Современные автомобили комплектуются множеством интеллектуальных систем, обеспечивающих как безопасность, так и комфорт вождения. Одной из таких систем, играющей критическую роль при движении в условиях переменного сцепления колес с дорогой, является антипробуксовочная система (ASR). Она представляет собой развитие антиблокировочной системы тормозов и работает в тесной связке с другими электронными модулями автомобиля.
Главная задача ASR — обеспечить устойчивость и управляемость при разгоне или торможении, особенно на скользких покрытиях.
Неравномерность сцепления между колесами и дорогой может приводить к пробуксовке, потере контроля и даже к заносу. Именно здесь на помощь приходит ASR, минимизируя риски и сохраняя траекторию движения транспортного средства за счет координации усилий тормозной системы и двигателя.
Разработка антипробуксовочных систем началась еще в 1970-х годах. Первые эксперименты проводились параллельно с созданием антиблокировочной системы (ABS). Компания Bosch стала одним из пионеров в этой области, представив первую промышленно реализованную систему ABS в 1978 году на модели Mercedes-Benz S-Class (W116). Уже в начале 1980-х годов на базе ABS начали разрабатываться алгоритмы, направленные на предотвращение пробуксовки при разгоне.
Система ASR в современном понимании впервые появилась на автомобилях Mercedes-Benz в конце 1980-х — как программное дополнение к ABS. В 1990-е годы подобные технологии стали распространяться среди других европейских и японских производителей. В дальнейшем система была интегрирована с системой курсовой устойчивости (ESP), превратившись в часть комплексной архитектуры активной безопасности.
При эксплуатации транспортного средства часто возникают ситуации, когда сцепление колес с дорогой оказывается неоднородным. Это может быть связано с различным состоянием участков дорожного покрытия — например, одни зоны могут быть засыпаны щебнем, тогда как другие уже изношены. Подобные различия приводят к появлению моментов, вызывающих стремление автомобиля к развороту вокруг вертикальной оси, особенно заметному при торможении.
В подобных условиях встроенное программное расширение системы ABS играет ключевую роль, позволяя системе распознавать и компенсировать разворачивающий момент. Реализация компенсации достигается посредством несимметричного регулирования давления в тормозных механизмах по правую и левую стороны автомобиля. Это целенаправленное воздействие позволяет замедлить рост разности давлений, тем самым обеспечивая водителю больше времени для адекватной реакции на изменение поведения машины.
Когда колеса, расположенные на участке с хорошим коэффициентом сцепления, начинают тормозиться интенсивнее, чем те, что движутся по скользкому покрытию, образуется крутящий момент, разворачивающий транспортное средство. Водитель, как правило, не способен оперативно отреагировать на это рулевым управлением.
Антипробуксовочная система (часто именуемая как противобуксовочная система) направлена на предотвращение пробуксовки ведущих колес при их избыточном ускорении или недостаточном сцеплении с дорогой.
У разных автопроизводителей данная система имеет свои фирменные обозначения:
- ASR (Antriebsschlupfregelung / Acceleration Slip Regulation) — используется на автомобилях Mercedes-Benz, Volkswagen, Audi и других брендах;
- ASC (Anti-Slip Control) — применяется на моделях BMW;
- ETC (Electronic Traction Control) — используется в автомобилях Range Rover;
- ETS (Electronic Traction System) — также реализована у Mercedes-Benz;
- A-TRAC (Active Traction Control) — применяется в Toyota;
- DSA (Dynamic Safety) — устанавливается в автомобилях Opel;
- DTC (Dynamic Traction Control) — присутствует в некоторых моделях BMW;
- STC (System Traction Control) — используется в Volvo;
- TCS (Traction Control System) — применяют Honda;
- TRC (Traking Control) — также входит в комплектацию Toyota.
Несмотря на широкий спектр названий, большинство таких систем базируются на схожих принципах работы. В качестве примера подробно рассмотрим функционирование системы ASR.
Архитектура ASR выстроена на базе уже существующей антиблокировочной системы тормозов. В рамках этой системы реализованы два ключевых функционала: имитация блокировки дифференциала с помощью тормозной системы и регуляция крутящего момента двигателя.
Для обеспечения эффективной работы противобуксовочной функции, система использует возвратный насос и комплекс электромагнитных клапанов (включая впускной, выпускной и клапан высокого давления), управляемых индивидуально для каждого ведущего колеса через гидравлический блок ABS.
Управление всей системой ASR осуществляется с помощью программных алгоритмов, встроенных в модуль ABS. Этот блок тесно взаимодействует с электронным блоком управления двигателем (ЭБУ), обеспечивая синхронную работу систем.
Противобуксовочная система функционирует во всем диапазоне скоростей автомобиля:
- на малых скоростях до 80 км/ч она регулирует тягу за счет подтормаживания ведущих колес;
- при более высокой скорости — корректировка происходит снижением крутящего момента, передаваемого от двигателя.
