Как это работает: Traction Control — противобуксовочная система. Как работает антипробуксовочная система Использование трэкшен контроля в реальной эксплуатации
TRC (TRaction Control) – это одно из названий антипробуксовочной системы. Так сложилось, что разные производители автомобилей называют её по-разному, в описаниях моделей авто можно встретить аббревиатуры ETS, ASC, ASR, STC и многие другие. Но вне зависимости от названия, задача этой системы сводится к предупреждению пробуксовки передней колёсной пары вашего автомобиля.
Пробуксовка, как правило, появляется при старте или попытке резко ускориться на скользком или вязком покрытии: на обледеневшей дороге, в песке или грязи: двигатель ревёт, колёса при этом прокручиваются вхолостую, а автомобиль не трогается с места или движется с прежней скоростью.
Устройство и принцип работы системы TRC (TRaction Control)
TRC (TRaction Control) – это система, которая одновременно управляет как процессами торможения, так и усиления тяги двигателя. Эта система не только исключает пробуксовку ведущей колёсной пары, но и регулирует тяговую силу двигателя – до значений, оптимальных для конкретного дорожного покрытия, по которому автомобиль движется.
Благодаря TRC водитель избавлен от сложных манипуляций с педалью газа при пробуксовке, а сам автомобиль приобретает исключительную устойчивость при резком старте с места или быстром ускорении на скользкой дороге.
Впрочем, все автопроизводители, снабжающие свои детища антипробуксовочными системами, в том числе и Toyota, устанавливающая на автомобили систему TRC (у Тойот С-класса она является опционной, а у всех классов выше – входит в базовую комплектацию авто), подчёркивают, что система антипробуксовки – это не альтернатива разумному и безопасному вождению автомобиля.
Кроме того, напоминают производители, то, насколько эффективна будет антипробуксовочная система, в том числе TRC, зависит от состояния дороги и степени износа покрышек.
В наши дни большинство антипробуксовочных систем являются электрогидравлическими. Разумеется, у разных производителей есть свои ноу-хау и системы антипробуксовки могут незначительно конструктивно отличаться друг от друга. Но все же в целом их принцип действия можно рассмотреть на примере TRC.
TRC в автомобиле управляет тягой мотора за счёт возможности управления воздушной заслонкой, задержки зажигания в цилиндрах (в одном из них или в нескольких одновременно). Также TRC (TRaction Control) может увеличивать или уменьшать подачу топлива в двигатель и управлять тормозным приводом.
По сути своей, TRC – это необходимый компонент системы безопасности автомобиля, особенно важный для машин с мощным двигателем, малейший избыток тяги которого приводит к пробуксовке ведущих колёс.
Без адекватно работающей TRC немыслим современный внедорожник, который априори обязан с честью преодолевать что скользкие и мокрые дороги, что их полное отсутствие. Не обойтись без TRC и гоночным моделям, им антипробуксовочная система позволяет выходить из поворота с ускорением без пробуксовки колёс.
Иногда можно услышать мнение, что TRC лишает опытного водителя необходимого ему контроля над автомобилем. Мало того, эта система не просто непопулярна среди поклонников автоспорта – TRC регулярно пытаются объявить вне закона в некоторых его видах, вплоть до Формулы 1, где из-за споров вокруг TRC даже пришлось несколько лет назад скорректировать правила.
Впрочем, для большинства автолюбителей TRC – это надёжный помощник. Эта система не только позволяет тронуться с места или ускориться, не буксуя на мокрой или обледенелой дороге, она также значительно облегчает прохождение переднеприводной машиной поворотов.
Известно, что на сложных поворотах в некоторых случаях наступает момент, когда передние колёса оказываются неспособны тянуть автомобиль и при этом поворачивать, не буксуя. TRC (TRaction Control) же позволяет вернуть машине управляемость.
Технологии, которые KTM внедряет во все большее количество моделей дорожных и off-road мотоциклов, впечатляет! Но как все это работает? Завод подготовил серию наглядных видео-роликов.
