В середине 90-х годов, был сделан значительный шаг в сторону безопасного вождения автомобиля, а именно была создана электронная система контроля устойчивости (ESC).
Разработчик этой системы - немецкий автоконцерн Bosch. Эта система впервые была установлена на Mercedes-Benz S-Class и BMW 7-й серии. На данный момент эта система известна под разными названиями, например, у Audi она называется ESP, у Ford - это Advance Trac, у GM - Stabilitrak, у Porsche - Porsche Stability Management.
Во всех этих системах, независимо от их названия, применяются датчики, которые вместе с электронным блоком управления (ЭБУ) помогают водителю при необходимости.
Бытует мнение, что чем мощнее автомобиль, тем менее он управляем. На самом деле любой автомобиль может отклониться от курса на скользкой дороге. Плохая управляемость автомобиля проявляется в ситуации, когда передние колеса не создают достаточную тягу, при желании водителя повернуть, и автомобиль продолжает двигаться вперед. При избыточной управляемости все происходит наоборот, при повороте машина отклоняется на больший угол, чем задумал водитель, заставляя задние колеса скользить, а автомобиль вращаться. Электронная система контроля устойчивости помогает избежать этих ситуаций.
Для решения возникающих задач, система электронной стабилизации имеет доступ к другим системам автомобиля. К этим системам относятся антиблокировочная и противобуксовочная системы. Центр системы ESC – это датчик вращения. Его стараются расположить как можно ближе к центру автомобиля. Если Вы сидите в водительском сидении, то датчик вращения находится под правым локтем где-то между Вами и пассажиром.
Как работает датчик вращения?
Датчик вращения контролирует вращение автомобиля вокруг оси Z. Если на повороте автомобиль заносит, система ESC фиксирует это и предпринимает действия, чтобы стабилизировать положение автомобиля. В распоряжении ESC находятся все современные электронные системы автомобиля, поэтому она может активировать один или несколько тормозов, в зависимости от ситуации и изменить угол открытия дросселя, чтобы уменьшить скорость движения. Электронный блок управления ESC фиксирует разницу между углом поворота рулевого колеса и направлением автомобиля, производит поправки, чтобы направление автомобиля совпадало с тем, которое задумал водитель.
Компоненты электронной системы стабилизации.
Электронная система контроля стабилизации (ESC), пользуется двумя другими системами, ABS и traction control, а также несколькими датчиками. Таким образом, через ABS, ESC может воздействовать на одно конкретное колесо или на все сразу, по мере необходимости, чего не может сделать водитель.
Для безопасности движения ESC контролирует тягу автомобиля и в случае, если обнаруживается резкое возрастание скорости вращения одного из ведущих колес (что означает потерю сцепления и начало буксования), электронный блок управления принимает меры для снижения тяги и/или притормаживая это колесо.
Для снижения тяги могут (в зависимости от реализации системы) использоваться следующие методы:
Во время работы ESC получает информацию с трех типов датчиков:
Добрый день, уважаемые читатели.
В этой статье из серии "Системы безопасности автомобиля" речь пойдет о системе активной безопасности ESP . ESP - Electronic Stability Program - система динамической стабилизации или система курсовой устойчивости . Так же как и рассмотренная в предшествующей статье серии , система ESP служит не для устранения аварии, а для ее предотвращения.
Однако в отличие от той же , система динамической стабилизации распространена еще не слишком сильно, и на относительно недорогих зарубежных и тем более отечественных легковых автомобилях ее встретить пока невозможно.
Полагаю, что это дело времени, и лет так через 5 esp станет общепринятым стандартом, а автомобилей без этой системы просто не будут выпускать.
Пришло самое время перейти к подробному рассмотрению системы, однако для начала я хочу привести пример ситуации, в которой esp могла бы помочь избежать ДТП.
