Зачем нужна система курсовой устойчивости / Автобегиннер.ру
Главная цель системы курсовой устойчивости (ESC) — не позволить машине отклониться от намеченной траектории при проведении маневров. Ее первое название — управляющее устройство. Именно так она называлась, когда в конце пятидесятых годов была презентована компанией Daimler-Benz. Однако система несколько раз модернизировалась, пока приобрела те качества, которыми она обладает сегодня.
Как работает ESC
Системой стабилизации может быть оснащен практически любой современный автомобиль. Она работает в связке с ESP (система автоматической блокировки колес) и с управляющим блоком силового агрегата. ESC постоянно выполняет антиаварийные действия, хотя они и далеко не всегда могут ощущаться водителем.
Принцип действия системы заключается в том, что она выборочно притормаживает колеса автомобиля во время нестандартной ситуации на дороге. В результате этих манипуляций машина возвращается в начальное положение.
Необходимость регулировки колес определяется автоматикой. Выбор колес, которые необходимо притормозить, совершает гидромодулятор, создающий давление в системе тормозов.
Происходит это следующим образом: блок управления мотора получает сигнал о необходимости сократить подачу горючего, а значит — и на снижение частоты вращения колесных пар. Таким образом авто не может уйти за намеченную траекторию поворота. Если автоматика выявит, что наметился слишком крутой поворот, она подтормозит определенное колесо и сократит крутящий момент мотора. При подтормаживании система взаимодействует с ABS. В результате этого происходит повышение давления в тормозной системе, после чего оно начинает поддерживаться на должном уровне, а затем давление сбрасывается.
Стабилизирующая система может работать как при разгоне, так и во время торможения. Алгоритм выполняемых действий диктуется конкретной ситуацией. Основная задача ESC — вовремя выявить опасный момент. Автоматика все время соизмеряет действия водителя и управляемой им машины.
Система активируется, когда действия человека отличаются от параметров движения авто.
Стабилизация движения машины происходит следующими способами:
- выборочное подтормаживание колес;
- регулирование частоты оборотов силового агрегата;
- регулирование поворота колес;
- изменение уровня демпфирования амортизаторной системы.
Частота оборотов мотора может быть изменена отменой перехода на другую передачу, изменением угла наклона дроссельной затворки или пропуском впрыска горючего. Если речь идет о полноприводном автомобиле, то изменения могут происходить путем распределения крутящего момента по осям.
Как устроена система
Стабилизирующая система состоит из нескольких блоков: ABS (не дает заблокировать тормозную систему), EBD (занимается распределением тормозной силы), EDS (блокирует механизм передачи мощности) и TCS (не дает колесам пробуксовывать).
В систему включены несколько датчиков, ЭБУ и гидроблок.
Назначение датчиков — отслеживание параметров движения машины с последующей их передачей на ЭБУ. Также эта умная система способна отслеживать действия водителя. Для этого происходит задействование некоторых специальных датчиков. Отслеживанием параметров движения авто занимаются датчики давления, частоты оборотов колесных пар и угловой скорости автомобиля.
БУ получает сигналы от датчиков, на основе которых он, в свою очередь, начинает подавать сигналы следующим исполнительным устройствам:
- дросселям системы антиблокировки;
- дросселям противобуксовочной системы;
- тормозам;
- контрольным лампам.
Во время активации ЭБУ происходит ее взаимодействие с АКП и блоком, занимающимся управлением мотором. Кроме приема сигналов от этих узлов, управляющий блок еще создает команды для их элементов.
Как отключить ESC и когда это нужно делать
Иногда система стабилизации может создавать водителю определенные неудобства, и ее можно отключить.
Отключение ESC может иметь смысл, если на авто установлены колеса с различными диаметрами или когда используется задняя докатка. Также использование системы теряет целесообразность во время езды по траве, песку и прочему бездорожью. Если машина застряла в снегу или в грязи, и ее приходится раскачивать, то в этом случае ESC тоже лучше отключить. То же самое нужно сделать и при тестировании автомобиля на стенде.
Положительные и отрицательные стороны
К неоспоримым преимуществам ESC можно отнести:
- удерживание машины на заданной траектории;
- предотвращение возможной аварии при создании нестандартной ситуации;
- предотвращение аварийных ситуаций.
Есть здесь и свои минусы, к которым, прежде всего, можно отнести невысокую эффективность системы на больших скоростях и при незначительном радиусе поворота.
Также водители в качестве минусов приводят необходимость отключения системы в определенные моменты.
