Система курсовой устойчивости esp esc dsc

Основное назначение систем курсовой устойчивости (систем динамической стабилизации) — сохранение устойчивости и управляемости автотранспортного средства путем своевременного выявления и устранения критических ситуаций на дороге. Начиная с 2011 года все новые легковые автомобили в США, Канаде и странах Европейского союза обязательно включают в себя систему курсовой устойчивости.

Результатом работы системы является то, что автомобиль сохраняет заданную водителем траекторию во всех режимах движения, будь то разгон, торможение, движение по прямой, поворот или свободное качение.

Системы курсовой устойчивости разных производителей носят различные названия:

• ESP (Electronic Stability Programme) – устанавливаются на подавляющем большинстве машин Европы и Америки;
• ESC (Electronic Stability Control) – установлены на автомобилях марки Honda, Kia, Hyundai;
• DSC (Dynamic Stability Control) — на BMW, Jaguar, Rover;
• DTSC (Dynamic Stability Traction Control) — на Volvo;
• VSA (Vehicle Stability Assist) — на Honda, Acura;
• VSC (Vehicle Stability Control) — на Toyota;
• VDC (Vehicle Dynamic Control) — на Infiniti, Nissan, Subaru.

Самой распространенной системой курсовой устойчивости считается система EPS, устройство и принцип действия которой мы и рассмотрим далее.

Рис. Электронная система стабилизации управления автомобилем:
1 – электрогидравлический блок с контроллером; 2 – датчики частоты вращения колес; 3 ­– датчик угла поворота рулевого колеса; 4 – датчик линейных и угловых ускорений; 5 – электронный блок управления двигателем

Устройство системы курсовой устойчивости

Система курсовой устойчивости представляет собой систему активной безопасности высокого уровня и в нее входят:

• тормозная антиблокировочная система (ABS)
• система распределения тормозных усилий (EBD)
• электронная блокировка дифференциала (EDS)
• антипробуксовочная система (ASR)

Также система включает в себя датчики, блок управления и гидравлический блок (который является исполнительным устройством).

Схема системы курсовой устойчивости ESP

Параметры автомобиля поступают на датчики системы и трансформируются ими в электрические сигналы. Далее, на основании информации зафиксированной датчиками, система динамической стабилизации дает оценку действиям водителя и параметрам движения автомобиля.

Для оценки сложившейся ситуации на дороге, система использует информацию следующих датчиков:

• угла поворота рулевого колеса
• давления в тормозной системе
• частоты вращения колес
• продольного и поперечного ускорения
• угловой скорости автомобиля
• и др.

Поступившая информация анализируется блоком управления системы ESP, который в последующем подает команды подконтрольным системе активной безопасности исполнительным устройствам:

• впускным и выпускные клапанам системы ABS;
• переключающим и клапанам высокого давления системы ASR;
• контрольным лампам систем ESP и ABS, тормозной системы.

Также блок управления ESP находится во взаимодействии с системой управления двигателем и автоматической коробки передач и при необходимости корректирует их работу.

Принцип работы системы курсовой устойчивости

В результате сопоставления действий водителя и параметров движения транспортного средства, система определяет наступление аварийной ситуации. При отличии фактических параметров движения от нормативных, система ESP считает ситуацию вышедшей из-под контроля и вносит свои коррективы в работу автомобиля.

Система курсовой устойчивости может стабилизировать движение автомобиля следующими способами:

• подтормаживанием одного или нескольких колес;
• изменением крутящего момента двигателя;
• изменением угла поворота передних колес (если в автомобиле имеется система активного рулевого
• управления);
• изменением степени демпфирования амортизаторов (если установлена адаптивная подвеска)

В случае недостаточной поворачиваемости, система ESP препятствует уводу автомобиля наружу за пределы траектории поворота путем подтормаживания заднего внутреннего колеса и изменения крутящего момента двигателя.

В случае избыточной поворачиваемости, система предотвращает занос автомобиля в повороте путем подтормаживания переднего наружного колеса и изменения крутящего момента двигателя.

Для подтормаживания колес в работу включаются соответствующие системы активной безопасности.

Изменение крутящего момента двигателя система ESP осуществляет одним из следующих способов:

• путем изменения положения дроссельной заслонки;
• пропуском впрыска топлива;
• пропуском импульсов зажигания;
• изменением угла опережения зажигания;
• отменой переключения передачи в АКПП;
• перераспределением крутящего момента между осями (если используется полный привод).

Такая система, которая объединяет в себе систему курсовой устойчивости, рулевое управление и подвеску называется интегрированной системой управления динамикой автомобиля.

Дополнительные функции системы курсовой устойчивости

С помощью системы курсовой устойчивости могут быть реализованы такие дополнительные функции как:

• гидравлическое усиление тормозов
• предотвращение опрокидывания
• предотвращение столкновения
• стабилизация автопоезда
• повышение эффективности тормозов при нагреве
• удаление влаги с тормозных дисков
• и др.

Как правило указанные системы не имеют собственных конструктивных элементов и в работу ESP включаются программно.

