Система курсовой стабилизации (ESC, DSC)

Система стабилизации удержит автомобиль на дороге, если водитель допустил ошибку

Электрооборудование

Современные автопроизводители доверяют водителю все меньше. Развитие электроники привело к тому, что различные системы берут на себя все больше функций водителя. В былые годы, например, для быстрого вхождения в поворот без заноса автомобилисту приходилось порой усиленно работать и рулем, и рычагом КПП, и всеми тремя педалями. Теперь это, похоже, останется в прошлом, так как всю самую сложную работу готовы на себя взять электронные помощники – в том числе, система стабилизации движения. Названия у нее могут быть различные – ESP, ESC, DSC, RDC, RSC и другие, в зависимости от производителя, но суть остается одной – идеально вписывать траекторию движения автомобиля в направлении, намеченном рулем.

Все к лучшему

Родоначальником идеи создания электронной системы стабилизации автомобиля стала компания Mercedes-Benz, которая разрабатывала ее совместно с компанией Bosch в течение 5 лет (с 1987 по 1992гг). В то же время, первым автомобилем, который был оснащен прообразом подобной системы, стал Diamante от Mitsubishi. Конструкторы модели впервые интегрировали системы контроля тяги и курсовой устойчивости в «один флакон» под названием TCL. Однако несовершенство данного устройства не способствовало его широкому распространению. К 1995 году «Мерседес» и «Бош» все-таки завершили разработку своей системы и назвали ее ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm). Но, возможно, автомобильный мир еще не скоро услышал бы о возможностях системы стабилизации, если бы не Mercedes A-класса.

Эта модель появилась в 1997 году и едва не стала катастрофой для Mercedes. Дело в том, что даже при маневрировании на не самой высокой скорости, автомобиль легко мог опрокинуться. Это вызвало приостановку продаж и отзыв уже проданных машин. Чтобы не переделывать автомобиль с нуля, инженерам пришлось срочно искать решение данной проблемы. Тут-то все и вспомнили о новой системе ESP, которая и стала основным «стабилизатором» А-класса с 1998 года. С тех пор система стабилизации ESP стала активно внедряться на другие модели «Мерседес», а впоследствии и на продукцию других марок – «Фольксваген», БМВ, «Ауди» и пр. Высокий уровень безопасности и комфорта, который обеспечивают системы стабилизации, привел к тому, что с 2010 года они стали обязательны для всех новых автомобилей, продаваемых в Израиле, а ближайшее время аналогичный шаг планируют сделать Евросоюз и США.

Сложно сделать просто

Вхождение в поворот на автомобиле без системы стабилизации на слишком большой скорости может привести к опасным последствиям. Существует два варианта развития событий в зависимости от типа привода. У переднеприводных машин передние колеса не могут справиться с инерцией автомобиля, вследствие чего он не вписывается в поворот, проходит его по большой дуге и вылетает с дороги. Заднеприводные машины в таких случаях пускаются в занос и вылетают с дороги. И в том, и в другом случае суть проблемы в том, что колеса «не знают» с какой скоростью им нужно вращаться для правильного прохождения поворота. Зато это «знает» система электронной стабилизации.

Принцип ее действия основан на управлении крутящим моментом одного или нескольких колес. В качестве основного источника информации, система стабилизации использует датчики положения руля и реального поворота автомобиля. Идея проста – сделать так, чтобы теоретическая траектория (поворот руля) совпадала с действительной траекторией автомобиля. Если показания двух датчиков не соответствуют, значит, требуется корректировка курса, которую система производит с помощью подтормаживания одного или нескольких колес. Таким образом, система стабилизации представляет собой, по сути, «старшего брата» антиблокировочной и антипробусковочной систем – не зря большинство узлов у них объединены между собой. Некоторые автомобили, помимо тормозов, дополнительно могут использовать и другие «рычаги влияния» на стабилизацию курса – активный задний дифференциал (например, BMW X6), подруливание передними или задними колесами (некоторые модели BMW, Audi, Infiniti и пр. ). Одновременно, система стабилизации также уменьшает обороты двигателя, то есть «отпускает» педаль газа за водителя.

Быстрота действия системы позволяет эффективно решать задачи стабилизации курса на очень больших скоростях и при различных режимах движения. 20 миллисекунд – ровно столько нужно времени вычислительному процессору системы, чтобы принять правильно решение, даже если с траектории «съехали» все четыре колеса.