Некоторые автолюбители отмечают, что система будет только мешать, если на дороге во время движения возникнет реальная аварийная ситуация. Например, машина попала в занос, и в этом случае приходится усиленно газовать, а система, наоборот, мешает этому, блокируя подачу горючего. И все же специалисты рекомендуют держать систему включенной. Особенно это касается неопытных водителей, так как им ее использование поможет избежать создания аварийного момента.
Кстати, если экстрим — это ваше все, не нужно думать, что система обязательно будет вам мешать хулиганить. ESC имеет несколько рабочих режимов, один из которых активируется, только когда наступит критический момент.
Заключение
Система курсовой устойчивости призвана помогать водителям при разрешении нестандартных ситуаций на дороге. Однако не нужно забывать, что возможности электроники ограничены, и управляющий транспортным средством человек не должен терять бдительности ни при каких обстоятельствах.
порог нестабильности — журнал За рулем
При всем разнообразии аббревиатур (ESP, DSC, TCS, ASR) системы активной безопасности имеют общего предка в лице АБС.
Появление антиблокировочной системы (AБС) дало возможность оптимизировать торможение, что существенно повысило безопасность автомобиля. Расширение влияния электроники на процессы управления оказалось вопросом времени.
ПЕДАЛЬ В ПОЛ
Первой ступенью эволюции стала противобуксовочная система (ASR, TCS, TRC). Ее задача – контроль тягового усилия на ведущих колесах и поддержание курсовой устойчивости. В различных режимах движения колёса то и дело проскальзывают, то есть возникает расхождение между действительной скоростью и окружной скоростью колес. Особенно сильно это проявляется при ускорении (пробуксовка) и замедлении (блокировка). Величина проскальзывания напрямую влияет на сцепление с покрытием и передачу усилий ускорения, замедления и поворота. В условиях замедления при превышении определенного порога AБС начинает контролировать проскальзывание, а при ускорении на помощь приходит противобуксовочная система (ПБС).
Современные ПБС могут воздействовать на пробуксовку ведущих колес двумя способами: уменьшением крутящего момента двигателя и/или подтормаживанием проскальзывающего колеса. Для «удушения» двигателя есть несколько способов: уменьшение подачи топлива, изменение угла опережения зажигания, прикрытие дроссельной заслонки (при наличии электронного дросселя). ПБС только ставит задачу модулю управления двигателем – воздействие на тормозную систему осуществляется ресурсами AБС.
Конструктивно ПБС не что иное, как модернизированная AБС. Тормозные системы современных автомобилей построены по двухконтурной диагональной схеме. К антиблокировочной системе с восемью клапанами (по два на каждое колесо) добавлены два клапана управления тяговым усилием (по одному в каждом контуре). Скорость колес отслеживается датчиками AБС. При необходимости задействовать тормоза ПБС работает в тех же трех режимах, что и AБС: повышение, удержание и снижение давления. Контуры работают сходным образом.
Все схемы открываются в полный размер по клику мышки.
Приведем пример действия системы при пробуксовке переднего правого колеса. С помощью насоса и клапанов давление повышается только в контуре буксующего колеса. Дополнительный клапан ПБС изолирует контур переднего правого и заднего левого колес от главного тормозного цилиндра, иначе рабочаяжидкость уходила бы в цилиндр. Далее клапаны AБС разделяют контуры. При уменьшении пробуксовки изолируется суппорт, а насос отключается. Если проскальзывание продолжает уменьшаться, давление снижается с помощью насоса и клапанов. При необходимости цикл повторяется. У полноприводного автомобиля ПБС работает таким же образом, но дополнительно может отправлять запрос в блок управления полным приводом на перераспределение крутящего момента по осям, чтобы уравнять проскальзывание всех колес.
Пробуксовка ведущих колес опасна во многих ситуациях, особенно зимой. Все видели заднеприводные автомобили, которые поднимаются в горку чуть не боком. А при обычном движении в повороте они могут сорваться в занос.
Не лучше обстоят дела и с передним приводом. Для таких машин характерен снос при резком старте или прохождении поворота «на грани». Движение по прямой тоже способно подкинуть сюрприз, если одна сторона машины окажется на льду. Страшно не само попадание на такой участок, а съезд с него: когда проскальзывающее колесо вновь обретет хорошее сцепление, машину может кинуть в сторону. Во всех подобных ситуациях ПБС регулирует проскальзывание ведущих колес.
ИДЕМ ПОД РУКУ
Следующей ступенью эволюции стала система курсовой устойчивости, или система динамической стабилизации (ESP, DSC, VSC). Этот помощник способен поддерживать заданное водителем направление движения в различных условиях. Там, где пасует ПБС, теми же средствами воздействия справится ESP.
