Электронные системы автомобиля
Использование электронных систем отнюдь не превращает авто в интеллектуального робота. Во главе по-прежнему остается водитель, который обязан критически осмысливать дорожную ситуацию и реальные возможности своей машины.
Электронные системы призваны облегчить работу водителя и исправить мелкие оплошности. Автопроизводители обозначают названия систем безопасности своих автомобилей такими аббревиатурами:
ABS — антиблокировочная система.
Ее задача — предотвращение блокировки притормаживаемых колес автомобиля, сохранение ее курсовой устойчивости и управляемости.
Когда колеса заблокировались и машину вот-вот \»понесет\», электронный блок несколько раз \»отпускает — прижимает\» тормозные колодки, благодаря чему колеса проворачиваются. Эффективность в значительной степени зависит от ее настройки. При слишком раннем срабатывании может увеличиться тормозной путь.
HDC — система контроля тяги для спуска с крутых и скользких уклонов.
Работает через \»удушение\» двигателя и подтормаживание колес, но с фиксированным ограничением скорости в пределах 7 км/ч.
ASR — антипробуксовочная система ( она же ASC, ETC, ESR, TCS, STC, TRACS).
Назначение системы — обеспечить устойчивость автомобиля при резком старте или при движении в гору по скользкой поверхности. Избежать \»прокрутки\» колес удается благодаря перераспределению крутящего момента двигателя на те колеса, у которых в данный момент наилучшее сцепление с дорогой. Система работает на скоростях до 40 км/ч.
MSR применяется на переднеприводных дизельных автомобилях для предотвращения блокировки передних колес.
Система полезна в следующих ситуациях: когда колеса слишком сильно скользят, при резком торможении на передаче. Свои функции MSR осуществляет путем воздействия на системы управления топливным насосом высокого давления дизельного двигателя.
ESP — она же VDC, VSC, DSTC, DSC, ATTS, VSA.
Наиболее сложное устройство, управляющее работой антиблокировочной, антипробуксовочной систем, контролирующее тягу и управление дроссельной заслонкой. Блок электронного управления использует информацию от датчиков. Которые отслеживают работу мотора и трансмиссии, скорость вращения каждого из колес, давление в тормозной системе. Угол поворота руля, поперечное ускорение. Ситуация оценивается, вычисляется усилие торможения для каждого колеса, исполнительные механизмы получают команду.
Процессор ESP связан с блоком электронного управления двигателем, что позволяет корректировать мощность и обороты коленчатого вала.
EBD — электронная система распределения тормозных сил (она же EBV).
Обеспечивает оптимальное тормозное усилие на осях, изменяя его в зависимости от конкретных дорожных условий. EBD вступает в действие до начала работы ABS или при несрабатывании последней из-за неисправности.
- повышается безопасность автомобиля
- улучшаются его тяговые характеристики при неблагоприятных дорожных условиях
- облегчается старт
- интенсивный разгон
- движение на подъем
EDS oпределяет угловые скорости ведущих колес и непрерывно сопоставляет их между собой. При несовпадении угловых скоростей, возникающем, например, при буксовании одного их колес, последнее подтормаживается до тех пор, пока не сравняется по частоте вращения с небуксующим.
При разности частот вращения около 110 об/мин система автоматически включается в работу и без ограничений действует на скоростях до 80 км/ч.
Принимаем:
Что такое система закиси азота NOS? (настоящее ускорение)
Многие смотрели фильмы про гонки стритрейсеров, и помнят, когда в конце дистанции гонщик нажимает заветную кнопку и мощность его автомобиля увеличивается многократно. Именно эта система называется нитро, или закись азота, или просто NOS.
Впрыск закиси азота стал популярен среди энтузиастов гонщиков по нескольким причинам:
NOS дает намного больше сил за 1$, чем любые другие модификации двигателя.
Довольно просты в установке.
Используется только когда нужно и машина остается средством каждодневного передвижения со стандартным расходом топлива.
Существуют системы с отдачей от 25 до 500 лошадей.
NOS — одна из немногих тюнинговых систем для управляемых компьютером инжекторных двигателей.
Легко демонтировать и поставить на другую машину.
Влияет ли NOS на резерв мотора?
Ответ на этот вопрос будет заключаться в том, правильно ли будет подобран комплект впрыска к каждой определенной машине. Не стоит бояться увеличенного износа. Кроме этого, на стороне закиси азота стоит его непостоянство использования, то есть применение только в случае необходимости.
