АВТОШКОЛА «РЕАЛ»
Реферат на тему:
«Электронные системы помощи водителю»
Выполнил обучающийся
Чолан Екатерина
Орехово-Зуево, 2015
1. Системы, улучшающие курсовую устойчивость и управляемость автомобиля
1 Система курсовой устойчивости и ее компоненты
1.1 Антиблокировочная система тормозов (АБС)
1.2 Антипробуксовочная система
1.3 Система распределения тормозных усилий
1.4 Система электронной блокировки дифференциала
Дополнительные функции системы курсовой устойчивости
Системы-ассистенты водителя
1 Ассистент движения на спуске
2 Ассистент трогания на подъеме
3 Динамический ассистент трогания с места
4 Функция автоматического включения стояночного тормоза
4.1 Ассистент движения Stop-and-Go(движение в пробке)
4.2 Ассистент трогания
4.3 Автоматическая парковка
5 Функция прослушивания тормозов
6 Ассистент рулевой коррекции
7 Адаптивный круиз-контроль
8 Система сканирования пространства перед автомобилем
Заключение
Литература
1. Системы, улучшающие курсовую устойчивость и управляемость автомобиля
.1 Система курсовой устойчивости и ее компоненты
Система курсовой устойчивости (другое наименование - система динамической стабилизации) предназначена для сохранения устойчивости и управляемости автомобиля за счет заблаговременного определения и устранения критической ситуации. С 2011 года оснащение системой курсовой устойчивости новых легковых автомобилей является обязательным в США, Канаде, странах Евросоюза.
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 названия системы курсовой устойчивости:
·ESP
(Electronic Stability Programme) на большинстве автомобилей в Европе и Америке;
·ESC
(Electronic Stability Control) на автомобилях Honda, Kia, Hyundai;
·DSC
(Dynamic Stability Control) на автомобилях BMW, Jaguar, Rover;
·DTSC
(Dynamic Stability Traction Control) на автомобилях Volvo;
·VSA
(Vehicle Stability Assist) на автомобилях Honda, Acura;
·VSC
(Vehicle Stability Control) на автомобилях Toyota;
·VDC
(Vehicle Dynamic Control) на автомобилях Infiniti, Nissan, Subaru.
Устройство и принцип действия системы курсовой устойчивости рассмотрены на примере самой распространенной системы ESP, которая выпускается с 1995 года. Устройство системы курсовой устойчивости
Система курсовой устойчивости является системой активной безопасности более высокого уровня и включает антиблокировочную систему тормозов (ABS), систему распределения тормозных усилий (EBD), электронную блокировку дифференциала (EDS), антипробуксовочную систему (ASR). Система курсовой устойчивости объединяет входные датчики, блок управления и гидравлический блок в качестве исполнительного устройства. 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.
Используются в оценке действий водителя датчики угла поворота рулевого колеса, давления в тормозной системе, выключатель стоп-сигнала. Оценивают фактические параметры движения датчики частоты вращения колес, продольного и поперечного ускорения, угловой скорости автомобиля, давления в тормозной системе. 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 системой управления двигателем и автоматической коробки передач (через соответствующие блоки). Помимо приема сигналов от этих систем блок управления формирует управляющие воздействия на элементы системы управления двигателем и АКПП. 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).
При недостаточной поворачиваемости система ESP предотвращает увод автомобиля наружу за пределы траектории поворота, подтормаживая заднее внутреннее колесо и изменяя крутящий момент двигателя. При избыточной поворачиваемости занос автомобиля в повороте предотвращается подтормаживанием переднего наружного колеса и изменением крутящего момента двигателя. Подтормаживание колес производится путем включения в работу соответствующих систем активной безопасности. Работа при этом носит циклический характер: увеличение давления, удержание давления и сброс давления в тормозной системе. 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).
Система, объединяющая систему курсовой устойчивости, рулевое управление и подвеску носит название интегрированной системы управления динамикой автомобиля. При экстренном торможении автомобиля возможна блокировка одного или нескольких колёс. В этом случае весь запас по сцеплению колеса с дорогой используется в продольном направлении. Заблокированное колесо перестает воспринимать боковые силы, удерживающие автомобиль на заданной траектории, и скользит по дорожному покрытию. Автомобиль теряет управляемость, и малейшее боковое усилие приводит его к заносу. Антиблокировочная система тормозов (АБС, ABS, Antilock Brake System) предназначена предотвратить блокировку колес при торможении и сохранить управляемость автомобиля. Антиблокировочная система повышает эффективность торможения, уменьшает длину тормозного пути на сухом и мокром покрытии, обеспечивает лучшую маневренность на скользкой дороге, управляемость при экстренном торможении. В актив системы можно записать меньший и равномерный износ шин. Вместе с тем, система АБС не лишена недостатка. На рыхлой поверхности (песок, гравий, снег) применение антиблокировочной системы увеличивает тормозной путь. На таком покрытии наименьший тормозной путь обеспечивается как раз при заблокированных колесах. При этом, перед каждым колесом формируется клин из грунта, который и приводит к сокращению тормозного пути. В современных конструкциях ABS этот недостаток почти устранен - система автоматически определяет характер поверхности и для каждой реализует свой алгоритм торможения. Антиблокировочная система тормозов выпускается с 1978 года. За прошедший период система претерпела значительные изменения. На основе системы АБС построена система распределения тормозных усилий. С 1985 года система интегрирована с антипробуксовочной системой. С 2004 года все автомобили, выпускающиеся в Европе, оснащаются антиблокировочной системой тормозов. Ведущим производителем антиблокировочной системы является фирма Bosch. С 2010 года компания производит систему ABS 9 поколения, которую отличает наименьший вес и габаритные размеры. Так, гидравлический блок системы весит всего 1,1 кг. Система АБС устанавливается в штатную тормозную систему автомобиля без изменения ее конструкции. Наиболее эффективной является антиблокировочная система тормозов с индивидуальным регулированием скольжения колеса, т.н. четырехканальная система. Индивидуальное регулирование позволяет получить оптимальный тормозной момент на каждом колесе в соответствии с дорожными условиями и, как следствие, минимальный тормозной путь. Конструкция антиблокировочной системы включает датчики частоты вращения колес, датчик давления в тормозной системе, блок управления и гидравлический блок в качестве исполнительного устройства.<#"justify">Принцип работы антиблокировочной системы тормозов
Работа антиблокировочной системы тормозов носит цикличный характер. Цикл работы системы включает три фазы: .удержание давления;
.сброс давления;
.увеличение давления.
На основании электрических сигналов, поступающих от датчиков угловой скорости, блок управления ABS сравнивает угловые скорости колёс. При возникновении опасности блокирования одного из колёс, блок управления закрывает соответствующий впускной клапан. Выпускной клапан при этом также закрыт. Происходит удержание давления в контуре тормозного цилиндра колеса. При дальнейшем нажатии на педаль тормоза давление в тормозном цилиндре колеса не увеличивается. При продолжающейся блокировке колеса, блок управления открывает соответствующий выпускной клапан. Впускной клапан при этом остается закрытым. Тормозная жидкость перепускается в аккумулятор давления. Происходит сброс давления в контуре, при этом скорость вращения колеса увеличивается. При недостаточной емкости аккумулятора давления, блок управления ABS подключает к работе насос обратной подачи. Насос обратной подачи перекачивает тормозную жидкость в демпфирующую камеру, уменьшая давление в контуре. Водитель при этом ощущает пульсацию педали тормоза. Как только угловая скорость колеса превысит определённое значение, блок управления закрывает выпускной клапан и открывает впускной. Происходит увеличение давления в контуре тормозного цилиндра колеса. Цикл работы антиблокировочной системы тормозов повторяется до завершения торможения или прекращения блокирования. Система ABS не отключается.
1.1.2 Антипробуксовочная система
Антипробуксовочная система (другое наименование - противобуксовочная система) предназначена для предотвращения пробуксовки ведущих колёс. В зависимости от производителя антипробуксовочная система имеет следующие торговые названия: ·ASR
(Automatic Slip Regulation, Acceleration Slip Regulation) на автомобилях Mercedes, Volkswagen, Audi и др.;
·ASC
(Anti-Slip Control) на автомобилях BMW;
·A-TRAC
(Active Traction Control) на автомобилях Toyota;
·DSA
(Dynamic Safety) на автомобилях Opel;
·DTC
(Dynamic Traction Control) на автомобилях BMW;
·ETC
(Electronic Traction Control) на автомобилях Range Rover;
·ETS (Electronic Traction System) на автомобилях Mercedes;
·STC
(System Traction Control) на автомобилях Volvo
;
·TCS
(Traction Control System) на автомобилях Honda;
·TRC
(Traking Control) на автомобилях Toyota.
