Автоматизация управления автомобилей и отдельных агрегатов как метод повышения активной безопасности автомобиля

Таким образом, при выборе машины следует учитывать, что пока большинство моделей категорий Small Cars и Family Cars даже в опциях не имеют  таких важных составляющих активной безопасности, как Traction Control и Stability Control.

В то же время нельзя думать, что только наличие этих систем гарантирует  высокую безопасность. В конечном итоге, активная безопасность зависит  от многих факторов. Поэтому при  выборе модели советую обратить внимание на такую характеристику, как «Управляемость в экстремальных (неожиданных, аварийных) условиях».

Для повышения активной безопасности исследовательские и конструкторские  работы ведутся в самых разных направлениях, включая рулевую систему  и подвеску. Так, гидроусилитель руля заменяется на электромотор (электроусилитель), позволяющий водителю тратить меньше усилий на поворот рулевого колеса на высоких скоростях. Совершенствуются конструкции шасси. Независимая  подвеска, которая постепенно внедряется в минивэнах, вне- и вседорожниках, способствует снижению центра тяжести  и сохранению горизонтального положения  кузова, т.е. повышает устойчивость автомобиля на неровной дороге и поворотах. Подвеска с регулируемой электроникой пневмобаллонами  обеспечивает оптимальное положение кузова над дорогой и большую устойчивость на поворотах. Для уменьшения вероятности внезапного разрушения шин с 2003 г. NHTSA предписывает устанавливать на вентили датчики контроля (мониторинга) давления и температуры. С 2006 г. после накопления достаточного опыта производства и эксплуатации и необходимого статистического материала все автомобили должны будут иметь такие устройства в обязательном порядке. Обогрев наружных зеркал заднего вида препятствует их обледенению и прилипанию снега, что облегчает водителю контроль за дорогой сзади и сбоку машины.

Одна из основных причин аварий на дорогах, особенно в случае междугородних автобусов и тяжёлых  грузовиков — это засыпание водителя. Японская компания Nissan разработала  и начала устанавливать на некоторые  модели люкс систему, удерживающую автомобиль на той полосе, по которой он движется. Над зеркалом заднего вида устанавливается  миниатюрная телекамера, которая  следит за разграничительными линиями  и подаёт сигнал на специальное устройство, автоматически корректирующее положение  руля.

Все пикапы и машины без  или с маленькими задними сидениями  с 2000 г. оснащаются переключателем on/off-switch, позволяющим отключать воздушные  подушки при размещении на переднем сидении ребёнка или подростка. Установка переключателя on/off-switch на других автомобилях может осуществляться их дилерами только с письменного  разрешения Национальной администрации  по безопасности дорожного движения (NHTSA). Если у машины передние воздушные  подушки не выключаются, ребёнка  нельзя размещать на переднем сидении  даже в специальном сидении.

На многих моделях легковых автомобилей на задних дверях устанавливаются  электронные замки, которые при  движении не может открыть ребёнок.

В течение многих лет голову людей при авариях защищал  специальный пористый материал, скрытый  декоративной облицовкой. В настоящее  время идёт активное внедрение воздушных  подушек или занавесей для  защиты тела при боковых ударах и  надувных матрасиков для защиты головы. Надувные матрасики для защиты головы есть у всех японских Infiniti, многих Lexus, a также Land Rover Range Rover, Jeep Liberty и Jeep Grand Cherоkee.

В заключение можно отметить, что самый безопасный цвет автомобиля — белый или серебристый, которые  видны издалека. Кстати, они в  этом году и самые популярные. Специалисты  также отмечают хорошую видимость  жёлтых, оранжевых, красных машин. Автомобили тёмных цветов, особенно серые, чёрные, синие, коричневые, имеют тенденцию сливаться с окружающей средой и в условиях плохой видимости как бы «исчезают с дороги».

Под курсовой устойчивостью  понимается способность автомобиля сохранять движение по заданной траектории, противодействуя силам, вызывающим занос и опрокидывание. 