Так что нажал на кнопку – отпустил ее, а двигатель почти ничего не заметил.
Как работает система закиси азота?
Закись азота — бесцветный газ, не имеющий запаха, в котором вес кислорода составляет 36%, что значительно больше чем в воздухе. Это позволяет смеси гореть с выделением большой температуры. Чтобы отделить молекулы кислорода от молекул азота нужна очень высокая температура.
Дополнительный кислород повышает уровень горения в цилиндре, заставляя смесь гореть быстрее и «жарче». Этот процесс в свою очередь развивает большее давление в цилиндре и как результат — повышение мощности.
Попадая в камеру сгорания, закись азота возвращается в свое газообразное состояние и при этом охлаждается до -51 °C. Проходя по воздуховоду этот дико холодный газ охлаждает воздух идущий в цилиндр. Когда смесь охлаждается она становится плотнее позволяя добавить больше бензина. Таким образом холодная, густая рабочая смесь позволяет вытягивать еще большее число лошадей из мотора, т.к. от уменьшения температуры в камере сгорания на 10°С мы получаем прирост в лошадях на 1%, а это значит, что при понижении температуры на 50°C в 300 сильном двигателе мы получаем аж 30 л.с.
Все эти радости омрачаются некоторым риском. Все страшные истории про оплавившиеся поршни и сгоревшие моторы подкреплены фактами. Для того, что бы использовать нитро систему безопасно, главное не перегибать палку.
Пока вы устанавливаете относительно не мощную систему закиси азота — опасаться нечего. Но как только вы превышаете возможности двигателя, начинаются проблемы. Итак: 4-х цилиндровому мотору подходит NOS мощностью 25-50 л.с.; 6-ти цилиндровому — до 75 л.с. ; и если у вас 8 цилиндров, то не больше 100 л.с. Если это слишком мало, то понадобится довольно сильно тюнинговать мотор. Если же вы остаетесь в предложенных рамках, то все, что вам нужно это заменить свечи на менее холодные, ведь температура в камере сгорания повысилась.
Если вам нужна большая мощность, то прямая вам дорога на доработку двигателя и в первую очередь поршней. Вам нужно найти кованные спортивные поршни с кольцами, опущенными ниже верхнего края поршня — толстая головка поршня защитит их от прогорания.
Следующая, но не менее важная доработка — система подачи топлива. С повышением давления в цилиндре требуется больше топлива, а соответственно и более производительный топливный насос. Вам нужен такой, что бы прокачивал 4 литра бензина на каждые 10 лошадей в час при максимальной нагрузке на двигатель. Так же не лишним будет датчик давления в цилиндре, который поможет контролировать работу топливного насоса.
Может ли NOS быть установлен в стандартный двигатель?
Проблем тут практически не возникает, кто захочет – тот поставит. Главная неприятность заключается в том, что подходящий комплект подобрать всегда сложно. К примеру, для 4-цилиндровых двигателей не стоит брать комплекты, способные прибавлять больше 60 лошадок, для 6-ти – не более 100, ну а для 8-ми «горшкового» двигателя нужно устанавливать комплекты с прибавкой более 200 лошадиных сил. Данные цифры рассчитаны на установку в стандартные двигатели, которые не будут платить за использование уменьшением ресурса. Если последнее не имеет для водителя значения, то он может установить на свой 8-ми цилиндровый силовой агрегат и закись, способную прибавить еще каких-то пять сотен лошадиных сил.
Реальные цифры
На 400 метрах подобные системы способны работать от 1 до 3 секунд, при этом прибавляют до 23 километров в час. Что касается конечного результата применения, то тут будет влиять очень много факторов, начиная от трансмиссии, подвески, веса автомобиля и много чего еще.
На сколько хватает одного баллона?
Напрямую время работы одного баллона будет зависеть от используемой установки и типа комплекта. К примеру, комплект на 125 л.с., баллон которого помещает в себя 4,5 литра закиси азота, позволяет делать от 7 до 10 заездов на четверть мили. Если сил будет в два раза больше, соответственно, и заездов будет меньше в два раза. Ну а если применять нитрос только на третьей и второй передачах, тогда, соответственно, и расход будет падать.
Как долго можно не отпускать кнопку?
Можно держать систему впрыска «ускорителя» до тех пор, пока баллон не опустошится. Хотя рекомендовано использовать данную систему не дольше 15 секунд.
Когда лучше использовать?
