Вот как работает Антиблокировочная система, противобуксовочная система и электронная система контроля устойчивости
Как работает ABS, ESC и DTC.
Новые автомобили загадочны и по технологиям запутывают даже многих экспертов. Современные транспортные средства оснащены компьютерами, датчиками и другими устройствами, которые превращают машины в магические технические средства. Многие из нас не раз слышали, что современные автомобили оснащаются антиблокировочной системой (ABS), противобуксовочной системой /системой контроля тяги/ (DTC) и электронной системой контроля устойчивости (ESC). Но одно дело слышать, а другое дело знать, что это за системы безопасности автомобиля и как они работают. Предлагаем вам узнать, как работают автомобильные системы автоматизированного контроля. Мы попытаемся объяснить, как работают системы ABS, ESC и DTC.
До появления электронных систем торможения автомобиля, в старых транспортных средствах водителям необходимо было обладать достаточным профессионализмом, для того чтобы грамотно затормозить тяжелую машину на снегу или на скользкой дороге.
Для этого водителю необходимо было правильно работать с педалью тормоза, а также грамотно работать с педалью газа. Если водитель старого автомобиля не имел достаточно опыта вождения, то, как правило, чаще всего экстренное торможение приводило к ДТП. То же самое касается и "теста лося" при котором необходим был огромный опыт вождения, чтобы уйти от удара. Для этого водитель должен был постоянно нажимать и отпускать педаль тормоза, а также в нужный момент добавлять с помощью педали газа обороты двигателя. Это очень нелегко и для того чтобы научиться правильно тормозить без электронных тормозных систем, и уходить от препятствия на дороге, необходимы годы тренировок.
В наше время в машинах есть антиблокировочная система, которая помогает нам остановиться, противобуксовочная система /система контроля тяги, помогающая нам избежать потери сцепления колес с дорогой и электронная система контроля устойчивости, созданная для того чтобы предотвратить занос автомобиля. Эти системы изменили автомобильную промышленность. Дело в том, что подобные электронные системы сделали транспортные средства более безопасными, и более способными на дороге, даже в суровых климатических условиях на скользкой дороге. Давайте посмотрим, как все-таки работают электронные системы безопасности.
Антиблокировочные тормозные системы (ABS)
Основной смысл работы антиблокировочной тормозной системы (ABS) основан на различии между кинетическим трением и статическим трением. Например, представьте, что вы двигаете тяжелую коробку по полу в комнате. Но чтобы начать передвигать коробку вам необходимо сначала ее сдвинуть с места. Если коробка очень тяжелая, то вам понадобится приложить достаточно сил, чтобы заставить коробку двигаться. После того как вы сдвинули коробку с места, двигать ее станет легче. Это и есть различие между статическим трением (когда объекты не перемещаются относительно друг друга) и кинетическим трением (когда трение происходит при движении объектов). Вот формула силы трения:
– сила трения, – коэффициент трения, – сила нормального давления, которое прижимает тело к опоре
Коэффициент трения в покое больше, чем коэффициент кинетического трения.
Когда вы нажимаете на педаль тормоза в автомобиле, то вы естественно хотите, чтобы ваше транспортное средство остановилось так, чтобы колеса замедлились с помощью статического трения (другое название трение качения). И конечно вы не хотите, чтобы ваши колеса замедлились с помощью кинетического трения (сила трения скольжения). Если ваша машина начинает останавливаться благодаря статическому трению, то после того как вы нажали педаль тормоза, увеличится сила трения, что уменьшает тормозной путь, особенно на дорогах с бетонным или асфальтовым покрытием.
Стандартная антиблокировочная тормозная система (ABS) создана для того, чтобы предотвратить переход статического трения в кинетическое трение (сила трения скольжения). Обычная система ABS включает в себя четыре датчика скорости (на каждое колесо), гидравлический насос, четыре гидравлических клапана (при условии, что система ABS установлена на все четыре колеса) и контролер (электронный блок управления). Электронный блок управления ABS контролирует скорость каждого колеса с помощью датчиков скорости, которые замеряют скорость вращения колес.
Электронный контролер видит, когда одно колесо начинает, замедляется в скорости вращения, которая не соответствует скорости замедления автомобиля. Чтобы предотвратить снижение скорости вращения одного колеса по отношению к другим колесам, система ABS приводит в действие гидравлический клапан в тормозной магистрали того колеса, вращение которого снизилось больше чем текущая скорость автомобиля.
Благодаря активации клапана уменьшается давление в тормозной системе колеса, что позволяет выровнять вращение колеса с другими. После того как скорость вращения одного колеса выровнялась с другими колесами, то система ABS дает сигнал для добавления давления в гидравлическую тормозную систему. Для этого система нажимает педаль тормоза на короткое время. Как только система ABS видит, что определенное колесо начало быстрее других колес замедляться цикл, описанный выше, повторяется. Скорость всего этого процесса составляет 15 раз в секунду. По сути, система имитирует прерывистое многократное нажимание педали тормоза. Примерно такой метод торможения использовали профессиональные автогонщики на старых автомобилях. Но какой бы у вас не был опыт вождения, как видите, электроника способна нажимать и отпускать педаль тормоза быстрее, чем можете сделать вы. Согласитесь, что вам не удастся нажимать и отпускать педаль тормоза со скоростью 15 раз в секунду.