Несмотря на многообразие названий, конструкция и принцип работы данных противобуксовочных систем во многом похожи, поэтому рассмотрены на примере одной из самых распространенных систем - системы ASR. Антипробуксовочная система построена на конструктивной основеантиблокировочной системы тормозов.В системе ASR реализованы две функции:электронная блокировка дифференциала и управление крутящим моментом двигателя.<#"justify">Принцип работы антипробуксовочной системы
Система ASR предупреждает пробуксовку колес во всём диапазоне скоростей автомобиля: .при низких скоростях движения (от 0 до 80 км/ч) система обеспечивает передачу крутящего момента за счёт подтормаживания ведущих колёс;
.при скорости выше 80 км/ч усилия регулируются за счёт уменьшения передаваемого от двигателя крутящего момента.
На основании сигналов датчиков частоты вращения колес блок управления ABS/ASR определяет следующие характеристики: ·угловое ускорение ведущих колёс;
·скорость движения автомобиля (на основании угловой скорости неведущих колёс);
·характер движения автомобиля - прямолинейное или криволинейное (на основании сравнения угловых скоростей неведущих колёс);
·величину проскальзывания ведущих колёс (на основании разницы угловых скоростей ведущих и неведущих колёс).
В зависимости от текущего значения эксплуатационных характеристик производится управление тормозным давлением или управление крутящим моментом двигателя. Управление тормозным давлением
осуществляется циклически. Рабочий цикл имеет три фазы - увеличение давления, удержание давления и сброс давления. Увеличение давления тормозной жидкости в контуре обеспечивает торможение ведущего колеса. Оно производится за счет включения насоса обратной подачи, закрытия переключающего клапана и открытия клапана высокого давления. Удержание давления достигается за счет отключения насоса обратной подачи. Сброс давления производится по окончании пробуксовки при открытых впускном и переключающем клапанах. При необходимости цикл работы повторяется.
Управление крутящим моментом двигателя
осуществляется во взаимодействии с системой управления двигателем. На основании информации о проскальзовании ведущих колес, получаемой от датчиков угловой скорости колес, и фактической величине крутящего момента, получаемой от блока управления двигателем, блок управления противобуксовочной системы вычисляет величину необходимого крутящего момента. Данная информация передается в блок управления системы управления двигателем и реализуется с помощью различных действий:
·изменения положения дроссельной заслонки;
·пропуска впрыскиваний топлива в системе впрыска;
·пропуска импульсов зажигания или изменения угла опережения зажигания в системе зажигания;
·отмены переключения передачи в автомобилях с автоматической коробкой передач.
При срабатывании противобуксовочной системы загорается контрольная лампа на панели приборов. Система имеет возможность отключения.
1.1.3 Система распределения тормозных усилий
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. Общепринятыми торговыми названиями системы являются: ·EBD
, Electronic Brake Force Distribution ;
·EBV
, Elektronishe Bremskraftverteilung.
Принцип работы системы распределения тормозных усилий
Работа системы EBD, также как и система ABS, носит цикличный характер. Цикл работы включает три фазы: .удержание давления;
.сброс давления;
.увеличение давления.
По данным датчиков частоты вращения колес блок управления ABS сравнивает тормозные усилия передних и задних колёс. Когда разница между ними превышает заданную величину, включается алгоритм системы распределения тормозных усилий. На основании разности сигналов датчиков блок управления определяет начало блокирования задних колес. Он закрывает впускные клапаны в контурах тормозных цилиндров задних колес. Давление в контуре задних колес удерживается на текущем уровне. Впускные клапаны передних колёс остаются открытыми. Давление в контурах тормозных цилиндров передних колес продолжает увеличиваться до начала блокирования передних колес. Если колеса задней оси продолжают блокироваться, открываются соответствующие выпускные клапаны и давление в контурах тормозных цилиндров задних колес уменьшается. При превышении угловой скорости задних колес заданного значения, давление в контурах увеличивается. Происходит торможение задних колес. Работа системы распределения тормозных усилий заканчивается с началом блокирования передних (ведущих) колес. При этом в работу включается система ABS.
1.1.4 Система электронной блокировки дифференциала
Электронная блокировка дифференциала (EDS, Elektronische Differenzialsperre) предназначена для предотвращения пробуксовки ведущих колес при трогании автомобиля с места, разгоне на скользкой дороге, движении по прямой и в поворотах за счет подтормаживания ведущих колес. Система получила свое название по аналогии с соответствующей функцией дифференциала. Система EDS срабатывает при проскальзывании одного из ведущих колёс. Она подтормаживает скользящее колесо, за счет чего на нем увеличивается крутящий момент. Так как ведущие колеса соединены симметричным дифференциалом, на другом колесе (с лучшим сцеплением) крутящий момент также увеличивается. Система работает в диапазоне скоростей от 0 до 80 км/ч. Система EDS построена на основе антиблокировочной системы тормозов. В отличие от системы ABS в конструкции электронной блокировки дифференциала предусмотрена возможность самостоятельного создания давления в тормозной системе. Для реализации данной функции используется насос обратной подачи и два электромагнитных клапана (на каждое из ведущих колес), включенные в гидравлический блок ABS. Это переключающий клапан и клапан высокого давления. Управление системой осуществляется с помощью соответствующего программного обеспечения в блоке управления ABS. Электронная блокировка дифференциала, как правило, является составной частью антипробуксовочной системы. Работа электронной блокировки дифференциала носит цикличный характер. Цикл работы системы включает три фазы: .увеличение давления;
.удержание давления;
.сброс давления.
Пробуксовка ведущего колёса определяется на основании сравнения сигналов, поступающих от датчиков частоты вращения колес. При этом блок управления закрывает переключающий клапан и открывает клапан высокого давления. Для создания давления в контуре тормозного цилиндра ведущего колеса включается насос обратной подачи. Происходит увеличение давления тормозной жидкости в контуре и торможение ведущего колеса. При достижении тормозного усилия необходимой для предотвращения пробуксовки величины производится удержание давления. Это достигается отключением насоса обратной подачи. По окончании пробуксовки производится сброс давления. При этом впускной и переключающий клапаны в контуре тормозного цилиндра ведущего колеса открыты. При необходимости цикл работы системы EDS повторяется. Аналогичный принцип действия имеет система ETS (Electronic Traction System) от Mercedes.
2. Дополнительные функции системы курсовой устойчивости
В конструкции системы курсовой устойчивости могут быть реализованы следующие дополнительные функции (подсистемы):гидравлический усилитель тормозов, предотвращения опрокидывания, предотвращения столкновения, стабилизации автопоезда, повышения эффективности тормозов при нагреве, удаления влаги с тормозных дисков и и др. 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.
3. Системы-ассистенты водителя
Функции, или системы, поддержки водителя предназначены для помощи водителю при выполнении определённых маневров или в определённых ситуациях. Таким образом они повышают удобство управления автомобилем и его безопасность. Такие системы как правило не вмешиваются в управление в критических ситуациях, а включены всегда и могут при желании быть отключены.
3.1 Ассистент движения на спуске
Ассистент движения на спуске, называемый также HDC (от англ. Hill Descent Control) помогает водителю при движении по горным дорогам. Когда автомобиль находится на наклонной плоскости, действующая на него сила тяжести раскладывается, по правилу параллелограмма, на нормальную и параллельную составляющие.
Последняя представляет собой действующую на автомобиль скатывающую силу. Если на автомобиль действует собственная сила тяги, то она добавляется к скатывающей силе. Скатывающая сила действует на автомобиль постоянно, независимо от скорости автомобиля. Вследствие этого автомобиль, скатывающийся по наклонной плоскости, будет всё время ускоряться, т. е. двигаться тем быстрее, чем дольше он скатывается.
Принцип работы: Ассистент движения на спуске задействуется при выполнении следующих условий: ● скорость автомобиля меньше 20 км/час, ● уклон превышает 20-, ● двигатель работает, ● ни педаль газа, ни педаль тормоза не нажаты. Если эти условия выполнены и получаемые ассистентом движения на спуске данные о положении педали акселератора, оборотах двигателя и скорости вращения колёс свидетельствуют о увеличении скорости автомобиля, ассистент исходит из того, что автомобиль скатывается на спуске и необходимо задействовать тормоза. Система начинает работать со скорости, которая слегка превышает скорость пешехода.
Скорость автомобиля, которую тормозной ассистент должен (с помощью подтормаживания всех колёс) поддерживать, зависит от скорости, с которой было начато движение на спуске, и включённой передачи. В этом случае ассистент движения на спуске включает насос обратной подачи. Клапаны высокого давления и впускные клапаны ABS открываются, а выпускные клапаны ABS и переключающие клапаны закрываются. В тормозных цилиндрах колёс создаётся тормозное давление, и автомобиль замедляется. Когда скорость автомобиля снизится до того значения, которое необходимо удерживать, ассистент движения на спуске прекращает подтормаживание колёс и вновь снижает давление в тормозной системе. Если после этого скорость начинает увеличиваться (при том, что педаль акселератора остаётся не нажатой), ассистент исходит из того, что автомобиль по-прежнему движется по спуску. Таким образом, скорость автомобиля постоянно удерживается в безопасном диапазоне, который легко может управляться и контролироваться водителем. 3.2 Ассистент трогания на подъеме
Когда автомобиль останавливается на подъёме, т. е. на наклонной плоскости, действующая на него сила тяжести раскладывается (в соответствии с правилом параллелограмма) на нормальную и параллельную составляющие. Последняя представляет собой скатывающую силу, т. е. силу, под воздействием которой автомобиль начнёт скатываться назад, если отпустить тормоз. При трогании автомобиля после остановки на подъёме его тяговое усилие сначала должно уравновесить скатывающую силу. Если водитель нажмёт педаль акселератора слишком слабо или же отпустит педаль тормоза (или стояночный тормоз) слишком рано, сила тяги окажется меньше скатывающей силы и автомобиль, прежде чем тронуться, начнёт скатываться назад. Ассистент трогания на подъёме (также HHC, от англ. Hill Hold Control) предназначен для того, чтобы помочь водителю справиться с этой ситуацией. Ассистент трогания на подъёме базируется на системе ESP. Блок датчиков ESP G419 дополняется датчиком продольного ускорения, распознающим положение автомобиля. Ассистент трогания на подъёме включается при следующих условиях: Автомобиль неподвижен (данные датчиков угловой скорости колёс). Величина подъёма превышает прим. 5- (данные блока датчиков для ESP G419). Дверь водителя закрыта (данные БУ систем комфорта, в зав. от модели). Двигатель работает (данные блока управления двигателя). Включён ножной стояночный тормоз (Touareg). При этом ассистент трогания на подъёме работает всегда в направлении трогания вверх (на подъём). В том числе функция HCC - и трогание на подъёме задним ходом, направление трогания распознаётся по включению передачи заднего хода. Принцип работы Ассистент трогания на подъёме облегчает трогание на подъёме, позволяя выполнить его, не прибегая к помощи стояночного тормоза. Для этого ассистент при трогании замедляет уменьшение тормозного давления с гидр. системе. Тем самым предотвращается скатывание автомобиля назад, пока сила тяги ещё недостаточна для компенсации скатывающей силы. Работу ассистента трогания на подъёме можно подразделить на 4 фазы.
Фаза I - создание тормозного давления
Водитель останавливает или удерживает автомобиль нажатием педали тормоза. Нажимается педаль тормоза. Переключающий клапан открыт, клапан высокого давления закрыт. Впускной клапан открыт, в тормозном цилиндре создаётся необходимое давление. Выпускной клапан закрыт.
Фаза 2 - удержание тормозного давления
Автомобиль неподвижен. Водитель снимает ногу с педали тормоза, чтобы перенести её на педаль акселератора. Ассистент трогания на подъёме в течение 2 секунд сохраняет тормозное давление на том же уровне, чтобы предотвратить скатывание автомобиля назад. Педаль тормоза больше не нажата. Переключающий клапан закрывается. В контурах колёс удерживается тормозное давление. Таким образом предотвращается преждевременное снижение давления.
Фаза 3 - дозированное уменьшение тормозного давления
Автомобиль всё ещё неподвижен. Водитель нажимает педаль акселератора. По мере того как водитель увеличивает передаваемый к колёсам крутящий момент (момент тяги), ассистент трогания уменьшает тормозной момент так, что автомобиль не скатывается назад, но и не оказывается заторможенным при последующем трогании. Впускной клапан открыт, переключающий клапан дозировано открывается и обеспечивает постепенное снижение тормозного давления.
Фаза 4 - сброс тормозного давления
Момент тяги достаточен для трогания и последующего ускорения автомобиля. Ассистент трогания на подъёме уменьшает тормозное давление до нуля. Автомобиль трогается. Переключающий клапан полностью открыт. Давление в тормозных контурах отсутствует.
3.3 Динамический ассистент трогания
Динамический ассистент трогания DAA (нем. Dynamischer AnfahrAssistent) также предназначен для автомобилей с электромеханическим стояночным тормозом. Динамический ассистент DAA упрощает трогание при включённом эл/мех стояночном тормозе и трогание на подъёме. Необходимые требования для реализации этого ассистента: наличие системы ESP и электромеханического стояночного тормоза. Сама по себе функция этого ассистента является программным расширением для блока управления электромеханическим тормозом. Когда водитель хочет привести в движение автомобиль, стоящий на эл/мех. стояночном тормозе, ему не обязательно выключать эл/мех. стояночный тормоз клавишей выключения эл/мех. стояночного тормоза. Динамический ассистент трогания автоматически выключит эл/мех. стояночный тормоз, если выполнены следующие условия: ● Должно быть выражено намерение водителя начать трогание. При остановке автомобиля, например на светофоре, включение стояночного тормоза отменяет необходимость постоянного держать педаль тормоза нажатой. После нажатия педали акселератора стояночный тормоз автоматически выключается и автомобиль может начинать движение. Трогание при включённом стояночном тормозе. Трогание на подъёме
Принцип работы
Автомобиль неподвижен. Электромеханический стояночный тормоз включён. Водитель решает трогаться, включает 1-ю передачу и нажимает педаль акселератора. Динамический ассистент трогания проверяет все существенные для определения момента выключения стояночного тормоза данные: ● угол наклона (Определяется датчиком продольного ускорения.), ● крутящий момент двигателя, ● положение педали акселератора, ● положение педали сцепления (На автомобилях с механической КП используется сигнал датчика положения педали сцепления. На автомобилях с АКП вместо положения педали сцепления запрашивается текущее значение включённой передачи.), ● желаемое направление движения (На а/м с АКП устанавливается по выбранному направлению движения, на а/м с МКП - по сигналу выключателя фонарей заднего хода.) На основании этих данных блок управления эл/мех. стояночного тормоза вычисляет действующее на автомобиль скатывающее усилие и оптимальный момент выключения эл/мех стояночного тормоза, так чтобы автомобиль мог тронуться без скатывания назад. Когда момент тяги автомобиля становится больше, чем рассчитанное блоком управления значение скатывающей силы, блок управления подаёт управляющий сигнал на оба исполнительных электродвигателя тормозов задних колёс. Действующий на задние колёса стояночный тормоз выключается электромеханически. Автомобиль трогается без скатывания назад. Динамический ассистент трогания выполняет свои функции, не задействуя при этом гидравлические тормозные механизмы, он всего лишь использует информацию, предоставляемую датчиками системы ESP.
3.4 Функция автоматического включения стояночного тормоза
Функция AUTO HOLD предназначена для работы в автомобилях, в которых вместо механического установлен электромеханический стояночный тормоз. AUTO HOLD обеспечивает автоматическое удержание на месте остановившегося автомобиля независимо от того, как именно он прекратил движение, и помогает водителю выполнить последующее трогание (вперёд или назад). AUTO HOLD объединяет в себе следующие функции поддержки водителя:
.4.1 Ассистент движения Stop-and-Go (движение в пробке)
Когда автомобиль, после медленного выката, останавливается сам, ассистент Stop-and-Go автоматически задействует тормоза для удержания его в этом положении. Это особенно облегчает водителю управление при движении в пробке поскольку ему больше не приходится нажимать педаль тормоза только для удержания остановившегося автомобиля на месте.
.4.2 Ассистент трогания
Автоматизация процесса остановки и трогания облегчает водителю управление при трогании на подъёме. При трогании ассистент в нужный момент отпускает тормоза. Нежелательного скатывания назад не происходит.
3.4.3 Автоматическая парковка
Кода у остановившегося автомобиля с включённой функцией AUTO HOLD открывается дверь водителя или расстёгивается замок ремня безопасности водителя либо выключается зажигание, функция AUTO HOLD автоматически включает стояночный тормоз. Функция AUTO HOLD также является программным расширением системы ESP и требует для своей реализации наличия системы ESP и электромеханического стояночного тормоза. Для включения функции AUTO HOLD должны быть выполнены следующие условия: ● Дверь водителя должна быть закрыта. ● Ремень безопасности водителя должен быть пристёгнут. ● Двигатель должен быть включён. ● Для включения функции AUTO HOLD необходимо нажать клавишу AUTO HOLD. Включение функции AUTO HOLD индицируется загоранием контрольной лампы в клавише. Если одно из условий перестаёт выполняться, функция AUTO HOLD отключается. После каждого нового включения зажигания функцию AUTO HOLD необходимо заново включать нажатием клавиши. Принцип работы
Функция AUTO HOLD включена. На основании сигналов скорости колёс и выключателя стоп-сигнала AUTO HOLD распознаёт, что автомобиль неподвижен и что педаль тормоза нажата. Созданное ею тормозное давление «замораживается» закрыванием клапанов гидравлического блока, водитель не должен больше удерживать педаль нажатой. То есть при включённой функции AUTO HOLD автомобиль сначала удерживается в неподвижном состоянии с помощью гидравлических тормозных механизмов четырёх колёс. Если водитель не нажимает педаль тормоза и автомобиль, после того как уже было распознано его неподвижное состояние, вновь начнёт движение, включается система ESP. Она самостоятельно (активно) создаёт тормозное давление в контурах колёс, так чтобы автомобиль прекратил движение. Необходимое для этого значение давления рассчитывается и устанавливается, в зависимости от угла наклона дороги, блоком управления ABS/ESP. Для создания давления функция включает насос обратной подачи и открывает клапаны высокого давления и впускные клапаны ABS, выпускные и переключающие клапаны закрываются или соотв. остаются закрытыми. Когда водитель нажимает педаль акселератора для трогания, выпускные клапаны ABS открываются и насос обратной подачи перекачивает через открытые переключающие клапаны тормозную жидкость в направлении компенсационного бачка. При этом учитывается наклон автомобиля и дороги в ту или иную сторону, чтобы предотвратить скатывание автомобиля.
Через 3 минуты неподвижности автомобиля функция его затормаживания переходит от гидравлической системы ESP к электромеханическому тормозу. При этом блок управления ABS сообщает блоку управления эл/мех. тормоза рассчитанное им значение необходимого тормозного момента. Оба исполнительных электромотора стояночных тормозов (задних колёс) управляются блоком управления электро-механического тормоза. Автомобиль заторможен с помощью гидравлических механизмов ESP
Автомобиль заторможен с помощью электромеханического стояночного тормоза. Функция затормаживания передаётся электромеханическому тормозу. Гидравлическое тормозное давление автоматически уменьшается. Для этого вновь открываются выпускные клапаны ABS, и насос обратной подачи через открытые переключающие клапаны перекачивает тормозную жидкость в направлении компенсационного бачка. Тем самым предотвращается перегрев клапанов гидравлического блока.
3.5 Система подсушивания тормозов BSW
Система подсушивания тормозов BSW (сокращение от прежнего нем. названия Bremsscheibenwischer) раньше также иногда называлась Rain Brake Support (RBS). В дождливую погоду на тормозных дисках может образовываться тонкая водяная плёнка. Это приводит к некоторому замедлению возникновения тормозного момента, так как тормозные накладки сначала скользят на этой плёнке до тех пор, пока вода в результате нагрева деталей тормоза не испарится или не будет «стёрта» накладками с поверхности диска. Только после этого тормозной механизм развивает свой полный тормозной момент. При торможении в критической ситуации каждая доля секунды задержки имеет огромное значение. Поэтому для предотвращения такой задержки в срабатывании тормозов в сырую погоду была разработана система подсушивания тормозов. Система подсушивания тормозов BSW следит за тем, чтобы диски тормозов передних колёс всегда были сухими и чистыми. Достигается это лёгким и кратковременным прижатием тормозных колодок к дискам. Тем самым полный тормозной момент достигается в случае необходимости без задержки и сокращается тормозной путь. Обязательным условием для реализации на автомобиле системы подсушивания тормозов BSW является наличие на нём системы ESP. Условия включения системы подсушивания тормозов BSW: автомобиль движется со скоростью не менее 70 км/ч ● стеклоочиститель включён. Если эти условия выполнены, то во время работы стеклоочистителя в постоянном или интервальном режиме колодки передних тормозов через определённые промежутки времени подводятся к тормозным дискам. Тормозное давление при этом не превышает 2 бар. При однократном включении стеклоочистителя колодки подводятся к дискам также один раз. Такие лёгкие прижатия накладок, как они осуществляются системой BSW, для водителя незаметны. Принцип работы
Блок управления ABS/ESP получает по шине данных CAN сообщение, что сигнал скорости соответствует > 70км/ч. Далее системе требуется сигнал работы электродвигателя стеклоочистителя. По нему система BSW делает вывод, что идёт дождь и на дисках тормозов возможно образование водяной плёнки, приводящей к замедлению срабатывания тормозов. После этого система BSW включает тормозной цикл. На клапаны наполнения передних тормозных цилиндров подаётся управляющий сигнал. Насос обратной подачи включается и создаёт давление прим. 2 бар и удерживает его в течение прим. x оборотов колеса. В течение всего этого цикла система постоянно контролирует тормозное давление. Если тормозное давление превышает определённое заложенное в памяти системы значение, она сразу же снижает давление, чтобы не допустить никакого заметного тормозного воздействия. При нажатии водителем педали тормоза цикл прерывается и после завершения нажатия начинается сначала.
3.6 Ассистент рулевой коррекции
Ассистент рулевой коррекции, называемый также DSR (от англ. Driver-Steering Recommandation, букв. «рекомендация водителю по рулевому управлению»), является дополнительной функцией ESP, обеспечивающей безопасное управление автомобилем. Эта функция облегчает водителю стабилизацию автомобиля в критической ситуации (напр., при торможении на дорожном покрытии с неравномерным сцеплением или при резком поперечном манёвре). Рассмотрим работу ассистента рулевой коррекции на примере конкретной дорожной ситуации: автомобиль тормозит на дороге, правый край которой представляет собой выбоины, отремонтированные засыпанием их щебнем. Из-за разного сцепления с правой и левой стороны при торможении возникнет разворачивающий момент, который следовало бы скомпенсировать поворотом рулевого колеса в противоположную сторону, чтобы стабилизировать автомобиль на курсе. На автомобиле без ассистента рулевой коррекции момент, характер и величину поворота рулевого колеса определяет только сам водитель. Неопытному водителю легко при этом совершить ошибку, напр. корректировать рулём каждый раз слишком сильно, что может привести к опасному раскачиванию автомобиля и потере им стабильности. На автомобиле с ассистентом рулевой коррекции усилитель рулевого управления создаёт на рулевом колесе усилия, которые «подсказывают» водителю, когда, куда и на сколько нужно его повернуть. В результате тормозной путь сокращается, отклонение от траектории движения уменьшается и курсовая устойчивость автомобиля увеличивается. Условием для реализация функции является: ● наличие системы ESP ● электроусилителя рулевого управления. Принцип работы
На примере рассмотренной выше дорожной ситуации будет зафиксирована разница тормозных давлений передних правого и левого колёс в режиме срабатывания ABS. Далее, с помощью систем контроля сцепления с дорогой будут собраны дальнейшие данные. Ассистент рассчитывает, исходя из этих данных, какой вращающий момент необходимо подать на рулевое колесо, чтобы помочь водителю выполнить необходимую коррекцию. Тем самым вмешательство в управление системы ESP ослабляется или полностью предотвращается. В соответствии с этими данными БУ ABS/ESP указывает БУ усилителя рулевого управления, какой управляющий сигнал подать на электромотор электромеханического усилителя рулевого управления. Затребованный поддерживающий вращающий момент электромеханического усилителя облегчает водителю вращение рулевого колеса в нужном для стабилизации автомобиля направлении. Вращение в неправильном направлении не облегчается и поэтому требует от водителя большего усилия. Поддерживающий вращающий момент создаётся так долго, как этого требует блок управления ABS/ESP для стабилизации автомобиля и сокращения тормозного пути. Контрольная лампа ESP при этом не загорается, это происходит только тогда, когда система ESP вмешивается в управление автомобилем. Ассистент рулевой коррекции задействуется до вмешательства ESP. Ассистент рулевой коррекции, таким образом, не задействует активно гидравлическую тормозную систему, а всего лишь использует для получения необходимых данных датчики системы ESP. Собственно работа ассистента рулевой коррекции осуществляется через связь с электромеханическим усилителем рулевого управления.
3.7 Адаптивный круиз-контроль
Исследования показывают, что поддержание правильной дистанции при дальних поездках требует от водителя достаточно много усилий и приводит к его усталости. Адаптивный круиз-контроль ACC (от англ. Adaptive Cruise Control) является системой поддержки водителя, повышающей удобство управления автомобилем. Она разгружает водителя и способствует тем самым повышению безопасности движения. Адаптивный круиз-контроль является дальнейшим развитием системы обычного круиз-контроля (GRA, от нем. Geschwindigkeitsregelanlage). Так же как и обычный круиз-контроль GRA, адаптивный круиз- контроль поддерживает скорость автомобиля на заданном водителем уровне. Но адаптивный круиз-контроль может, кроме того, обеспечивать соблюдение заданной водителем минимальной дистанции до следующего впереди автомобиля. При необходимости адаптивный круиз- контроль снижает для этого скорость до скорости следующего впереди автомобиля. Блок управления адаптивного круиз-контроля определяет скорость следующего впереди автомобиля и расстояние до него. При этом система рассматривает только объекты (автомобили), движущиеся в том же направлении.
