Система стабилизации курсовой устойчивости

6 августа 2019 0 Автор

Сейчас автомобили комплектуются целым набором систем безопасности, которые относятся к категории активных. В их задачу входит повышение эффективности работы некоторых рабочих систем авто , а также корректировка поведения авто при разных условиях движения и устранение ошибок действий водителя. Одни из этих систем пока доступны только моделям премиум и среднего сегмента, но есть и такие которые стали доступными уже и на бюджетных версиях. К ним относится, и система динамической (курсовой) стабилизации (самая распространенная аббревиатура – ESP).

Система ESP появилась на машинах не так уж и давно, но получила очень быстрое распространение, поскольку она пока считается одним из самых эффективных средств повышения безопасности.

Назначение

Система курсовой стабилизации, как и многие другие, построена на базе ABS. Но при этом она относится к активным системам более высокого уровня. Если в целом посмотреть на ее работу, то скорее ESP можно назвать комплексом, поскольку для выполнения своей работы она задействует многие другие.

Устройство системы ESP

Задача системы курсовой стабилизации – контроль за поперечной динамикой машины и устранение вероятности потери устойчивости и управляемости путем внесения определенных коррекций. Если по-простому рассмотреть ее функционирование, то система ESP предотвращает возможный срыв колес в занос при проезде поворотов на значительной скорости, обеспечивая передвижение авто по установленной водителем траектории.

Конструкция

Поскольку система динамической стабилизации построена на базе ABS, то для своей работы она задействует ее составные элементы – блок управления, колесные датчики и гидромодуль.

Но помимо этого для получения необходимой информации ESP использует и другие датчики:

  • положения руля (угла поворота);
  • давления в тормозных магистралях;
  • включения стоп-сигнала;
  • поперечных и продольных ускорений (акселерометр, G-датчик).

Схема системы ESP

Вся получаемая информация дает системе представление о поведении машины и действий водителя. Если установленная водителем траектория не соответствует фактическому движению, то система динамической стабилизации срабатывает и вносит коррективы. В результате авто возвращается на заданную траекторию.

Для достижения своей цели ESP задействует системы:

  • Антиблокировочную (ABS);
  • Распределения усилий (EBD);
  • Электроблокировки дифференциала (EDS);
  • Противобуксовочную (ASR).

Помимо этого, ESP вносит коррективы в функционирование некоторых систем силовой установки, чтобы повлиять на крутящий момент. В некоторых моделях, оснащенных автоматической коробкой, она может повлиять и на ее работу.

Чтобы получить требуемый результат ESP может самостоятельно:

  • Изменить положения заслонки дросселя;
  • Сделать пропуск подачи топлива или искры на свечах зажигания;
  • Изменить угол опережения зажигания;
  • Отменить в АКПП переход на повышенную передачу.

На премиум-автомобилях ESP также может корректировать работу рулевого управления (изменить угол поворота колес без участия водителя) и активной подвески (поменять жесткость амортизаторов). Но это уже более совершенное средство безопасности, называющееся интегрированной системой управления динамикой.

Принцип работы

Все это направлено на то, чтобы автомобиль не смог изменить траекторию под действием внешних сил. Примечательно, что система динамической стабилизации действует на упреждение, то есть, еще на начальном этапе ухода автомобиля с траектории, ESP включается и устраняет возникшую ситуацию.

ESP срабатывает в двух случаях – при недостаточной и избыточной поворачиваемости. Если проще, то она включается, когда за счет действия сторонних сил сцепление с дорогой теряют передние колеса (авто не вписывается в поворот) или задние колеса (занос из-за резкого угла поворота).

Когда сносить начинает передок, блок управления по сигналам, поступающим от датчиков скорости вращения, угла поворота руля и акселерометра, улавливает это и задействует тормозной механизм заднего колеса, идущего по внутреннему радиусу. За счет притормаживания создается усилие, которое возвращает колеса передней оси на заданную траекторию. При этом ESP снижает крутящий момент двигателя, чтобы восстановить сцепление колес.

В случае начала сноса колес задней оси, ESP задействует тормоз переднего колеса, двигающегося по внешней стороне. В результате этого действия задок авто выравнивается.

Существует еще одна ситуация, при которой ESP включается – пробуксовка всех четырех колес при попадании на скользкий участок дороги. В этом случае она попеременно задействует требуемые тормозные механизмы, чтобы удержать траекторию движения.