Вот видео, которое показывает, как работает антиблокировочная система:
Еще один зарубежный ролик, которые более детально объясняет принцип работы ABS:
Электронный контроль устойчивости (ESC/ESP)
Электронный контроль устойчивости или динамическая система стабилизации автомобиля, это компьютерная система управления, которая управляет не только каждым в отдельности тормозом колеса, но и способна одновременно с торможением уменьшать мощность двигателя, что обеспечивает контроль над управлением автомобилем.
Впервые система контроля устойчивости автомобиля была применена компанией Мерседес в середине 90-х годов. В 2012 году США обязала всех автопроизводителей продающие автомашины в Америке оснащать динамической системой стабилизации все транспортные средства, поступающие на рынок США. Это позволило существенно снизить аварийность на дорогах Соединенных штатов. По данным IIHS (Институт страховой безопасности дорожного движения США) после введения применения в новых автомобилях электронной системы стабилизации автомобиля, возможно, удалось предотвратить 30 процентов аварий на дорогах во всем мире.
Технология ESC/ESP состоит из шести важных компонентов: датчиков скорости вращения колес, управляющего модуля, датчика определяющий угол движения автомобиля на дороге, датчика темпа отклонения от курса движения, акселерометра и гидравлического модулятора.
Обратите внимание, что гидравлический модулятор, который применяется в системе ESC, применяется точно такой же, как в системе ABS. Так что как видите, система ESC это усовершенствованная система ABS, в которую добавили датчик, следящий за отклонением курса движения машины, акселерометр и добавлен датчик контролирующий угол движения транспортного средства по дороге.
Чтобы понять, как работает система ESC/ESP, представим, что вы двигаетесь по шоссе на скорости 95 километров в час. Неожиданно на дорогу выбегает собака или любое другое животное. Вы, пытаясь уйти от удара, отклоняете руль в сторону. Что же происходит в этот момент в автомобиле, оборудованном системой курсовой устойчивости? Датчик темпа отклонения от курса движения определяет, по какой траектории двигается автомобиль.
Датчик, определяющий угол движения автомобиля передает системе данные о том, в каком положении находятся передние колеса. Акселерометр определяет, скользит ли Ваше транспортное средство, а датчики скорости точно также как в системе ABS определяют, и контролирую скорость вращения каждого колеса.
Если вы, чтобы уйти от удара, выкрутите рулевое колесо очень резко, то ваша машина не сразу начнет смещаться в сторону поворота руля, а короткое время будет по-прежнему двигаться прямо. Этот эффект происходит из-за первого закона Ньютона. Дело в том, что у передних колес, после того как вы слишком резко повернете руль, не будет хватать достаточно тяги, чтобы сохранить сцепление с дорогой, что в итоге приведет к скольжению передних колес и машина будет продолжать двигаться прямо.
В этом случае система курсовой устойчивости (ESC) придет на помощь. Управляющий электронный блок при такой ситуации получит несоответствие данных, получаемых с датчика замера угла движения автомобиля и фактическим движением машины (которое передается датчиком темпа отклонения от курса движения).
В результате такого несоответствия система посылает гидравлической системе команду увеличить силу торможения для заднего левого колеса или правого колеса (в зависимости от того, в какую сторону вы повернули рулевое колесо). Это позволяет избежать заноса из-за скольжения передних колес и выровнять машину. При необходимости система также может снизить мощность двигателя (снизить обороты) посылая сигнал на дроссель.
Если бы машина не оснащена системой динамической стабилизации, то тогда выкрутив резко руль в сторону, передние колеса начали бы скользить, а заднюю часть машины начало бы заносить в сторону. Так что система ESC/ESP контролирует устойчивость машины на дороге. Для того чтобы лучше понять, как работает динамическая система стабилизации автомобиля, посмотрите видео ниже:
Включите русские субтитры
Вот видео с передовом:
Еще один ролик, которые объясняет принцип работы системы ESP:
Система контроля тяги (Противобуксовочная система DTC)
Система контроля тяги работает похожим образом с ESC. Например, если транспортное средство будет неспособно получить достаточно тяги на скользкой зимней дороге, то система контроля тяги замедлить одно колесо, когда как другое будет вращаться с прежней скоростью.
Наверняка, вы не раз обращали внимание со стороны, как на ледяной дороге при торможении автомобиля одно колесо может полностью быть заблокировано, когда другие колеса вращаются. Смысл системы простой. Колесо с наименьшим количеством тяги получают больше крутящего момента, чем колеса, которые имеют достаточно тягового усилия. Тяговое усилие контролируется с помощью датчиков скорости системы ABS. Как только противобуксовочная система DTC с помощью датчика определяет, что колесо замедляется по отношению к другим колесам, то она уменьшает подачу мощности крутящего момента.
Это помогает колесу вернуть необходимую тягу. Если уменьшение мощности не помогает чтобы вернуть тягу, то система может активировать тормозную систему, чтобы уменьшить скорость вращения колеса. Кроме того, активизация тормозной системы необходима, для того чтобы уменьшить тяговое усилие, в случае если какое-нибудь колесо имеет больше тяги, чем это необходимо. Чтобы увидеть, как работает система тягового усилия, посмотрите видео ниже: