Юбилей активной безопасности
Случается, что техника тоже справляет юбилеи. В этом году исполнилось 40 лет антиблокировочной системе Bosch ABS.
Проблема
Конструкторов автомобилей еще с 1920-х годов волновало блокирование колес при торможении. А если точнее, печальные последствия этого явления. И они уже тогда стали искать способы решения проблемы.
Процесс торможения определяется не только качеством тормозных механизмов, но и сцепными свойствами протектора шины с дорожным покрытием. А эти свойства, в свою очередь, зависят от многих факторов, в том числе и от проскальзывания колеса по дорожному полотну.
Исследования показали, что существует оптимальная область проскальзывания, в которой удается обеспечить две важнейших составляющих безопасности:
• управляемость автомобиля;
• приемлемый (в идеале минимальный) тормозной путь.
Вот бы научиться удерживать колесо в этой области! Поиск решения шел долго. В нем приняли участие много изобретателей и компаний. Однако чего-то путного, т. е. эффективного и надежного, в течение многих десятилетий создать не удавалось.
Антиблокировочная система
Решение нашла компания Bosch в 1978 году, объединив гидравлическую тормозную систему и микропроцессор. Получилась система из трех основных компонентов: датчика скорости на каждом колесе, электронного блока управления и гидравлического модулятора.
Как только колесо начинает блокироваться и скользить по дороге, блок управления по сигналу с датчика скорости определяет этот момент и дает команду гидравлическому модулятору снизить давление тормозных колодок на диск. Колесо начинает вращаться, автомобиль остается управляемым, а его поведение предсказуемым. Цикл «блокировка – вращение» повторяется, пока условия для блокировки не исчезнут.
Так появилась АБС (ABS) – антиблокировочная система тормозов. Забегая вперед, отметим, что за 40 лет ее быстродействие и количество циклов срабатывания в единицу времени возросли многократно.
Над своей системой компания Bosch работала не в одиночестве. Ее партнерами были Mercedes-Benz и BMW. Неудивительно, что первыми автомобилями, примерившими новинку, стали Mercedes-Benz S-класса и BMW 7-й серии.
Разработка сразу зарекомендовала себя как эффективное средство активной безопасности. Но был у нее и существенный недостаток – огромная по автомобильным меркам цена. Это долгое время сдерживало распространение новинки. Но по мере серийного освоения системы стоимость ее снижалась, а область применения расширялась.
Противобуксовочная система
Итак, в составе тормозной системы появился микропроцессор, точнее, созданный на его основе контроллер. А что если научить его решать и другие задачи безопасности движения?
Вот, например, буксование. Среди прочего, оно влияет на тяговые свойства колеса. Здесь также имеется некая область, в которой буксующее колесо следует удерживать. Для этого его притормаживают, а если этого недостаточно, то уменьшают подводимый к нему крутящий момент.
И тогда специалисты Bosch сделали следующее:
• дополнили модулятор давления ABS несколькими электроклапанами;
• применили более мощный электронасос;
• обеспечили обмен информацией между контроллером, управляющим тормозами, и ЭБУ двигателя.
Так родилась противобуксовочная система (ПБС), расширившая возможности ABS. При торможении она выполняет антиблокировочную функцию, а при трогании и разгоне ограничивает буксование ведущих колес, повышая безопасность движения.
Обратите внимание, ПБС сама (автоматически!) создает в тормозных цилиндрах давление жидкости. При этом педаль тормоза отпущена, а давление нагнетается электрическим насосом.
Система динамической стабилизации
Но ПБС не стала венцом творения. Функции тормозной системы для активной безопасности продолжали развиваться. Инженеры добавили в свое детище три новых датчика:
• угла поворота рулевого колеса;
• скорости вращения автомобиля вокруг вертикальной оси;
• поперечного ускорения.
И на свет родилась СДС – система динамической стабилизации. По-английски ESP (Electronic Stability Program). Она сравнивает фактическую траекторию движения автомобиля с траекторией, задаваемой водителем. Что происходит в случае их рассогласования? А вот что: колеса (одно или несколько) притормаживаются, а двигатель уменьшает крутящий момент, и автомобиль возвращается на желаемую траекторию.
Первый автомобиль, оснащенный ESP, сошел с конвейера в сентябре 1995 года. Это был Mercedes-Benz S-Class. А компанией, разработавшей и освоившей серийное производство этого высокоэффективного средства активной безопасности, стала Bosch.