Когда дроссельная заслонка открыта полностью, то есть при «педали в пол». В противном случае в обязательном порядке необходимо устанавливать специальный контроллер. Учитывая получение просто безумного кутящего момента от использования, эффект является более заметным на низах. При условии полностью открытой заслонки дросселя, безопасно «втыкать» кнопку уже на 2500 оборотах коленчатого вала в минуту.
Как это работает. Ускоритель электронов
Ускорители частиц на протяжении последних десятилетий активно используются в фундаментальных исследованиях. Сегодня самый мощный ускоритель – Большой адронный коллайдер – известен во всем мире. С помощью таких устройств ученые ищут ответы на самые сложные вопросы: от возникновения Вселенной до возможности путешествий во времени.
Технология ускорения частиц и сами ускорители не только разгадывают загадки вселенского масштаба, но и присутствуют в нашей повседневной жизни. Например, благодаря таким устройствам ежегодно миллионы пациентов получают лечение от серьезных заболеваний. Ускорители играют важную роль и в вопросах безопасности – являются «сердцем» любого инспекционно-досмотрового комплекса.
История: начало «ускорительной» школы
Ускоритель частиц – устройство, которое разгоняет субатомные частицы до высоких скоростей, близких к скорости света. Такие устройства в основном разрабатывались для исследований свойств атомных ядер и элементарных частиц, а уже позже получили вполне прикладное назначение.
Первые успешные эксперименты с искусственно ускоренными ионами были проведены еще в начале 1930-х годов. Но настоящая революция в технологиях ускорения частиц до высоких энергий произошла после Второй мировой войны – ее героями стали американский физик Эдвин Макмиллан и советский физик Владимир Векслер, который считается основоположником «ускорительной» школы в нашей стране. В 1945 году они оба независимо друг от друга описали принцип фазовой стабильности.
Идея состояла в регулировке электрического поля так, чтобы отстающие частицы подогнать сильнее, а убежавшие вперед – слабее. В результате частицы всегда будут держаться в виде компактного, не расплывающегося сгустка. Обычно такой сгусток представляет собой «стрелу» из летящих частиц – от нескольких до десятков сантиметров в длину и шириной примерно в десять микронов. Ускорители такого типа получили название синхрофазотронов. В 1947 году под руководством Векслера был построен первый советский ускоритель такого типа.
В последующие годы ускорители совершенствовались, но даже в основе многих современных представителей лежит принцип синхрофазотрона, в том числе и в Большом адронном коллайдере.
Принцип действия: большая скорость для маленьких частиц
Основным компонентом любого из ускорителей является электрическое поле. Самое простое его определение – поле между положительным и отрицательным электрическими потенциалами, примерно, как в батарейке. В таких условиях отрицательно заряженный электрон стремится к положительному потенциалу. Сила поля ускоряет его, и, если нет никаких препятствий, скорость и энергия электрона возрастают. Напряжение между начальным и конечным положением электрона показывает приобретенную им энергию. Ускоренные частицы более низких энергий в основном применяются в прикладных целях – в телевизорах и электронных микроскопах, в рентгеновских аппаратах, в системах для уничтожения бактерий. В таких случаях энергия электронов исчисляется в киловольтах. Современные ускорители достигают гораздо более высоких энергий, измеряемых мега-, гига- и тера- электронвольтами. Такие установки нужны для изучения совсем маленьких объектов, например, атомных ядер, в научных исследованиях.
По своей конструкции ускорители разделяются на две большие группы. Во-первых, это линейные ускорители, в которых пучок частиц однократно проходит свой путь. Второй тип – это циклические ускорители, в которых пучки движутся по замкнутым кривым по многу раз, с каждым пролетом увеличивая свою энергию. В 1970-х годах были разработаны кольца, в которых два пучка циркулируют в противоположных направлениях и сталкиваются. Такой тип ускорителей стал особенно востребованным в фундаментальных исследованиях.
Ускорительный синхротрон в Институте Ядерной Физики им. Будкера, Новосибирск. Диапазон энергии 100-900 МэВ. Кольцо обладает 12-кратной периодичностью, каждый суперпериод включает поворотный магнит (голубого цвета).
По законам физики частицы в свободном состоянии стремятся двигаться по прямой, поэтому внутри кольцевого ускорителя их «ведет» по нужной траектории магнитное поле. Для этого вдоль ускорительного кольца устанавливают специальные поворотные магниты. Частицы с большой энергией сложнее заставить двигаться по заданному пути, поэтому магниты нужны посильнее. Например, в Большом адронном коллайдере (БАК) используются поворотные магниты с индукцией 8 Тесла – это примерно в 100 тыс. раз мощнее магнитного поля Земли. Такое сильное поле удается получить лишь при очень низкой температуре. Поэтому всю установку – кольцо длиной в 27 км – приходится охлаждать до экстремальных температур, почти до –300 градусов по Цельсию.
