Деньги на машину уже потрачены, и вы наконец-то перешли в стадию активного автомобилизма — начали ездить. Помимо ощущения комфорта, которое хороший автомобиль вам подарит сразу, через какое-то время он даст вам более важное чувство — чувство безопасности. Надежности. Уверенности. А из чего оно складывается? Вы знаете, что есть антиблокировочная система тормозов, и машину уже не занесет при резком торможении. Есть антипробуксовочная система — она позволит без проблем тронуться на любом покрытии. Есть удобная и простая автоматическая трансмиссия, а руль легко поворачивается, потому что снабжен гидроусилителем. Затем в списке стоят другие достижения прогресса: четыре управляемые колеса (это делает Honda) и полный привод (первой на серийном легковом автомобиле его установила Audi). Добавьте гидропневматическую подвеску, как у Citroen. И еще, пожалуй, кондиционер и подогрев сидений — все это вполне достижимая мечта обычного автомобилиста.
До недавнего времени оставалось непреодоленным, пожалуй, только одно неудобство: поперечный крен автомобиля, возникающий на поворотах. Ощущение, которое при этом возникает у пассажиров, недвусмысленно — кренящийся автомобиль ненадежен. Действительно, поведение машины в таком случае малопредсказуемо и управлять ею трудно.
Что происходит с автомобилем в повороте? При движении по кривой, как известно, возникает центробежная сила. Она стремится вытолкнуть автомобиль из поворота, чему препятствует только реакция в месте контакта колес с дорогой (в случаях, когда центробежная сила превышает силу сцепления шин с покрытием, автомобиль срывается в занос).
Колеса автомобиля, поднимаясь и опускаясь на неровностях дороги, совершают довольно сложные вертикальные и боковые эволюции. Если рассмотреть перемещения точки, которая находится в центре пятна контакта колеса с дорогой, то в подвеске можно отыскать некий центр, относительно которого эти перемещения происходят по дуге окружности. Его называют центром крена подвески. Прямую, соединяющую центры крена передней и задней подвески, называют осью крена автомобиля.
Возникающая в повороте центробежная сила действует в боковом направлении на центр тяжести, или, что более правильно, центр масс кузова автомобиля. Он находится примерно в полуметре над землей, но всегда выше оси крена. Приложенная к центру масс боковая сила создает относительно этой оси опрокидывающий момент, который и накреняет кузов в повороте или раскачивает его из стороны в сторону при прохождении серии поворотов.
Центробежная сила не только накреняет автомобиль. Она действует и на пассажиров, бросая их в из стороны в сторону и заставляя хвататься за ручки в поисках опоры. Водителю, казалось бы, проще: точка опоры — руль — у него всегда под руками. Однако он может инстинктивно повиснуть на нем и непроизвольно изменить траекторию движения автомобиля.
Крен кузова возникает не только в повороте. К нему приводит и несогласованное перемещение колес на одной оси, например, если одно из них попадет в ямку или на бугорок. Подвеска не успевает сработать, и одну сторону автомобиля слегка подбрасывает. Если дорога очень неровная, колеса пляшут каждое само по себе (явление, получившее название "шимми" — от shimmy, был когда-то такой танец). Кузов машины раскачивается из стороны в сторону, и понятно, что траектория ее движения стабильностью не отличается.
Один из основных способов уменьшения крена — снабжение подвески стабилизатором поперечной устойчивости. Как правило, он представляет собой закрепленный на кузове изогнутый пруток сложной формы, который соединяет между собой противоположные рычаги подвески. Пруток-стабилизатор не мешает колесам подниматься и опускаться вместе, но как только одно из них попадает, например, на бугорок и начинает подниматься отдельно от другого, он скручивается (отсюда название прутка — торсион) и препятствует подъему колеса, который привел бы к раскачиванию кузова.
Установка такого стабилизатора хотя и придает автомобилю устойчивость к качке, но имеет свои недостатки. Соединение рычагов подвески друг с другом делает ее не столь независимой, как следует из названия. Поскольку пруток является упругим элементом, он колеблется с собственной частотой, что нарушает работу подвески. А в очень крутых поворотах такой стабилизатор даже вреден — он дополнительно переносит нагрузку с внутреннего колеса на внешнее — внешнюю шину буквально размазывает по дороге, в то время как внутренняя вот-вот от нее оторвется.
А может ли автомобиль вообще не накреняться при поворотах? Теоретически — да. Например, если опустить центр масс кузова до оси крена, как у машин Formula 1, которые в поворотах не кренятся. Но для обычных легковых автомобилей этот метод по очевидным причинам не годится.