Система курсовой устойчивости (другое наименование - система динамической стабилизации) предназначена для  сохранения устойчивости и управляемости  автомобиля за счет заблаговременного  определения и устранения критической  ситуации.

 Система позволяет  удерживать автомобиль в пределах  заданной водителем траектории  при различных режимах движения (разгоне, торможении, движении по  прямой, в поворотах и при свободном  качении).

В зависимости от производителя  различают следующие системы  курсовой устойчивости:

- система ESP (Electronic Stability Programme) на большинстве автомобилей в Европе и Америке;

 - система ESC (Electronic Stability Control) на автомобилях Honda, Kia, Hyundai;

 - система DSC (Dynamic Stability Control) на автомобилях BMW, Jaguar, Rover;

 - система DTSC (Dynamic Stability Traction Control) на автомобилях Volvo;

 - система VSA (Vehicle Stability Assist) на автомобилях Honda, Acura;

 - система VSC (Vehicle Stability Control) на автомобилях Toyota;

 - система VDC (Vehicle Dynamic Control) на автомобилях Infiniti, Nissan, Subaru;

 - система VDIM (Vehicle Dynamics Integrated Management) на автомобилях Toyota.

  Устройство и принцип действия системы курсовой устойчивости рассмотрены на примере самой распространенной системы ESP.

 Устройство системы  курсовой устойчивости 

Система курсовой устойчивости является системой активной безопасности более высокого уровня и включает следующие системы:

- антиблокировочную систему тормозов (ABS),

- систему распределения тормозных усилий (EBD),

- электронную блокировку дифференциала (EDS),

- антипробуксовочную систему (ASR).

  Система ESP выпускается с 1995 года. Система курсовой устойчивости имеет следующее устройство:

- входные датчики;

- блок управления;

- гидравлический блок.

Входные датчики фиксируют  конкретные параметры автомобиля и  преобразуют их в электрические  сигналы. С помощью датчиков система  динамической стабилизации оценивает  действия водителя и параметры движения автомобиля.

 Блок управления системы  ESP принимает сигналы от датчиков  и формирует управляющие воздействия  на исполнительные устройства  подконтрольных систем активной  безопасности:

- впускные и выпускные клапаны системы ABS;

- переключающие и клапаны высокого давления системы ASR;

- контрольные лампы системы ESP, системы ABS, тормозной системы.

 В своей работе блок  управления ESP взаимодействует с  блоком управления системы управления  двигателем и блоком управления  автоматической коробки передач. 

  Для работы системы динамической стабилизации используется гидравлический блок системы ABS/ASR со всеми компонентами.

  Принцип работы системы курсовой устойчивости

 Определение наступления  аварийной ситуации осуществляется  путем сравнения действий водителя  и параметров движения автомобиля. В случае, когда действия водителя (желаемые параметры движения) отличаются  от фактических параметров движения  автомобиля, система ESP распознает  ситуацию как неконтролируемую  и включается в работу.

 Стабилизация движения  автомобиля с помощью системы  курсовой устойчивости может  достигаться несколькими способами:

- подтормаживанием определенных колес;

- изменением крутящего момента двигателя

- изменением угла поворота передних колес (при наличии системы активного рулевого управления);

 - изменением степени демпфирования амортизаторов (при наличии адаптивной подвески) .

  Подтормаживание колес производится путем включения в работу соответствующих систем активной безопасности. Работа при этом носит циклический характер: увеличение давления, удержание давления, сброс давления.

  Изменение крутящего момента двигателя в системе ESP может осуществляться несколькими путями:

- изменением положения дроссельной заслонки;

- пропуском впрыска топлива;

- пропуском импульсов зажигания;

- изменением угла опережения зажигания;

- отменой переключения передачи в АКПП;

- перераспределением крутящего момента между осями (при наличии полного привода).