Маневрирование автомобиля на скорости

Поскольку основное действие система осуществляет с помощью тормозных механизмов, то понятно, что делается это все гидромодулем ABS.

Достоинства и недостатки

ESP — система с высокой скоростью срабатывания. С момента определения, что движение авто перестало соответствовать заданному и до включения требуемого тормозного механизма проходит всего 20 миллисекунд.

При этом система динамической стабилизации действует полностью самостоятельно и достаточно плавно, поэтому водитель узнает о ее срабатывании только по загорающемуся индикатору. В остальное время, пока машина держит траекторию, система находится в режиме ожидания.

На многих автомобилях предусмотрено принудительное отключение этой системы при помощи клавиши на приборной панели. Но такая функция есть не во всех машинах. На одних функция отключения вообще не предусмотрена, а на других – ESP отключается временно, то есть, она снова активируется через определенный промежуток времени.

Читайте также:  Какую жидкость заливают в радиатор автомобиля

При этом стоит понимать, что она – вспомогательная, и в определенных ситуациях она не поможет. При попытке войти в крутой поворот на высокой скорости ESP не справиться и машину просто выкинет с дороги. Поэтому оценивать поведение авто в первую очередь нужно самому водителю, а система уже подкорректирует движение и устранит мелкие промахи и недочеты.

Основным недостатком этой системы является неправильная оценка действий водителя при определенных ситуациях. Так, в некоторых экстремальных случаях, чтобы «вытянуть» авто, необходимо добавить оборотов. ESP же сделать это не позволит.

Также она может помешать вытолкать авто из грязи или сугроба методом раскачки. Проблема не возникнет, если есть функция отключения ESP, которую можно задействовать в любой момент.

Дополнительные функции

Более современные системы ESP обладают повышенной функциональностью, что повышает ее возможности. И делается это с помощью взаимодействия ESP с другими системами авто. Дополнительные функции ESP тоже называются системами, хотя, в целом, они такими не являются, поскольку полностью используют возможности и составные элементы ESP.

Так, функционал системы динамической устойчивости может дополнительно включать в себя такие системы:

  • ROP (Предотвращения опрокидывания). В целом принцип срабатывания этой функции мало чем отличается от основной. При определении вероятности опрокидывания, которое характеризуется высоким поперечным ускорением, происходит торможение передка авто с одновременным понижением крутящего момента силовой установки.
  • BG (предотвращение столкновения). Здесь ESP работает в паре с круиз-контролем (адаптивным). В случае вероятности столкновения автоматически включаются светозвуковые сигналы авто, при усугублении ситуации происходит торможение с обеспечением повышенного давления в тормозной системе благодаря включению насоса (аварийное торможение);
  • Стабилизации автопоезда. Действует при буксировке прицепа. В ее задачу входит устранение «плаванья» по дороге прицепа путем притормаживания авто и понижение тягового усилия двигателя;
  • FBS (повышения эффективности работы тормозной системы при нагреве колодок). При сильном нагреве сила трения между колодками и диском уменьшается, поэтому эффективность торможения снижается. Устраняется это путем увеличения силы прижима колодок за счет повышения давления в магистралях;
  • Удаления влаги с тормозных механизмов. Здесь ESP работает в паре со стеклоочистителями. Во время дождя, когда очистители стекол включены, ESP кратковременно прижимает колодки к дискам. В результате трения и нагрева капли воды на дисках просто испаряются. Включается она только на скорости выше 50 км/ч.

Поскольку ESP построена на основе ABS и использует ее составные части, то и поломки у них идентичны. Самой распространенной проблемой у них является неисправность и повреждения датчиков скорости вращения колес. В остальном она достаточно надежна.

В своем стремлении сделать автомобили как можно более безопасными, производители оснащают их всевозможными вспомогательными системами, предназначенными для того, чтобы в нужный момент помочь водителю избежать опасности. Одна из них – это система курсовой устойчивости. На автомобилях разных марок она может называться по-разному: ESC у Honda, DSC у BMW, ESP у подавляющего большинства европейских и американских автомобилей, VDC у Subaru, VSC у Toyota, VSA у Honda и Acura, но предназначение у системы курсовой стабилизации одно – не позволить автомобилю сойти с заданной траектории при любых режимах езды, будь то разгон, торможение, движение по прямой или в повороте.

