Система динамической стабилизации
Система динамической стабилизации предназначена для контроля поперечной динамики автомобиля и предотвращение срыва автомобиля в занос и боковое скольжение посредством компьютерного управления моментами силы колес. Иногда эту систему называют «противозаносной» или «системой поддержания курсовой устойчивости». Она способна компенсировать ошибки водителя, нейтрализуя и исключая занос, когда контроль над автомобилем уже потерян.
Функции системы динамической стабилизации
Причиной большого числа ДТП является человеческий фактор. Даже при обычных условиях движения водитель и автомобиль могут достигнуть своих физических пределов вследствие, к примеру, неожиданного поворота дороги, внезапно появившегося препятствия или непредвиденного изменения состояния дорожного покрытия. Увеличение скорости также может привести к потере водителем уверенного контроля над автомобилем, если силы поперечного ускорения, воздействующие на автомобиль, в такой ситуации достигнут уровня, требующего от водителя слишком больших усилий.
При резком изменении сцепления шин с дорогой автомобиль внезапно начинает вести себя не так, как ожидает водитель, исходя из своего опыта. В таких экстремальных ситуациях водитель зачастую уже не способен самостоятельно стабилизировать автомобиль; как правило, в состоянии паники он своими действиями лишь усугубляет потерю устойчивости. В результате образуется значительное расхождение между продольным движением автомобиля и его продольной осью (угол дрейфа β). Даже путем поворота рулевого колеса в противоположном направлении обычный водитель сможет самостоятельно восстановить устойчивость лишь при угле дрейфа не более 8°.
Система динамической стабилизации (ESP) — именно под этим названием компания Bosch вывела на рынок свою систему управления динамикой движения — вносит значительный вклад в преодоление таких ситуаций, помогая водителю сохранить управляемость автомобиля в физических рабочих пределах. Датчики постоянно фиксируют поведение и водителя, и автомобиля. Путем сравнения фактического состояния с заданным, подходящим к той или иной ситуации, в случае значительных расхождений система вмешивается в работу тормозной системы и силового агрегата для стабилизации автомобиля (рис. «Боковая динамическая реакция легкового автомобиля с ESP» ).
Встроенная функциональность антиблокировочной системы (ABS) предотвращает блокирование колес при нажатии на тормоз, в то время как аналогично интегрируемая система управления тяговым усилием (TCS) предотвращает пробуксовывание колес при трогании с места и разгоне. ESP — это комплексная система, охватывающая возможности, выходящие далеко за рамки ABS и комбинации ABS и TCS. Эта система предотвращает отклонение автомобиля от курса с заносом задней оси (избыточная поворачиваемость) или передней оси (недостаточная поворачиваемость), автомобиль слушается руля в рамках физически возможного.
Система ESP базируется на испытанных и зарекомендовавших себя компонентах систем ABS и TCS. Таким образом, можно активно тормозить воздействуя на отдельные колеса с высоким уровнем динамической реакции. На крутящий момент двигателя и, соответственно, тягу и пробуксовывание колес можно повлиять с помощью системы управления двигателем. Эти системы сообщаются между собой, к примеру, по шине CAN.
Требования к системе динамической стабилизации
Система динамической стабилизации (ESP) помогает повысить безопасность дорожного движения. Она улучшает поведение автомобиля на дороге в рамках физически возможного. Реакция автомобиля остается предсказуемой для водителя, и автомобиль становится более управляемым в критических ситуациях.
В рамках физических возможностей автомобиля курсовая устойчивость автомобиля улучшается во всех состояниях — при полном и частичном торможении, движении накатом, разгоне, обгоне и изменениях нагрузки, а также, к примеру, в случае экстремальных маневров (при панической реакции). Значительно снижается риск заноса.
В ряде ситуаций эффективность торможения достигается путем использования тяговых характеристик при вмешательстве ABS и TCS, и когда активировано управление тяговым крутящим моментом двигателя (автоматическое увеличение оборотов двигателя для подавления избыточного тормозного момента двигателя). Это приводит к сокращению тормозного пути и увеличению тяги, улучшению устойчивости и повышению уровня чувствительности рулевого управления.
