Современные тормозные системы.

Кроме центробежной силы, действующей на автомобиль при повороте, поперечная сила появляется из-за неравномерного срабатывания тормозных механизмов разных колес, из-за того, что эти колеса находятся на различных по сцепным свойствам покрытиях, из-за разницы в износе протектора... Причин много. Главное же заключается в том, что экстренное торможение, почти неизбежно влекущее на мокрой и, тем более, скользкой дороге блокировку колес, превращает машину в неконтролируемый водителем объект, произвольно изменяющий под воздействием упомянутой силы направление движения со всеми вытекающими последствиями.

Исправить ошибку водителя
Первые системы, призванные не допускать блокировку колес и сохранять тем самым водителю, слишком уж усердно надавившему на педаль тормоза, возможность управлять автомобилем, чтобы при случае успеть направить его по безопасной траектории, появились более тридцати лет назад. Сейчас такие ABS (от Antilock Brake System) можно увидеть разве что в экспозициях политехнических музеев, однако принципы построения антиблокировочных систем тормозов, изложенные на них, используются и поныне.

ABS состоит из трех основных элементов: датчиков скорости вращения колес, модулятора тормозного давления и электронного блока управления. Задача датчиков фиксировать начало блокировки колес. Как только это случилось, передается сигнал блоку управления ABS, который, в свою очередь, отдает команду модулятору, понижающему давление жидкости в гидросистеме тормозов. Когда колесо разблокировалось и снова начало вращаться, блок управления снимает свою команду, и гидравлическое давление опять передается на тормозные механизмы. Процессы торможения и растормаживания колес будут циклически повторяться до тех пор, пока угроза блокирования не исчезнет вовсе. Водитель ощущает работу ABS по толчкам, передающимся на педаль тормоза.

Поддержка тяги
Колеса способны также сорваться в скольжение при троганьи автомобиля с места, при разгоне, в случаях энергичного движения по участкам с разнородным по сцепным свойствам покрытием. Желание избавиться от этих недостатков обусловило появление TCS (Traction Control System, другие возможные названия: ASR, ASC, ETS). Собственно говоря, своим существованием противобуксовочные системы обязаны ABS. Конструкторы воспользовались компонентами ABS, расширив лишь программное обеспечение процессора этой системы. Блок управления ABS "обучили" распознавать колеса. Стоит только ведущим колесам начать вращаться быстрее, чем катятся ведомые, это логично воспринимается процессором, как пробуксовка. Далее становятся возможными два варианта: первый - электроника "придушит" двигатель, ничуть не обращая внимания на то, как активно давит на педаль газа водитель; второй - ведущие колеса притормаживаются до тех пор, пока не перестанут буксовать и не зацепятся протектором за покрытие. Впрочем, обычно процесс идет по смешанному сценарию.

Что в TCS примечательно, так это способность этой системы, которая по своей сути является "довеском" к ABS, самостоятельно управлять двигателем и тормозами отдельных колес. Получив в руки такие козыри, конструкторы смогли вплотную подойти к разработке еще одного электронного "помощника" водителю - программы электронной стабилизации ESP (Electronic Stability Program). Кроме того, возможностью электронного управления тягой впоследствии воспользовались, чтобы сымитировать блокировку, нет, не колес, а дифференциала. Так появились современные системы полного привода 4-Matic Mercedes-Benz и xDrive BMW.

Работа над недостатками
В чем, однако, заключаются недостатки ABS? Эта система, регулируя давление тормозной жидкости, предохраняет колеса от блокировки и обеспечивает водителю, даже при его панических действиях, возможность управлять автомобилем. Но выпутываться из критической ситуации водитель должен сам, полагаясь исключительно на собственное мастерство и хладнокровие. А если и того, и другого оказывается недостаточно? Типичный пример: автомобиль входит в вираж на слишком высокой скорости, и в зависимости от направления поворота его сносит либо в кювет, либо на встречную полосу. Водитель в ответ резко тормозит и дополнительно выворачивает руль в сторону сноса, желая остаться на безопасной траектории. Итог: занос, хотя ABS и не позволила колесам скользить.

А будь автомобиль оборудованным системой ESP (как и в случае с TCS здесь возможны другие названия: DSC, VSC, VSA), такого не произошло бы. ESP не только уменьшит подачу топлива, чтобы мощность двигателя и обороты коленчатого вала, а с ними скорость машины точно соответствовали требованиям конкретной ситуации. ESP также, и это главное, выберет тормозные усилия для каждого колеса отдельно таким образом, чтобы результирующая тормозных сил противодействовала моменту, стремящемуся развернуть автомобиль вокруг вертикальной оси, и удерживала его на оптимальной траектории. Если при входе в поворот начнется занос задней оси, ESP подтормаживает наружное переднее колесо. Благодаря этому возникает стабилизирующий момент сил, возвращающий автомобиль на безопасную траекторию движения. Если же автомобиль проявляет недостаточную поворачиваемость, из-за чего по причине сноса передних колес не вписывается в вираж, ESP притормозит заднее внутреннее колесо, снова помогая водителю сохранить контроль над машиной.