При сносе или заносе ESP воздействует на тормоза и/или крутящий момент двигателя в зависимости от ситуации. Если автомобиль не вписывается в левый поворот, ESP подтормозит заднее левое колесо, создав дополнительный момент вращения.
В случае возникновения заноса в этом же повороте электронный помощник исправит ситуацию, придержав переднее правое колесо. Направленный вправо противодействующий момент погасит занос.
Система действует на упреждение, пресекая саму возможность неустойчивости. Часто водитель даже не ощущает стороннего вмешательства – лишь индикация системы дает понять, что он где-то ошибся.
АПГРЕЙД
Как же доработали AБС, чтобы получить описанные возможности? В гидроблок помимо двух клапанов ПБС добавили еще два для работы ESP. А саму машину оборудовали дополнительными датчиками. Гидроблок работает в трех режимах. Два клапана (по одному на каждый контур) стоят между главным тормозным цилиндром и стороной всасывания насоса, чтобы пропустить достаточное количество тормозной жидкости при работе ESP. В остальном система работает подобно противобуксовочной, управляя давлением независимо для каждого колеса. Расходные клапаны, показанные на схеме, служат для снижения гидравлического шума тормозной жидкости в случае больших перепадов давления.
Они работают механически и иногда встречаются в базовых блоках AБС.
Для определения курса автомобиля ESP использует датчик положения руля. Воздействующие на машину силы отслеживает комбинированный датчик, который оценивает величину поворота вокруг вертикальной оси и поперечные перегрузки. Также ESP определяет скорость – общую и каждого колеса в отдельности – с помощью датчиков AБС. При несоответствии параметров, когда, например, машина не вписывается в вираж (руль повернут, а она движется по прямой), система вмешивается в управление.
Датчик положения руля располагается на колонке в виде отдельного элемента либо его встраивают в комбинированный переключатель света. Существует несколько типов датчиков положения: с элементами Холла, магниторезистивные и фотоэлектрические (самые распространенные). Блок с несколькими фотоэлектрическими датчиками, состоящими из светодиодов и фототранзисторов, считывает диск с прорезями, который вращается вместе с рулем. При вращении диска свет диода воспринимается фототранзистором.
Простейший блок имеет две пары датчиков, сигналы которых сдвинуты друг относительно друга. На основании разницы фаз рассчитываются угол и скорость поворота руля, а также нейтральное положение.
Комбинированный сенсор определяет воздействующие на машину силы. Он включает в себя минимум два датчика, которые представляют собой разновидность акселерометра и работают как механически, так и электронным способом. Обычно это устройство располагают под передним пассажирским сиденьем или центральной консолью. Оно очень чувствительно к ударам, при установке его следует точно выверять и затягивать с определенным усилием. Небрежность может сказаться на результатах и нарушить работу ESP.
ВЕРТИКАЛЬ ВЛАСТИ
В состав систем стабилизации иногда входит датчик давления тормозной жидкости. Он нужен системе помощи при экстренном торможении, когда водитель от испуга нажимает на педаль быстро, но недостаточно сильно. «Дожиматель» мгновенно создает максимальное давление в приводе. Такие устройства делятся на механические (функция конструктивно включена в вакуумный насос) и электронные (встроены в систему стабилизации).
В последнее время функции ESP дополняют помощью при спуске с горы или электронной имитацией блокировки дифференциала. Работают они по схожему с описанным выше принципу – оценивая силы, воздействующие на автомобиль, и корректируя тормозами скорость и направление движения.
С момента создания простейшей AБС до появления современных систем стабилизации прошло не так уж много времени, и прогресс в этом направлении продолжается. Но не стоит забывать, что даже самые изощренные электронные помощники не способны отменить законы физики.
ПАЛКИ В КОЛЕСА
У ПБС есть недостатки. В некоторых экстремальных ситуациях, когда спасти положение можно только резким нажатием на газ (например, чтобы вытащить переднеприводный автомобиль из заноса), ПБС не позволит сделать это. Однако отключать систему не стоит – пользы от нее больше, чем вреда.
УЖЕ ПРОХОДИЛИ
Функцию ESP в разных машинах можно отключить полностью либо частично, когда она отодвигает порог срабатывания. Но часто отключение вообще не предусмотрено.
Пожалуй, оно оправданно лишь во время гонок, контраварийного обучения и преодоления бездорожья. Во всех остальных случаях ESP окажется полезной даже для опытного водителя.
Неисправности ESP – это в большинстве своем неисправности обычной AБС, о которых мы подробно рассказывали в ЗР, 2013, № 7. Конечно, возможны отказы дополнительных элементов, но чаще всего проблемы кроются в датчиках скорости колес.
