблокированными колесами
будет вращаться вокруг оси, но двигаясь прямо и не уходя с дороги. Водитель
поопытнее может отпустить тормоз после первого полного оборота и двигаться
дальше в нужном направлении. Не очень опытный - продолжит крутиться до полной
остановки, оставаясь на дороге. Но все это справедливо, только когда АБС
отсутствует.
Для иллюстрации описанной ситуации мы провели
простой эксперимент. Заставили машину ехать "переставку" без
выходного коридора и с явно завышенной скоростью. Движение рулем при выполнении
маневра вызывало "тарированный занос". С этого момента водитель
начинал ловить машину и пытаться вернуть ее на дорогу. Как и раньше, способов
три: работа только рулем, работа рулем и удар по педали тормоза с включенной
АБС, наконец, удар по педали тормоза без АБС. В последнем случае важен момент,
когда водитель блокирует колеса и не имеет значения, что он делает с рулем.
Траектории движения автомобиля во всех трех
случаях отличаются (см. рис. 3). Проще всего с блокировкой колес: главное -
повернуть руль в нужную сторону, и когда машина туда нырнет, дать по тормозам.
Через несколько секунд она, сделав пару оборотов, остановится у двух конусов,
обозначающих выходной створ, к которому нужно было приехать.
"Веселее" пойдут дела, если просто
рулить. На коротком участке СААБ несколько раз "перекладывает" справа
налево так, что и опытный водитель едва успевает крутить баранку, чтобы
погасить колебания.
С АБС - ситуация похожа на предыдущую, но
сложнее. Машина отказывается совершать быстрые перекладки и стремится
распрямить дугу. Амплитуда колебаний оказывается выше, а их число - меньше.
ПОМНИ, КАЖДЫЙ ГРАЖДАНИН
Любой, даже самый матерый водитель, не
застрахован от ошибок. В то же время любая, даже самая умная электроника не
всесильна. Вначале небольшая иллюстрация к "человеческому фактору".
Упражняясь с АБС, опытный водитель способен
довольно точно дозировать усилие на педали тормоза, но он готов к этой работе и
настроен на нее. Когда же обычного, "среднестатистического" водителя
мы заставили испугаться (на СААБе втихаря перевели селектор
"автомата" из положения "паркинг" в положение
"драйв"), от неожиданности тот топнул по педали тормоза (с заранее
установленной тензопедалью), развив на ней более 30 кгс. Для сравнения:
испытуемый СААБ блокирует колеса (с отключенной АБС) на "льду" при
усилии на педали 5-6 кгс, на брусчатке - 11-13 кгс, на мокром асфальте - около
20 кгс. Комментарии нужны?
Что касается электроники, то основной принцип
работы АБС - не дать колесам заблокироваться. Но бывает, блокировка выгодна: не
только когда используют специальные приемы вождения, но и при обычном
торможении на рыхлом снегу, гравии или мягком грунте. Наконец, важно помнить,
что приемы торможения с АБС и без нее разнятся. Электронная помощница
становится эффективной, когда превышено некоторое усилие на педали тормоза.
Скажем, для нашего СААБа - после 8-10 кгс на льду и 20-25 кгс на асфальте. В
любом случае это усилие должно превышать то, при котором на автомобиле с
отключенной АБС заблокируются колеса.
Выводов два. Во-первых, на машине с АБС нужно не
гладить педаль тормоза, а смело бить по ней. Во-вторых, если при покупке есть
выбор - комплектация с АБС и без нее, не бросайтесь на вариант подешевле. Хотя
бы потому, что у машин, спроектированных под электронную систему, очень
чувствительная педаль тормоза. Это делают специально, чтобы порог блокировки
оказался превышен уже при небольших усилиях на педали. Купив такую машину без
АБС, вы почти наверняка будете блокировать колеса в экстремальной ситуации.
Впрочем, что предпочесть - решать вам.
О последствиях мы рассказали. А кто
предупрежден, тот вооружен.
Список литературы
автомобиль движение тормоз
1. Журнал
«За рулем»
2. Справочник
«Ремонт и Эксплуатация Автомобиля: BMW
3-й серии»
3. Справочник
«Ремонт и Эксплуатация Автомобиля: ВАЗ 2110»
Список
сайтов
1. http://www.os1.ru
- «Основные средства» информационный сайт журнала
2. http://www.bmwpower.ru
- Клуб любителей БМВ
3. http://faq.ford77.ru
- Азбука АБС
4. http://arch.zr.ru
- «За рулем» архивы выпусков журнала
5. http://www.zr.ru
- «За рулем» информационный сайт журнала
6. http://www.bmwgtn.ru
- Тюнинг «БМВ»
7. http://www.fodd.ru
- Ходовая часть, трансмиссия, тормозная система
8. http://www.jeep.avtograd.ru
- АБС компании «Bendix»