Итак, предлагаю Вам ознакомиться с видео, в котором автомобиль попадает в занос на сухой дороге и провоцирует ДТП:
Как Вы уже поняли при просмотре видео, виновником ДТП является автомобиль, который попал в занос. Хотя на самом деле нарушают чуть ли не все участники инцидента.
Система ESP позволяет избежать именно таких заносов, например, возникших при попадании колеса или нескольких колес автомобиля на обочину.
Постараюсь описать принципы работы системы динамической стабилизации максимально просто, чтобы у Вас не осталось никаких вопросов.
ESP работает следующим образом : система контролирует положение рулевого колеса автомобиля и его реальное направление движения. До тех пор, пока автомобиль едет строго по направлению руля, система не вмешивается в работу.
Однако в том случае, если траектория автомобиля вдруг перестанет соответствовать положению рулевого колеса (такое может произойти в случае заноса или сноса), система немедленно вмешается и поможет водителю избежать ДТП.
Конечно же в реальности работа системы протекает более сложно. ESP является расширением и во многом задействует устройства и механизмы, которые присутствую в ABS. Однако для ESP необходимо наличие также акселерометра (датчика, определяющего реальное направление движения автомобиля) и датчика, определяющего положение рулевого колеса автомобиля.
В случае расхождения результатов двух вышеперечисленных датчиков система ограничивает тормозные усилия, прикладываемые к одному или нескольким колесам (заставляя их тормозить меньше), а в некоторых случаях вмешивается и в работу двигателя (заставляя автомобиль разгоняться или притормаживать).
Система курсовой стабилизации автомобиля в движении имеет 20-летнюю историю развития, в течение которой она получила всеобщее признание, и применяется в настоящее время практически на всех моделях современных автомашин. Она предназначена для автоматической корректировки курсового положения автомобиля в условиях заноса.
ESP стабилизирует положение автомобиля в условиях заноса
Каждый производитель автомобильной техники систему курсовой устойчивости на своих моделях называл по-разному. Поэтому она имеет много разных сокращённых наименований, способных ввести в заблуждение неискушённых автолюбителей. Первые автоматы курсовой стабилизации немецких автомобилей Mercedes Benz и BMW получили название Elektronisches Stabilitatsprogramm.
Аббревиатура этого наименования ESP получила самое большое распространение и применяется практически европейских и американских производителей авто. На других моделях можно встретить такие сокращения и названия системы курсовой устойчивости:
Несмотря на большое количество имён, всё это оборудование используется для достижения одной цели – помочь водителю справиться с управлением на скользкой, мокрой или покрытой гравием дороге, где маневрирование автомашины приводит к заносам и потере курса.
Основная цель этой системы состоит в предотвращении срыва автомобиля в занос и бокового скольжения за счёт изменения передаваемого момента вращения на одно из колёс ведущей пары.При этом происходит предотвращение дальнейшего развития начавшегося заноса и стабилизируется положение машины на траектории перемещения во время выполняемого манёвра на скользкой дороге. В отдельных технических источниках она называется противозаносной системой, потому что такая ESP в автомобиле устраняет заносы и обеспечивает этим устойчивость удержания курса.
Эта картинка хорошо иллюстрирует работу системы ESP, которая удерживает автомобиль в крутом повороте
Действенность использования оборудования автоматической курсовой стабилизации подтверждается научными изысканиями, проведёнными экспертами американского института IIHS. По результатам проведённых исследований было выявлено, что использование ESP в автомашинах, попавших в дорожное происшествие, сократило смертность ДТП от 43 до 56%. Случаи переворачивания авто со смертельным исходом снизились на 77-80%. Автомобиль, оборудованный ESC, имеет значительно меньшую вероятность опрокидывания по сравнению с необорудованным автомобилем.
Данные германских страховых компаний свидетельствуют о том, что 35-40% всех смертельных ДТП могли бы быть предотвращены либо иметь более благоприятный исход, если бы на авто их участников была установлена система курсовой устойчивости. По мнению экспертов, данное оборудование однозначно оказывает помощь автолюбителю в экстремальных ситуациях. Оно во многих случаях является палочкой-выручалочкой малоопытных автолюбителей.