После серийного освоения новинки оказалось, что стоимость ESP ненамного превышает цену противобуксовочной системы. В итоге выпуск ПБС прекратили, а в производстве остались бюджетная ABS и более дорогая престижная ESP.
Само собой разумеется, что ESP выполняет антиблокировочную и противобуксовочную функции.
И еще функции
За прошедшие годы ESP развивалась в нескольких направлениях. Одно из них – введение дополнительных функций. Например, помощи при трогании в гору, подавления раскачивания прицепа, защиты от опрокидывания. Последняя функция актуальна для автомобилей с высоким центром тяжести: больших внедорожников, малотоннажных фургонов и тому подобных транспортных средств.
Другое направление – максимально возможное снижение стоимости, пусть даже с ограничением функциональных возможностей. Зато появление бюджетных версий позволило в некоторых странах поставить вопрос о «поголовном» применении ESP.
Кроме того, произошло расслоение и по полной массе автомобилей, так как с ней связаны мощность насоса и проходные сечения клапанов. А эти факторы влияют на размеры и массу самой системы. Таким образом, ESP сегодня превратилась в целое семейство устройств.
Гибридный и электропривод
Особый интерес представляет создание тормозной системы для гибридных автомобилей и электромобилей. Эти транспортные средства давно находятся в центре внимания автомобильной общественности. На их разработку и организацию серийного производства выделяются значительные суммы.
А в ближайшей перспективе прогнозируется существенное увеличение числа авто с гибридным и электрическим приводом. И здесь желательно использовать рекуперацию при торможении.
Компания Bosch разработала два типа рекуперативной тормозной системы: с вакуумным усилителем и вакуум-независимую.
Первый тип – это ESP hev, созданная на основе системы динамической стабилизации Bosch ESP 9. Поэтому она имеет весьма привлекательную цену. Контроллер системы согласовывает действия электрической машины и гидравлических колесных тормозных механизмов, а также управляет вакуумным насосом. ESP hev предназначена для гибридных автомобилей с ведущими задними колесами и разделением тормозных контуров по осям.
Второй тип, как только что говорилось, в вакууме не нуждается. Эта система получила название HAS hev, где HAS означает Hydraulic Actuation System, а hev отражает назначение – hybrid electric vehicles. Эта разработка подходит для всех способов разделения тормозных контуров и типов привода. Она включает тормозной блок и электрогидравлический модуль, который содержит модулятор ESP. Педаль тормоза и колесные тормозные механизмы разъединены. Тормозной блок вырабатывает тормозные команды, а встроенный симулятор перемещения педали создает у водителя знакомое ощущение обычного торможения.
Таким образом, тормозные системы становятся все более и более сложными и интересными.
Локализация в России
Электронные системы, о которых мы говорим, стали не только популярными, но во многих случаях и обязательными. С начала 1991 года новые грузовые автомобили массой более 3,5 т и автобусы с количеством мест более 8 в Европе могут пройти регистрацию только при наличии ABS.
Компания Bosch разработала антиблокировочную систему и для мотоциклов. Это позволило предотвращать серьезные ДТП, связанные с блокировкой колес при торможении. Поэтому с начала 2016 года ABS вошла в перечень обязательного оборудования для всех новых мотоциклов с объемом двигателя свыше 125 см3. Но это еще не все. С 2017 года в Европе прекращена регистрация новых двухколесных транспортных средств без ABS.
Понятно, что систем активной безопасности требуется все больше и больше. За 40 лет производства к 2018 году компания Bosch выпустила 457 млн комплектов таких систем. Они установлены и устанавливаются по всему миру на автомобили самых разных марок и моделей.
При этом немецкий производитель стремится снижать стоимость автомобильных компонентов за счет локализации производства. Следуя своим принципам, завод Bosch в Самарской области производит системы ABS и ESP, предназначенные в первую очередь для автомобилей российской сборки.
В строительство предприятия площадью более 22 тыс. м2 и закупку оборудования компания Bosch инвестировала около 50 млн евро. А пуск завода внес позитивный вклад в российскую экономику, поскольку в Самарской области появилось около 300 новых рабочих мест. Этот факт тоже вписан в историю юбилея систем активной безопасности.
Фото Bosch и «АБС-авто»
