Исследования поведения водителей в экстренных ситуациях показывают, что большинство водителей при экстренном торможении нажимает педаль тормоза недостаточно сильно. Тем самым физический потенциал сцепления колёс с дорогой используется не полностью, и автомобиль проходит «лишний» тормозной путь, которого вполне можно было бы избежать.
Назначение гидравлического тормозного ассистента (HBA) состоит в максимальном увеличении тормозного давления при экстренном торможении, чтобы тормозной путь был наименьшим, а автомобиль сохранял управляемость.
Рассмотрим следующую дорожную ситуацию. Неожиданно для водителя следующий перед ним автомобиль резко тормозит (рис.5.2.65).
Рисунок 5.2.65 – Торможение без тормозного ассистента
После первоначального так называемого «мгновения ужаса» водитель оценивает ситуацию и нажимает на педаль тормоза. Неопытный водитель при этом часто нажимает педаль тормоза достаточно быстро, но недостаточно интенсивно. В тормозной системе не создаётся максимально возможное в данной ситуации давление, тем самым тормозной путь увеличивается на часто дорогостоящие метры — когда автомобиль не удаётся своевременно остановить.
Если в ту же ситуацию попадает автомобиль с тормозным ассистентом, то ассистент компенсирует недостаточно интенсивное нажатие тормоза неопытным водителем (рис.5.2.66). Исходя из скорости и силы нажатия педали тормоза HBA распознаёт наличие экстренной ситуации. После этого тормозной ассистент увеличивает давление в тормозной системе до тех пор, пока не сработает, предотвращая блокирование колёс, система ABS. Тем самым предоставленный ситуацией потенциал замедления используется полностью, тормозной путь заметно сокращается.
Рисунок 5.2.66 – Торможение с тормозным ассистентом
HBA представляет собой дополнительную функцию системы ESC. Дополнительные узлы или компоненты для его реализации не требуются. Из соображений безопасности возможности отключить эту функцию у водителя нет.
Первичные данные, необходимые для распознавания аварийной ситуации, тормозной ассистент получает от датчика давления в гидравлическом блоке, датчиков частоты вращения колёс и выключателя стоп-сигнала.
Для срабатывания ассистента HBA должны быть выполнены следующие условия:
• Тормозное давление, созданное водителем, должно быть не меньше определённого значения (примерно 30 бар).
• Скорость увеличения давления должна быть не меньше определённого значения.
• Выключатель стоп-сигналов на педали тормоза должен быть замкнут (водитель нажимает педаль тормоза).
При экстренном торможении (чтобы избежать столкновения и т. п.) водитель нажимает педаль тормоза заметно быстрее и сильнее, чем при обычном, заблаговременном («комфортном») торможении. В результате тормозное давление возрастает очень быстро. Если при обычном торможении скорость возрастания давления находится в диапазоне 30–60 бар/с, при экстренном торможении она многократно выше.
Программное обеспечение функции распознаёт аварийное торможение, анализируя скорость возрастания тормозного давления. Данные о давлении поступают от установленных в гидравлическом блоке ESC датчиков давления.
Последующее срабатывание функции подразделяется на три фазы:
Фаза 1: начало срабатывания тормозного ассистента (рис.5.2.67)
Рисунок 5.2.67 – Начало срабатывания тормозного ассистента
Превышено определённое значение скорости увеличения тормозного давления водителем, распознана ситуация экстренного торможения. Инициируется активное (средствами системы) увеличение тормозного давления. Для этого управляющие сигналы поступают на клапаны высокого давления и переключающие клапаны (рис.5.2.68). Включается насос обратной подачи, который всасывает тормозную жидкость через открытые клапаны. Создаваемое водителем тормозное давление дополнительно повышается за счёт активного создания давления системой на всех четырёх колёсах. Цель этой фазы — как можно быстрее достичь срабатывания ABS.
Рисунок 5.2.68 – Работа гидравлической системы при активном увеличении давления
Фаза 2: срабатывание системы ABS (рис.5.2.69)
Рисунок 5.2.69 – Срабатывание системы ABS
В результате увеличения интенсивности торможения вплоть до срабатывания ABS автомобиль максимально замедляется, которое только физически возможно при одновременном сохранении полной управляемости.
Регулирование тормозного давления системой ABS выполняется с помощью трёх функций — «увеличение давления», «удержание давления» и «уменьшение давления».
Для удержания давления в тормозном контуре впускной клапан и клапан высокого давления закрываются (рис.5.2.70). В контуре колеса удерживается постоянное тормозное давление. Насос обратной подачи выключается.
Рисунок 5.2.70 – Работа гидравлической системы при удержании давления
Для сбрасывания давления выпускной и переключающий клапаны открываются (рис.5.2.71). Насос обратной подачи перекачивает тормозную жидкость обратно в главный тормозной цилиндр, преодолевая давление, созданное нажатием педали тормоза.
Рисунок 5.2.71 – Работа гидравлической системы при сбросе давления
В дальнейшем, для пошагового увеличения давления, переключающий и выпускной клапаны вновь закрываются, а клапан высокого давления открывается (рис.5.2.72). На насос обратной подачи подаётся управляющий сигнал, и насос начинает работать.
Рисунок 5.2.72 – Работа гидравлической системы при увеличении давления
Впускной клапан открывается и закрывается через короткие промежутки времени и давление, таким образом, пошагово увеличивается.
Фаза 3: завершение работы тормозного ассистента (рис.5.2.73)
Рисунок 5.2.73 – Завершение работы тормозного ассистента
Водитель уменьшает нажатие на педаль тормоза. Система управления распознаёт такое действие водителя, анализируя сигнал датчика давления в тормозной системе, и работа функции HBA прекращается.
Созданное тормозным ассистентом давление постепенно снижается до тех пор, пока оно не сравняется с давлением, задаваемым нажатием педали тормоза.
Впускной клапан закрывается, а выпускной клапан открывается, тормозная жидкость перетекает в аккумулятор давления (рис.5.2.74). Оттуда насос обратной подачи перекачивает её в компенсационный бачок.
Рисунок 5.2.74 – Работа гидравлической системы при завершении работы тормозного ассистента
На автомобилях с адаптивным круиз-контролем (ACC) радарные датчики постоянно контролируют дорожную ситуацию в зоне перед автомобилем. Это происходит и тогда, когда адаптивный круиз-контроль не включён водителем. При распознавании ситуации с высокой вероятностью аварии система изменяет порог срабатывания гидравлического тормозного ассистента HBA. Срабатывание ассистента в этом случае происходит раньше, то есть при меньшей скорости роста тормозного давления.
Благодаря более низкому порогу срабатывания тормозной путь автомобиля ещё немного сокращается.