Современное оборудование контроля курсовой стабильности работает в комплексе с системой антиблокировки колёс ABS, заодно используя её механизмы. Единый комплекс этих двух систем работает согласованно, выполняя одновременно несколько процедур по обеспечению безопасного движения автомобиля. Структура системы курсовой устойчивости состоит из:
Таким образом, на входах контроллера постоянно имеется информация о скорости движения, об угле разворота руля, оборотах двигателя, давления в цилиндрах тормоза, об угловой скорости поперечного скольжения и её градиенте. Информация с датчиков непрерывно сравнивается с расчётными данными, запрограммированными в контроллере. При наличии отклонений контроллер вырабатывает корректирующие управляющие сигналы, поступающие на исполнительные механизмы тормозных цилиндров, подтормаживающие соответствующие колёса для возвращения траектории движения автомобиля к расчётной кривой.
Выбор подтормаживающих колёс и степень их торможения определяется системой автоматически и индивидуально, в зависимости от возникающей ситуации. Для автоматического торможения колёс применяется гидравлический модулятор ABS, который создаёт дополнительное давление в тормозных цилиндрах. В то же время в систему подачи топлива на двигатель поступает опережающий сигнал, уменьшающий поступление горючей смеси. В результате одновременно с торможением осуществляется уменьшение вращающего момента, подаваемого на колесо.
Чтобы наглядно представить, что такое ESP в автомобиле, обратите внимание на рисунки.
На этой иллюстрации все прекрасно видно и понятно
На данной картинке показаны линии вероятного движения автомобиля при превышении максимально допустимой скорости вхождения в крутой вираж на трассе. При повороте руля начинается занос машины. На левом рисунке красным пунктиром показана линия движения автомобиля без ESC при торможении водителем (машину разворачивает поперёк с выездом на встречную полосу). На правом рисунке красным пунктиром обозначена траектория движения без торможения, когда машину выносит в кювет. Зелёной линией и факелами на обеих картинках обозначены траектория движения автомобиля, оборудованного системой ESC, и колёса, которые автоматически подтормаживаются системой при появлении заноса.
Благодаря выборочному торможению системы ESP происходит стабилизация направления движения автомобиля
Система контроля срабатывает и действует в любых ситуациях, будь то разгон, накат или торможение. Алгоритм работы схемы контроля определяется возникающей ситуацией и системой привода колёс. Например, если при повороте машины влево срабатывает датчик заноса заднего моста, то ESC сокращает подачу топлива в двигатель и замедляет скорость. Если данная мера не устраняет занос, то происходит частичное торможение переднего правого колеса. За этой операцией следует дальнейшее действие по установленной программе, пока не будет устранено возникшее боковое скольжение задних колёс.
В ESP предусмотрена возможность регулирования трансмиссии в автомобилях с электронным . В таких автомобилях происходит автоматическое переключение на низшую передачу при появлении скольжения по аналогии с зимним способом вождения. Опытные водители, которые привыкли ездить на предельных скоростях и возможностях, отмечают, что система стабилизации курса мешает водить автомашину в таком режиме.
Система стабилизации машины ESP. Принципы управления
Такие ситуации могут возникать в определённые моменты, когда требуется увеличить тягу двигателя, а система контроля наоборот уменьшает её, устраняя скольжение автомобиля. Для таких случаев конструкторы устанавливают выключатели, с помощью которых можно принудительно отключить контрольную систему и осуществлять полностью ручное управление автомашиной.
Оборудование автоматической стабилизации курса входит в бортовой комплекс активной безопасности машины. Основное достоинство системы в том, что оборудованный ею автомобиль становится более послушным и нетребовательным к квалификации водителя. От него требуется только поворачивать руль, а система уже дальше самостоятельно выполняет все необходимые действия для правильного выполнения манёвра.