Работа ESC, VDC и любой другой может быть проиллюстрирована следующим образом: машина движется в повороте с набором скорости, внезапно одна сторона попадает на занесенный песком участок. Сила сцепления с дорогой резко меняется, и это может привести к заносу или сносу. Чтобы предотвратить уход с траектории, система динамической стабилизации моментально перераспределяет крутящего момента между ведущими колесами, и при необходимости подтормаживает колеса. А в случае, если автомобиль оснащен активной системой рулевого управления, изменяется угол поворота колес.

Впервые система курсовой устойчивости автомобиля появилась в далеком 1995 году, тогда получив название ESP или Electronic Stability Programme, и с тех пор стала наибольшее распространенной в автомобилестроении. В дальнейшем устройство всех систем будет рассматриваться на ее примере.

Устройство систем ESC, DSC, ESP, VDC, VSC, VSA

Система курсовой устойчивости представляет собой систему активной безопасности высокого уровня. Она является составной, состоящей из более простых, а именно:

  • ABS;
  • системы распределения тормозных усилий (EBD);
  • электронной блокировки дифференциала (EDS);
  • антипробуксовочной системы (ASR).

Данная система состоит из набора входных датчиков (давления в тормозной системе, угловой скорости колес, ускорения, скорости поворота и угла поворота руля и других), блока управления и гидравлического блока.

Одна группа датчиков применяется для оценки действий водителя (данные об угле поворота рулевого колеса, давлении в тормозной системе), другая помогает анализировать фактические параметры движения машины (оценивается частота вращения колес, поперечное и продольное ускорение, скорость поворота авто, давление в тормозной).

ЭБУ ESP, основываясь на данных, полученных от датчиков, подает соответствующие команды исполнительным устройствам. Помимо систем, входящих в состав самой ESP, ее блок управления взаимодействует с блоком управления двигателем и блоком управления АКПП. От них он также получает необходимую информацию и посылает им управляющие сигналы.

Читайте также:  Как снять панель приборов на дэу матиз

Система динамической стабилизации работает, посредством гидравлического блока ABS.

Принцип работы систем ESC, DSC, ESP, VDC, VSC, VSA

ЭБУ системы курсовой устойчивости работает непрерывно. Получая информацию от датчиков, анализирующих действия водителя, вычисляет желаемые параметры движения автомобиля. Полученные результаты сравниваются с фактическими параметрами, информация о которых поступает от второй группы датчиков. Несовпадение распознается ESP как неконтролируемая ситуация, и она включается в работу.

Стабилизируется движение следующими способами:

  1. подтормаживаются определенные колеса;
  2. изменяется крутящий момент двигателя;
  3. если автомобиль имеет систему активного рулевого управления, изменяется угол поворота передних колес;
  4. если машина имеет адаптивную подвеску, изменяется степень демпфирования амортизаторов.

Крутящий момент мотора изменяется одним из нескольких способов:

  • изменяется положение дроссельной заслонки;
  • пропускается впрыск горючего или импульс зажигания;
  • изменяется угол опережения зажигания;
  • отменяется переключение передачи в АКПП;
  • в случае полного привода осуществляется перераспределение крутящего момента на осях.

Насколько необходима система динамической стабилизации

Существует немало противников каких-либо вспомогательных электронных систем в автомобилях. Все они, как один, утверждают, что ESC, DSC, ESP, VDC, VSC, VSA и прочие только расхолаживают водителей и к тому же являются просто способом вытянуть из покупателя побольше денег. Свои доводы они подкрепляют еще и тем, что еще 20 лет назад, в автомобилях не было подобных электронных помощников, и, тем не менее, водители прекрасно справлялись с управлением.

Надо отдать должное, что доля истины в этих аргументах есть. В самом деле, многие водители, уверовав в то, что помощь ESC, DSC, ESP, VDC, VSC, VSA дает им практически безграничные возможности на дороге, начинают ездить, пренебрегая здравым смыслом. Итог может быть очень печальным.

Тем не менее, согласиться с противниками систем активной безопасности нельзя. Система курсовой устойчивости необходима, хотя бы как страховочная мера. Как показывают исследования, человек затрачивает намного больше времени на оценку ситуации и правильную реакцию, чем электронная система. ESP уже помогла сберечь жизнь и здоровье многим участникам дорожного движения (особенно начинающим водителям). Если же водитель отточил свое мастерство до такой степени, что система, хоть и работает, но не вмешивается в действия человека, его можно только поздравить.