Если дистанция становится меньше заданного водителем значения, потому что идущий впереди автомобиль замедляется или медленно едущий автомобиль перестраивается из соседнего ряда, автомобиль замедляется, так чтобы соблюдалась заданная дистанция. Такое замедление может достигаться за счёт отдачи соотв. команд системе управления двигателя. Если замедления путём снижения мощности двигателя оказывается недостаточно, задействуется тормозная система. Замедление Ускорение Адаптивный круиз%контроль, устанавливаемый в модели Touareg, может затормозить автомобиль вплоть до полной остановки, если этого потребует дорожная обстановка. Необходимое срабатывание тормозов достигается с помощью гидравлического блока с насосом обратной подачи. Переключающий клапан в гидравлическом блоке закрывается, а клапан высокого давления открывается. На насос обратной подачи подаётся управляющий сигнал, и насос начинает работать. Таким образом создаётся тормозное давление в контурах колёс.
3.8 Система сканирования пространства перед автомобилем Front Assist
Assist представляет собой систему поддержки водителя с предупредительной функцией, служащую для предотвращения наезда на следующий впереди автомобиль. Системы сокращения остановочного пути AWV1 и AWV2 (от нем. Anhaltewegverkürzung, букв. - сокращение остановочного пути) являются составными частями системы Front Assist. При опасном сокращении дистанции до следующего впереди автомобиля система Front Assist реагирует в два этапа - так называемые предварительное и главное предупреждение.
Предварительное предупреждение.
При предварительном предупреждении сначала в комбинации приборов отображается предупреждающий символ (дополнительно может раздаваться акустический сигнал). Одновременно с этим в тормозной системе предварительно повышается давление (Prefill), а гидравлический тормозной ассистент (HBA) переключается в режим «повышенной чувствительности».
Главное предупреждение.
Если водитель не реагирует, то система предупреждает его коротким толчком. Одновременно тормозной ассистент переключается в режим «максимальной чувствительности».
Функция сокращения остановочного пути не включается при скоростях меньше 30 км/ч. тормоз курсовой устойчивость парковка Заключение
Все системы контроля сцепления с дорогой развились из антиблокировочной системы ABS, которая является системой торможения с управлением только тормозами. Системы EBV, EDS, CBC, ABSplus и GMB являются расширениями системы ABS, либо на уровне ПО, либо с добавлением дополнительных компонентов. Система ASR представляет собой дальнейшее развитие системы ABS, помимо активного управления тормозами она позволяет также управлять работой двигателя. К системам торможения, которые работают только за счёт управления двигателем, относятся M-ABS и MSR. Если в автомобиле установлена система поддержания курсовой устойчивости ESP, то работа всех систем контроля сцепления с дорогой подчиняется ей. При выключении функции ESP системы контроля сцепления с дрогой продолжают свою работу самостоятельно. Система поддержания курсовой устойчивости ESP самостоятельно вносит коррективы в динамику автомобиля, когда электроника фиксирует отклонение фактического движения автомобиля от желаемого водителем. Другими словами, электронная система ESP решает, когда, в зависимости от конкретных условий движения, надо задействовать или наоборот отключить ту или иную систему контроля сцепления колёс с дорогой. ESP выполняет, таким образом, по отношению к другим системам функцию координирующего и управляющего центра. Литература
1.
Системой управления двигателем называется электронная система управления, которая обеспечивает работу двух и более систем двигателя. Система является одним из основных электронных компонентов электрооборудования автомобиля.Технический прогресс в области электроники, жесткие нормы экологической безопасности обусловливают неуклонный рост числа подконтрольных систем двигателя. Простейшей системой управления двигателем является объединенная система впрыска и зажигания. Современная система управления двигателем объединяет значительно больше систем и устройств, в том числе:
топливная система;
система впрыска;
система впуска;
система зажигания;
выпускная система;
система охлаждения;
система рециркуляции отработавших газов;
система улавливания паров бензина;
вакуумный усилитель тормозов.
Система управления двигателем имеет следующее общее устройство : входные датчики; электронный блок управления; исполнительные устройства систем двигателя.
Входные датчики измеряют конкретные параметры работы двигателя и преобразуют их в электрические сигналы. Информация, получаемая от датчиков, является основой управления двигателем. Система управления двигателем включает следующие входные датчики:
| используется в работе топливной системы | датчик давления топлива; |
| используется в работе системы впрыска | датчик высокого давления топлива; |
| используются в работе системы впуска | расходомер воздуха; датчик температуры воздуха на впуске; датчик положения дроссельной заслонки; датчик давления во впускном коллекторе |
| используются в работе системы зажигания | датчик положения педали газа; датчик частоты вращения коленчатого вала; датчик детонации; расходомер воздуха; датчик температуры воздуха на впуске; датчик температуры охлаждающей жидкости; кислородные датчики; |
| используются в работе выпускной системы | датчик температуры отработавших газов; кислородный датчик перед нейтрализатором; кислородный датчик после нейтрализатора; датчик оксидов азота; |
| используются в работе системы охлаждения | датчик температуры охлаждающей жидкости; датчик температуры масла; |
| используются в работе вакуумного усилителя тормозов | датчик давления в магистрали вакуумного усилителя тормозов |
В зависимости от типа и модели двигателя номенклатура датчиков может изменяться.
Электронный блок управления принимает информацию от датчиков и в соответствии с заложенным программным обеспечением формирует управляющие воздействия на исполнительные устройства систем двигателя. В своей работе электронный блок управления взаимодействует с блоками управления автоматической коробкой передач, системой ABS (ESP), электроусилителя руля, подушками безопасности и др.
Исполнительные устройства входят в состав конкретных систем двигателя и обеспечивают их работу. Исполнительными устройствами топливной системы являются топливный электронасос и перепускной клапан. В системе впрыска управляемыми элементами являются форсунки и клапан регулирования давления. Работа системы впуска управляется с помощью привода дроссельной заслонки и привода впускных заслонок. Катушки зажигания являются исполнительными устройствами системы зажигания. Система охлаждения современного автомобиля также имеет ряд компонентов, управляемых электроникой: термостат, электронасос, клапан вентилятора, реле охлаждения двигателя после остановки. В выпускной системе осуществляется принудительный подогрев кислородных датчиков и датчика оксидов азота, необходимый для их эффективной работы. Исполнительными устройствами системы рециркуляции отработавших газов являются электромагнитный клапан управления подачей вторичного воздуха, а также электродвигатель насоса вторичного воздуха. Управление системой улавливания паров бензина производится с помощью электромагнитного клапан продувки адсорбера.
Принцип работы системы управления двигателем основан на комплексном управлении величиной крутящего момента двигателя . Другими словами, система управления двигателем приводит величину крутящего момента в соответствия с конкретным режимом работы двигателя. Система в своей работе различает следующие режимы работы двигателя: запуск; прогрев; холостой ход; движение; переключение передач; торможение; работа системы кондиционирования. Изменение величины крутящего момента производиться двумя способами - путем регулирования наполнения цилиндров воздухом и регулированием угла опережения зажигания.
Система АБС автомобиля.
При экстренном торможении автомобиля возможна блокировка одного или нескольких колёс. В этом случае весь запас по сцеплению колеса с дорогой используется в продольном направлении. Заблокированное колесо перестает воспринимать боковые силы, удерживающие автомобиль на заданной троектории, и скользит по дорожному покрытию. Автомобиль теряет управляемость и малейшее боковое усилие приводит его к заносу.
Антиблокировочная система тормозов (АБС , ABS , Antilock Brake System) предназначена предотвратить блокировку колес при торможении и сохранить управляемость автомобиля. Ведущим производителем систем ABS является фирма Bosch .
Система АБС устанавливается в штатную тормозную систему автомобиля без изменения ее конструкции.
Наиболее перспективной является антиблокировочная система томозов с индивидуальным регулированием скольжения колеса. Индивидуальное регулирование позволяет получить оптимальный тормозной момент на каждом колесе в соответствии с дорожными условиями и, как следствие, минимальный тормозной путь.
Антиблокировочная система имеет следующее устройство :
датчики угловой скорости колёс;
датчик давления в тормозной системе;
блок управления;
гидравлический блок;
контрольная лампа на панели приборов.
Схема антиблокировочной системы тормозов ABS
Датчик угловой скорости устанавливается на каждое колесо. Он фиксирует текущее значение частоты вращения колеса и преобразует его в электрический сигнал.
На основании сигналов датчиков блок управления выявляет ситуацию блокирования колеса. В соответствии с установленным программным обеспечением блок формирует управляющие воздействия на испольнительные устройства - электромагнитные клапаны и электродвигатель насоса обратной подачи гидравлического блока системы.
