ABS, TRC и ESP: с ними лучше, чем без них

Согласитесь, парадокс: страна, которая была способна запустить на орбиту спутники, конструировала сверхзвуковые самолеты и баллистические ракеты, не могла создать и внедрить простейшие электронные системы, повышающие активную безопасность. И не может это сделать сейчас, когда уже даже не ABS — система курсовой устойчивости стала едва ли не обязательным оборудованием моделей, начиная чуть ли не с B-класса.

Хотя и за рубежом, если говорить о более чем вековой истории автомобиля, внедрение подобных устройств проходило не без сложностей. И только за последние три десятилетия, да даже, скорее, в нынешнем столетии такие системы развиваются максимально интенсивно.

Механика, потом — электроника

Само собой, ничего подобного на заре появления ДВС и самого автомобиля родиться не могло. Между тем, уже в 20-30-х годах прошлого века французские и немецкие инженеры делали первые теоретические выкладки того, как должна работать тормозная система, чтобы колесом можно было управлять. Любопытно, что в первую очередь это понадобилось самолетам — при посадке на грунтовые или заснеженные/обледенелые аэродромы. Наверное, ведущим конструкторам своего времени не стоило особого труда понять, что колесо может менять направление движения только в том случае, если будет вращаться, пусть и с замедлением. А для этого нужно, чтобы рабочие тормозные механизмы функционировали прерывисто, обеспечивая остановку без блокировки колес. Первым нечто подобное в гидравлическом исполнении предложил француз Габриель Вуазен еще в 20-х годах. В 1928 году его немецкий коллега Карл Вессель уже получил патент, хотя устройство (на этот раз для автомобилей) было только на бумаге. А в 1936-м фирма Bosch, также оформившая патент, имела свой вариант антиблокировочной системы тормозов в металле, но и он не вышел из стадии тестирования. В 50-х что-то схожее для транспортной авиации создавала фирма Dunlop. В 1966 году ABS, адаптированную под машины, получило купе Jensen.

Jensen Interceptor FF стал первым автомобилем, оснащенным ABS. Эта была полностью механическая система, названная MaxaRet — maximum retardation, максимальное замедление. С помощью специальных вращающихся барабанов и клапанов в тормозных магистралях с определенной частотой снижалось и возрастало давление жидкости, что обуславливало 30-процентное сокращение тормозного пути. Кроме Jensen MaxaRet устанавливалась на легковушки Ferguson и Lincoln Continental Mk III образца 1968 года

Первое же упоминание об электронной антиблокировочной системе относится к 1964 году. Но тут не все ясно. С одной стороны, разработкой такой ABS занимался немец Хайнц Ляйбер из компании Teldix (дочерней фирмы Telefunken и Bendix), в 70-х годах уже сотрудник Mercedes. С другой, в концерне, будучи недовольными надежностью устройства, подключили к разработке специалистов Bosch. Третья версия гласит, что Teldix фактически являлся отделением Bosch. Так или иначе, а та система, которая с 1978 года опционально стала устанавливаться на S-classe, была разработана Daimler-Benz и Bosch. Тем не менее, для того чтобы ABS вошла в штатное оборудование тех же «Мерсов», понадобилось шесть лет. Примерно в это же время она стала появляться на других «немцах» из числа представительских. А на гольф-классе по всему миру система стала доступна только к началу–середине 90-х.

Первым агрегатоносителем для тестов ABS был S-classe с индексом W108/109 (слева). Но появилась система только на следующем поколении, W116. Кстати, фото с двумя Mercedes, один из которых демонстрирует преимущества ABS, снималось, в том числе, и в рекламных целях. Во всяком случае, до нашего журнала «За рулем» в 1979 году оно дошло

Одним из узлов ABS является датчик, считывающий угловую скорость колеса с зубчатого венца, расположенного, например, на ШРУСе. Другие составляющие — блок управления и модуляторы, связанные с тормозными магистралями и обеспечивающие в них «скачки» давления. ABS может быть нескольких видов. Например, с парой датчиков на задних колесах и одним каналом управления. Или с четырьмя датчиками, но двумя, на каждую ось, каналами управления. Более продвинутые схемы предполагают три канала — на каждое из передних колес и на заднюю пару. Современные системы могут управлять торможением каждого колеса по отдельности. В 1994 году фирма Bosch предложила ABS для мотоциклов (справа)

Brake Assist (BAS), или помощник при экстренном торможении, появился в 1997 году на Е-классе. Система отслеживает скорость перемещения нажатия педали тормоза и повышает интенсивность увеличения давления в системе — с соответствующими результатами по тормозному пути