Однако всегда нужно помнить, что эта система также имеет пределы своих возможностей. При слишком большой скорости или слишком маленьком радиусе поворота даже самая совершенная система контроля устойчивости не сможет спасти машину от неконтролируемого заноса и переворота
Одним из важнейших изобретений в сфере автобезопасности, после изобретения трехточечных ремней, называют систему курсовой устойчивости, или ESC. Значение ее настолько велико, и благодаря ей настолько снизилось количество аварий, что во многих странах - ЕС, США, Австралия, Канада, Израиль - она стала обязательной для установки на новые автомобили.
Если коротко сформулировать предназначение ESC, то можно сказать, что основная задача состоит в том, чтобы автомобиль двигался именно в том направлении, в которое повернут руль. То есть она позволяет удерживать машину в пределах той траектории, которую задает водитель. Соответственно, если ваше авто ею оснащено, возникнет меньше ситуаций, в которых машина может уйти в занос, перевернуться, не вписаться в крутой поворот.
Стоит также сказать, что каждый производитель применяет свою аббревиатуру. Так, ESC применяется для автомобилей корейского производства: Kia, Hyundai, а также Хонда. Практически на всех европейских и американских авто используется сокращение ESP, о чем мы уже . Тойота применяет аббревиатуру VSC.
Стоит сказать, что название никак не отображается на функционале. Кроме того, электронный контроль устойчивости подтвердил свою высокую эффективность, благодаря чему и стал обязательным элементом системы безопасности.
Устройство
Еще одно из названий ESC - электронный контроль устойчивости (ЭКУ).
В принципе, другие ассистенты входят в ее состав:
Важнейшими компонентами являются:
Многочисленные датчики регистрируют характеристики передвижения транспортного средства и работу различных его агрегатов: давление тормозной жидкости, угол поворота руля, положение коленчатого вала; плюс к этому: угловая скорость, скорость вращения колес, ускорение и так далее.
Вся эта информация подается на электронный блок управления, где сопоставляется и анализируется по сложным алгоритмам и программам. На этой основе ЭБУ анализирует, насколько автомобиль в каждый конкретный момент времени отклоняется от заданного курса. Если такое отклонение зафиксировано, подаются импульсы на гидравлический блок, а от него на клапаны или антипробуксовочной системы.
При необходимости ESC подключает и другие агрегаты: инжектор, трансмиссию, подвеску. Благодаря такому подходу автомобиль следует по расчетной траектории. Понятно, что и водитель чувствует себя за рулем более спокойно.
Принцип действия
При анализе текущий ситуации блок управления системы ЭКУ сравнивает то, к каким действиям прибегает водитель и как на это реагирует авто. Например, если автомобилист поворачивает руль под определенным углом, чтобы вписаться в поворот, а автомобиль описывает более широкую дугу, выезжая на встречную полосу, предпринимаются различные действия:
Все это происходит благодаря передаче сигналов на различные системы автомобиля. Так, если ваше авто оснащено адаптивной подвеской, уменьшение крена или избежание заноса на повороте может быть достигнуто за счет изменения жесткости амортизаторов.
Подтормаживание происходит за счет передачи импульсов на гидроклапаны, связанные с главным тормозным цилиндром, соответственно давление в системе то повышается, то понижается в зависимости от дорожной ситуации. Также скорость снижается из-за того, что система управления двигателем уменьшает крутящий момент или изменяет угол открывания дроссельной заслонки.
Есть у ЭКУ и другие полезные функции:
Система курсовой устойчивости ESC – это электрогидравлическая система активной безопасности, главное назначение которой — не дать автомобилю уйти в занос, то есть предотвратить отклонение от заданной траектории движения при резком маневрировании. ESC имеет еще одно название — «система динамической стабилизации». Аббревиатура ESC расшифровывается как Electronic Stability Control — электронный контроль устойчивости (ЭКУ). Система стабилизации — это комплексная система, охватывающая возможности ABS и . Рассмотрим принцип действия системы, ее основные компоненты, а также положительные и отрицательные стороны эксплуатации.