Далеко идущие последствия

Из всего вышесказанного становится понятно, что основной задачей системы стабилизации является исправление водительских ошибок – неправильно выбранной скорости или слишком резкого поворота руля. Но применение системы может иметь и более существенные последствия. Дело в том, что она кардинально снижает требования к водительскому мастерству. Настолько снижает, что европейский автожурнал Quattroroute даже предложил провести соревнование между одним из  журналистов издания и самим Михаэлем Шумахером на одинаковых Ferrari F430. Этот автомобиль оснащен новейшей системой стабилизации CST, поэтому, по словам тест-пилота Феррари Марка Жене, на нем можно ездить, фактически просто вдавив газ до упора и поворачивая руль в нужном направлении.

Не исключено, что в будущем водители, привыкшие к автомобилям с системой стабилизации, просто не смогут безопасно ездить на автомобилях, которые такой системой не оборудованы. Поэтому инженеры всерьез задумываются над тем, чтобы снабдить систему звуковым оповещением при срабатывании – чтобы водитель знал, что скорость или угол поворота выбраны не правильно. В любом случае, водителям следует помнить, что система стабилизации не снимает с них ответственности за безопасность движения, и что при слишком неадекватной «работе» рулем и газом от неприятных последствий может не выручить и самая совершенная электроника.

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. После этого машина продолжит двигаться в обычном режиме без поддержки электроники. Отключить систему можно с помощью специальной кнопки, которая размещена на приборной панели.

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;
• стабилизация движения транспортного средства с прицепом;
• 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.

Лаборатория автомобильной электроники Клемсона: Электронные системы контроля устойчивости

Электронные системы стабилизации – Ассоциация развития автомобильной медицины

ПРИНИМАЯ ВО ВНИМАНИЕ, ЧТО во всем мире аварии с участием одного транспортного средства составляют почти треть всех аварий со смертельным исходом,

ПРИНИМАЯ ВО ВНИМАНИЕ, что исследования эффективности электронной системы стабилизации В разных странах и разных частях мира установлено, что системы ESC снижают риск гибели пассажиров при авариях с участием одного транспортного средства на 25–35 процентов9.0012

Принято: октябрь 2010 г. и обновлено в октябре 2017 г.

БУДЬТЕ РЕШЕНЫ, необходимо поддерживать установку электронных систем контроля устойчивости на каждый новый автомобиль с постоянным исследованием методов рентабельной оптимизации текущих усовершенствований системы.

ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ СТАБИЛЬНОСТИ: ОБОСНОВАНИЕ И СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ 092 дорожно-транспортных происшествия со смертельным исходом в 2015 году. Это больше, чем в предыдущем году [1]. Вторичная профилактика — это снижение травматизма и смертности после аварии с помощью таких технологий, как преднатяжители ремней безопасности и подушки безопасности. Первичная профилактика заключается в уменьшении самих аварий.

Электронная система контроля устойчивости (ESC) может снизить количество аварий и, таким образом, предотвратить травмы и смертельные случаи. Системы ESC сочетают в себе антиблокировочную тормозную систему (ABS) с системой контроля тяги (TCS), что многократно увеличивает преимущества обеих систем. ABS предотвращает блокировку колес при торможении, а TCS контролирует тягу, чтобы предотвратить пробуксовку колес при ускорении. [2, 3, 10].

В ESC две технологии работают синергетически, используя датчики скорости на каждом колесе, а также возможность подтормаживания отдельных колес, которые являются основой антиблокировочной системы торможения и систем контроля тяги. ESC добавляет датчик угла поворота рулевого колеса, а также датчик поворота автомобиля, который измеряет вращение вокруг вертикальной оси автомобиля. ESC также предоставляет блок управления, который отслеживает, когда датчики рулевого управления и поворота обнаруживают, что транспортное средство собирается двигаться в направлении, отличном от того, которое указано положением рулевого колеса. Затем система ESC автоматически притормаживает соответствующее колесо, чтобы помочь водителю сохранить контроль. Дроссель двигателя также может быть уменьшен. Большинство производителей автомобилей используют разные технологии и сохраняют уникальные имена для своих систем.

В США в 2008 году с FMVSS 126 был введен мандат на поэтапное внедрение ESC для легковых автомобилей. В июне 2017 года был выпущен FMVSS 136, предписывающий ESC для новых тяжелых седельных тягачей и автобусов с полной массой более 26 000 фунтов. Только 7,3 процента парка легковых автомобилей 2003 модельного года были оборудованы ESC, но к 2006 модельному году этот показатель вырос до 29%. Другие страны устанавливали ESC в автомобили за несколько лет до США.

