Система стабілізації автомобіля (ESP). Система курсової стабілізації ESP

Одним з найважливіших винаходів у сфері автобезпеки після винаходу триточкових ременів називають систему курсової стійкості, або ESC. Значення її настільки велике, і завдяки їй настільки знизилася кількість аварій, що у багатьох країнах – ЄС, США, Австралія, Канада, Ізраїль – вона стала обов'язковою для встановлення нових автомобілів.

Якщо коротко сформулювати призначення ESC, можна сказати, що основне завдання полягає в тому, щоб автомобіль рухався саме в тому напрямку, в який повернутий кермо. Тобто вона дозволяє утримувати машину в межах траєкторії, яку задає водій. Відповідно, якщо ваше авто нею оснащене, виникне менше ситуацій, в яких машина може піти в замет, перевернутися, не вписатися в крутий поворот.

Варто також сказати, що кожен виробник застосовує абревіатуру. Так, ESC застосовується для автомобілів корейського виробництва: Kia, Hyundai та Хонда. Практично на всіх європейських та американських авто використовується скорочення ESP, про що ми вже . Toyota застосовує абревіатуру VSC.

Варто сказати, що назва не відображається на функціоналі. Крім того, електронний контроль стійкості підтвердив свою високу ефективність, завдяки чому став обов'язковим елементом системи безпеки.

Пристрій

Ще одна з назв ESC – електронний контроль стійкості (ЕКУ).

В принципі, інші помічники входять до її складу:

антиблокування гальм;
розподіл гальмівних зусиль;
антипробуксування;
блокування диференціалу.

Найважливішими компонентами є:

блок керування;
гідроблок;
сенсори.

Численні датчики реєструють характеристики пересування транспортного засобу та роботу різних його агрегатів: тиск гальмівної рідини, кут повороту керма, положення колінчастого валу; плюс до цього: кутова швидкість, швидкість обертання коліс, прискорення тощо.

Вся ця інформація подається на електронний блок управління, де зіставляється та аналізується за складними алгоритмами та програмами. На цій основі ЕБУ аналізує, наскільки автомобіль у кожний момент часу відхиляється від заданого курсу. Якщо таке відхилення зафіксовано, подаються імпульси на гідравлічний блок, а від нього на клапани або антипробуксовувальні системи.

При необхідності ESC підключає інші агрегати: інжектор, трансмісію, підвіску. Завдяки такому підходу автомобіль слідує за розрахунковою траєкторією. Зрозуміло, що й водій почувається за кермом спокійніше.

Принцип дії

При аналізі поточної ситуації блок управління системи ЕКУ порівнює те, яких дій вдається водій і як на це реагує авто. Наприклад, якщо автомобіліст повертає кермо під певним кутом, щоб вписатися в поворот, а автомобіль описує ширшу дугу, виїжджаючи на зустрічну смугу, робляться різні дії:

деякі з коліс підгальмовуються;
збільшується або зменшується;
змінюється кут повороту коліс.

Все це відбувається завдяки передачі сигналів на різні системи автомобіля. Так, якщо ваше авто оснащене адаптивною підвіскою, зменшення крену або запобігання занесення на повороті може бути досягнуто за рахунок зміни жорсткості амортизаторів.

Підгальмовування відбувається за рахунок передачі імпульсів на гідроклапани, пов'язані з головним гальмівним циліндром, відповідно тиск в системі підвищується, то знижується в залежності від дорожньої ситуації. Також швидкість знижується через те, що система управління двигуном зменшує крутний момент або змінює кут відкриття дросельної заслінки.

Є у ЕКУ та інші корисні функції:

запобігає перевертанню;
запобігає зіткненням з іншими машинами або нерухомими об'єктами;
підвищує ефективність роботи гальм;
стабілізація автопоїзда.

ESC трилітерна абревіатура: Електронний контроль стійкості (в автомобілі) Електронний регулятор ходу (в радіокерованій моделі) Європейська конфедерація стрілецького спорту Eden Synthetic Corps музична група Інші… …

Поєднання клавіш (синоніми: гаряча клавіша, клавіша швидкого доступу, клавіша швидкого виклику, клавіатурний прискорювач) (англ.