Некорректные вмешательства систем могут сказаться на безопасности. Комплексная концепция безопасности обеспечивает своевременное обнаружение всех неисправностей, которых не удается избежать, и система ESP полностью или частично отключается в зависимости от типа неисправности.
Многочисленные исследования показали, что ESP значительно снижает количество ДТП, вызванных заносом, и уровень смертности в ДТП. Как следствие, оснащение автомобилей системой ESP стало обязательным в США и Канаде с сентября 2011 года. В Евросоюзе (ЕС), все новые легковые автомобили и легкие грузовики должны оснащаться системой ESP с ноября 2011 года (неотъемлемая часть ECE-R 13Н). Для остальных новых автомобилей установлен переходный период до конца 2014 года. В других регионах, например, в Японии и Австралии, также будут вводиться такие требования.
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».
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?
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.
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.
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.
Однако существует мнение, что опытному водителю, способному ездить на пределе возможностей, эта система мешает. Такие ситуации действительно редко, но могут возникать — например, когда для выхода из заноса надо поддать газа, а электроника сделать этого не даёт — «душит» движок.
К счастью, для опытных водителей во многих автомобилях, оборудованных ESP, предусмотрена возможность её принудительного отключения. А на некоторых моделях система допускает небольшие заносы и скольжения, давая водителю немного похулиганить, вмешиваясь, только если ситуация становится действительно критической.
Главное достоинство ESP — с ней автомобиль перестаёт требовать от вас навыков экстремального вождения. Вы просто поворачиваете руль — а машина сама будет думать, как вписаться в поворот. Но имейте в виду — возможности ESP по исправлению опасной ситуации небеспредельны. Ведь законы физики обмануть нельзя. Поэтому надо помнить, что ESP хоть и значительно снижает шансы на попадание в аварию во многих сложных ситуациях, но не избавляет водителя от необходимости иметь голову на плечах.
Полезнейшая статья про ESP!
Привет соратникам!) Наконец-то я нашла самую подробную и полезнейшую статью про ESP. Смысл работы этой системы, конечно, многим известен и понятен, НО о ТАКИХ тонкостях, которые описаны ниже я никогда раньше не слышала ни от кого и нигде не читала! Знакомимся с новой информацией)
"Автомобильное читерство, или маленькие секреты ESP.
Зачем автомобилю система стабилизации? Явно напрашивается ответ в стиле Капитана Очевидность. Однако ESP умеет гораздо больше, нежели чем просто удерживать машину на дороге.
ESC, DSC, VSC, DSTC, VDC, PTM, CST… Как только сегодня не изгаляются маркетологи автомобильных фирм, придумывая оригинальные обозначения для, в общем-то, одной и той же системы — динамической стабилизации.
А началось всё, кстати, ровно 20 лет назад. Когда в 1995 году компания Bosch начала поставлять инновационную на тот момент электронику марке Mercedes-Benz для комплектации дорогущей двухдверки S 600 Coupe. С тех пор контролем устойчивости обзавелись даже бюджетные малолитражки, а выпуск системы наладили почти два десятка фирм по всему миру. Ещё бы, ведь в Америке и Евросоюзе продажа новых автомобилей без стабилизации в базовом оснащении вот уже несколько лет как запрещена.
Сразу скажу, в официальной терминологии систему поддержания курсовой устойчивости принято называть ESC — Electronic Stability Control. Но для простоты далее по тексту мы будем использовать именно историческое, знакомое всем, бошевское обозначение — ESP, что значит Electronic Stability Program или же (по-немецки) Elektronisches Stabilitätsprogramm. На суть дела это не повлияет.
Назначение ESP вроде бы и правда очевидно. Она призвана помочь водителю удержать машину на дороге, когда возможностей или умений человека за рулем для этого уже не хватает, или если он совершил ошибку. Одно время начинающие журналисты при описании какой-нибудь новой модели даже любили поговаривать, что, дескать, «строгий ошейник ESP мешает опытному пилоту показать всё своё мастерство». Враки, конечно, — современная стабилизация просто так вмешиваться в управление не станет. Хотя в случае опасности может это сделать довольно резко и грубо.
