Электроника на колесах

За последнее время отношения между водителем и его автомобилем принципиально изменились. Если раньше первый практически напрямую воздействовал на «органы» управления вторым, то теперь все чаще действия сначала обрабатываются встроенными микропроцессорами, далее при необходимости происходит коррекция, и только затем очередь доходит до соответствующих механизмов управления. Современные тенденции автоиндустрии призваны обеспечить должный уровень безопасности и комфорта при управлении транспортным средством. Инженеры ведущих автомобильных брендов работают над совершенствованием автоматизированных систем, встроенных в автомобиль.
Нужно отметить, что чаще всего в машинах используют не один микропроцессор, а несколько, отвечающих каждый за конкретную функцию. Но это отнюдь не означает опосредованность в работе этих устройств. По специальным шинам данных внутри кузова автомобиля организовывают процесс передачи информации. Например, благодаря этому система ESP может учитывать информацию о блокировке колес, поступающую с ABS.
Остановимся на этих системах более подробно.
ESP (Electronic Stability Program) – система динамической стабилизации (стабилизации курсовой устойчивости) автомобиля. В зависимости от производителя название может быть – ESC, VDC, VSC, DSC, DSTC.
Задача ESP заключается в том, чтобы контролировать поперечную динамику автомобиля и помогать водителю в критических ситуациях – предотвращать срыв автомобиля в занос и боковое скольжение. То есть сохранять курс, траекторию движения и стабилизировать положение автомобиля в процессе выполнения манёвров, особенно на высокой скорости или при езде по плохому покрытию. Иногда эту систему называют «противозаносной» или «системой поддержания курсовой устойчивости».
ESP состоит из электронного блока-контроллера, который постоянно обрабатывает сигналы (c периодичностью несколько миллисекунд), поступающие с многочисленных датчиков: скорости вращения колёс (обычно используются стандартные датчики АБС); датчика положения рулевого колеса; датчика давления в тормозной системе. Основная информация поступает с двух специальных датчиков: угловой скорости относительно вертикальной оси и поперечного ускорения (иногда это устройство называют G-сенсор). На основе этих данных система определяет боковое скольжение на вертикальной оси, определяет его величину и дает дальнейшие распоряжения.
Обрабатывая информационные сигналы с датчиков, контроллер постоянно сравнивает фактическое поведение автомобиля с эталонным (прогнозируемым), и в случае, если оно отличается от расчётного, устройство понимает это как возникновение опасной ситуации и стремится исправить её.
Каким образом это происходит? Производится выборочное подтормаживание одного или нескольких колёс. Какое из них надо замедлить (переднее или заднее, внешнее по отношению к повороту или внутреннее), система определяет сама в зависимости от ситуации.
Слева: в поворот автомобиль входит со сносом. Обнаруживая это, подтормаживает левое заднее колесо, стабилизируя движение машины. Справа: в повороте автомобиль заносит. Стабилизация осуществляется за счет приложения дополнительной тормозной силы к правому переднему колесу.
Существует мнение, что опытному водителю, способному ездить на пределе возможностей, эта система мешает. Такие ситуации действительно очень редко, но могут возникать. Например, когда для выхода из заноса надо поддать газу, а электроника этого сделать не даёт, сдерживая движок.
Другая система, предназначенная для более эффективного торможения – ABS (Anti-lock Brake System).
Как ни странно, многие аварии происходят именно из-за высокой эффективности тормозов. На скользких дорогах – мокрых или покрытых ледяной коркой – экстренное торможение приводит обычно к блокировке колес. Они теряют сцепление с дорожным покрытием, а автомобиль нисколько не сбавляет скорость и, более того, вовсе перестает слушаться руля.
АБС обычно включает в себя следующие компоненты:


датчики скорости либо ускорения (замедления), которые устанавливаются на ступицах колёс транспортного средства;


управляющие механизмы, которые являются элементами модулятора давления, установленные в магистрали основной тормозной системы;


блок управления, получающий сигналы от датчиков, а также управляющий работой клапанов.


При торможении АБС начинает постоянное определение скорости вращения каждого колеса. В том случае, если какое-то колесо будет вращаться существенно медленнее остальных (что означает, что колесо заблокировано), клапан в тормозной магистрали ограничит тормозное усилие на нем. И напротив, как только колесо начинает вращаться быстрее остальных, тормозное усилие восстанавливается.
Конечно, АБС не панацея и в некоторых случаях способна даже навредить. Например, в зимних условиях на льду шипы обеспечивают наибольшее замедление только при максимальном относительном проскальзывании, когда они словно когти впиваются в лёд. ABS определит блокировку, будет стремиться растормозить колёса, и таким образом не даст шипам работать и тем самым увеличит тормозной путь.
Преимущество АБС перед водителем заключается в том, что она может воздействовать на конкретное колесо, тогда как водитель – только на все сразу (здесь речь идёт о многоканальный АБС). Но даже если антиблокировочная система одноканальная (т.е. воздействует на все колёса сразу и никак иначе), вряд ли водитель сможет сымитировать её деятельность. Для максимально быстрой остановки система использует «порционное» торможение, за секунду успевая заблокировать-разблокировать колеса до 15 раз. Эта максимальная эффективность достигается при вдавливании педали тормоза в пол.
Впрочем, последнее делать не обязательно, например, тем водителям, чьи машины оснащены еще одной электронной системой – Brake Assist, которая сама создаёт избыточное давление в тормозной магистрали, «дотормаживая» за человека. При штатных замедлениях она не вмешивается. Однако резкое нажатие (удар) на педаль Brake Assist расценивает как сигнал к экстренному торможению и вступает в действие.

