«Электронные помощники» на поворотах

Причина возникновения аварийной ситуации на поворотах – боковое скольжение автомобиля, возникающее под действием центробежной силы при потере сцепления колес с дорогой. Когда сцепление теряют задние колеса, происходит занос и неконтролируемое вращение автомобиля. Потеря сцепления передних колес приводит к сносу. На правом повороте автомобиль выносит на полосу встречного движения, на левом повороте – на обочину или в кювет.

Mercedes – впереди

Потеря сцепления всегда становится следствием типичных ошибок водителя – выбора излишне высокой скорости на повороте или резкого поворота руля. К таким же последствиям приводит и интенсивное торможение в повороте.

Опасность торможения в повороте существенно уменьшилась с появлением ABS, а особенно – после введения электронной системы распределения тормозных сил EBD, обеспечивающей равномерное торможение всех колес.

Потеря сцепления на повороте всегда становится следствием типичных ошибок водителя – выбора излишне высокой скорости на входе в поворот или резкого поворота руля.

Пионером в борьбе за безопасное движение на поворотах стала компания Daimler-Benz, запатентовавшая в 1959 году «Управляющее устройство», ставшее прообразом современных систем курсовой устойчивости. Для внедрения патента в серийное производство потребовалось 36 лет и появление на автомобилях системы ABS. В 1995 году первым автомобилем, серийно оснащенным электронной программой стабилизации ESP (Electronic Stability Program), стало купе Mercedes-Benz S600.

В течение нескольких лет подобные системы появились и на автомобилях всех ведущих мировых автопроизводителей. Многие из них давали системам свои названия – ESC, VDC, VSC, DSC – но суть всегда одна. Все системы служат для поддержания курсовой и траекторной устойчивости автомобиля.

С разным алгоритмом

Опять основу системы составили элементы ABS – колесные датчики и модулятор, используемые в других электронных системах управления. Добавились датчики положения руля, бокового ускорения и угловой скорости вокруг вертикальной оси.

Управляющий контроллер в режиме реального времени отслеживает показания датчиков и определяет оптимальную величину бокового ускорения и угловой скорости, при которых автомобиль сохраняет траекторию движения, заданную водителем. В программе управления заложены «пороговые» значения ускорений, превышение которых свидетельствует об отклонении от траектории.

Система ESP корректирует траекторию движения автомобиля на повороте, учитывая показания датчиков положения руля, бокового ускорения и угловой скорости вокруг вертикальной оси.

При достижении «пороговых» значений ускорений, электроника вмешивается в управление автомобилем. В первую очередь выполняется снижение скорости, чтобы уменьшить величину центробежной силы, действующей на автомобиль. Для этого либо сбрасываются обороты двигателя, либо притормаживаются колеса, либо делается одновременно и то и другое.

Вторая мера – торможение одного или двух колес автомобиля, создающее поворачивающий момент, который возвращает автомобиль на заданную траекторию. Как видите, ESP выполняет действие, прямо противоположное действию EBD, которая при торможении в повороте ликвидирует этот самый поворачивающий момент.

Различие между системами, применяемыми разными производителями автомобилей, заключается в задании разных «пороговых» значений ускорений и в разных алгоритмах управляющих воздействий.

На некоторых автомобилях, в конструкции подвески которых заложена избыточная поворачиваемость, ESP реагирует только на занос задней оси. Связано это с тем, что автомобиль с избыточной поворачиваемостью всегда стремится уменьшить радиус поворота, следствием чего и может стать занос.

При высоком «пороговом» значении ускорений ESP допускает некоторое скольжение автомобиля в повороте, давая возможность водителю самому исправить положение, и вмешивается только в том случае, когда ускорение продолжает нарастать.

Многие производители устанавливают более низкое «пороговое» значение. Тогда ESP срабатывает уже при минимальных отклонениях от траектории, которые водитель еще не чувствует.

Впервые электронная программа стабилизации ESP появилась в 1995 году на купе Mercedes-Benz S600.