Чтобы ESP работала, потребовалось к имеющимся колесным датчикам добавить датчики курсового отклонения, поперечного ускорения и положения рулевого колеса, а также в очередной раз расширить программное обеспечение процессора. В результате ESP не только контролирует скорость вращения каждого из колес и давление в тормозной системе, как это делает ABS, но и одновременно следит за поворотами руля, боковым ускорением автомобиля, а также управляет режимами работы двигателя и трансмиссии.

Кроме ABS, TSC, ESP существует также электронная программа, получившая название EBD - Electronic Brake Distribution, электронное распределение тормозных сил. Эта система обычно выступает в роли "довеска" к ABS, TSC и ESP, оптимизируя, прежде всего, тормозные силы на задних колесах. Когда EBD оказывается востребованной? Как известно, в обычных условиях основная нагрузка ложится на тормоза передних колес, которые имеют лучший контакт с дорогой, потому что при торможении автомобиль как бы "клюет" носом, перераспределяя вес на передок. Но представим, что машину надо затормозить, когда она едет в гору, и основная нагрузка теперь приходится на задние колеса. Вот для таких случаев система EBD и предназначена.

Ассистент тормоза
Во второй половине 1990-х годов появилась еще одна система, призванная улучшить работу тормозов - Brake Assist System (BAS). Тормозной "ассистент" включался по команде датчика, зарегистрировавшего чересчур быстрое перемещение педали тормоза, свидетельствующее о начале экстренного торможения, и обеспечивал создание в тормозах максимально возможного давления жидкости. Однако, как полагали многие специалисты, BAS вряд ли имел практическую ценность. В автомобилях с ABS давление жидкости ограничивалось, чтобы не допустить блокирования колес, поэтому BAS был воспринят как "наворот", чтобы выманить из кошелька покупателя дополнительную сумму.

Первым BAS предложил Mercedes-Benz, ему и пришлось оправдываться. Так вот, выяснилось, что BAS предназначен для создания максимального давления в системе торможения только в самый начальный момент экстренной остановки автомобиля. Но даже этого оказалось достаточно, чтобы на 15% уменьшить тормозной путь Mercedes-Benz S-класса при торможении со скорости 100 км/ч до полной остановки. Такое сокращение тормозного пути - серьезный аргумент для того, чтобы система BAS спасла чью-то жизнь. Поэтому сегодня BAS и подобные ему системы устанавливаются не только на Mercedes-Benz, но и на автомобили других марок.

Что они дают
В отличие от BAS и вопреки распространенному заблуждению ABS и ESP вовсе не уменьшают тормозной путь, а, напротив, обычно его увеличивают. В конечном итоге сцепление с дорогой определяется рисунком протектора и шириной профиля покрышек, а ABS и ESP не позволяют протектору проявить "характер". Правда, на асфальте увеличение тормозного пути оказывается незначительным, однако на рыхлом снегу, гравии, сыпучем грунте проигрыш в величине тормозного пути может достигать 20% и более. Кроме того, может статься, что в некоторых ситуациях, например, при попытке освободить застрявший автомобиль, раскачивая его взад-вперед, ESP будет не помогать, а, напротив, мешать, что вынуждает делать эту систему отключаемой.

Впрочем, на скользком ледяном покрытии поддержка ABS, наоборот, обеспечивает уменьшение пути до полной остановки на 15% по сравнению с автомобилем без ABS, колеса которого были заторможены "в юз". Однако, повторюсь, главное заключается в том, что ABS в критической ситуации сохраняет водителю контроль над автомобилем, а ESP еще и помогает вернуть машину на безопасную траекторию движения. На практике это доказывалось неоднократно, а недавно было в очередной раз подтверждено результатами исследований, проведенных Национальной администрацией безопасности движения США NHTSA совместно с университетом Айовы. Во-первых, наличие системы ESP на 88% сокращает вероятность возникновения критических случаев. Во-вторых, в предаварийной ситуации водителей, сохранивших контроль над автомобилем с ESP и избежавших столкновения, оказалось на 34% больше, чем водителей, сумевших избежать аварии на автомобиле без ESP.