Off-road traction control
Что? Трекшн-контроль на бездорожье?! Что за глупость?! - говорили заядлые эндуристы после презентации летом 2016 года новинки следующего поколения KTM EXC-F, оснащенного системой контроля тяги на грунте. Они же затем аплодировали после первого внедорожного теста: европейские журналисты показали самый высокий процент безаварийной езды с начала организации пресс-тестов KTM - на мотоциклах со включенным OTC не упал ни один тест-пилот! На мотоциклах с отключенным OTC падений было столько же, как на обычных испытаниях. Что такое можно прочитать здесь. А вот, как он работает на практике:
Cornering ABS и MSC
Система динамической стабилизации мотоцикла (MSC) была представлена KTM в конце 2013 года и появилась на моделях 2014 года в базе. .
Уже вот почти четверть века на легковые и грузовые автомобили, оснащенные передовыми системами безопасности, устанавливают противобуксовочные системы. Из названия этой системы понятно, что она не дает колесам автомобиля пробуксовывать в нужный момент. Антипробуксовочная система автомобиля является второй системой безопасности после АБС (антиблокировочная система). Эти две новейшие системы работают в паре и не дают заблокироваться или забуксовать колесам. Водители, которых заинтересовали электронные системы безопасности, часто хотят разобраться, как работает антипробуксовочная система.
Противобуксовочная система сокращенно (ПБС) в переводе на английский звучит как Traction control system (TCS). Немецкие автомобильные инженеры именуют ее Antriebsschlupfregelung (ASR). Данные системы включают в себя комплекс мер по предотвращению букса на дорогах с недостаточным сцеплением.
Программы, запрограммированные в мозгах автомобиля, не являются обязательными и их можно отключить. Но делать это необходимо каждый раз заново после выключения зажигания. Да и не все это делают.
С момента начала комплектации автомобилей такими системами управлять ими стало намного легче и безопаснее. Иные водители ни разу не отключали эти системы за все время пользования автомобилем. Ведь это так удобно! За время поездки не нужно переживать из-за того, что машину может унести с дороги, например, на льду после слишком резкого нажатия на педаль газа или тормоза.
А вот истинные ценители именно «чистого» автомобиля, не задушенного системами безопасности, отключают все электронные помощники, чтобы почувствовать душу и мощь автомобиля. Но таких совсем мало, даже можно сказать единицы.
Противобуксовочная система работает только в паре с антиблокировочной системой, но не наоборот. То есть антиблокировочная система может работать без антибукса, но антибукс без антиблокировочной системы работать не может.
Следует разделить три основных вида противобуксовочных систем. Они похожи, но используются на разных марках автомобилей.
Система Antriebsschlupfregelung (ASR)
ASR является самой распространенной противобуксовочной системой. Ее устанавливают такие флагманы немецкого и мирового рынка как Мерседес, Фольксваген и Ауди. Система, подстроенная под эти автомобили, оказывает огромную помощь новичкам, которые не могут уверенно вести себя на дороге. В список основных функций входит моментальная блокировка дифференциала, что дает возможность почувствовать «свободный» или «заваренный» дифференциал. Через блокировку дифференциала идет управление и корректировка крутящим моментом. Электронный мозг бортового компьютера обрабатывает информацию, поступающую от датчиков на ступицах. После мгновенного сравнения скорости и вращения ведущих и свободных колес система принимает решение притормозить, прибавить скорость и прекратить подачу топлива.
Эта система предполагает применение трех типов работы. Управление тормозной системой ведущих колес, управление тягой двигателя и комбинированный, когда применяется сразу два способа.
У системы ASR установлен порог влияния на тормозную систему. Обычно это 60 километров в час. Если превысить данный порог система во избежание опасных ситуаций влиять на тормозную систему не будет. На больших скоростях эта система оказывает влияние только на двигатель.
Система Traction control system (TCS)
Данная система вначале начала устанавливаться на автомобилях Хонда.