ROP (Roll Over Prevention) — система предотвращения опрокидывания, которая выполняет свою функцию путем подтормаживания передних колес и снижения крутящего момента двигателя. Дополнительное давление в тормозной системе создает активный усилитель тормозов.

Система предотвращения столкновения (Braking Guard). Для ее работы обязательным является наличие в автомобиле адаптивного круиз-контроля. Предотвращение столкновения достигается визуальными и звуковыми сигналами, а в критических ситуациях — повышением давления в тормозной системе с помощью автоматического включения насоса обратной подачи.

Систему стабилизации автопоезда можно реализовать в автомобиле, оборудованном тягово-сцепным устройством. Рыскание прицепа прекращается путем торможения колес или снижения крутящего момента.

FBS (Fading Brake Support или Over Boost). Задачей системы повышения эффективности тормозов при нагреве является противодействие недостаточному сцеплению тормозных колодок с нагретыми тормозными дисками, что достигается дополнительным увеличением давления в тормозном приводе.

Система удаления влаги с тормозных дисков активируется при 50 и более км/ч, и включенных стеклоочистителях. Испарение влаги достигается кратковременным повышением давления в контуре передних колес, благодаря чему тормозные колодки соприкасаются с дисками.

Белорусский автосервис

г. Липецк ул. Фадеева 9 +7 905 688 68 78

Система курсовой устойчивости — что это такое? ESC, ESP, VSC, VDC

Ещё один замечательный механизм, без которого невозможно представить автомобиль мощнее, чем 150 сил и дороже $20000. Система курсовой устойчивости имеет ещё одно название — система динамической стабилизации, является механизмом для сохранения устойчивости автомобиля и его управляемости за счет своевременного определения и устранения различных критических ситуаций, которые возникают при дорожных условиях. Хотя эта система появилась очень давно, и всё время усовершенствуется, но не сразу стал привилегией для всех моделей. Сначала производители применяли на спорткарах, дорогих седанах, джипах, или же самых навороченных и мощных моделях. Позже всё больше и больше моделей (дешевле и попроще) стали оснащаться ею. В итоге, начиная с 2011 года, оснащение системой курсовой устойчивости всех легковых автомобилей стало обязательным требованием в США, Канаде, странах Евросоюза для всех автопроизводителей.

Данная система помогает удерживать автомобиль в пределах траектории заданной водителем при различных режимах движения, например разгоне, торможении, движении по прямикам, в виражах и при свободном качении и т.д.

В отличие от множества вспомогательных устройств у системы курсовой устойчивости нет собственной аббревиатуры или, общепринятого названия, например как для АБС, common rail, «автомат» и т.д.

Так что в зависимости от конкретного автопроизводителя различают следующие названия:
Итак, ESP — сокр. от Electronic Stability Programme, на большинстве автомобилей в Европе и Америке;
DSC — сокр. от Dynamic Stability Control на BMW, Jaguar, Rover/Range Rover;
DTSC — сокр. от Dynamic Stability Traction Control применяется на Volvo;
ESC — сокр. от Electronic Stability Control, применяется такими брендами, как Honda, Kia, Hyundai;
VDC — сокр. от Vehicle Dynamic Control, применяют на своих моделях Nissan, Infiniti, Subaru.
VSA — сокр. от Vehicle Stability Assist, на машинах Honda, и её «придворное» люкс-ателье Acura;
и наконец, VSC — сокр. от Vehicle Stability Control, применяет на своих моделях Toyota;

И всё же, в последнее время самое распространённое название в народе это ESP, в честь системы, которая выпускается с 1995 года. На его примере и рассмотрим особенности устройства и принцип работы данной системы. Раньше подобные системы могли немножко «теряться» при своей работе, тупить, или весьма искусственно работать. Ныне всё иначе — за рулём машины с подобной системой у водителя создаётся ощущение, что он обладает реакцией и навыками одновременно пилотов формульных болидов и гонщиков ралли-рейда!

Об устройство системы курсовой устойчивости

Система курсовой устойчивости — это система активной безопасности более высокого уровня и в себя включает такие устройства, как ABS (антиблокировочную систему тормозов), EBD (систему распределения тормозных усилий), EDS (электронную блокировку дифференциала) и ASR (антипробуксовочную систему).

В системе курсовой устойчивости объединяются входные сенсоры, блок управления и гидравлический блок в роли исполнительного устройства.

Входные сенсоры фиксируют различные конкретные параметры автомобиля и «конвертируют» их в электрические сигналы. С помощью сенсоров система динамической стабилизации следит за водителем, оценивает его действия и факторы, параметры при движении автомобиля. Основываясь на них компьютерная система и решает, как поступать в определённых условий!

При оценке действий водителя используются сенсоры угла поворота рулевого колёса, давления в тормозном механизме, выключатель стоп-сигнала. Сенсоры частоты вращения колёс, продольного и поперечного ускорения, скорости поворота автомобиля, давления в тормозной системе оценивают фактические параметры движения.