Разберем принцип работы ESC на примере системы курсовой устойчивости ESP (Electronic Stability Programme) от компании Bosch, которая устанавливается на автомобили с 1995 года.
ESC стабилизирует положение автомобиля при заносе
Самое важное для ESP – это правильно определить момент наступления неконтролируемой (аварийной) ситуации. Во время движения система стабилизации непрерывно сопоставляет параметры движения автомобиля и действия водителя. Система начинает работать, если действия человека за рулем становятся отличными от фактических параметров движения машины. Например, резкий поворот руля на большой угол.
Система активной безопасности может стабилизировать движение автомобиля несколькими способами:
Система курсовой устойчивости не дает автомобилю уйти за пределы заданной траектории поворота. Если датчиками фиксируется недостаточная поворачиваемость, то ESP осуществляет притормаживание заднего внутреннего колеса, а также меняет крутящий момент двигателя. Если выявлена избыточная поворачиваемость, то система притормаживает переднее наружнее колесо, а также варьирует крутящий момент.
Чтобы подтормаживать колеса, ESP использует , на базе которой она построена. Цикл работы включает три стадии: повышение давления, поддержание давления, сбрасывание давления в тормозной системе.
Крутящий момент двигателя изменяется системой динамической стабилизации следующими способами:
Система курсовой устойчивости – это совокупность более простых систем: ABS (предотвращает блокировку тормозов), (распределяет тормозные усилия), EDS (блокирует дифференциал с помощью электроники), TCS (предотвращает пробуксовку колес).
Компоненты системы курсовой устойчивости: 1 – гидравлический блок с ЭБУ; 2 – датчики частоты вращения колес; 3 – датчик угла поворота рулевого колеса; 4 – датчик линейных и угловых ускорений; 5 – электронный блок управления двигателем Система динамической стабилизации включает в себя набор датчиков, электронный блок управления (ЭБУ) и исполнительное устройство – гидравлический блок.
Датчики отслеживают определенные параметры движения автомобиля и передают их в блок управления. С помощью датчиков ESC оценивает действия человека за рулем, а также параметры движения машины.
Для оценки действий человека за рулем система курсовой устойчивости использует датчики давления в тормозной системе и угла поворота рулевого колеса, а также выключатель стоп-сигнала. Параметры движения автомобиля отслеживают датчики давления в тормозной системе, частоты вращения колес, угловой скорости машины, продольного и поперечного ускорения.
На основании данных, полученных от датчиков, блок управления генерирует управляющие сигналы для исполнительных устройств систем, входящих в состав ESC. Команды от ЭБУ получают:
При работе ЭБУ взаимодействует с блоком управления автоматической коробки передач, а также с блоком управления двигателем. Блок управления не только принимает сигналы от данных систем, но и формирует для их элементов управляющие воздействия.
Кнопка отключения ESC Если система динамической стабилизации «мешает» водителю при управлении автомобилем, то ее можно отключить. Обычно для этих целей есть специальная кнопка на приборной панели. ESC рекомендуется отключать в следующих случаях:
Рассмотрим плюсы и минусы использования системы динамической стабилизации. Преимущества ESC:
Недостатки:
В Канаде, США и странах Европейского союза с 2011 года система курсовой устойчивости обязательно устанавливается на все легковые автомобили. Отметим, что названия системы различаются в зависимости от производителя. Аббревиатура ESC применяется на автомобилях Kia, Hyundai, Honda; ESP (Electronic Stability Programme) – на многих машинах Европы и США; VSC (Vehicle Stability Control) на автомобилях Toyota; система DSC (Dynamic Stability Control) на машинах Land Rover, BMW, Jaguar.