Кнопка Ctrl Ctrl (скорочення від Control, вимовляється /kənˈtrοl/) - системна кнопка (клавіша) на комп'ютерній клавіатурі. На сучасних клавіатурах для x86 «PC» знаходиться в нижньому лівому та правому кутах алфавітно-цифрового блоку. На комп'ютерах… … Вікіпедія

Клавіша Backspace (англ. Backspace повернення, літер. "пробіл назад") клавіша на клавіатурі комп'ютера, що служить для видалення символу (символів), що знаходиться позаду курсора (ліворуч від нього при способі листа "зліва направо", і навпаки). Поза… … Вікіпедія

Клавіша Pause/Break на клавіатурі Клавіша Pause/Break (англ. pause "зупиняти" та англ. break "переривати") клавіша, призначена для переривання поточного процесу. На … Вікіпедія

У середині 90-х років було зроблено значний крок у бік безпечного водіння автомобіля, а саме було створено електронну систему контролю стійкості (ESC).
Розробник цієї системи – німецький автоконцерн Bosch. Ця система вперше була встановлена на Mercedes-Benz S-Class та BMW 7-ї серії. На даний момент ця система відома під різними назвами, наприклад, у Audi вона називається ESP, у Ford – це Advance Trac, у GM – Stabilitrak, у Porsche – Porsche Stability Management.
У всіх цих системах, незалежно від їхньої назви, застосовуються датчики, які разом із електронним блоком керування (ЕБУ) допомагають водієві за потреби.

Існує думка, що чим потужніший автомобіль, тим менший він керований. Насправді, будь-який автомобіль може відхилитися від курсу на слизькій дорозі. Погана керованість автомобіля проявляється в ситуації, коли передні колеса не створюють достатньої тяги, за бажання водія повернути, і автомобіль продовжує рухатися вперед. При надмірній керованості все відбувається навпаки, при повороті машина відхиляється на більший кут, ніж задумав водій, змушуючи задні колеса ковзати, а автомобіль обертатиметься. Електронна система контролю стійкості допомагає уникнути цих ситуацій.

Для вирішення завдань, система електронної стабілізації має доступ до інших систем автомобіля. До цих систем відносяться антиблокувальна та протибуксувальна системи. Центр ESC – це датчик обертання. Його намагаються розташувати якомога ближче до центру автомобіля. Якщо Ви сидите у сидінні водія, то датчик обертання знаходиться під правим ліктем десь між Вами та пасажиром.

Як працює датчик обертання?
Датчик обертання контролює обертання автомобіля навколо осі Z. Якщо на повороті автомобіль заносить, система ESC фіксує це і робить дії, щоб стабілізувати положення автомобіля. У розпорядженні ESC знаходяться всі сучасні електронні системи автомобіля, тому вона може активувати одне або кілька гальм, залежно від ситуації та змінити кут відкриття дроселя, щоб зменшити швидкість руху. Електронний блок керування ESC фіксує різницю між кутом повороту рульового колеса та напрямком автомобіля, робить поправки, щоб напрямок автомобіля збігався з тим, який задумав водій.

Компоненти електричної системи стабілізації.
Електронна система контролю стабілізації (ESC) користується двома іншими системами, ABS та traction control, а також кількома датчиками. Таким чином, через ABS, ESC може впливати на одне конкретне колесо або на все одразу, при необхідності, чого не може зробити водій.
Для безпеки руху ESC контролює тягу автомобіля і у випадку, якщо виявляється різке зростання швидкості обертання одного з провідних коліс (що означає втрату зчеплення та початок буксування), електронний блок керування вживає заходів для зниження тяги та/або пригальмовуючи це колесо.
Для зниження тяги можуть (залежно від реалізації системи) використовуватись такі методи:

припинення іскроутворення в одному або кількох циліндрах;
зменшення подачі палива на один або кілька циліндрів;
прикриття дросельної заслінки (якщо до неї підключено електронне керування);
зміна кута випередження запалення;

Якщо є різниця між кутом повороту рульового колеса та напрямком автомобіля, то ESC буде працювати системою контролю тяги, контролюючи дросель, щоб зменшити швидкість і впливає ABS на потрібні колеса (або колесо).
Відмінність систем ESC і ABS полягає в наступному, ESC контролює рух автомобіля з боку в бік навколо вертикальної осі, а ABS вперед-назад.

Під час роботи ESC отримує інформацію з трьох типів датчиків:

Датчик кутової швидкості колеса розташований на кожному колесі та вимірює швидкість його обертання;
Датчик кута повороту рульового колеса розташовується на рульовій колонці і фіксує напрям руху вибрав водій за допомогою керма;
Датчик обертання автомобіля розташовується всередині автомобіля, відстежує поворот автомобіля навколо вертикальної осі;
Датчик бокового прискорення: розташовується поруч із датчиком обертання та відстежує прискорення автомобіля вліво – вправо;

Переваги електронного контролю за стійкістю.
Найбільш важливу роль ESC відіграє у безпеці руху, скорочуючи кількість тяжких аварій. Електронна система контролю стійкості, поряд з іншими системами безпеки та регулювання, що знаходяться на борту сучасних транспортних засобів, може допомогти водієві зберігати контроль на дорозі. ESC не позбавляє випадкових зіткнень з іншими машинами, для цього існують інші системи. Одна з них вимірює відстань між переднім бампером Вашої машини і заднім бампером машини, що йде попереду, не дозволяючи зменшити цю відстань нижче певного значення. ESC вступає в дію, коли ковзання коліс означає втрату контролю над автомобілем, незалежно чи є хтось на дорозі чи ні.