Европейское исследование причин аварий (EACS) содержало данные о 1674 авариях в пяти европейских странах (19с 95 по 1999 г.). Было обнаружено улучшение результатов для транспортных средств, оснащенных ESC, например, количество несчастных случаев с травмами сократилось на 18%, количество аварий со смертельным исходом сократилось на 34%, количество аварий с травмами в ситуациях потери управления сократилось на 42%, а количество аварий со смертельным исходом в ситуациях потери управления сократилось на 67%. [4, 10].

Шведское национальное дорожное управление и шведские университеты изучили данные о дорожном движении за период с 2000 по 2004 год и обнаружили 22-процентное снижение количества столкновений и травм для транспортных средств, оснащенных системой ESC. [5].

В новых зарегистрированных автомобилях Mercedes, оснащенных ESC, зарегистрированных в немецком «Statistische Bundesamt», реализовано меньшее количество боковых ударов, опрокидываний и средняя тяжесть травм по сравнению с автомобилями без ESC. Это включает в себя сокращение числа столкновений на 15% и снижение числа аварий с участием отдельных транспортных средств на 30%. [7, 10]. Volkswagen и Audi сообщили, что система ESC предотвратила 80% всех аварий с заносом и 35% всех аварий со смертельным исходом. [6].

Институт исследования дорожно-транспортных происшествий и анализа данных собрал данные о дорожно-транспортных происшествиях с 3 популярными моделями Toyota, оснащенными ESC в Японии, и обнаружил 35-процентное снижение несчастных случаев (для одиночных транспортных средств и лобовых столкновений), 30-процентное снижение лобовых столкновений. при столкновениях, а ESC наиболее эффективна в диапазоне скоростей от 40 до 100 км/ч. [7].

В Соединенных Штатах НАБДД изучило данные Системы регистрации смертельных случаев в автомобильной промышленности с 1997 по 2003 год, а также данные из пяти штатов за период с 1997 по 2002 год и сообщило о снижении тяжести одиночных аварий для автомобилей, оборудованных системой ESC. Легковые автомобили сократились на 35%, внедорожники — на 67%. %

Большинство исследований и политики внедрения предсказывали количество жизней и долларов, сэкономленных благодаря внедрению ESC в автопарках. Хотя анализ продолжается, общая экономия в значительной степени поддерживается. Маловероятно, что когда-либо будет дан толчок к модернизации технологии ESC, поэтому полное внедрение будет происходить за счет истощения автопарков.

Каталожные номера:

[1] NHTSA DOT HS 812 412, данные за 2015 г., «Факты безопасности дорожного движения», май 2017 г., Национальное управление безопасности дорожного движения, Вашингтон, округ Колумбия,

[2] Либеманн, Э.К., Медер, К., Шух, Дж., Неннингер, G. «Безопасность и повышение производительности: Электронный контроль устойчивости Bosch (ESP)». Номер бумаги ESV. 05-0471. Вашингтон, округ Колумбия, 2005.

[3] Свенсон, А.Л., HAC, А. «Влияние систем управления шасси на управляемость автомобиля и устойчивость при опрокидывании». Номер бумаги ESV. 05-0324. Вашингтон, округ Колумбия, 2005.

[4] Sferco R, Page Y, LeCoz, JY, Fay, P. «Потенциальная эффективность программ электронной стабилизации (ESP) — что говорят нам европейские полевые исследования». Номер бумаги ESV. 2001-S2-0-327. Амстердам, 2001.

[5] Ли, А., Тингвалл, К., Крафт, М., Куллгрен, А. «Эффективность ESC (электронного контроля устойчивости) в снижении аварий и травм в реальной жизни». Номер бумаги ESV. 05-0135. Вашингтон, округ Колумбия, 2005 г.

[6] Зобель, Р., Беккер, Х., Станцель, М., Ригер, Г., Шиф, Дж. «Системы активной безопасности значительно изменяют аварийную среду транспортных средств — задача для проектирования транспортных средств». Номер бумаги ESV. 05-0074. Вашингтон, округ Колумбия, 2005.

[7] Гарротт, В. Р. «Состояние исследований NHTSA в области ESC», презентация 4-19-05, страницы 1–12.