Гидравлический блок обединяет следующие конструктивные элементы:
впускные и выпускные электромагнитные клапаны;
аккумуляторы давления;
насос обратной подачи с электродвигателем;
демпфирующие камеры.
В гидравлическом блоке каждому тормозному цилиндру колеса соответствует один впускной и один выпускной клапаны, которые управляют торможением в пределах своего контура.
Аккумулятор давления предназначен для приема тормозной жидкости при сбросе давления в тормозном контуре.
Насос обратной подачи подключается, когда емкости аккумуляторов даления недостаточно. Он увеличивает скорость сброса давления.
Демпфирующие камеры принимают тормозную жидкость от насоса обратной подачи и гасят ее колебания.
В гидравлическом блоке устанавливается два аккумулятора давления и две демпфирующие камеры по числу контуров гидропривода тормозов.
Контрольная лампа на панели приборов сигнализирует о неисправности системы.
Похожая информация.
При покупке автомобиля все чаще определяющим фактором становится наличие систем помощи водителю. В частности, повысилась значимость систем удерживания автомобиля в выбранной полосе и автоматического экстренного торможения. По оценке компанией Bosch статистики регистрации новых автомобилей, каждый пятый легковой автомобиль оснащен такими системами. При этом в 2013 году системы помощи были установлены только в каждом десятом новом автомобиле. Если бы все автомобили были оснащены системой автоматического экстренного торможения, можно было бы предотвратить до 72% ДТП, в которых пострадали люди, связанных с наездом на автомобиль сзади. Было также выявлено, что система поддержки движения по выбранной полосе может предотвратить до 28% ДТП, в которых по вине водителей, случайно съехавших со своей полосы, пострадали люди.
Технические требования для большинства современных автомобилей
Повышение безопасности, обеспечиваемое системами помощи водителю, является одной из причин их растущей популярности. В частности, автоматическая система экстренного торможения оценивается в рейтингах европейской программы оценки безопасности новых автомобилей Euro NCAP. С 2016 года новые транспортные средства должны оснащаться системой предотвращения столкновения с пешеходом, если автопроизводитель стремится получить высшую оценку в 5 звезд. В связи с изменениями в нормативах испытаний и благодаря постоянному снижению стоимости, все больше современных легковых автомобилей оборудуются датчиками, которые отслеживают параметры окружающего пространства.
Один датчик содействует работе нескольких систем помощи водителю
В основе технологии лежит использование датчика радарной системы - MRR - радара среднего диапазона. Например, такой радар используется в моделях VW Polo и Golf, что свидетельствует о его доступности даже для сегмента небольших и компактных автомобилей. Один датчик может поддерживать работу нескольких систем помощи водителю. Помимо системы экстренного торможения, датчик MRR работает для адаптивного круиз-контроля (ACC). ACC автоматически поддерживает выбранную водителем скорость и запрограммированное безопасное расстояние до идущего впереди автомобиля. В комбинации с системой предупреждения столкновений, АСС может снизить количество экстренных торможений на автомагистралях до 67%. В 2014 году 8% новых автомобилей оснащались АСС, что в два раза больше по сравнению с данными Bosch годом ранее.
Каждый четвертый новый легковой автомобиль умеет определять, когда водитель устал
Количество новых автомобилей, оснащённых системой распознавания дорожных знаков, а также системой распознавания сонливости водителя растет – оба показателя выросли на 2% по сравнению с 2013 годом. Так, шесть процентов всех автомобилей, зарегистрированных в 2014 году, могут распознавать определенные дорожные знаки на дороге с помощью видеокамеры. Далее информация отображается в виде символов на приборной панели, что помогает водителям разобраться в сложностях навигации по дорожным знакам. В 2014 году система, которая определяет степень усталости водителя, была установлена в каждом четвертом новом автомобиле. С помощью датчика угла поворота рулевого колеса и электрического усилителя руля система проводит анализ поведения водителя для выявления первых признаков сонливости. Система сразу же регистрирует резкие маневры руля и, учитывая дополнительные параметры, такие как длительность поездки и время дня, определяет степень сонливости. Прежде чем водитель успевает заснуть, предупреждает его, чтобы он остановился для отдыха.
Системы помощи при парковке являются наиболее распространенными в новых автомобилях
Система управления фарами автоматически включает фары дальнего света при движении за пределами населенных пунктов, пока впереди или по встречной полосе не обнаружится какое-нибудь транспортное средство. Также она постоянно управляет работой передних фар. Системы, которые регулируют только ближний свет, не были включены в последнее исследование, в результате чего количество автомобилей со встроенными системами управления фарами уменьшилось. В 2014 году система была представлена только в 13% новых зарегистрированных автомобилей.
Также в исследования впервые была включена система помощи при парковке. Она задействует ультразвуковые датчики, подающие звуковые сигналы, которые сообщают водителю о расстоянии между транспортным средством и препятствиями при парковке, а также камеры заднего обзора и парковочные помощники. Эти помощники контролируют рулевое управление при парковке, в то время как водитель отвечает только за ускорение и торможение. Так, например, в 2014 году более половины новых зарегистрированных автомобилей (52%) были оснащены системами помощи при парковке, что свидетельствует о наибольшей популярности этих систем в новых автомобилях.
(Исследование Bosch, основанное на статистических данных компании Polk и Немецкого федерального представительства автотранспорта за 2014 год для новых зарегистрированных автомобилей).
(Исследование Bosch, основанное на статистических данных компании Polk и Немецкого федерального представительства автотранспорта за 2014 год для новых зарегистрированных автомобилей).
Научно-техническая революция начала свой забег в середине ХХ столетия, и до сих пор не может остановиться. Это особенно заметно, если заглянуть под капот современного автомобиля: транспортные средства сегодня превратились в настоящие крепости на колесах, которые могут защитить водителя от многих неприятностей. И не последнюю роль в этой всей истории с гарантией удачной поездки играют системы безопасности автомобиля.
Ситроеновская система AFIL, отслеживающая положение авто относительно разметки
Фото
Каждый день конструкторы автомобильных концернов усложняют чертежи автомобилей, делая их все заковыристее и непонятнее для рядового пользователя. Сегодня бал правят интеллектуальные системы безопасности, а также различные средства, обеспечивающие комфортное вождение. И если учесть, что обстановка на дорогах мира, мягко говоря, далека от идеала, то автомобилю, который не оснащен современными средствами пассивной и активной безопасности, все сложнее «пробиваться» к покупателю.
ABS - антиблокировочная система
Задача ABS (anti-lock braking system ) заключается в том, чтобы предотвратить блокировку колес притормаживающего автомобиля, а также сохранить его управляемость и курсовую устойчивость.
Когда колеса блокируются, и машина, кажется, вот-вот сорвется в занос, электроника начинает методично «отпускать» и «прижимать» тормозные колодки, что дает возможность колесам проворачиваться. Эффективность системы ABS зависит в первую очередь от того, насколько хорошо она настроена. Если, например, она срабатывает слишком рано, то тормозной путь может существенно увеличиться.
Принцип действия
Механизм функционирования ABS довольно прост. Датчики вращения колес издают сигналы, которые попадают на анализирующий их компьютер. Происходит как бы имитация действий профессионального водителя, который использует метод прерывистого торможения.
Насколько же эффективна данная система? Следует сразу отметить, что с момента ее появления не умолкают споры по поводу того, больше от нее пользы или все же вреда. Но, как бы там ни было, даже противники ABS не могут игнорировать такие ее полезные качества, как значительное сокращение тормозного пути, а также сохранение контроля над многотонным авто во время экстренного торможения. Да, при срабатывании АБС очень сложно рассчитать длину тормозного пути, но лучше в полном неведении остановиться неизвестно за сколько метров до фонарного столба, чем «поцеловать» его, точно зная, сколько автомобиль протянет во время торможения. Два противоборствующих лагеря решили сойтись на том, что ABS придется как нельзя кстати неопытным водителям, а «шумахеры» всегда смогут переиграть систему. Но мы ведь говорим с вами о революционной научной мысли, потому сегодня уже смело можно утверждать, что в схватке «ABS - опытный водитель» безоговорочную победу одержит, конечно же, электроника.
Фото
Современные многоканальные ABS позволяют избавиться даже от вибрации тормозной педали при включенной системе. Когда-то причиной дорожно-транспортных происшествий становилось резкое срабатывание ABS: педаль начинала вибрировать, а машина - стонать, потому неопытные автомобилисты пугались и отпускали тормоз. Сегодня же нужно быть крайне чувствительным, чтобы почувствовать, как срабатывает ABS, входящая в стандартную комплектацию почти всех автомобилей. При этом она служит основой для других более сложных электронных систем безопасности.