Применение: от загадок Вселенной до «открытий» таможни
В настоящее время Большой адронный коллайдер является самым мощным ускорителем частиц в мире. Энергия пучка протонов в этой гигантской машине исчисляется в тера-электронвольтах. Десять лет назад с помощью БАК было сделано величайшее открытие века – обнаружен бозон Хиггса, который иногда называют «частицей Бога». Физики уверены, что в ближайшие годы коллайдер поможет найти новые элементарные частицы, а также разгадать и другие загадки Вселенной.
Помимо научных исследований, ускорители частиц влияют и на повседневную жизнь людей. В первую очередь, это медицина. Ежегодно по всеми миру миллионы пациентов получают диагностику и лечение на основе современных ускорителей в клиниках по всему миру. Ускоренные частицы (протоны, электроны или более тяжелые заряженные частицы) используются для уничтожения раковых клеток. Ускорители частиц в настоящее время нужны и в промышленных процессах, например, при производстве электронных микросхем.
Ускорители частиц играют важную роль и в вопросах безопасности – используются для сканирования контейнеров, помогают находить запрещенные и опасные материалы. В частности, линейный ускоритель электронов является сердцем инспекционно-досмотровых комплексов (ИДК). Благодаря современным ускорителям ИДК не просто дает изображение содержимого, а распознает атомный номер материала. Поэтому за считанные минуты возможно обнаружить наркотики, взрывчатку или другие запрещенные материалы.
Как помогают нести службу таможенникам инспекционно-досмотровые комплексы
В настоящее время российские таможенники переходят на ИДК отечественного производства с ускорителями электронов, созданными в России. Их созданием занимаются специалисты компании «Скантроник системс», входящей в Ростех.
Разработкой отечественного ВПК являются практически все центральные элементы ускорителя, начиная от клистрона (источника электромагнитного поля) и электронной пушки (источника ускоряемых электронов). Импортозамещение в этой сфере продолжается – недавно НИИ «Феррит-Домен» холдинга «Росэлектроника» разработал волноводный вентиль высокого уровня мощности для ускорителя электронов взамен применяемых сейчас импортных аналогов. Новое изделие благодаря высокой выходной мощности может использоваться в инспекционно-досмотровых комплексах.
Ускорители электронов, созданные на предприятиях Ростеха, могут работать не только в сфере безопасности, но и в других областях – это и дефектоскопия, и стерилизация овощей и продуктов. К примеру, пять лет назад в Калужской области был открыт первый в России промышленный центр антимикробной обработки продуктов, ключевым компонентом которого стал ускоритель электронов от Ростеха.
Как электроны побеждают в борьбе с микробами – в нашем м атериале
События, связанные с этим
«Интелтех»: 70 лет интеллектуальных побед
Как работает ESP
Занос на дороге общего пользования — вещь опасная и, как правило, неожиданная. ESP создана, чтобы не допускать его.
Аббревиатура ESP (Electronic Stability Program) — самая распространённая из множества существующих на сегодняшний день для обозначения системы динамической стабилизации автомобиля. В зависимости от производителя комбинация букв может варьироваться: встречаются ESC, VDC, VSC, DSC, DSTC. Суть везде едина — в опасных ситуациях обозначенная одним из этих индексов электроника помогает вам справиться с автомобилем.
Задача ESP заключается в том, чтобы контролировать поперечную динамику автомобиля и помогать водителю в критических ситуациях — предотвращать срыв автомобиля в занос и боковое скольжение. То есть сохранять курсовую устойчивость, траекторию движения и стабилизировать положение автомобиля в процессе выполнения манёвров, особенно на высокой скорости или на плохом покрытии. Иногда эту систему называют «противозаносной» или «системой поддержания курсовой устойчивости».
В 1995 году двухдверный Mercedes S 600 стал первым серийным автомобилем с системой стабилизации. Через несколько месяцев это оборудование получили седаны S-класса W140 и родстеры SL R129.
Прообраз ESP под названием «Управляющее устройство» был запатентован ещё в 1959 году компанией Daimler-Benz, но реально воплотить её удалось лишь в 1994-м. С 1995-го система стала серийно устанавливаться на купе Mercedes-Benz S 600 Coupe, а чуть позже ею комплектовались все автомобили S-класса и SL.