Система TCS (Traction control system) переводится с английского как система контроля тяги. Данная электрогидравлическая система нужна для того, чтобы в момент скольжения не случилось потери сцепления колесо-дорога. Работает данная система за счет датчиков, которые считывают скорость и частоту вращения (обороты в секунду) каждого колеса. Если система обнаруживает резкий скачок скорости (оборотов) одного из ведущих колес, то отключается тяга данного колеса. Система сама включит тягу на данное колесо после уравнивания скоростей. Дальнейший разброс количества оборотов на каждом колесе будет исправлен уже снижением тяги.
Такую систему использовали, как передовую, впервые на болидах Формулы-1 в 1990 году и запретили в 2008 году.
Система TRC (Traction Control)
Данная система безопасности применяется в основном на дорогих моделях автомобилей Хонда и Тойота.
Работа этой системы дополняет остальные тем, что не дает автомобилю уйти в занос. Принцип работы этой системы подразумевает снижение тяги и крутящего момента для предотвращения опасных ситуаций. Работа этой системы заметна при прохождении опасных поворотов со скользким покрытием. Автомобиль с ведущей передней осью даже при резком сбросе газа в повороте, благодаря этой системе, не сойдет с курса. Система TRC устанавливается даже на полноприводные автомобили, например, Toyota RAV 4.
Если данная система работает, то водитель не может повлиять на движение автомобиля нажатием на педаль газа, потому что система блокирует это действие.
Итак, современные автомобили напичканы разными электронными помощниками и это, конечно же, положительно влияет на дорожные ситуации, ведь благодаря таким системам становится меньше аварий из-за плохого сцепления с дорогой, а водители без опыта езды зимой не боятся ледяных дорог.
Видео
Смотрите, как работает TRC, на примере Toyota:
Узнайте, как работает противобуксовочная система автомобиля и, какие её виды существуют. Схемы и видео про принцип работы системы.
Содержание статьи:
Примерно уже 20 лет, на автомобили устанавливают различные системы безопасности, следят за безопасностью торможения и разгона авто. На сегодняшний день, такие технологии есть у любого современного автомобиля.
Пройдя большой отрезок времени, и непростой путь, от простых систем, вплоть до целых комплексных систем, которые объединяются в несколько противобуксовочных систем.
Что из себя представляет антипробуксовочная система
Антипробуксовочная система, или сокращённо АПС ещё носит название «противобуксовочная (ПБС)», на английском языке можно увидеть также два названия этой технологии - Dynamic Traction Control (DTC) и Traction control system (TCS), на немецком её именуют как Antriebsschlupfregelung (ASR).
Антипробуксовочная система является вторичным элементом безопасности, который работает с антиблокировочной тормозной системой ABS, на легковых, грузовых автомобилях и внедорожниках. Эта электрогидравлическая система автомобиля, упрощает управление авто при влажной дороге (она предотвращает потерю сцепления колёс с дорогой благодаря постоянному контролю за буксованием ведущих колёс машины). В зависимости от фирмы производителя автомобиля, антипробуксовочная технология имеет следующие наименования (виды):
- ASR - установлен на автомобилях таких фирм, как Mercedes (а также ETS), Volkswagen, Audi.
- ASC - установлен на автомобилях BMW.
- A-TRAC и TRC - на автомобилях Toyota.
- DSA - имеется на автомобилях Opel.
- DTC - монтирована на автомобилях BMW.
- ETC - установлен на автомобилях Range Rover.
- STC - на автомобилях Volvo.
- TCS - установлен на автомобилях Honda.
Система ASR и нюансы её работы
ASR помогает предотвратить потерю тяги в колесах транспортного средства с помощью электрогидравлической системы, которая контролирует двигатель и тормоза в неблагоприятных дорожных условиях или если водитель использует чрезмерное ускорение и колеса начинают скользить на асфальте. Система ASR помогает не делать ошибок водителю в неблагоприятных дорожных условиях и помогает водителю сохранить контроль над автомобилем.
Профессиональные водители жалуются, что АПС ASR влияет на производительность автомобиля, но это стандартное оборудование в высокопроизводительных транспортных средствах помогает начинающим и водителям, которые часто переоценивают свою способность контролировать автомобиль в неблагоприятных погодных условиях, и восстанавливает контроль водителя в непредвиденных обстоятельствах.