ASR - антипробуксовочная система
У системы ASR (anti-slip regulation ) есть масса названий, самыми распространенными из которых являются TRC , или «трэкшн-контроль », STC , ASC+T и TRACS . Эта активная система безопасности автомобиля функционирует в тесной связке с ABS и EBD и предназначается для предотвращения пробуксовки колес, независимо от состояния дорожного полотна и усилия, применяемого для нажатия на педаль газа. Как мы уже сказали выше, многие системы безопасности работают на основе ABS. Вот и ASR использует датчики антиблокировочной системы, фиксируя пробуксовку ведущих колес, снижает обороты мотора и, если возникает такая необходимость, притормаживает колеса, обеспечивая эффективный набор скорости. Иными словами, даже если вы «утопите» педаль газа в пол, ASR не даст жечь резину и заниматься шлифовкой асфальта.
Сегодня автомобили оснащают даже приборами ночного видения
Фото
Главное назначение ASR - обеспечение устойчивости авто при резком старте или же при движении в гору по сколькой дороге. «Прокрутка» колес нивелируется благодаря перераспределению крутящего момента силовой установки на те колеса, который в данный момент имеют лучшее сцепление с дорожным полотном. Для ASR действуют определенные ограничения. К примеру, она работает исключительно на скоростях, не превышающих 40 км/ч.
Недостатки
Нельзя не сказать и о некоторых недостатках данной системы. Так, ASR будет очень мешать опытным водителям, пытающимся вытащить застрявшую машину «в раскачку». Система будет не к месту и не ко времени притормаживать и сбрасывать газ. Известны случаи, когда антипробуксовочная система настолько «душила» двигатель, что автомобиль вообще не мог двигаться.
Или вот, к примеру, активные драйверы. Им ASR вставляет палки в колеса при управляемом заносе, контролируя этот занос тягой. Но это не идет ни в какое сравнение с той пользой, которую приносит система: она блокирует дифференциал, притормаживает колесо, загруженное в повороте, и уравнивает скорость вращения колес, позволяя максимально эффективно использовать крутящий момент «сердечка» автомобиля.
Многие автопроизводители сегодня забывают о стрит-рейсерах и делают ASR неотключаемой. Но разве наших изобретательных водителей может что-то остановить? Они просто извлекают предохранитель и потакают своим амбициям гонщика. Однако тут есть и свое «но»: если вы уверены в том, что ASR помешает вам посадить на поводок скорость, мы напоминаем, что данную систему используют в болидах Формулы 1.
EBD - распределяем тормозное усилие
EBD (electronic brake distribution ), или EBV - это активная система безопасности авто, отвечающая за распределение тормозного усилия между всеми колесами. Снова-таки, EBD всегда работает параллельно с основополагающей ABS.
Примечательно, что EBD начинает действовать до реакции ABS, или же страхует последнюю в том случае, если она неисправна. Так как эти системы тесно связаны и всегда работают в паре, то в каталогах очень часто можно встретить обобщающую аббревиатуру ABS+EBD.
Благодаря EBD мы получаем оптимальное сцепление колес с дорогой, значительно повышенную курсовую устойчивость авто при экстренном торможении, а также гарантию того, что контроль над автомобилем не будет потерян даже в критической ситуации. Кроме того, система учитывает такие факторы, как положение автомобиля относительно дороги и загрузка транспортного средства.
Brake assistant - безопасное торможение
Brake Assist (BAS, DBS, PA, PABS ) представляет собой активную систему безопасности автомобиля, которая работает в одной упряжке с ABS и EBD. Она включается в момент экстренного торможения, когда водитель недостаточно сильно, но довольно резко нажимает на педаль тормоза. Brake Assist самостоятельно измеряет усилие и скорость нажатия на педаль и, если необходимо, немедленно повышает уровень давления в тормозной магистрали. Это дает возможность торможению быть максимально эффективным и значительно сократить тормозной путь.
Brake Assist
Фото
Система умеет различать панические действия водителей или же те моменты, когда они довольно продолжительный отрезок времени давят на тормозную педаль. BAS не будет вступать в работу при резких торможениях, которые входят в разряд «прогнозируемых». Многие считают, что эта система является помощником в основном для представительниц слабого пола, ведь у милых дам иногда попросту не хватает сил для осуществления экстренного торможения. Потому в критической ситуации им на помощь приходит система Brake Assist, которая и «дожимает» тормоз до максимального замедления.
EDL: блокируем дифференциал
EDL (electronic differential lock ), которую еще называют EDS , - это система, отвечающая за блокировку дифференциала. Этот электронный помощник дает возможность повысить общую безопасность автомобиля, улучшить его характеристики тяги при неблагоприятных условиях, облегчить момент трогания, обеспечивает интенсивный разгон, а также движение на подъем.
Фото
Система блокировки дифференциала определяет угловую скорость каждого из ведущих колес и сопоставляет полученные результаты. Если угловые скорости не совпадают, например, при пробуксовке одного из колес, EDL подтормаживает буксующее колесо до тех пор, пока скорость его вращения не сравняется со скоростью другого ведущего. Если разность частот вращения достигает отметки в 110 оборотов в минуту, система включается автоматически и действует без каких-либо ограничений на скоростях до 80 км/ч.
HDC: контролируем тягу во время спуска
HDC (hill descent control ), а также DAC и DDS - электронная система контроля тяги для спуска со скольких и крутых уклонов. Функционирование системы осуществляется через подтормаживание колес и «удушение» силового агрегата, однако при этом действует фиксированное ограничение скорости в пределах 7 км/ч (при заднем ходе скорость не превышает 6,5 км/ч). Это пассивная система, которая как включается, так и выключается самим водителем. Регулируемая скорость при спуске в полной мере зависит от первоначальной скорости автомобиля, а также от включенной передачи.
Фото
Система, контролирующая скорость, позволяет отвлечься от тормозной педали и сосредоточиться исключительно на управлении. Этой системой комплектуются все полноприводные транспортные средства. HDC, в автоматическом режиме включающая стоп-сигналы, отключается сразу после того, как скорость автомобиля переваливает за отметку 60 км/ч.
HHC - облегченный подъем
В отличие от системы HDC, помогающей водителям спускаться с крутых склонов, HHC (hill hold control ) предотвращает откат машины при движении в гору. Альтернативными названиями данной системы безопасности являются USS и HAC .
Фото
В тот момент, когда водитель перестает взаимодействовать с педалью тормоза, HDC продолжает удерживать высокий уровень давления в тормозной системе. Лишь в тот момент, когда автомобилист достаточно сильно нажмет педаль газа, давление снижается, и автомобиль начинает движение с места.
ACC: в круиз на автомобиле
ACC (active cruise control ) является адаптивным круиз-контролем, используемым для поддержания заданного скоростного режима автомобиля и контроля безопасной дистанции. PBA (predictive brake assist ) является прогнозирующей системой торможения, которая работает совместно с адаптивным круиз-контролем.
Круиз-контроль
Фото
Если расстояние до впереди идущего авто сокращается, система начинает притормаживать до тех пор, пока дистанция не восстановится до заданного уровня. Если же впереди идущий автомобиль начинает отдаляться, ACC начинает прибавлять скорость.
PDC - парковка под контролем
PDC (parking distance control ), в простонародье Parktronik - система, использующая ультразвуковые сенсоры для определения расстояния до препятствия и позволяющая контролировать дистанцию при парковке.
Парктроник
Фото
О том, насколько велико расстояние до ближайшего препятствия, водителя информируют специальные сигналы, частота которых изменяется при сокращении дистанции - чем ближе автомобиль к опасному участку, тем короче паузы между отдельными сигналами. После того, как до препятствия остается 20 см, сигнал становится непрерывным.
ESP - гарантия курсовой устойчивости
У системы ESP (electronic stability program ), наверное, больше всего альтернативных названий, в которых и черт шейку бедра сломит: ESC, VDC, DSTC, VSC, DSC, VSA, ATTS или Stabilitrac . Данная активная система безопасности отвечает за курсовую устойчивость автомобиля и работает вместе с ABS и EBD.
В тот момент, когда возникает опасность заноса, на сцену выходит ESP. Проанализировав скорость вращения колес, давление в тормозной магистрали, положение руля, угловую скорость и поперечное ускорение, ESP за каких-то 20 миллисекунд вычисляет, какие колеса необходимо притормозить и насколько нужно снизить обороты двигателя для того, дабы стабилизировать авто.
Фото
Электронные системы безопасности вовсе не превращают наши автомобили в высокоинтеллектуальных роботов, которые смогут проделать всю работу за водителя. Краеугольным камнем в этом случае пока остается водитель, который должен уметь трезво оценивать дорожную ситуацию, свои возможности и возможности своего автомобиля. А, как известно, опасней иллюзии, чем иллюзия собственной неуязвимости, не существует.
Применение электронных систем автоматического управления (ЭСАУ двигателем, трансмиссией, ходовой частью и дополнительным оборудованием) позволяет:
снизить расход топлива;
токсичность отработавших газов,
повысить мощность двигателя,
активную безопасность автомобиля,
улучшить условия труда водителя.