Вообще активное использование электроники позволило сильнее вмешиваться в процесс управления автомобилем. Что интересно, первая противобуксовочная система появилась еще до серийных ABS, причем там, где это вряд ли можно было ожидать — в Америке. Traction control под названием Max Trac устанавливался на модели Buick, в частности на Electra образца 1971 года. Правда, связь его с тормозами отсутствовала — при пробуксовке электроника всего лишь душила двигатель. Но датчики-то, с которых блок управления получал информацию об угловой скорости колес, все-таки должны были быть. В 1987-м TRC появился на Cadillac Allante. Судя по всему, тут тоже нужно говорить лишь об ограничении момента от мотора. Вот на Mercedes-Benz S-classe и «семерке» BMW «антипробуксовка», дебютировавшая в 1986 году, очевидно могла прикусывать тормоза. А в общем-то, представляется, что traction control для производителей был не более чем переходным звеном от ABS к системам стабилизации. Так сказать, отработкой промежуточного для того, чтобы перейти к главному.

Двух- и четырехдверный хардтоп, а также купе Buick Electra (слева), получили пробуксовочную систему в своем четвертом поколении, но не исключено, что только в 1973 году. Max Trac предоставлялся только как опция и, вероятно, лишь вместе с 7,5-литровым V8. В 1975 модельном году систему уже не предлагали… В свою очередь, Mercedes S-класса в кузове W126 стал первым «европейцем» с traction control. Поначалу система устанавливалась на модификации с V8

Подготовленный компанией Skoda ролик, демонстрирующий преимущества противобуксовочной системы

Дело случая...

Официальная, если так вообще можно выразиться, история систем курсовой устойчивости гласит — ESP или Electronic Stability Program (хотя названий у нее множество, но это стало нарицательным) впервые появилась на Mercedes-Benz S-класса в кузове W140. Не сразу, а только в 1994 году и в качестве опции для самых упакованных комплектаций. Потом, мы знаем, была «лосиная эпопея» с А-классом, после которой, с начала 1998 года, ESP на нем стала штатным оборудованием. Но здесь японцы опередили всех. У них сочетание TRC и системы стабилизации появилось еще в 1990 году — на интересном во всех отношениях Mitsubishi Diamante.

Mitsubishi Diamante (он же Sigma в Европе и Magna/Verada в США и Австралии) был квинтэссенцией разработок MMC на 1990 год. Дело не в моторах (V6 объемом от 2,0 до 3,0 л) или коробке («механика» да четырехступенчатый «автомат») — в драйвовой ориентированности шасси. Так, Diamante мог иметь не только 4WD, но и 4WS вместе с регулируемой по жесткости подвеской. А главный козырь был в том, что систему контроля тяги (TCL по-мицубисиевски) и ABS, добавив датчики положения руля и процессор, увязали в новый продукт — ASTC или Active Skid and Traction Control, то есть в систему стабилизации

Надо отметить, что до случая с А-классом необходимость использования систем курсовой устойчивости не представлялась производителям очевидной. Да что там, и сейчас в той же Японии, чей автопарк трудно упрекнуть в технологическом консерватизме, ESP, как ее ни назови, не считается обязательной. Причем на предыдущих поколениях нынешних моделей ситуация была хуже. Иногда система отсутствовала на автомобилях D и даже E-класса. С островами-то все понятно — напряженный трафик, разогнаться, по большому счету, негде. Гораздо важнее различные устройства, позволяющие не «контактировать» с другими участниками движения и без проблем парковаться. Однако повторимся — и в Европе в середине 90-х ESP была не более чем дорогой игрушкой, наличием которой владельцы недешевых автомобилей могли потешить свое самолюбие. Например, после провальных тестов А-класса мерседесовские инженеры и представители Берлинского Технического университета, которые совместно работали над анализом поведения водителей в критических ситуациях, заявляли — то, что устроили журналисты, никогда не произойдет в реальной жизни. А еще пеняли на подламывающиеся шины.

Так вел себя новый на тот момент Mercedes-Benz A-Class при резких маневрах на скорости

Отговорки не помогли, событие вышло резонансным. И «мерседесовцы» были вынуждены вкладывать средства в доработку модели. Жестче стали пружины, амортизаторы, стабилизаторы. А поскольку «ушам» предшествовал занос, начиная с базовой комплектации, появилась ESP.