Дополнительные возможности систем ESC, DSC, ESP, VDC, VSC, VSA

Система курсовой устойчивости, помимо своей основной задачи – динамической стабилизации автомобиля, может выполнять и дополнительные задачи, такие как предотвращение опрокидывания машины, предотвращение столкновения, стабилизация автопоезда и другие.

Внедорожники, в силу высоко расположенного центра тяжести, склонны к опрокидыванию при вхождении в поворот на высокой скорости. Для предотвращения такой ситуации предназначена система предотвращения опрокидывания, или Roll Over Prevention (ROP). В целях повышения устойчивости подтормаживаются передние колеса автомобиля, и снижается крутящий момент двигателя.

Для реализации функции предотвращения столкновения системам ESC, DSC, ESP, VDC, VSC, VSA дополнительно требуется адаптивный круиз-контроль. Вначале водителю подаются звуковые и визуальные сигналы, если реакции не последовало – автоматически нагнетается давление в тормозной системе.

Если система курсовой устойчивости выполняет функцию стабилизации автопоезда на автомобилях, оснащенных тягово-сцепным устройством, то она предотвращает рыскание прицепа за счет подтормаживания колес и уменьшения крутящего момента двигателя.

Еще одна полезная функция, которая бывает особенно необходима при езде по серпантину, заключается в повышении эффективности тормозов при нагреве (название Over Boost или Fading Brake Support). Работает она просто – при нагреве тормозных колодок автоматически повышается давление в тормозной системе.

Наконец, система динамической стабилизации может автоматически удалять влагу с тормозных дисков. Активизируется такая функция при включенных стеклоочистителях на скорости свыше 50 км/ч. Принцип действия заключается в кратковременном регулярном повышении давления в тормозной системе, в результате чего колодки прижимаются к тормозным дискам, те нагреваются и попавшая на них вода частично снимается колодками, а частично испаряется.
" alt="">

Системы курсовой устойчивости и Электроусилитель руля (ЭУР).

В этом разделе я коснусь некоторых вопросов по системам курсовой устойчивости автомобиля. Мы не будем очень подробно касаться вопросов устройства этих систем. При желании эту информацию легко можно найти на соответствующих ресурсах в сети. Коснемся лишь общих вопросов их назначения и функционирования, чтобы рядовому пользователю было более-менее понятно — что это такое и почему необходимо иногда уделять внимание проверке и калибровке этой жизненно-важной системы автомобиля.

Чем более скоростными становятся современные автомобили, тем меньше вероятности того, что человек сможет быстро и главное правильно отреагировать на ту или иную ситуацию, которая складывается на дороге. Любая электроника реагирует быстрее, чем водитель.

Но эти реакции электроники еще нужно сначала принять, проанализировать и только потом довести до исполнительных механизмов. Причем это процесс динамичный, т.е. очень быстро меняющийся во времени. Именно для этого была придумана система курсовой устойчивости автомобиля.

Система курсовой устойчивости (другое наименование — система динамической стабилизации) предназначена для сохранения устойчивости и управляемости автомобиля за счет заблаговременного определения и устранения критической ситуации.

Система позволяет удерживать автомобиль в пределах заданной водителем траектории при различных режимах движения (разгоне, торможении, движении по прямой, в поворотах и при свободном качении).

Читайте также:  Как слить бензин с логана

В зависимости от производителя различают следующие системы курсовой устойчивости:

ESP (Electronic Stability Programme) на большинстве автомобилей в Европе и Америке;

ESC (Electronic Stability Control) на автомобилях Honda, Kia, Hyundai;

DSC (Dynamic Stability Control) на автомобилях BMW, Jaguar, Rover, Mini, Mazda

DTSC (Dynamic Stability Traction Control) на автомобилях Volvo;

VSA (Vehicle Stability Assist) на автомобилях Honda, Acura;

VSC (Vehicle Stability Control) на автомобилях Toyota;

VDC (Vehicle Dynamic Control) на автомобилях Infiniti, Nissan, Subaru, Alfa Romeo

VDIM (Vehicle Dynamics Integrated Management) на автомобилях Toyota, Lexus

ASC, ASTC на автомобилях Mitsubishi

IVD, RSC на автомобилях Ford

Как Вы заметили, у некоторых производителей на разных моделях авто система курсовой устойчивости может «обзываться» по-разному.

Далее в тексте будем пользоваться аббревиатурой ESP .