Система курсової стійкості (інше найменування - система динамічної стабілізації) призначена для збереження стійкості та керованості автомобіля за рахунок завчасного визначення та усунення критичної ситуації. З 2011 року оснащення системою курсової стійкості нових легкових автомобілів є обов'язковим у США, Канаді та країнах Євросоюзу.

Система дозволяє утримувати автомобіль у межах заданої водієм траєкторії при різних режимах руху (розгоні, гальмуванні, русі по прямій, поворотах і при вільному кочуванні).

Залежно від виробника розрізняють такі назви системи курсової стійкості:

ESP(Electronic Stability Programme) на більшості автомобілів у Європі та Америці;
ESC(Electronic Stability Control) на автомобілях Honda, Kia, Hyundai;
DSC(Dynamic Stability Control) на автомобілях BMW, Jaguar, Rover;
DTSC(Dynamic Stability Traction Control) на автомобілях Volvo;
VSA(Vehicle Stability Assist) на автомобілях Honda, Acura;
VSC(Vehicle Stability Control) на автомобілях Toyota;
VDC(Vehicle Dynamic Control) на автомобілях Infiniti, Nissan, Subaru.

Пристрій та принцип дії системи курсової стійкості розглянуті на прикладі найпоширенішої системи ESP, що випускається з 1995 року.

Влаштування системи курсової стійкості

Система курсової стійкості є системою активної безпеки вищого рівня і включає антиблокувальну систему гальм (ABS), систему розподілу гальмівних зусиль (EBD), електронне блокування диференціала (EDS), антипробуксовочну систему (ASR).

Система курсової стійкості поєднує вхідні датчики, блок керування та гідравлічний блок як виконавчий пристрій.

Вхідні датчикифіксують конкретні параметри автомобіля та перетворять їх на електричні сигнали. За допомогою датчиків система динамічної стабілізації оцінює дії водія та параметри руху автомобіля.

Використовуються для оцінки дій водія датчики кута повороту рульового колеса, тиску в гальмівній системі, вимикач стоп-сигналу. Оцінюють фактичні параметри руху датчики частоти обертання коліс, поздовжнього та поперечного прискорення, кутової швидкості автомобіля, тиску в гальмівній системі.

Блок управління системи ESP приймає сигнали від датчиків і формує керуючі на виконавчі пристрої підконтрольних систем активної безпеки:

впускні та випускні клапани системи ABS;
перемикаючі та клапани високого тиску системи ASR;
контрольні лампи системи ESP, системи ABS, гальмівної системи.

У своїй роботі блок управління ESP взаємодіє із системою управління двигуном та автоматичною коробкою передач (через відповідні блоки). Крім прийому сигналів від цих систем блок управління формує керуючі на елементи системи управління двигуном і АКПП.

Для роботи системи динамічної стабілізації використовується гідравлічний блок ABS/ASR з усіма компонентами.

Принцип роботи системи курсової стійкості

Визначення настання аварійної ситуації здійснюється шляхом порівняння дій водія та параметрів руху автомобіля. У випадку, коли дії водія (бажані параметри руху) відрізняються від фактичних параметрів руху автомобіля, система ESP розпізнає ситуацію як неконтрольовану та вмикається в роботу.

Стабілізація руху автомобіля за допомогою системи курсової стійкості може досягатися кількома способами:

При недостатній повертаності система ESP запобігає виводу автомобіля назовні за межі траєкторії повороту, підгальмовуючи заднє внутрішнє колесо і змінюючи крутний момент двигуна.

При надмірній повертаності занесення автомобіля в повороті запобігається підгальмовування переднього зовнішнього колеса і зміною крутного моменту двигуна.

Підгальмовування коліс здійснюється шляхом включення в роботу відповідних систем активної безпеки. Робота при цьому носить циклічний характер: збільшення тиску, утримання тиску та скидання тиску в гальмівній системі.