 Дополнительные функции  системы курсовой устойчивости 

 В конструкции системы  курсовой устойчивости могут  быть реализованы следующие дополнительные  функции (системы):

- гидравлический уислитель тормозов;

- система предотвращения опрокидывания;

- система предотвращения столкновения;

- система стабилизации автопоезда;

- система повышения эффективности тормозов при нагреве;

- система удаления влаги с тормозных дисков;

 Все перечисленные  системы, в основном, не имеют  своих конструктивных элементов,  а являются программным расширением  системы ESP.

  Система предотвращения опрокидывания ROP (Roll Over Prevention) стабилизирует движение автомобиля при угрозе опрокидывания. Предотвращение опрокидывания достигается за счет уменьшения поперечного ускорения путем подтормаживания передних колес и снижения крутящего момента двигателя. Дополнительное давление в тормозной системе создается с помощью активного усилителя тормозов.

  Система предотвращения столкновения (Braking Guard) может быть реализована в автомобиле, оснащенном адаптивным круиз-контролем. Система предотвращает опасность столкновения с помощью визуальных и звуковых сигналов, а в критической ситуации - путем нагнетания давления в тормозной системе (автоматического включения насоса обратной подачи).

  Система стабилизации автопоезда может быть реализована в автомобиле, оборудованным тягово-сцепным устройством. Система предотвращает рыскание прицепа при движении автомобиля, которое достигается за счет торможения колес или снижения крутящего момента.

  Система повышения эффективности тормозов при нагреве FBS (Fading Brake Support, другое наименование - Over Boost) предотвращает недостаточное сцепление тормозных колодок с тормозными дисками, возникающее при нагреве, путем дополнительного увеличения давления в тормозном приводе. 

 Система удаления влаги  с тормозных дисков активируется  на скорости свыше 50км/ч и  включенных стеклоочистителях. Принцип  работы системы заключается в  кратковременном повышении давления  в контуре передних колес, за  счет чего тормозные колодки  прижимаются к дискам и происходит  испарение влаги.

Система распределения тормозных  усилий предназначена для предотвращения блокировки задних колес за счет управления тормозным усилием задней оси.

  Современный автомобиль устроен так, что на заднюю ось приходится меньшая нагрузка, чем на переднюю. Поэтому для сохранения курсовой устойчивости автомобиля блокировка передних колес должна наступать раньше задних колес.

  При резком торможении автомобиля происходит дополнительное уменьшение нагрузки на заднюю ось, так как центр тяжести смещается вперед. А задние колёса, при этом, могут оказаться заблокированными.

  Система распределения тормозных усилий представляет собой программное расширение антиблокировочной системы тормозов. Другими словами, система использует конструктивные элементы системы ABS в новом качестве.

Система экстренного торможения предназначена для эффективного использования тормозов в экстренной ситуации. Как показывает практика, применение системы экстренного  торможения на автомобиле позволяет  сократить тормозной путь в среднем  на 15-20%. Это, порой, является решающим фактором предотвращения аварии.

  Различают два вида таких систем:

- системы помощи при экстренном торможении;

- системы автоматического экстренного торможения.

 Система помощи при  экстренном торможении позволяет  реализовать максимальное тормозное  давление при нажатии водителем  на педаль тормоза, т.е. система  дотормаживает за него. Система  автоматического экстренного торможения  создает частичное или максимальное  тормозное давление без участия  водителя, т.е. автоматически. 

Конструкции систем помощи при экстренном торможении можно  разделить по принципу создания максимального  тормозного давления на два типа :

- пневматические;

- гидравлические.

  Системы помощи при экстренном торможении пневматического типа обеспечивают эффективную работу вакуумного усилителя тормозов. К ним относятся:

 - системы BA (Brake Assist), BAS (Brake Assist System), EBA (Emergency Brake Assist) на автомобилях Mercedes-Benz, BMW, Toyota, Volvo и др.;

 - система AFU на французских автомобилях Renault, Peugeot, Citroen.

 Данные системы экстренного  торможения имеют следующее общее  устройство:

- датчик скорости перемещения штока вакуумного усилителя;

- электронный блок управления;

- электромагнитный привод штока.

  Система помощи при экстренном торможении пневматического типа устанавливается, как правило, на автомобили, оборудованные системой ABS.