Если, например, одна сторона автомобиля движется по скользкой поверхности, при этом наблюдается разница в скорости вращения колес свыше 100 об/мин, то система срабатывает. Пробуксовывающее колесо подтормаживается, что приводит к выравниванию частоты вращения колес, а через дифференциал на второе колесо передается большее тяговое усилие.
Чтобы избежать перегрева тормозного механизма при интенсивной работе, система временно отключает блокировку дифференциала под высокой нагрузкой. Как только компоненты охлаждаются, ASR снова вступает в действие.
В начальной конфигурации (рис. 1, а) блок управления ASR не подаёт сигналов, и тормозные механизмы не активны (рис. 2, а).
Рис. 1. Принципиальная схема работы контура одного колеса системы стабилизации управления автомобилем: а — исходное положение (система не работает); б — повышение давления; в — удержание давления; г — снижение давления; 1 — распределительный клапан; 2 — тормозной сервопривод; 3 — клапан высокого давления; 4 — возвратный насос ABS; 5 — выпускной клапан; 6 — тормозной цилиндр; 7 — впускной клапан
Рис. 2. Характер торможения на поверхности с неравномерным коэффициентом сцепления: а — без системы ASR; б — с работающей системой ASR
Если ЭБУ ABS регистрирует, что при торможении угловые скорости колес слева и справа существенно различаются, он интерпретирует это как сигнал к появлению потенциально опасного разворачивающего момента (рис. 2, а). Для его нейтрализации система снижает тормозное усилие на той стороне, где колеса вращаются быстрее, пока не произойдет выравнивание угловых скоростей (рис. 2, б).
Возвратный насос ABS (4) (рис. 1, а), используя впускной клапан (7), подает жидкость в тормозной контур. Давление в нем увеличивается, что приводит к прижатию тормозных колодок и замедлению колеса (рис. 1, б). Для поддержания достигнутого давления впускной клапан закрывается (рис. 1, в), а выпускной остается закрытым. Насос выключается, клапан высокого давления закрывается.
Если необходим сброс давления (рис. 1, г), распределительный клапан открывается, изменяя направление потока жидкости. Впускной клапан остается закрытым, а выпускной — открыт, позволяя жидкости возвращаться в бачок главного цилиндра.
Электронный блок управления ASR, анализируя данные от датчиков, способен определить:
- угловое ускорение каждого из ведущих колес;
- скорость движения транспортного средства по неведущим колесам;
- направление движения — по прямой или по кривой линии;
- уровень пробуксовки ведущих колес относительно неведущих.
На основании этих данных осуществляется либо регулировка давления в тормозных механизмах, либо управление крутящим моментом двигателя.
Контроль за крутящим моментом двигателя реализуется через блок управления мотором. Полученные от колес данные о проскальзывании и фактический момент, считываемый с двигателя, используются системой ASR для вычисления требуемой корректировки. Далее система управления двигателем реализует эту корректировку одним или несколькими способами:
- регулировкой положения дросселя;
- пропуском отдельных топливных впрысков;
- модификацией зажигания (угол опережения, подавление импульсов);
- блокировкой переключения передачи при наличии автоматической трансмиссии.
При активации антипробуксовочной системы на панели приборов загорается соответствующий индикатор. Водитель при необходимости может отключить систему вручную.
Интересные факты:
-
Название ASR в переводе с немецкого означает «регулирование проскальзывания при ускорении» (Antriebsschlupfregelung), что точно отражает функцию системы.
-
Некоторые современные автомобили имеют до 50 различных алгоритмов вмешательства, объединённых в одну электронную систему стабилизации, где ASR является базовым компонентом.
-
ASR может работать даже в условиях полного отсутствия контакта одного из ведущих колес с дорогой — например, при диагональном вывешивании на бездорожье.
-
В ряде спортивных автомобилей система ASR может быть отключена полностью или переведена в «спортивный режим», чтобы допустить небольшое проскальзывание колес ради управляемости на высокой скорости.
-
Автоспорт стал мощным катализатором развития таких систем: первые прототипы ASR активно тестировались на гоночных трассах для повышения устойчивости болидов при разгоне из поворотов.
Заключение:
Антипробуксовочная система (ASR) — это важный элемент активной безопасности автомобиля, сочетающий в себе принципы тормозной и моторной электроники. Благодаря высокой чувствительности датчиков, быстрой реакции исполнительных механизмов и тесному взаимодействию с электронными блоками управления двигателем, ASR обеспечивает безопасное движение в условиях с низким коэффициентом сцепления.
Эта система не только предотвращает пробуксовку колес, но и стабилизирует поведение автомобиля на дороге, помогая избежать разворота, заноса и потери управления. Эволюция ASR — наглядный пример того, как инженерные инновации делают транспортные средства умнее и безопаснее, шаг за шагом приближая водителя к идеальному контролю над автомобилем в любых условиях.