Электронный контроль устойчивости
- Алкогольные блокировки
- Антиблокировочная тормозная система в автомобилях (ABS)
- Черные ящики/автомобильные регистраторы данных
- EМеры безопасности – известные последствия для безопасности 900 05 Интеллектуальная адаптация скорости (ISA)
- Напоминания о ремнях безопасности
Что такое электронный контроль устойчивости (ESC)?
Электронный контроль устойчивости (ESC) — это система активной безопасности, которая может быть установлена на легковые и грузовые автобусы.
Это расширение технологии антиблокировочной тормозной системы, которая имеет датчики скорости и независимое торможение для каждого колеса. Он направлен на стабилизацию автомобиля и предотвращение заноса при любых условиях вождения и ситуациях в пределах физических ограничений. Это достигается за счет определения критической дорожной ситуации и применения определенного тормозного усилия на одном или нескольких колесах по мере необходимости. При необходимости крутящий момент двигателя также регулируется автоматически (SUPREME).
ESC решает проблему заноса и аварий из-за потери контроля над транспортными средствами, особенно на мокрой или обледенелой дороге или при опрокидывании.
Насколько эффективно? Оценочные исследования показали, что установка ESC в автомобилях может привести к значительному сокращению аварий, смертей и серьезных травм. Шведское исследование, проведенное в 2003 году, показало, что автомобили, оснащенные системой ESC, на 22% реже попадают в аварии, чем машины без нее.
Было на 32% и 38% меньше аварий во влажных и снежных условиях соответственно [48]. Исследование, проведенное в Японии, показало, что электронная система стабилизации снижает количество аварий на 30–35 % [2]. В Германии одно исследование показало аналогичное снижение, а другое показало снижение числа аварий с потерей управления с 21% до 12% [8]. Британские исследования показывают, что оснащение автомобиля системой ESC снижает риск попасть в аварию со смертельным исходом на 25%. Исследование также показывает особенно высокую эффективность снижения количества серьезных аварий, связанных с другими ситуациями потери управления, такими как занос (33%) и опрокидывание (59%).%) [23]. Исследование, проведенное Страховым институтом безопасности дорожного движения США (2006 г.), показало, что ESC приводит к снижению на 32% риска аварий с участием нескольких транспортных средств со смертельным исходом и снижению риска аварий с участием одного транспортного средства более чем на 40% (из них со смертельным исходом:56 %).
Подсчитано, что оснащение всех транспортных средств системой ESC может предотвратить более 500 смертей и 2500 серьезных травм в год только в Европейском Союзе (FIA Foundation, 2007).
Норвежский анализ выгод и затрат рассматривал два сценария установки ЭКУ [16]. Во-первых, система ESC продолжает постепенно устанавливаться в автопарке, но не является обязательной. Соотношение выгод и затрат в этом сценарии было оценено в 4. Второй сценарий предусматривал модернизацию ESC на всех автомобилях любого возраста, что дало соотношение выгод и затрат около 0,4.
Кто сейчас использует ESC? ESC присутствует на рынке с 1995 года и входит в стандартную комплектацию многих автомобилей среднего и высшего ценовых классов, но еще не входит в комплектацию автомобилей меньшего размера. Рейтинг соответствия страны публикуется EuroNCAP, который пропагандирует его установку как важное устройство безопасности. Швеция была лидером в продвижении ESC на национальном уровне, и в 2006 году более 90% новых автомобилей, проданных в Швеции, были оснащены электронным контролем устойчивости.
Была создана международная группа экспертов для согласования согласованных технических спецификаций и методов испытаний для Глобального технического регламента (GTR) по системам ЭКУ, предназначенным для установки на легковые автомобили и легкие фургоны. В ноябре 2007 года Организация Объединенных Наций объявила, что с 2010 года в результате нового соглашения, достигнутого в Женеве, грузовики и большегрузные автомобили будут оснащены противоскользящей электронной системой контроля устойчивости (ESC). Новый регламент, составленный Европейской экономической комиссией Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН), способствует гармонизации стандартов во всем мире. Ожидается, что аналогичные требования для легковых автомобилей будут согласованы в следующем году.
Австралазийская программа оценки новых автомобилей объявила, что с 2008 года только автомобили с ESC будут получать пять звезд. В США в 2007 году был принят закон, согласно которому ESC является обязательным стандартным оборудованием для всех легковых автомобилей, многоцелевых транспортных средств, грузовиков и автобусов с разрешенной полной массой 4536 кг или менее, начиная с 2012 модельного года.
Лаборатория автомобильной электроники Clemson: Электронные системы контроля устойчивости
Электронный контроль устойчивости
|
Начиная с 2012 модельного года все автомобили и легкие грузовики, продаваемые в США, должны иметь электронную систему контроля устойчивости.