Соблюдение требований ограничивающих токсичность отработавших газов и расход топлива требует поддержания стехиометрического состава горючей смеси, отключения подачи топлива на режиме принудительного ХХ, точного и оптимального регулирования момента зажигания или впрыска топлива.
Выполнения этих требований невозможность без использования ЭСАУ.
Применяемые ЭСАУ двигателем включают системы управления:
топливоподачей,
зажиганием (в бензиновых двигателях),
клапанами цилиндров,
рециркуляцией отработавших газов.
Наибольшее распространение получили первые две системы.
Системы управления клапанами применяются для отключения группы цилиндров с целью экономии топлива и для регулирования фаз газораспределения. Системы управления рециркуляцией отработавших газов обеспечивают возврат во впускной трубопровод потребного количества отработавших газов для смешивания их со свежей горючей смесью.
ЭСАУ облегчает пуск холодного двигателя, уменьшает время прогрева перед движения.
Антиблокировочные системы позволяют уменьшить в 2 раза тормозной путь на скользкой дороге, исключая возникновения заноса.
6.2. Электронное управление двигателем
Электронные системы управления топливоподачей бензиновых двигателей
Применение электронных систем автоматического управления (ЭСАУ) топливоподачей бензиновых двигателей обусловлено необходимостью снижения токсичности отработавших газов и повышения топливной экономичности двигателей внутреннего сгорания. ЭСАУ позволяют в большей степени оптимизировать процесс смесеобразования и делают возможным применение трехкомпонентных нейтрализаторов, эффективно работающих при постоянном коэффициенте избытка воздуха а близком к 1.
Кроме того, ЭСАУ двигателем, позволяют повысить приемистость автомобиля, надежность холодного пуска, ускорить прогрев и увеличить мощность двигателя.
ЭСАУ топливоподачей бензиновых двигателей разделяют на системы впрыска (во впускной трубопровод или непосредственно в камеру сгорания) и карбюраторные системы с электронным управлением.
Принцип действия системы электронного управления карбюратором заключается в согласованном управлении воздушной и дроссельной заслонками.
Так система Ecotronic фирмы Bosch поддерживает на большинстве режимов стехиометрический состав рабочей смеси, обеспечивает необходимое обогащение смеси на режимах пуска и прогрева двигателя. В системе предусмотрены функции отключения подачи топлива на принудительном холостом ходу и поддержания на заданном уровне частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу.
Наибольшее распространение получили системы впрыска во впускной трубопровод. Они разделяются на системы с впрыском в зону впускных клапанов и с центральным впрыском (рис. 6.1, где: а - центральный впрыск; б - распределенный впрыск в зону впускных клапанов;в - непосредственный впрыск в цилиндры двигателя; 1 - подача топлива; 2 - подача воздуха; 3 - дроссельная заслонка; 4 - впускной трубопровод; 5 - форсунки; 6 - двигатель).
Система с впрыском в зону впускных клапанов (другое название распределенный или многоточечный впрыск) включает в себя количество форсунок равное числу цилиндров, система с центральным впрыском - одну или две форсунки на весь двигатель. Форсунки в системах с центральным впрыском устанавливаются в специальной смесительной камере, откуда полученная смесь распределяется по цилиндрам. Подача топлива форсунками в системе распределенного впрыска может быть согласована с процессом впуска в каждый цилиндр (фазированный впрыск) и несогласованна - форсунки работают одновременно или группой (нефазированный впрыск).
Системы с непосредственным впрыском из-за сложности конструкции долгое время не применялись на бензиновых двигателях. Однако ужесточение экологических требований к двигателям делает необходимым развитие этих систем.
Современные ЭСАУ двигателем объединяют в себе функции управления впрыском топлива и работой системы зажигания, поскольку принцип управления и входные сигналы (частота вращения, нагрузка, температура двигателя) для этих систем являются общими.
В ЭСАУ двигателем используется программно-адаптивное управление. Для реализации программного управления в ПЗУ блока управления (БУ) записывается зависимость длительности впрыска (количества подаваемого топлива) от нагрузки и частоты вращения коленчатого вала двигателя. На рис. 6.2 представлена обобщенная регулировочная характеристика бензинового двигателя по составу смеси.
Зависимость задается в виде таблицы (характеристической карты) разработанной на основании всесторонних испытаний двигателя. Данные в таблице представлены с определенным шагом, например 5 мин -1 , промежуточные значения БУ получает интерполяцией. Аналогичные таблицы используются и для определения угла опережения зажигания. Выбор данных из готовых таблиц является более быстрым процессом, чем выполнение вычислений.
Непосредственное измерение крутящего момента двигателя на автомобиле связано с большими техническими трудностями, поэтому основным датчиком нагрузки являются датчики расхода воздуха и (или) датчик давления во впускном трубопроводе. Для определения частоты вращения коленчатого вала двигателя обычно используется счетчик импульсов от датчика положения коленчатого вала индукционного типа или от датчика-распределителя системы зажигания.
Полученные по таблицам значения корректируются в зависимости от сигналов датчиков температуры охлаждающей жидкости, положения дроссельной заслонки, температуры воздуха, а также напряжения бортовой сети и других параметров.
Адаптивное управление (управление по обратной связи) используется в системах с датчиком кислорода (λ-зондом). Наличие информации о содержании кислорода в отработавших газах позволяет поддерживать коэффициент избытка воздуха а (λ) близким к 1. При управлении топливоподачей по ОС БУ первоначально определяет длительность импульсов по данным датчиков нагрузки и частоты вращения КВ двигателя, а сигнал от датчика кислорода используется для точной корректировки. Управление впрыском топлива по обратной связи осуществляется только на прогретом двигателе и в определенном диапазоне нагрузки.
Принцип адаптивного управление применяется также для стабилизации частоты вращения коленчатого вала в режиме холостого хода и для управления углом опережения зажигания по пределу детонации.
Современные ЭСАУ топливоподачей бензиновых двигателей имеют функцию самодиагностики. БУ проверяет работу датчиков и исполнительных устройств и идентифицируют неисправности. При обнаружении неисправности БУ заносит в память соответствующий код и включает аварийную лампу CHECK ENGINE на панели приборов.
Диагностический прибор позволяет получать информацию от БУ:
считывать коды неисправностей;
определять текущие значения параметров двигателя,
активизировать исполнительные механизмы.
функции диагностического прибора ограничены возможностями БУ.
Применение ЭСАУ повышает надежность работы двигателя за счет обеспечения возможности его работы в «усеченном» режиме. В случае возникновения неисправности в одном или нескольких датчиках, БУ определяет, что их показания не соответствуют действительности и отключает эти датчики. В «усеченном» режиме работы информация от неисправных датчиков замещается эталонным значением или косвенно рассчитывается по данным от других датчиков. Например, при неисправности датчика положения дроссельной заслонки его показания можно имитировать расчетом по частоте вращения коленчатого вала и расходу воздуха. При выходе из строя одного из исполнительных механизмов используется индивидуальный алгоритм обхода неисправности. При дефекте в цепи зажигания, например, отключается впрыск в соответствующий цилиндр, с целью предотвращения повреждения каталитического нейтрализатора.
При работе двигателя в «усеченном» режиме возможно снижение мощности, ухудшение приемистости, затрудненный пуск холодного двигателя, увеличение расхода топлива и др.
Для компенсации технологического разброса в характеристиках элементов ЭСАУ и двигателя, учета их изменения при эксплуатации в программе БУ предусмотрен алгоритм самообучения. Как упоминалось выше, сигнал от датчика кислорода используется для корректировки значения длительности впрыска полученного по таблице из ПЗУ БУ. Однако при значительных расхождениях такой процесс занимает много времени.
Самообучение заключается в сохранении в памяти БУ значений коэффициента корректировки. Весь диапазон работы двигателя разбивается, как правило, на четыре характерные зоны обучения:
холостой ход, высокая частота вращения при малой нагрузке, частичная нагрузка, высокая нагрузка.
При работе двигателя в любой из зон, происходит корректировка длительности импульсов впрыска до тех пор, пока реальный состав смеси не достигнет оптимального значения. Полученные таким образом коэффициенты корректировки характеризуют конкретный двигатель и участвуют в формировании длительности импульса впрыска на всех режимах его работы. Процесс самообучения применяется также для управления углом опережения зажигания при наличии обратной связи по детонации. Основная проблема функционирования алгоритма самообучения заключается в том, что иногда неправильный сигнал датчика может быть воспринят системой как изменение параметра двигателя. Если ошибка сигнала датчика недостаточно велика, чтобы был зарегистрирован код неисправности, повреждение может остаться необнаруженным. В большинстве систем корректирующие коэффициенты не сохраняются при отключении питания БУ.