Зміна крутного моменту двигуна в системі ESP може здійснюватися кількома шляхами:

зміною положення дросельної заслінки;
пропуском упорскування палива;
пропуском імпульсів запалення;
зміною кута випередження запалення;
скасуванням перемикання передачі в АКПП;
перерозподілом крутного моменту між осями (за наявності повного приводу).

Система, що поєднує систему курсової стійкості, рульове управління та підвіску зветься інтегрованою системою управління динамікою автомобіля.

Додаткові функції системи курсової стійкості

У конструкції системи курсової стійкості можуть бути реалізовані такі додаткові функції (підсистеми): гідравлічний підсилювач гальм, запобігання перекиданню, запобігання зіткненню, стабілізації автопоїзда, підвищення ефективності гальм при нагріванні, видалення вологи з гальмівних дисків та ін.

Усі перелічені системи, переважно, немає своїх конструктивних елементів, а є програмним розширенням системи ESP.

Система запобігання перекиданню ROP(Roll Over Prevention) стабілізує рух автомобіля при загрозі перекидання. Запобігання перекиданню досягається за рахунок зменшення поперечного прискорення шляхом підгальмовування передніх коліс та зниження крутного моменту двигуна. Додатковий тиск у гальмівній системі створюється за допомогою активного підсилювача гальм.

Система запобігання зіткненню(Braking Guard) може бути реалізована в автомобілі, оснащеному адаптивним круїз-контролем. Система запобігає небезпеці зіткнення за допомогою візуальних та звукових сигналів, а в критичній ситуації – шляхом нагнітання тиску у гальмівній системі (автоматичного включення насоса зворотного подавання).

Система стабілізації автопоїздаможе бути реалізована в автомобілі, обладнаним тягово-зчіпним пристроєм. Система запобігає нишпоренню причепа при русі автомобіля, яке досягається за рахунок гальмування коліс або зниження крутного моменту.

Система підвищення ефективності гальм при нагріванні FBS(Fading Brake Support, інше найменування - Over Boost) запобігає недостатньому зчепленню гальмівних колодок з гальмівними дисками, що виникає при нагріванні шляхом додаткового збільшення тиску в гальмівному приводі.

Система видалення вологи з гальмівних дисківактивується на швидкості понад 50км/год та включених склоочисниках. Принцип роботи системи полягає у короткочасному підвищенні тиску в контурі передніх коліс, за рахунок чого гальмівні колодки притискаються до дисків та відбувається випаровування вологи.

У своєму прагненні зробити автомобілі якомога безпечнішими, виробники оснащують їх усілякими допоміжними системами, призначеними для того, щоб у потрібний момент допомогти водію уникнути небезпеки. Одна з них – система курсової стійкості. На автомобілях різних марок вона може називатися по-різному: ESC у Honda, DSC у BMW, ESP у переважній більшості європейських та американських автомобілів, VDC у Subaru, VSC у Toyota, VSA у Honda та Acura, але призначення у системи курсової стабілізації одне – не дозволити автомобілю зійти із заданої траєкторії за будь-яких режимів їзди, будь то розгін, гальмування, рух по прямій або в повороті.

Робота ESC, VDC та будь-який інший може бути проілюстрована наступним чином: машина рухається в повороті з набором швидкості, раптово одна сторона потрапляє на занесену піском ділянку. Сила зчеплення з дорогою різко змінюється, і це може призвести до занесення або знесення. Щоб запобігти відходу з траєкторії, система динамічної стабілізації моментально перерозподіляє момент, що крутить, між провідними колесами, і при необхідності підгальмовує колеса. А якщо автомобіль оснащений активною системою рульового управління, змінюється кут повороту коліс.

Вперше система курсової стійкості автомобіля з'явилася далекого 1995 року, тоді отримавши назву ESP або Electronic Stability Programme, і з того часу стала найбільш поширеною в автомобілебудуванні. Надалі пристрій всіх систем розглядатиметься з її прикладі.

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

Система курсової стійкості є системою активної безпеки високого рівня. Вона є складовою, що складається з більш простих, а саме:

системи розподілу гальмівних зусиль (EBD);
електронного блокування диференціалу (EDS);

Дана система складається з набору вхідних датчиків (тиску в гальмівній системі, кутової швидкості коліс, прискорення, швидкості повороту та кута повороту керма та інших), блоку керування та гідравлічного блоку.

Одна група датчиків застосовується для оцінки дій водія (дані про вугілля повороту кермового колеса, тиск у гальмівній системі), інша допомагає аналізувати фактичні параметри руху машини (оцінюється частота обертання коліс, поперечне та поздовжнє прискорення, швидкість повороту авто, тиск у гальмівній).