Но всё же доля правды в тех дилетантских словах есть. Ведь если копнуть глубже, то выяснится — на современном автомобиле ESP работает… практически постоянно! Как же так?! Давайте разбираться вместе.
Сначала поймём, откуда эта самая стабилизация вообще появилась. Фактически, ESP стала эволюционным развитием антиблокировочной системы тормозов — ABS. Ведь на современных автомобилях она позволяет контролировать тормозной контур каждого из колёс в отдельности. Скорости их вращения отслеживают специальные датчики, а блок управления по этим сигналам оценивает обстановку и выдаёт команду так называемому модулятору — хитрому блоку клапанов и гидроаккумуляторов. Именно он регулирует давление жидкости в каждом тормозном механизме, при необходимости оперативно его сбрасывая посредством откачивающего насоса с электроприводом. И вот однажды инженеры подумали — а почему бы этот самый насос не заставить работать как бы в обратную сторону? Чтобы, когда потребуется, не растормаживать, а наоборот — притормаживать одно из колёс?
Сказано — сделано. Так в середине 80-х годов прошлого века, задолго до дебюта самой ESP, родилась её первая «побочная» функция. На мощных моделях Toyota, Mercedes-Benz и BMW стали применять Traction Control (TC), то есть антипробуксовочную систему. Её назначение ясно из названия. Но всё же на всякий случай напомним, что она срабатывает, если водитель слишком сильно давит на газ, и колёса срываются в пробуксовку. Тогда, чтобы восстановить сцепление с дорогой, электроника задействует штатные тормоза и, если потребуется, уменьшает тягу двигателя. Алгоритм довольно примитивный, но эффективный. Наверное, каждый из нас зимой наблюдал в комбинации приборов жёлтую моргающую лампочку — признак работы TC. Без него стартовать на льду со светофора было бы гораздо сложнее, не так ли? Заднеприводные модели могут так вообще остаться на месте…
Но технологии шли вперёд. И постепенно электронный контроль появился не только в моторах, коробках передач или тормозах, но и в едва ли не в каждой системе машины. Это и привело к прорыву в области активной безопасности — появлению полноценной ESP. По сути, её блок управления стал главным органом чувств автомобиля. Сюда направили информацию от датчиков продольного и поперечного ускорений, поворота руля, вращения относительно вертикальной оси, нажатия на акселератор и тормоз, скорости вращения колёс и т.д., и т.п. Компьютер в режиме реального времени сравнивает текущие показатели с заложенными в память и оценивает — сможет ли, например, этот лихой водила при такой езде удержаться на траектории в повороте? Нет? Значит, пора принимать меры спасения.
Собственно, маркетологи сразу нашли, как за это зацепиться, чтобы привлечь больше покупателей. И попросили инженеров поставить в салоне автомобиля «волшебную» кнопку. В зависимости от назначения и типажа машины водителю разрешили или совсем вырубать ESP (что полезно, например, для внедорожников), или ограничивать её помощь. На моделях со спортивным уклоном это даёт возможность почувствовать себя крутым дрифтером без опаски убраться в первом же вираже. А Ferrari так пошла ещё дальше и научила свою стабилизацию поддерживать постоянный угол заноса — ведь раз человек отвалил такие деньги за суперкар, у него нет права опозориться.
Но есть у ESP и другие «секретные» функции, о которых рядовой автолюбитель обычно вообще не подозревает. Вот, например, распространённый случай. Дама в красках описывает подруге, как перед ней на светофоре резко затормозил какой-то идиот. Остановилась наша героиня в считанных миллиметрах от его бампера. Чуть бы зазевалась — и на тебе ДТП. И невдомёк нашей барышне, что ESP, скорее всего, сработала даже при торможении. Ведь, как показывает статистика, большинство из нас в экстренной ситуации бьёт по педали тормоза резко, но недостаточно сильно. Поэтому остановочный путь оказывается больше, чем мог бы быть. А электроника по нарастанию давления в системе это видит и активирует насос модулятора. Соответственно, тормозные механизмы развивают максимально возможное для данных условий усилие. Обычно такую функцию называют Brake Assist — ассистент торможения. Кстати, она может помочь не только хрупким барышням, но и брутальным мужикам, у которых на сухом асфальте и хороших покрышках тоже не хватает сил, чтобы «продавить» педаль до срабатывания ABS.
