Система курсовой устойчивости

Система курсовой устойчивости

Система курсовой устойчивости (другое наименование – система динамической стабилизации) предназначена для сохранения устойчивости и управляемости автомобиля за счет заблаговременного определения и устранения критической ситуации. С 2011 года оснащение системой курсовой устойчивости новых легковых автомобилей является обязательным в США, Канаде, странах Евросоюза.

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

В зависимости от производителя различают следующие названия 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;
• 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.

Устройство и принцип действия системы курсовой устойчивости рассмотрены на примере самой распространенной системы ESP, которая выпускается с 1995 года.

Устройство системы курсовой устойчивости

Система курсовой устойчивости объединяет входные датчики, блок управления и гидравлический блок в качестве исполнительного устройства.

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.

Используются в оценке действий водителя датчики угла поворота рулевого колеса, давления в тормозной системе, выключатель стоп-сигнала. Оценивают фактические параметры движения датчики частоты вращения колес, продольного и поперечного ускорения, угловой скорости автомобиля, давления в тормозной системе.

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

• впускные и выпускные клапаны системы ABS;
• переключающие и клапаны высокого давления системы ASR;
• контрольные лампы системы ESP, системы ABS, тормозной системы.

В своей работе блок управления ESP взаимодействует с системой управления двигателем и автоматической коробки передач (через соответствующие блоки). Помимо приема сигналов от этих систем блок управления формирует управляющие воздействия на элементы системы управления двигателем и АКПП.

Для работы системы динамической стабилизации используется гидравлический блок системы ABS/ASR со всеми компонентами.

Принцип работы системы курсовой устойчивости

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) .

При недостаточной поворачиваемости система ESP предотвращает увод автомобиля наружу за пределы траектории поворота, подтормаживая заднее внутреннее колесо и изменяя крутящий момент двигателя.

При избыточной поворачиваемости занос автомобиля в повороте предотвращается подтормаживанием переднего наружного колеса и изменением крутящего момента двигателя.

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

Изменение крутящего момента двигателя в системе ESP может осуществляться несколькими путями:

• изменением положения дроссельной заслонки;
• пропуском впрыска топлива;
• пропуском импульсов зажигания;
• изменением угла опережения зажигания;
• отменой переключения передачи в АКПП;
• перераспределением крутящего момента между осями (при наличии полного привода).

Система, объединяющая систему курсовой устойчивости, рулевое управление и подвеску носит название интегрированной системы управления динамикой автомобиля.

Дополнительные функции системы курсовой устойчивости

В конструкции системы курсовой устойчивости могут быть реализованы следующие дополнительные функции (подсистемы): гидравлический усилитель тормозов, предотвращения опрокидывания, предотвращения столкновения, стабилизации автопоезда, повышения эффективности тормозов при нагреве, удаления влаги с тормозных дисков и и др.

Все перечисленные системы, в основном, не имеют своих конструктивных элементов, а являются программным расширением системы ESP.

Система предотвращения опрокидывания ROP (Roll Over Prevention) стабилизирует движение автомобиля при угрозе опрокидывания. Предотвращение опрокидывания достигается за счет уменьшения поперечного ускорения путем подтормаживания передних колес и снижения крутящего момента двигателя. Дополнительное давление в тормозной системе создается с помощью активного усилителя тормозов.

Система предотвращения столкновения (Braking Guard) может быть реализована в автомобиле, оснащенном адаптивным круиз-контролем. Система предотвращает опасность столкновения с помощью визуальных и звуковых сигналов, а в критической ситуации – путем нагнетания давления в тормозной системе (автоматического включения насоса обратной подачи).

Система стабилизации автопоезда может быть реализована в автомобиле, оборудованным тягово-сцепным устройством. Система предотвращает рыскание прицепа при движении автомобиля, которое достигается за счет торможения колес или снижения крутящего момента.

Система повышения эффективности тормозов при нагреве FBS (Fading Brake Support, другое наименование – Over Boost) предотвращает недостаточное сцепление тормозных колодок с тормозными дисками, возникающее при нагреве, путем дополнительного увеличения давления в тормозном приводе.

Система удаления влаги с тормозных дисков активируется на скорости свыше 50км/ч и включенных стеклоочистителях. Принцип работы системы заключается в кратковременном повышении давления в контуре передних колес, за счет чего тормозные колодки прижимаются к дискам и происходит испарение влаги.

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.

Динамическая стабилизация ESP работает вместе с антиблокировочной системой ABS, о которой мы рассказывали ранее. ESP использует датчики скорости, которыми пользуется АБС, а также, возможности системы торможения для быстрой реакции на изменяющуюся обстановку.

Основной причиной вымешивания системы курсовой устойчивости ESP в управление автомобилем, является разница между углом поворота руля и углом отклонения машины. Этот показатель, говорит о том, произошёл занос или нет.

Как же динамическая стабилизация исправляет ситуацию? Это происходит путём уменьшения скорости вращения определённых колёс, в зависимости от того как и в какую сторону заносит ваш автомобиль. Кроме того уменьшается общая скорость транспортного средства. Таким образом, машина возвращается к первоначальной траектории движения и все остаются целыми, невредимыми и с уравновешенной нервной системой.

Чаще всего водитель даже не замечает того что его машина должна была сорваться в занос, потому как система курсовой устойчивости ESP очень быстро реагирует на ситуацию. Считывание информации со всех датчиков происходит 50 раз в секунду, так что реакция на изменение действительно очень быстрая.

Названий много – суть одна

Траектория движения машины с ESP и без

Основной и самый значительный производитель аппаратуры для курсовой стабилизации — компания Bosch, и как раз их продукт называется ESC – electronic stability control. Но в нашем мире не бывает бесконкурентного производства, и потому существует ещё несколько компаний производящих такое же оборудование, но под другими названиями.

Так же и автопроизводители различных марок машин устанавливают эти механизмы, давая им разные названия. Ниже мы предоставим вам таблицу, кратко сопоставляющую автомобили и названия, установленных в них систем курсовой стабилизации.

У всех них один и тот же принцип работы, и таблица поможет вам не путаться в обилии слов означающих одно и то же.

Это относительно краткий перечень, на самом деле разновидностей названий систем обеспечивающих курсовую устойчивость, гораздо больше. Но в главном они пересекаются — это работа для того что бы избежать критических ситуаций и сохранить безопасность водителя и пассажиров в неприкосновенности.

Бойся опытного водителя

В обычных режимах вождения, ESP работает постоянно, не имеет значения, на какой скорости и, по какой дороге вы едите.

Отключение ESP может привести к неуправляемому заносу

Однако для любителей дорожного экстрима существует кнопка отключения стабилизации вашей машины. Правда, такую функцию производители добавляют не во всех моделях. Например, в машинах бизнес класса, чаще всего динамическая стабилизация не отключается.

Смысл отключения курсовой устойчивости в том, что опытный водитель может, для собственного удовольствия, создать контролируемый занос авто или при выходе из поворота дать газу, что приведёт к небольшому заносу задних колёс.

При включённой системе курсовой устойчивости, сделать такое не представляется возможным, так как электроника пресечёт эти попытки на самой первоначальной стадии.

Но все мы люди и все могут ошибаться, и потому отключая курсовую устойчивость, вы берёте на себя всю ответственность за риск. Причём это не только риск для вас, но и опасность для других участников движения.