Управление устойчивостью в модели Porsche
Новая модель 911 Carrera 4 является первой моделью компании Porsche, которая иллюстрирует систему правления устойчивостью этой компании (Porsche Stability Management - PSVI). В основе системы лежит комбинация четырехколесного привода, сконструированного для спортивного вождения, и электронного управления подвеской, тщательно подогнанной к характеру машины. В результате компания добилась не только высокого стандарта безопасности вождения, но также и того, что водители получают огромное удовольствие от вождения Porsche и смогли оценить его по достоинству за последние 50 лет. На рис. 15.26 показана компоновка системы PSM.
По объективным отзывам об управлении и характеристикам подвески можно судить об се отличиях от систем, применяемых в других автомобилях. Фирма Pursche намерена поддерживать в своих моделях живой, спортивный и динамичный характер вождения при любых усовершенствованиях. Кроме того, благодаря большому резерву безопасности, обеспечиваемому подвеской, водитель должен вмешиваться в поведение автомобиля только на сухих дорогах при движении и условиях, близких к условиям гонок. В то же самое время FSM осторожно и почти незаметно исправляет любые незначительные отклонения в устойчивости автомобиля, связанные с изменениями нагрузки или использованием тормозов на изгибе дороги.
Инженеры компании Porsche позволяют PSM более энергично и раньше вмешиваться в движение во время езды по влажным или скользким дорогам и, в частности, на дорожных поверхностях с переменным коэффициента трения. В этих условиях PSM также намного укорачивает тормозной путь, поддерживая устойчивость движения автомобиля при применении тормозов.
В своей работе PSM следует двум фундаментальным стратегиям. Во-первых, она использует известную концепцию продольного управлении с системой антиблокировки тормозов (ABS), системой регулирования антипроскальзывания колес и автоматической дифференциацией тормозов, что позволяет удерживать автомобиль точно на курсе во время ускорения и торможения на прямом участке или на повороте.
Во-вторых, PSM также использует боковой или поперечный, контроль, что обеспечивает надежную устойчивость автомобиля, даже когда он подвергался существенным боковым силам на изгибе дороге. Необходимые корректировки курса обеспечиваются определенным, тщательно контролируемым применением тормозов.
Любой тенденции нерегулирования, приводящей к закручиванию вокруг своей оси задней части автомобиля, противодействует точное, идеально выверенное применение тормозов на внешнем переднем колесе на изгибе дорога. Недорегулирование, в свою очередь, предотвращается применением тормозом на заднем внутреннем колесе. Продольный динамический контроль также входит в компетенцию системы. В Carrera 4 дополнительное положительное влияние на устойчивость достигнет при помощи технологии Е-Gas, рейдирующей положение дроссельной заслонки согласно определенным требованиям. На дороге эта технология обеспечивает значительно более легкое и плавное руление.
Чтобы гарантировать точную работу, PSM учитывает множество величин. Датчики скорости колеса, введенные впервые вместе с ABS, не только обеспечивают информацию относительно скорости автомобиля, ускорения и замедления, но также в состоянии по разнице в скорости колес слева и справа обнаруживать изгибы дороги и их радиус. Другое используемые датчики - это датчик угла поворота руля, датчик бокового ускорения и датчик заноса, предназначенный для обнаружения любой тенденции автомобиля к дрейфу.
Все данные с датчиков сохраняются в недрах компьютера PSM оцениваются в пределах долей секунды и передаются как инструкции к системе E-Gas или тормозной системе. В результате PSM реагирует намного быстрее в угрожающих ситуациях, чем даже самый опытный водитель.
В жизни восторженные водители, желающие испытать «естественное» динамичное поведение их Carrera 4 на круговой трассе с прямолинейными участками, могут дезактивировать боковой динамический контроль, обеспеченный системой управления устойчивостью Porsche, просто щелкнув выключателем на приборной панели. И даже тогда риск, возникающий при бросании автомобиля в скольжение, разумно ограничен, так как все, что водитель должен делать, когда угол поворота автомобиля становится критическим, это нажать на тормоза, чтобы оживить динамическую функцию управления. В любых обстоятельствах PSM в состоянии подкорректировать движение автомобиля, но, конечно, никогда не опровергнет полностью законы физики.
Двадцать пять лет системе ABS
от компании Bosch
Свою двадцать пятую годовщину отпраздновал основной компонент безопасности вождения для моторных транспортных средств: система антиблокировки тормозов (anti-lock braking system -ABS). Ec создание, испытания и совершенствования потребовали многолетних усилий большого количества инженеров. Прежде чем была внедрена ABS, регулирование тормозов при чрезвычайном торможении не было доступно, от чего значительно страдали шины. Система антиблокировки, впервые созданная компанией Bosch в 1978 г., препятствует блокировке колес, сохраняя водителю контроль над транспортным средством и позволяя ему объехать препятствие. В большинстве случаев также уменьшается тормозной путь. Все более широкое использование ABS в автомашинах — главный вклад в безопасность на дорогах (рис. 15.27).