Типовая конфигурация системы ESP приведена на рисунке ниже :

Система курсовой устойчивости является системой активной безопасности высокого уровня и в общем случае включает следующие системы:

— антиблокировочную систему тормозов (ABS),

— систему распределения тормозных усилий (EBD),

— электронную блокировку дифференциала (EDS),

— антипробуксовочную систему (ASR).

Входные датчики фиксируют конкретные параметры автомобиля и преобразуют их в электрические сигналы. С помощью датчиков система динамической стабилизации оценивает действия водителя и параметры движения автомобиля.

К входным датчикам системы ESP относятся:

— датчик давления в тормозной системе;

— датчики угловой скорости колёс;

— датчик продольного ускорения;

— датчик поперечного ускорения;

— датчик скорости поворота автомобиля .

Блок управления системы ESP принимает сигналы от датчиков и формирует управляющие сигналы на исполнительные устройства подконтрольных систем активной безопасности.

В своей работе блок управления ESP взаимодействует с блоком управления системы управления двигателем и блоком управления автоматической коробки передач.

Определение наступления аварийной ситуации осуществляется путем сравнения действий водителя и параметров движения автомобиля. В случае, когда действия водителя (желаемые параметры движения) отличаются от фактических параметров движения автомобиля, система ESP распознает ситуацию как неконтролируемую и включается в работу.

Стабилизация движения автомобиля с помощью системы курсовой устойчивости может достигаться несколькими способами:

— подтормаживанием определенных колес;

— изменением крутящего момента двигателя

— изменением угла поворота передних колес (при наличии системы активного рулевого управления);

— изменением степени демпфирования амортизаторов (при наличии адаптивной подвески) .

Мы заострим свое внимание на способе подтормаживания колес, как наиболее относящегося к теме нашего разговора.

Подтормаживание колес производится путем включения в работу соответствующих систем активной безопасности. Работа при этом носит циклический характер: увеличение давления, удержание давления, сброс давления.

Когда автомобиль входит в занос или делает скоростной маневр, система считывает сигналы с датчиков угловой скорости колес, продольного и поперечного ускорения, скорости поворота, а так же с важнейшего датчика угла поворота рулевого колеса в данный момент времени. В соответствии с полученными данными, система рассчитывает, какое колесо, в какой последовательности и с каким усилием нужно притормозить для сохранения заданной траектории движения автомобиля. Исходя из этого, легко понять, что если датчик поворота рулевого колеса неправильно откалиброван (реальный угол поворота рулевого колеса не соответствует тому углу, который «видит» система), то расчет алгоритма подтормаживания будет происходить неправильно, со всеми вытекающими последствиями.

Смысл калибровки датчика угла поворота рулевого колеса заключается в том, что положение руля, соответствующее движению автомобиля по прямой (т.н. физический «ноль» руля) должно соответствовать нулевому значению датчика угла поворота рулевого колеса (т.н. программный «ноль» руля), которое записывается в память с помощью системного сканера.

Приведу пример из практики. На картинке ниже представлено состояние датчика угла поворота руля некоего автомобиля, приехавшего к нам на «сход-развал» после скитаний по нескольким сервисам по причине неадекватного поведения автомобиля на дороге.

Левое значение на картинке — это физический «ноль» (руль стоит прямо, передние колеса направлены строго прямо соответственно движению автомобиля по прямой). Значение справа на картинке — это состояние датчика угла поворота рулевого колеса на данный момент времени. О каком нормальном передвижении данного авто тут можно говорить даже при нормальном «сход-развале»? После перекалибровки данного датчика все встало в норму.

Немного отвлекаясь от темы, еще раз подчеркну важность правильной калибровки датчика угла поворота рулевого колеса , поскольку он участвует в работе не только системы курсовой устойчивости, но и в системах:

Подробнее о назначении и работе каждой из систем можно узнать, перейдя по соответствующим гиперссылкам.

Теперь скажу пару слов по Электроусилителю руля (поподробнее – перейти по ссылке), не зря же он выведен в заголовок этой страницы. В автомобилях, обрудованных ЭУР, датчик угла поворота рулевого колеса , как правило, находится в самом ЭУР-е, и так же подлежит калибровке нулевого положения, причем даже на автомобилях НЕ ОБОРУДОВАННЫХ системами курсовой устойчивости, в связи со спецификой своей работы.

Поведение машины на дороге с плохо откалиброванным ЭУР может ассоциироваться с неправильно отрегулированным «сход-развалом».