«Лосиный тест», или переставка, или имитация обгона, когда автомобиль сначала выходит на встречную полосу, а потом возвращается на свою, сейчас стал обычным испытанием — еще на этапе доводки автомобиля. А во второй половине 90-х его практиковали в основном журналисты. А-класс 1997 модельного года провалил тест на скорости всего 60 км/ч, в то время как другие автомобили, в том числе с относительно высоким центром тяжести, исполняли маневр на 70-80 км/ч. В результате «бэйби-бенц» перевернулся дважды — в Швеции и Германии. К счастью, работа над ошибками сделала машину послушной. Впоследствии модель имела даже «горячие» версии, например, Hakkinen Edition (справа)

В общем, именно тот просчет мерседесовских инженеров стал отправной точкой для того, чтобы производители начали подумывать об оснащении моделей системами стабилизации. И хотя до их массового использования было еще далеко (в Северной Америке, Австралии и ЕС обязательное применение ESP на уровне законодательства ввели в 2011 году), следующий этап развития активной безопасности на основе электроники стартовал.

Как это работает и работает ли?

Все относительно просто — к Traction Control, снижающему момент от двигателя, и ABS с ее датчиками на колесах и исполнительными механизмами, обеспечивающими прерывистую работу тормозов, добавили всего лишь несколько составляющих. Единый блок управления, датчик угла поворота руля, сенсор боковых ускорений и датчик, который отслеживает вращение автомобиля вокруг вертикальной оси, его еще называют yaw-сенсором. Видя положение машины на дороге и соотнося его с тем, куда и с какой скоростью водитель вращает руль, система может оперировать подачей топлива и в зависимости от ситуации (снос, занос, скольжение всеми колесами) подтормаживать одно, два, три или четыре колеса. Самые последние ESP способны одновременно управлять тормозными механизмами всех колес — само собой, с разной интенсивностью. Более того, они могут учитывать даже наезд на препятствие, грозящее переворотом, и переводить машину в скольжение. Или при неизбежности столкновения, получая информацию с внешних камер, минимизировать последствия от него.

Вся электроника, отвечающая за активную безопасность, состоит из блока управления, который смонтирован в гидроагрегате, где находятся также и модуляторы, отвечающие за регулировку давления тормозной жидкости (1). В современных системах каждое колесо имеет индивидуальный датчик угловой скорости (2). Это что касается ABS. А ESP отталкивается еще от показаний сенсора угла поворота руля (3) и устройства, измеряющего ускорения и угловую скорость вращения автомобиля вокруг вертикальной оси (4). В конце концов, все это связано и с блоком управления двигателем (5)

Да и все новомодные устройства — активный круиз-контроль, удержание автомобиля в рамках своей полосы, активное рулевое управление либо система Secondary Collision Mitigation (снижение риска вторичного столкновения) — в той или иной степени завязаны на ESP.

Система Secondary Collision Mitigation (снижение риска вторичного столкновения) следит за тем, чтобы при наезде сзади автомобиль остался на своей полосе, а не вылетел на встречку. SCM интенсивно оттормаживает машину и подруливает теми же тормозными механизмами

В общем, нынешние системы стабилизации, являющиеся фундаментом всей автомобильной электронной архитектуры, могут многое. Вполне логичный результат с учетом эволюции, которая вшестеро снизила вес блоков управления и с двух килобайт до двух мегабайт повысила объем их памяти. Да и статистика за разные периоды, имеющаяся у различных организаций, в целом позитивная. Хотя подсчеты и отличаются друг от друга — цифрами и самим предметом исследований. Кто-то учитывает снижение числа аварий, кто-то — количество погибших при ДТП. А, к примеру, американский Страховой институт дорожной безопасности и Национальное управление безопасности движения оперируют статистикой по переворотам, причем с разделением на легковушки и внедорожники с пикапами. В любом случае — везде снижение. Так было не всегда. Например, тот же Страховой институт в 80-90-х годах наблюдал увеличение числа аварий, что объяснялось дезинформацией блоков управления ABS привычкой нажимать на педаль тормоза прерывисто.

На этом рисунке видно, как менялись блоки управления ABS и ESP по размерам/весу и объему памяти. Что же касается дальнейшего развития, то оно, видимо, будет идти по пути дальнейшего уменьшения и больших возможностей обработки входящей информации

Другое дело, что многие считают электронные помощники панацеей от всех дорожных бед. В снегопад и гололед лежащие по сугробам недешевые автомобили, явно оснащенные системами стабилизации, тому подтверждение. ESP, пока наши транспортные средства ездят по земле, не в состоянии превзойти законы физики. Когда скорость выходит за рамки разумного, когда в дело вступают силы инерции, когда в пятне контакта пропадает этот самый контакт, никакой электронный ошейник не удержит машину «в узде».