Алгоритмов работы ESP, по большому счету, два, различающиеся в последовательности действий. В одном случае в первую очередь сбрасываются обороты, переводя автомобиль в режим торможения двигателем. Двигатель перестает реагировать на педаль газа, не давая водителю увеличить скорость. Если этого оказывается недостаточно, чтобы вернуть автомобиль на траекторию, система начинает притормаживать одно или два колеса с одной стороны автомобиля, создавая поворачивающий момент вокруг вертикальной оси.

Второй алгоритм применяется чаще всего на автомобилях с низким «пороговым» значением ускорений. Небольшое, не заметное водителю, отклонение от траектории компенсируется притормаживанием одной стороны автомобиля. Обороты двигателя сбрасываются только в том случае, если скорость слишком велика и притормаживание не дает нужного эффекта.

На дорогих автомобилях нередко применяется адаптивная система ESP, которая адаптируется (приспосабливается) к манере вождения. При длительной спокойной езде без скольжений «порог» срабатывания системы достаточно высок, и даже позволяет пройти поворот с небольшим управляемым заносом. Но после первого же скольжения «порог» снижается. На следующем повороте ESP срабатывает при небольшом скольжении, а после двух- трех поворотов начинает реагировать на отклонения от траектории, не заметные для водителя.

Объединение

Система противодействия опрокидыванию ARP работает так же, как ESP, но сигналом для ее включения служит критический угол крена кузова автомобиля.

Следующим естественным шагом совершенствования стало объединение разрозненных электронных систем в единую систему управления движением автомобиля. Ведь практически во всех системах используются одни и те же датчики и исполнительные механизмы.

Осталось только разработать единый управляющий центр, который сможет обеспечить взаимодействие отдельных систем. В единую систему вошли программа стабилизации устойчивости ESP, антиблокировочная система ABS, система контроля тяги TCS, система распределения тормозных сил EBD, помощник при экстренном торможении Break Assist.

Фактически подключено к общей системе и управление двигателем – противобуксовочная система и система курсовой устойчивости, при необходимости, снижают обороты двигателя.

На некоторых автомобилях к общему центру подключен и усилитель рулевого управления – при отклонении от заданной траектории, кроме обычных сброса газа и притормаживания колес, электрический усилитель автоматически поворачивает руль на небольшой угол, помогая автомобилю вернуться на траекторию.

Водителей внедорожников на поворотах подстерегает еще одна опасность – высокое расположение центра тяжести может привести к опрокидыванию автомобиля раньше, чем начнется боковое скольжение. На дорогих моделях уже появилась еще одна система – система противодействия опрокидыванию ARP.

Точнее, к системе курсовой устойчивости ESP добавился датчик крена. При достижении критического значения угла крена начинает работать все та же ESP, сбрасывая обороты двигателя и притормаживая колеса.

Решающее слово – за водителем

Система ESP позволяет рядовому водителю достаточно быстро преодолевать повороты, исправляя возможные ошибки в выборе скорости.

Никогда не нужно забывать, что система курсовой устойчивости ESP – всего лишь помощник водителя. Так же, как и ABS, ESP не отменяет физических законов и не может мгновенно восстановить сцепление колес с дорогой. Она только снижает скорость автомобиля и, по возможности, поддерживает траекторию его движения. Но для снижения скорости автомобиля нужно время и место. А вот места при слишком высокой скорости может и не хватить.

Значит, решающее слово в безопасном движении на повороте остается за водителем. Все зависит от правильного выбора скорости.

Любители агрессивной езды нередко жалуются, что ESP мешает им полностью использовать возможности автомобиля. На самом деле «ездить на пределе» способны только опытные автоспортсмены, да и те в гонках нередко ошибаются. Рядовому водителю ESP дает возможность достаточно быстро преодолевать повороты, исправляя небольшие ошибки в выборе скорости.

На большинстве автомобилей есть клавиша, отключающая систему курсовой устойчивости. На самом деле ESP можно полностью отключить только на некоторых моделях дорогих спортивных автомобилей. У остальных нажатие клавиши либо отключает только противобуксовочную систему, входящую в состав ESP, либо увеличивает «порог» срабатывания системы, допуская скольжение автомобиля в определенных пределах.