Технология ASR есть в большинстве автомобилей и мотоциклов примерно с 1992 года. И ведет свою историю с начала 1930-х, когда Porsche разработала дифференциал повышенного трения, что позволяет одному колесу вращаться чуть быстрее, чем другим, чтобы улучшить сцепление с дорогой. Система ASR тесно связана с ABS. С первых пользователей ASR, который уже дополняла система ABS, был BMW в 1979 году.
Как устроена система ASR
Основные функции и назначения ПБС
Система ASR построена на антиблокировочной системе тормозов ABS. Функции, реализованные в ASR - это блокировка дифференциала и управление крутящим моментом.
Как работает антипробуксовочной системы и её нюансы
Блок управления двигателем контролирует вращение колес и после включения зажигания, транспортное средство начинает двигаться. Мониторы компьютера сравнивают ускорение и скорость вращения ведущих колес с не силовыми колесами. Компьютер активизирует ASR, когда вращение колес превышает порог скольжения. Система ASR активирует дифференциал тормозного клапана для контроля тормозного цилиндра, и крутящий момент двигателя применяется к заторможенному колесу. Противобуксовочная технология переходит от дифференциального управления тормозом к управлению двигателем, чтобы уменьшить мощность двигателя. В некоторых системах ASR задерживает зажигания или уменьшает подачу топлива к конкретным цилиндров для снижения мощности на скоростях выше 80 км в час. На панели приборов можно увидеть вспышки контрольной лампы, при срабатывании системы. Также данную технологию можно отключить.
Описание других противобуксовочных систем автомобилей
Система TRC - является антипробуксовочной системой, разработанной Toyota и применяется на авто марок Toyota и Lexus. Считается самой современной и эффективной антипробуксовочной системой на сегодняшний день.
Принцип работы TRC, такой же, как и ASR, но к работе подключаются все технологии безопасности автомобиля.
Видео про принцип работы системы регулирования тягового усилия TRC
Плюсы в работе антипробуксовочной системы автомобиля
К преимуществам этой технологии можно отнести следующие характеристики:
- Уменьшение возможностей повредить покрышки.
- Увеличение ресурсов двигателя.
- Безопасность движения в поворотах, при влажной дороге.
- Безопасность движения на зимней дороге.
- Безопасное и комфортное начало движение автомобилем на мокрой, зимней и прочей дороге плохого сцепления.
- Позволяет экономить топливо.
- Хорошая управляемость и предсказуемость на дороге, что помогает комфортно чувствовать себя на трассе.
Рассмотрим различные способы реализации контроля тяги, которые применяют ведущие производители мотоциклов.
Колода карт, ладонь, смартфон. Именно такой размер пятна имеет шина заднего колеса вашего литрового спортбайка. Все это перечисленное одного размера, который составляет примерно 64 кв. см. Вся эта площадь на основе каучука должна передать более 160 л.с. и более 80 ньютон-метров крутящего момента на поверхность асфальта.
Если открыть ручку газа слишком резко, то способность передавать всю мощность пятно контакта не сможет, и покрышка начнет проскальзывать. Это еще не конец, и мотоцикл начнет скользить, но если вы будете жадными, и не оставите коэффициента сцепления, мотоцикл потеряет сцепление с поверхностью. Следует отметить, что идеальное значение проскальзывания задней покрышки - это на 15% выше скорости вращения переднего колеса. Иными словами, если вы в повороте двигаетесь со скоростью 100 км/ч, то заднее колесо может вращаться 115 км/ч без особых проблем. Естественно, если вы обладаете навыками для этого.
Поскольку покрышка при сильном проскальзывании не может удерживать мотоцикл в наклоне - байк начинает вращаться вокруг вертикальной оси, сбиваясь с намеченной траектории. Здесь у вас есть три варианта. Вы можете продолжать увеличивать мощность, подаваемую на покрышку и дело закончится лоусайдом. Вы можете резко закрыть газ, тем самым прекратив подачу мощности, пятно контакт вновь обретет зацеп с поверхностью, и мотоцикл тут же запустит вас, как катапульта - хайсад более болезнен. Или вы можете тонко дозировать подачу мощности и крутящего момента на заднее колесо, держа под контролем скорость его пробуксовывания и тем самым держать байк в контролируемом заносе.