Сегодня система динамической стабилизации доступна хотя бы в качестве опции почти на любом автомобиле. Прямой зависимости от класса машины уже не существует: ESP можно обнаружить даже в относительно недорогой модели Volkswagen Polo. Так как она работает?
Так выглядит блок управления системой стабилизации на автомобилях Mercedes-Benz.
Современная ESP взаимосвязана с АБС, антипробуксовочной системой и блоком управления двигателем, она активно использует их компоненты. По сути, это единая система, работающая комплексно и обеспечивающая целый набор вспомогательных контраварийных мероприятий. Структурно ESP состоит из электронного блока-контроллера, который постоянно обрабатывает сигналы, поступающие с многочисленных датчиков: скорости вращения колёс (используются стандартные датчики АБС); положения рулевого колеса; давления в тормозной системе.
Но основная информация поступает с двух специальных датчиков: угловой скорости относительно вертикальной оси и поперечного ускорения (иногда это устройство называют G-сенсор). Именно они фиксируют возникновение бокового скольжения на вертикальной оси, определяют его величину и дают дальнейшие распоряжения. В каждый момент ESP знает, с какой скоростью едет автомобиль, на какой угол повёрнут руль, какие обороты у двигателя, есть ли занос и так далее.
Обрабатывая сигналы с датчиков, контроллер постоянно сравнивает фактическое поведение автомобиля с тем, что заложено в программе. В случае если оно отличается от расчётного, система понимает это как возникновение опасной ситуации и стремится исправить её.
Если на дороге что-то пошло не так, вернуть автомобиль на нужный курс система может, давая команду на выборочное подтормаживание одного или нескольких колёс. Какое из них надо замедлить (переднее или заднее, внешнее по отношению к повороту или внутреннее), система определяет сама в зависимости от ситуации.
Притормаживание колёс система осуществляет через гидромодулятор АБС, создающий давление в тормозной системе. Одновременно (или до этого) на блок управления двигателем поступает команда на сокращение подачи топлива и уменьшение, соответственно, крутящего момента на колёсах.
Это ситуация, когда водитель превысил скорость вхождения в поворот и начался занос/снос. Красная линия — траектория движения без ESP. Если водитель станет тормозить, у него есть серьёзный шанс развернуться, а если нет — улететь с дороги. Однако ESP выборочно подтормаживает колёса так, чтобы автомобиль остался на нужной траектории.
Система работает всегда, в любых режимах движения: при разгоне, торможении, движении накатом. А алгоритм срабатывания зависит от каждой конкретной ситуации и типа привода автомобиля. Например, в повороте датчик углового ускорения фиксирует начало заноса задней оси. В этом случае на блок управления двигателем поступает команда на уменьшение подачи топлива. Если этого оказалось недостаточно, посредством АБС притормаживается внешнее переднее колесо. И так далее, в соответствии с программой.
Этот видеоролик наглядно демонстрирует, почему система стабилизации представляет важнейший элемент активной безопасности автомобиля.
Однако существует мнение, что опытному водителю, способному ездить на пределе возможностей, эта система мешает. Такие ситуации действительно редко, но могут возникать — например, когда для выхода из заноса надо поддать газа, а электроника сделать этого не даёт — «душит» движок.
В автомобилях, оборудованных автоматической коробкой передач с электронным управлением, ESP способна даже корректировать работу трансмиссии, то есть переключаться на более низкую передачу или в «зимний» режим, если он предусмотрен.
К счастью, для опытных водителей во многих автомобилях, оборудованных ESP, предусмотрена возможность её принудительного отключения. А на некоторых моделях система допускает небольшие заносы и скольжения, давая водителю немного похулиганить, вмешиваясь, только если ситуация становится действительно критической.
Система ESP является одной из важнейших частей комплекса активной безопасности автомобиля. Она исправляет ошибки в управлении и часто помогает выйти из ситуаций, в которых среднестатистический водитель на обычном автомобиле потерпел бы фиаско.
Главное достоинство ESP — с ней автомобиль перестаёт требовать от вас навыков экстремального вождения. Вы просто поворачиваете руль — а машина сама будет думать, как вписаться в поворот. Но имейте в виду — возможности ESP по исправлению опасной ситуации небеспредельны. Ведь законы физики обмануть нельзя. Поэтому надо помнить, что ESP хоть и значительно снижает шансы на попадание в аварию во многих сложных ситуациях, но не избавляет водителя от необходимости иметь голову на плечах.