«Мозги» ESP принимают сигналы от сенсоров и формируют управляющие воздействия на исполнительные механизмы подконтрольных систем активной безопасности, таких как впускные и выпускные клапаны системы ABS, переключающие и клапаны высокого давления системы ASR, системные контрольные лампы ESP, системы ABS и тормозной системы.

Блок управления ESP в своей работе взаимодействует с такими системами, как система управления двигателем и АКПП, через соответствующие блоки. Кроме приема сигналов от данных систем в блоке управления формируется управляющие воздействия на исполняющие механизмы управления двигателем и АКПП.

Система динамической стабилизации — для своей работы использует гидравлический блок систем ABS и ASR со всеми их ингредиентами.

О принципе работы системы курсовой устойчивости

«Вычисление» наступления критической или аварийной ситуации осуществляется с помощью сравнения действий водителя и всех параметров движения автомобиля. Если действия водителя, точнее параметры движения при вождении, отличаются от тех параметров движения автомобиля, которые заложены в системе, и для неё являются нормальными или идеальными, то в таком случае система ESP тут же распознаёт аналогичную ситуацию как неконтролируемую, и тогда включается в работу.

Помощь системы курсовой устойчивости стабилизация в том, чтобы вернуть автомобиль на путь истинный, может происходить следующими способами: подтормаживанием определенных, одного или нескольких колёс; увеличением или уменьшением тяги двигателя (ан практике: помимо водителя, как будто кто-то давит на газ, или отпускает!); изменением угла поворота передних колес (грубо говоря рулит по его усмотрению), при наличии системы активного рулевого управления; регулирования степени жёсткости или демпфирования амортизаторов при наличии адаптивной подвески (комфортная мягкая, но валкая подвеска, или наоборот — жёсткая, но цельная и собранная).

Системой подтормаживание колёс происходит путём включения в работу необходимых систем активной безопасности. Работа системы при этом имеет кругообразный характер: увеличение и/или удержание давления и его сброс в тормозной системе.

Далее, Управление крутящим моментом мотора система ESP осуществляет несколькими способами: посредством изменения положения дроссельной заслонки; с помощью пропуска впрыска топлива; с помощью пропуска импульсов зажигания; с помощью изменения угла опережения зажигания; посредством отмены переключения передачи в АКПП; с помощью перераспределения крутящего момента между осями для полноприводных версий.
Механизм, который объединяет в одну упряжку систему курсовой устойчивости, подвеску и рулевое управление получило своё название — интегрированная система управления динамикой автомобиля.

О дополнительных функциях системы курсовой устойчивости

В конструкцию системы курсовой устойчивости, как правило, входят следующие подсистемы, которые и помогают выполнять её функции, то есть: гидроусилитель тормозов, система предотвращения опрокидывания и столкновения, системы стабилизации автопоезда и увеличения эффективности тормозов при нагреве, система удаления воды и влаги с тормозных дисков и пр.

Все эти замечательные механизмы, перечисленные выше, в подавляющем большинстве, не обладают своими собственными конструктивными «ингредиентами», а всего лишь являются программным «приложением» — расширением, дополняя систему ESP.

Roll Over Prevention — механизм предотвращения опрокидывания, сокр. от ROP может стабилизировать движение автомобиля при возникновении угрозы опрокидывания. Предотвращение опрокидывания происходит за счёт того, что уменьшается поперечное ускорение с помощью подтормаживания передних колёс и уменьшения тяги двигателя. В тормозных механизмах дополнительное давление создаётся посредством активного усилителя тормозов.

Fading Brake Support сокр. от FBS, она же Over Boost, система, которая повышает эффективность тормозов при их нагреве, помогает предотвращать недостаточное сцепление тормозных колодок с тормозными дисками, которые возникают при нагреве, с помощью дополнительного «скачка» давления в тормозном приводе.

Braking Guard — система предотвращения столкновения, может быть в арсенале устройств автомобиля при условии, что в его оснащении присутствует адаптивный круиз-контроль. Данная система помогает предотвращать опасность столкновения с помощью не только визуальных, но и звуковых сигналов, а в экстренной ситуации и путём нагнетания давления в тормозной системе — посредством автоматического включения насоса обратной подачи.

Следует поговорить ещё об одной интересной системе — о системе стабилизации автопоезда. Она встречается в автомобилях, оборудованными тягово-сцепным устройствами. Это устройство контролирует «ход» прицепа и предотвращает его рыскание при движении автомобиля, которое возникает за счёт торможения колёс или снижения тяги мотора.

О системе удаления влаги с тормозных дисков. Данная система работает в активном режиме, когда скорость превышает 50 км/ч, и когда включены стеклоочистители. Смысл работы этой системы заключается в том, чтобы периодически во время дождя и сильного снега кратковременно повысить давление в контуре передних колёс, в итоге тормозные колодки периодически прижимаются к дискам, и происходит полное испарение и удаление влаги. Таким механизмом обладает, например Mercedes SL, на котором и дебютировала эта система, и до сих пор успешно применяется.

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.

1 no copyright

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.

2 no copyright

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.

3 no copyright

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.

4 no copyright

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.