В прошлом году Citroen предложил довольно изящное техническое решение задачи стабилизации поперечного крена кузова. В основе метода — уникальные свойства гидропневматической подвески, которая впервые была применена на экспериментальном Citroen DS еще в 1955 году, с тех пор значительно усовершенствована и сейчас широко используется в автомобилях этой фирмы.
Упругим элементом в гидропневматической подвеске Citroen ("Автопилот "#3), как известно, является газ, которым заполнены небольшие сферы. Нагрузка на газ через мембрану передается находящейся в гидравлической системе жидкости.
В ранних вариантах конструкции, где была только одна сфера на каждое колесо, изменением количества жидкости в системе удавалось регулировать только клиренс и положение кузова автомобиля в зависимости от нагрузки. Затем (в подвеске Hydractive) установили дополнительные сферы, а управление доверили компьютеру — появилась возможность изменять жесткость подвески. Следующий вариант — подвеска Hydractive II с измененным алгоритмом управления.
Эта подвеска, оснащенная довольно сложной системой датчиков и компьютером, отслеживает факторы (поперечный ветер, ухабы, ямы), которые стремятся отклонить автомобиль от движения по прямой. Учитывается также скорость автомобиля, положение педали газа, угол поворота руля и боковое ускорение. При неблагоприятном сочетании контролируемых параметров компьютер отключает дополнительную сферу от общего контура, увеличивая жесткость подвески. Естественно, чем жестче подвеска, тем меньше она восприимчива к крену, поэтому автомобиль с подвеской Hydractive или Hydractive II, например Xantia VSX, устойчив к поперечным наклонам кузова гораздо сильнее, чем автомобиль любой другой марки.
Hydractive II работает хорошо, спору нет. Но с точки зрения стабилизации поперечной устойчивости эта подвеска, несмотря на свое название, ведет себя как пассивная — она лишь реагирует на уже возникшее боковое ускорение автомобиля. Естественно, с некоторой задержкой.
Специалистов Citroen это не устраивало. Кроме того, грех было не использовать потенциал самой идеи гидропневматической подвески. И появилась система активной стабилизации поперечной устойчивости автомобиля, получившая некрасивое название SC.CAR. С осени прошлого года она устанавливается на серийные Citroen Xantia Activa.
Справедливости ради стоит отметить, что попытки создания активной системы стабилизации делались и раньше — впервые такая система была опробована на том же экспериментальном Citroen DS. Но тогда не было компьютеров.
В Citroen Xantia Activa используются, с небольшими добавлениями, те же элементы подвески, что и в предыдущих вариантах. Но работает система по-другому. Первое отличие состоит в том, что управляющая подвеской электроника не ждет, пока появится боковое ускорение, свидетельствующее о том, что автомобиль уже вошел в поворот. В Activa величина бокового ускорения прогнозируется еще до поворота, на основании измерений скорости автомобиля, угла и скорости поворота рулевого колеса — это увеличивает быстродействие системы.
Автомобиль, как обычно, оснащен двумя — передним и задним — торсионными стабилизаторами поперечной устойчивости. Но только один конец каждого из них жестко прикреплен к своей стойке подвески. Другой соединен с противоположной стойкой посредством небольшого гидроцилиндра. Гидроцилиндры расположены по диагонали, один на левой передней стойке, второй — на правой задней.
Пока дополнительная центральная сфера подключена к общему контуру и подвеска находится в "мягком" состоянии, активная система стабилизации не работает — гидроцилиндры снижают жесткость торсиона и выполняют только демпфирующие функции, гася его собственные колебания.
Если сочетание измеряемых параметров указывает на то, что автомобиль начал поворот, компьютер отключает дополнительную центральную сферу. При этом, как и в обычной Hydractive II, жесткость подвески увеличивается. И включается активная система поперечной стабилизации — вместе с жесткостью подвески увеличивается жесткость гидроцилиндров и, соответственно, торсиона, который начинает препятствовать крену кузова.
Если крен все же возникает, срабатывает измеряющий его датчик и в гидроцилиндры подается дополнительное количество жидкости — это превращает их в своего рода домкраты, принудительно выравнивающие кузов. Датчик крена срабатывает, когда угол наклона кузова превышает 1/2° — величину столь ничтожную, что она не ощущается ни глазом, ни желудком.
Результат — Citroen Xantia Activa не кренится даже при крутых поворотах, колеса сохраняют перпендикулярное положение к дороге, и поведение автомобиля полностью прогнозируемо. Наверное, преждевременно появившееся выражение "в поворот, как по рельсам" должно относиться на самом деле именно к этому автомобилю.
Александр Пикуленко