А теперь настало спросить себя: есть ли у меня навыки, способные удерживать мотоцикл в скольжении, да еще на пике значений мощности и крутящего момента? Меня зовут Никки Хейден, Кенни Робертс, Фредди Спенсер? Конечно нет. В результате, по меньшей мере, шесть производителей мотоциклов (Kawasaki, Yamaha, Ducati, Aprilia, BMW и MV Agusta) теперь производят супербайки с заводским трекшн-контролем (TC, Traction Control), который, в случае необходимости, укротит мощность вашего мотоцикла, которую он способен передать на заднее колесо, а это значит, что жестких последствий можно избежать.
Хотя принцип управления трекшн-контролем разных производителей очень похож, контроль тяги реализуется по-разному: различные алгоритмы, разные датчики. Мы попытались понять эти различия и объяснить, каким образом различные заводы реализуют систему трекшн-контроля на своих мотоциклах. Отчасти, все подробности работы системы управления трекш-контролем производитель патентует и держит в секрете. Поэтому получить доступ в результатам работы инженеров очень сложно.
Yamaha предлагает шесть ступеней регулировки трекшн-контроля
Все пять производителей мотоциклов, оснащающих свои байки системами ТС (Aprilia, BMW, Ducati, Kawasaki, Yamaha), используют высокоскоростные датчики на колесах. Эти датчики были первоначально предназначены для использования в системах ABS, где им приходится считывать около 50 импульсов за оборот колеса. По сути, контроль над торможением и контроль тяги - идентичные математические задачи. В обоих случаях, проскальзывание или блокировка колеса приводит к разнице скорости вращения колес. Райдеры, как правило, рассматривают ускорение и торможение в виде двух полностью разных процессов, но Ньютон и его Законы не столь разборчивы. Изменение скорости является изменение скорости. Датчик обнаружения уменьшения скорости вращения легко справится с задачей обнаружения увеличения скорости.
Темной лошадкой в этой группе является MV Agusta и ее модель F4. В отличие от других, упомянутых выше, кто использует колесные датчики для обнаружения проскальзывание колеса, в Agusta вместо этого контролируются обороты двигателя. Резкий скачок в числе оборотов двигателя, превышающий допустимый предел, диктуется заданными алгоритмами ЭБУ (ECU, Электронный Блок Управления), и рассматривается как пробуксовка заднего колеса. Говоря в общих чертах, это подобно тем системам трекш-контроля, которые ставятся в качестве тюнинга.
Казалось бы, легко сделать систему контроля тяги, которая работает на только на данных, собранных с колесных датчиков. Колесо начало вращаться быстрее - вступает в работу ECU. Эта система трекшн-контроля даже будет работать в большинстве случаев. Но современные литровые спортбайки мощны, как никогда, и открытие ручки газа на 100%, на 1 передаче отправит в хайсайд пользователя. Чтобы этого избежать, нужно знать положение дроссельной заслонки, а так же частоту вращения двигателя и выбранную передачу. К счастью, все эти байки оснащены впрыском топлива, и эти значения известны.
Ducati: если вы храбры, можете полностью отключить трекшн-контроль.
Если нет - воспользоваться плавной регулировкой
вмешательства электроники в пробуксовку заднего колеса
Можно остановится и на этом, если придерживаться минимального подхода. Есть данные о скорости вращения переднего и заднего колеса, значение крутящего момента и положение дроссельной заслонки. Kawasaki и Yamaha придерживаются такого мнения, и не добавили в свои байки дополнительных датчиков трекшн-контроля.
Инженеры Ducati пошли немного дальше, чем два японских производителя. Они добавили один акселерометр, измеряющий продольное ускорение мотоцикла. Ducati не используют информацию о используемом передаточном числе в трансмиссии, радиус шин и т.д. Инженеры обошли всю эту цепочку и использует акселерометр для измерения продольного ускорения.