Люди задавались вопросом, как препятствовать блокировке колее, с начала двадцатого столетия - не только на автомобилях, но также на железнодорожных транспортных средствах и даже на самолетах. Еще в 1936 г. Бош зарегистрировал патент для «механизма, предотвращающего блокировку колес автомашины». Все ранние проекты имели схожие недостатки: они были слишком усложнены и поэтому склонны к отказам, к тому же они работали слишком медленно. Только когда стала доступной цифровая технология в 1970-х г., могла быть разработана надежная система ABS. Tеldix, филиал компании Bosch, начал работу над проектом в 1964 г., и за два года инженеры сумели уменьшить тормозной путь транспортных средств во время испытаний. Также сохранялись управляемость и устойчивость автомобиля на поворотах.
Опираясь на ранее созданные модели, инженеры, оказались в состоянии спроектировать систему, которая в первый раз управлялась исключительно электроникой. Подходы к созданию структуры этого изделия - названного ABS-1 - все еще обнаруживаются почти во всех системах ABS. Но надежность и долговечность электронного блока управления с его тысячью аналоговых компонентов и выключателей безопасности, используемых в те времена, еще не были достаточно хороши для массового производства - оба этих параметра предстояло улучшить. Появление цифровой технологии и интегральных схем контроля наконец позволило уменьшить число электронных компонентов
всего до 140 (рис, 15.28).
После долгих 14-ти лет разработок в 1978 г. второе поколение ABS от Bosch - ABS-2 - начала устанавливаться как дополнительное оборудование сначала в автомобилях Мерседес-Бенц S-класса, а чуть позже в лимузинах BMW 7-й серии.
Тогда, как и теперь, гидравлический узел оставался центральным компонентом системы ABS. Каждое из четырех колес имеет датчик скорости, который измеряет скорость вращения колеса. Эта информация проверяется электронным блоком управления, который открывает и закрывает магнитные клапаны в нужное время. Если колесу угрожает опасность быть заблокированным в тяжелых условиях торможения, система продолжит уменьшать гидравлическое давление на одно это колесо, пока угроза блокировки не исчезнет. Как только колесо снова начнет свободно вращаться, гидравлическое давление увеличивается. Это увеличение и снижение давления продолжаются до тех пор, пока водитель не уменьшит силу давления на педаль тормоза или не будет устранена тенденция блокировки - если, например, улучшилось сцепление с поверхностью дороги. У конкретных систем существует определенное количество итераций обратной связи при нажатии педали тормоза.
В течение последующих лет разработчики сконцентрировались на упрощении системы. В 1989 г. инженеры компании Bosch преуспели в том, что прикрепили гибридный блок управления непосредственно к гидравлическому модулятору. Это позволило им обойтись без двух кабелей (соединение блока управления и гидравлического модулятора) и уязвимых вставных разъемов, таким образом, удалось значительно уменьшить суммарный вес этой системы второго поколения. Используя новые соленоидальные клапаны, инженеры Bosch создают в 1993 г. поколение системы блокировки 5.0, и в последующих годах версии 5.3 и 5.7, Главными особенностями этих версий были значительно меньший вес и наличие дополнительных функций, таких как электронно-распределяемое давление торможения, которое заменяло механический механизм редукции давления торможения на задней оси.
ABS 8 - настоящее поколение — впервые появилась в 2001 г. Система имеет модульную конструкцию. которая позваляег изготовить системы управления тормозом различной степени сложности- ABS. TCS и ESP - весьма похожими способами. Это дает возможность оптимизировать совместные действия изготовителей при разработке и изготовлении антиблокировочных систем (рис. 15.29).
Все системы, производимые компанией Bosch в настоящее время, изготавливаются по единым стандартам качества независимо от того, где в мире они фактически произведены. Большинство систем ABS изготавливается как можно ближе к потребителям - независимо от того, находится ли это в Германии, Франции, США, Корее или Японии. С развитием технического прогресса увеличиваются возможности и число функций системы. В 1987 г, например, компания Bosch начала серийное производство для легковых автомобилей систем управления тягой (traction control system – TCS) на основе ABS, которая предотвращает прокручива- ние колес. Это помотает улучшить ускорение автомобиля на гладких или скользких поверхностях, а также повышает ее устойчивость благодаря уменьшению мощности двигателя при слишком резких поворотах. •
Программа электронной устойчивости (Hlectronic Stability Program - ESP) - самим передовая система управления тормозами - впервые в мире была начата компанией Bosch в 1995 г. Она повышает устойчивость не только при торможении и ускорении, но и в любой ситуации движения. Если есть риск вхождения автомобиля в занос, HSP уменьшает мощность двигателя и одновременно обеспечивает тормозное давление отдельно на каждое колесо - это значительный вклад в безопасность вождения. Система ABS из «опционального дополнения» превратилась в «устанавливаемую как стандартная». Последовательные технические усовершенствования привели к тому, что ABS обеспечивает значительную безопасность на все большем количестве транспортных средств. В течение 1980-х ежегодные продажи ABS росли медленно. В 1986 г. компания Bosch поставила только миллионную cистему ABS своим клиентам. В течение 1990-х ABS наконец начала ставиться на автомобили среднего размера и малолитражные.
Коммерческие показатели росли из года в год: к 1999 г. компания Bosch одна продала 5 миллионов систем. Скоро, по крайней мере, в Европе каждый новый автомобиль будет иметь ABS: согласно обязательствам Европейской автомобильной ассоциации изготовителей, каждый автомобиль, проданный в Европе с середины 2004 г., впредь будет стандартно оборудован системой безопасности ABS.