Так работает система ESP (видеоролик компании Bosch)

Еще один фактор, который стоит учитывать, приобретая автомобиль с ESP — полностью отключаемая система или нет. Насколько рано и жестко вступает в работу, как деликатно это делает. Ведь настройки отличаются в зависимости от модели и тем более от марки. Для иного водителя, который хочет и, главное, может управлять автомобилем активно, функционирование ESP способно оказаться неприятной неожиданностью.

Впрочем, во многих случаях отключать ESP не стоит. К примеру, на этом видео владелец дорогостоящего McLaren 650S при движении в дождь на скоростном шоссе зачем-то отключил все электронные системы безопасности. Как итог, при очередном резком ускорении машину занесло и увело на леера

Есть и еще моменты, которые нельзя не принимать во внимание. С точки зрения надежности претензий к ABS, TRC, ESP, по большому счету, нет. Если не касаться скачков напряжения в сети, сбоев электроники после отключения аккумулятора (для многих современных и недешевых автомобилей актуально) или повреждения колесных датчиков, то каких-то эксплуатационных грехов за такими системами не водится. Вот алгоритмы работы могут преподнести сюрпризы. Так, известно, что на рыхлых покрытиях машина без ABS будет останавливать раньше — нагребая перед собой вал снега, песка или гравия. Не всегда антиблокировочные системы ведут себя корректно в привычных российских условиях, когда колеса могут иметь разную угловую скорость — при торможении на разнородных покрытиях, на неровностях, при попадании в лужи. В подобных ситуациях, дабы не допустить разворота, ABS будет уравнивать скорости разных колес и «растормаживать» те, которые имеют лучший «зацеп» с покрытием, увеличивая тормозной путь. Вопрос только в том, куда в «мозгах» системы сдвинут баланс — начнет ли она бороться за управляемость в ущерб интенсивности торможения или придет к какому-то «консенсусу».

Например, за Chevrolet Aveo было замечено, что его ABS при торможении на частых асфальтовых стыках несколько распускает механизмы. Еще больше пугал водителей седан VW Polo с ABS, но без ESP выпуска с ноября 2010-го по июнь 2011-го. При маневрировании и торможении интенсивность последнего резко снижалась, причем без неровностей и на сухом, чистом асфальте. Как выяснилось, ABS, «видя» разгруженные и проскальзывающие колеса, распускала тормоза. Настолько сильно, что тормозной путь увеличивался более чем на 60% в сравнении с машиной, оснащенной ABS и ESP. Причиной, как оказалось, стал всего лишь софт, который без отзывной кампании, однако по желанию клиентов, исправляли как раз с июня 2011-го.

Возникали вопросы к тормозам и у владельцев VW Tiguan. Но в других условиях. Антиблокировочная система кроссовера «расслабляла» их на неровностях и преимущественно на скользких покрытиях, при этом замедление не «восстанавливалось» после проезда участка с низким коэффициентом сцепления. Помогало только вторичное нажатие педали. В начале 2014 года концерн предложил новую программу для блока управления, однако «залита» она может быть только в машины, выпущенные после рестайлинга мая 2011 года. На Tiguan «до» устанавливался другой блок ABS, которому обновленное ПО не подходит. Что любопытно, Polo комплектуется системой производства Bosch, а для кроссовера ее поставляет фирма TRW.

Видео из салона Тигуана о том, как пропадают тормоза

Имелись свои «глюки» и у Патриота. На крутом подъеме при попытке остановиться, не дойдя до вершины, УАЗ с ABS, оставшись без тормозов, безвольно скатывался вниз. Существовали такие проблемы и на других внедорожниках, в частности на Ford Explorer и Mitsubishi Pajero 90-х годов.

Были нарекания к работе электроники и за океаном. Авторитетному изданию Consumer Reports не понравилось, как под сброс газа и без вмешательства системы стабилизации уходит в занос Lexus GX460 последнего поколения. Как отмечалось, VSC (Vehicle Stability Control) поздно вступала в действие, позволяя заносу развиваться.

Тем не менее, зададимся вопросом — при всех подобных недостатках стоит ли пренебрегать этим достижением цивилизации, которое способно нивелировать многие водительские ошибки? Думается, что ответ очевиден. Даже более того. Пожалуй, если говорить обо всех автомобильных системах и тенденциях развития моторов, трансмиссий, управляющей электроники — ABS, TRC и ESP выглядят максимально надежным и беспроблемным звеном. Остается лишь дождаться, что в российском законодательстве появится пунктик — «все автомобили, продающиеся в РФ, должны быть оборудованы...»