BMW и Aprilia зашли немного дальше, чем Ducati, и их системы трекшн-контроля включают в себя датчики акселерации (продольное и поперечное ускорения) и два гироскопа. Пока не ясно, как используются данные, собранные с датчкиков бокового ускорения и поворота относительно вертикальной оси.
В конечном итоге, одних только датчиков не достаточно для системы трекшн-контроля. Система контроля тяги должна уменьшить пробуксовку до безопасного уровня, сделать это быстро, и сделать это контролируемо. Компьютер уменьшает скольжение ведомого колеса, ограничивая крутящий момент двигателя. Существуют три механизма, чтобы сделать это: отключение цилиндра, изменение угла опережения зажигания, или закрытие дроссельной заслонки. Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки.
1. Отключение цилиндра. Достигается путем пропуска впрыска топлива на такте впуска, или подачи искры (но это приведет к появлению несгоревшего топлива в выхлопных газах, что увеличит вредные выбросы). Отключение цилиндра имеет немедленную реакцию двигателя (потребуется менее 180 град. оборота коленчатого вала 4-цилиндрового мотора), широкий диапазон (значение крутящего момента можно изменить от 0 до 100%), но изменения будут грубыми, шаг изменения составит 25%.
2. Уменьшение угла опережения зажигания. Имеет немедленный отклик, а также тонкое вмешательство. Но контролировать мощность можно только в пределах примерно 20%, не вызывая пропуски зажигания.
3. Закрытие дроссельной заслонки (если дроссельные заслонки имеют сервопривод и управляются по проводам (Ride by Wire). Здесь широкий спектр полномочий (от 0 до 100% падения крутящего момента), но, как правило, данный способ имеет медленный отклик.
| Производитель | Датчики | Механизм контроля тяги |
| Kawasaki | Отключение цилиндров | |
| Yamaha | Передний и задний колесный датчик | Отключение цилиндров, |
| Ducati | Передний и задний колесный датчик, акселератор продольного ускорения | Отключение цилиндров, уменьшение угла опережения зажигания |
| Aprilia | Уменьшение угла опережения зажигания, закрытие дросселя | |
| BMW | Передний и задний колесный датчик, акселератор продольного ускорения, акселератор бокового ускорения, угол крена, угол поворота вокруг вертикальной оси | Уменьшение угла опережения зажигания, закрытие дросселя |
Все производители включают опцию антивилли в их системах контроля тяги. Антивилли есть предотвращение углового движения мотоцикла вокруг относительно главной (горизонтальной) поперечной оси (тангаж). Логично было бы предположить, что это достигается на основе информации, поставляемой гироскопом. Но удивительно, что ни один из производителей не пользуется этим. Вместо этого, сравниваются скорости вращения колес байка. Если переднее колесо замедляется, в то время как заднее продолжает ускоряться, компьютер делает вывод, что переднее колесо потеряло контакт с землей, и дает команду на снижение крутящего момента. Вмешательство в способности мотоцикла ездить в вилли зависит от настроек ТС или, в случае с Aprilia, настройкой антивилли контроля.
Пять систем, обсуждаемых здесь, были оценены только в зависимости от количества датчиков и исполнительных механизмов. Kawasaki трекшн-контроль является самой простой из всех систем. У Yamaha немного сложнее, чем у Зеленых, с подобным набором датчиков, но с добавлением электронного управления дроссельной заслонкой. Блок датчиков Ducati в включает в себя один инерционный датчик, но без электронного дросселя. Aprilia и BMW поставили наиболее сложные системы, каждая из которых с электронным управлением дросселями и четыре инерционных датчика. Мы должны отметить, что сложность может быть оправдана в любой системе, если расходы на разработку компенсируются увеличением возможностей системы контроля тяги.
Запомните, что система контроля тяги (трекшн-контроль) не убережет вас на 100% от ситуаций, которые могут возникнуть при вождении литрового спортбайка без определенных навыков.