Достаточно «интеллектуальной» является подвеска многих автомобилей, выпускаемых в наше время. К таковой, безусловно, относится пневмоподвеска, которая используется у Mercedes, Subaru и многих других производителей. Её пружины, рессоры и торсионы выполнены при помощи армированных резиновых пневмобаллонов, в которых роль упругого тела выполняет сжатый воздух, нагнетаемый из пневмосистемы. Это дает широкий диапазон настройки жесткости, клиренса и допустимой нагрузки на ось. Контролируя давление воздуха в пневмобаллонах, система определяет чувствительность подвески к дорожному полотну, а также задает нужный клиренс. Существует более жесткий режим амортизаторов подвески, который обычно называют спортивным режимом, или наоборот, более мягкий – для спокойной и комфортной езды. При большой нагрузке на автомобиль в подвеску подается дополнительный воздух, который стравливается при уменьшении нагрузки.
Бывают еще гидропневмоподвески (например, в старших моделях Citroen). Помимо автоматических передних и задних регуляторов жесткости, электронных датчиков высоты, они имеют упрощенную гидравлическую систему. Синтетическая гидравлическая жидкость, входящая в состав системы, за счет своей текучести позволяет уменьшить шумы от трения деталей.
Антипробуксовочная система (АПС) или система контроля тяги (англ. Traction control system, TCS) – еще одна электрогидравлическая система автомобиля, предназначенная для предотвращения потери тяги посредством контроля за пробуксовкой ведущих колёс.
При помощи датчиков угловых скоростей, установленных на ступицах колёс, электронный блок отслеживает скорость вращения колёс при разгоне автомобиля. В том случае, если обнаруживается резкое возрастание скорости вращения ведущего колеса (а это происходит при потери сцепления, при этом возникает пробуксовка), электронный блок управления предпринимает меры для снижения тяги и/или притормаживания сорвавшегося в пробуксовку. До недавнего времени эта система активно использовалась в гонках Формулы-1, помогая гонщикам при старте.
ITS (Intelligent Transportation System).
Это разработка японских инженеров. Суть её заключается в том, чтобы участники дорожного движения и пешеходы сами могли повлиять на регулировку светофоров. Как это происходит? Все машины должны быть оборудованы передатчиками, информацию с которых будут обрабатывать считывающие устройства, расположенные вблизи светофоров. Исходя из этих показаний, а также показаний сканеров, засекающих появление людей вблизи регулируемого перекрестка, будет срабатывать специальная программа, расставляющая приоритеты. Светофоры на территории всегда «зелёные» для пешеходов. И «красные» – для автомобилей. Но едва машина останавливается перед переходом, её датчик передаёт сигнал светофору, и загорается зелёный свет. То есть связь между автомобилем и инфраструктурой является двусторонней. Кроме этого эта система предупреждает водителей о разного рода неприятностях на дороге: о заторах, о машинах, приближающихся по второстепенной дороге, о дорожных работах, действующих ограничениях.
Это далеко не полный перечень электронных устройств, устанавливаемых в автомобилях. Существуют специальные системы для помощи при спуске с горы, интеллектуального распределения моментов полноприводного автомобиля, поперечной устойчивости и многие другие.
Мы же теперь немного пофантазируем и попробуем себе представить автомобиль недалекого будущего. Безусловно, электроника будет в нем не на последних ролях. Автомобиль должен будет угадывать или как минимум догадываться о желаниях своего владельца. Помимо широкого спектра настроек комфорта, плавности хода, в нем должны быть регулировки расхода топлива (которые, безусловно, отразятся на динамике). И еще консоль управления автомобилем, в которой будут собраны все поддающиеся настройке параметры, пакет спутниковой навигации, регулировка давления в шинах, светопропускаемости стёкол и… кузова. А почему бы и нет! Прозрачный кузов, уверен, будет иметь немало поклонников. В случае серьезного ДТП должна быть предусмотрена автоматическая передача информации о марке машины, координатах и владельце (например, группа крови) в ближайшее отделение скорой помощи.
Однако прервем полет фантазии и сделаем важное замечание. Нужно иметь в виду, что возможности современных систем обеспечения безопасности не всесильны. Законы физики обмануть нельзя. По словам чемпиона России по ралли Алексея Игнатова, основные системы безопасности, которые можно найти в современных серийных автомобилях (речь идёт о ABS, ESP), безусловно, полезны для начинающего водителя. «Они могут уберечь автомобиль, и водителя на первых порах, – говорит он. – Однако в дальнейшем лучше об их существовании не вспоминать. Правильное управление машиной, как правило, не приводит к необходимости срабатывания электроники. А уверенность в том, что любую осечку исправит автоматическая система, ни к чему хорошему не приведет. Спортсмену, например, такие системы будут только мешать, так как при скоростной езде иногда возникает потребность в заносах, в боковых торможениях. При использовании ESP, ABS возможность возникновения таких ситуаций будет блокироваться».
Поэтому надо помнить, что эти системы лишь значительно снижают шансы на попадание в аварию во многих сложных ситуациях, но не лишают водителя обязанности иметь голову на плечах.






Статья опубликована в разделах: Новости