ЕБУ ESP, ґрунтуючись на даних, отриманих від датчиків, подає відповідні команди виконавчим пристроям. Крім систем, що входять до складу ESP, її блок управління взаємодіє з блоком управління двигуном і блоком управління АКПП. Від них він також отримує необхідну інформацію та посилає їм керуючі сигнали.

Система динамічної стабілізації працює за допомогою гідравлічного блоку ABS.

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

ЕБУ системи курсової стійкості працює безперервно. Отримуючи інформацію від датчиків, що аналізують дії водія, обчислює бажані параметри руху автомобіля. Отримані результати порівнюються з фактичними параметрами, інформація яких надходить від другої групи датчиків. Розбіжність розпізнається ESP як неконтрольована ситуація, і вона входить у роботу.

Стабілізується рух такими способами:

підгальмовуються певні колеса;
змінюється крутний момент двигуна;
якщо автомобіль має систему активного кермового керування, змінюється кут повороту передніх коліс;
якщо машина має адаптивну підвіску, змінюється ступінь демпфування амортизаторів.

Крутний момент двигуна змінюється одним з декількох способів:

змінюється положення дросельної заслінки;
пропускається упорскування пального або імпульс запалення;
змінюється кут випередження запалення;
скасовується перемикання передачі в АКПП;
у разі повного приводу здійснюється перерозподіл крутного моменту на осях.

Наскільки потрібна система динамічної стабілізації

Існує чимало противників будь-яких допоміжних електронних систем у автомобілях. Всі вони, як один, стверджують, що ESC, DSC, ESP, VDC, VSC, VSA та інші лише розхолоджують водіїв і до того ж є просто способом витягти з покупця більше грошей. Свої доводи вони підкріплюють ще й тим, що ще 20 років тому, в автомобілях не було подібних електронних помічників, проте водії чудово справлялися з керуванням.

Треба віддати належне, що частка істини у цих аргументах є. Насправді, багато водіїв, увірувавши в те, що допомога ESC, DSC, ESP, VDC, VSC, VSA дає їм практично безмежні можливості на дорозі, починають їздити, нехтуючи здоровим глуздом. Підсумок може бути дуже сумним.

Проте погодитися із противниками систем активної безпеки не можна. Система курсової стійкості необхідна, хоча б як страховий захід. Як показують дослідження, людина витрачає набагато більше часу на оцінку ситуації та правильну реакцію, ніж електронна система. ESP вже допомогла зберегти життя і здоров'я багатьом учасникам дорожнього руху (особливо водіям-початківцям). Якщо ж водій відточив свою майстерність настільки, що система, хоч і працює, але не втручається в дії людини, її можна лише привітати.

Додаткові можливості систем ESC, DSC, ESP, VDC, VSC, VSA

Система курсової стійкості, крім своєї основної задачі – динамічної стабілізації автомобіля, може виконувати і додаткові завдання, такі як запобігання перекиданню машини, запобігання зіткненню, стабілізація автопоїзда та інші.

Позашляховики, через високо розташований центр тяжіння, схильні до перекидання при вході в поворот на високій швидкості. Для запобігання такій ситуації призначена система запобігання перекиданню, або Roll Over Prevention (ROP). З метою підвищення стійкості підгальмовуються передні колеса автомобіля, і знижується момент двигуна, що крутить.

Для реалізації функції запобігання зіткненню систем ESC, DSC, ESP, VDC, VSC, VSA додатково потрібний адаптивний круїз-контроль. Спочатку водієві подаються звукові та візуальні сигнали, якщо реакції не було – автоматично нагнітається тиск у гальмівній системі.

Якщо система курсової стійкості виконує функцію стабілізації автопоїзда на автомобілях, оснащених тягово-зчіпним пристроєм, вона запобігає нишпоренню причепа за рахунок підгальмовування коліс і зменшення крутного моменту двигуна.

Ще одна корисна функція, яка буває особливо необхідна при їзді серпантином, полягає в підвищенні ефективності гальм при нагріванні (назва Over Boost або Fading Brake Support). Працює вона просто – при нагріванні гальмівних колодок автоматично підвищується тиск у гальмівній системі.

Нарешті система динамічної стабілізації може автоматично видаляти вологу з гальмівних дисків. Активізується така функція при включених склоочисниках на швидкості понад 50 км/год. Принцип дії полягає в короткочасному регулярному підвищенні тиску в гальмівній системі, в результаті чого колодки притискаються до гальмівних дисків, ті нагріваються і вода, що потрапила на них, частково знімається колодками, а частково випаровується.