Теперь же я рискую навлечь на себя гнев автодилеров и маркетологов, поскольку раскрою их страшную тайну. Изрядная часть подобных водительских ассистентов и систем, которые зачастую входят в список опций и стоят немалых денег, на поверку оказываются… просто программными функциями ESP! Поскольку никаких дополнительных деталей в данном случае не требуется. Для активации продвинутых возможностей в буквальном смысле обычно достаточно поставить галочку в системном меню соответствующего блока управления. Само собой, для этого нужен диагностический сканер. Но такие вещи сегодня стоят копейки, так что энтузиасты многих автоклубов поставили электронный апгрейд своих машин на поток.
А между тем, практически бесплатно можно получить весьма полезные вещи. В частности, на многих моделях концерна Volkswagen легко активируется функция XDS — имитация динамической блокировки дифференциала. В поворотах ESP станет подтормаживать внутреннее разгруженное колесо, направляя крутящий момент на внешнюю шину, имеющую лучший зацеп. Тем самым, вы станете реже вспоминать, что такое снос передней оси.
Также легко можно подключить ассистент трогания на подъёме. В этом случае при отпускании педали тормоза ESP будет несколько секунд сохранять давление в тормозных механизмах — до тех пор, пока тяги мотора не станет достаточно для уверенного старта без отката назад.
Удивительно, но ESP умеет измерять даже… давление в шинах! Не напрямую, конечно, а косвенно — при помощи датчиков скорости вращения колёс. Работает простая математика. Если шина спустила, значит, её диаметр стал меньше, соответственно крутится она теперь быстрее других. Это и отслеживает блок управления. Появились подозрения на утечку воздуха? Водитель тут же увидит предупреждение в комбинации приборов.
Также косвенно ESP способна определить наличие прицепа. Раз замкнулся электроразъём (попросту — розетка) «фаркопа», значит, автомобиль превратился в тягач. Теперь система перестроит свои алгоритмы с тем расчётом, чтобы исключить характерные колебания кормы и «болтанку» — электроника просто станет в противофазе подтормаживать передние колёса. Опять же неимоверно просто, но насколько полезно!
Хотите ещё волшебства? Пожалуйста! Как вам связь ESP со стеклоочистителями и датчиком дождя? Когда они срабатывают, электроника понимает — начинается ливень, на дороге влажно и скользко. Тормозной путь будет увеличиваться. Чтобы хоть немного исправить ситуацию, модулятор поднимет давление в тормозных трубках и станет циклически подводить колодки к дискам, срезая на них водяную плёнку. Водитель этого даже не замечает, а механизмы приводятся в боевую готовность…
Святая святых — рулевое управление и то попало под вездесущее око ESP. Представьте: автомобиль заносит, водитель начинает крутить руль, но явно промахивается, допустим, не хватает опыта. Не беда! Электроника заставит электроусилитель подсказывать импульсами усилия, куда и на какой угол повернуть «баранку». Переусердствовал? Ощутишь тяжесть. Руль полегчал? Значит, всё делаешь верно. Кстати, этот же ассистент помогает при торможениях на миксте. Когда, например, левые колёса оказались на асфальте, а правые съехали на грунтовую обочину. Обычную машину тут же начнёт разворачивать, а оснащённую ESP — нет.
При необходимости стабилизация может вмешаться и в работу автоматической трансмиссии, на время заблокировав в ней переключения, чтобы скачки тяги на колёсах не нарушали баланс автомобиля.
Даже на бездорожье ESP нашлось применение. Видели, как умело современные кроссоверы без жёстких блокировок справляются с диагональным вывешиванием и прочими затруднительными ситуациями? Разгруженные колёса помолотят в воздухе немного, как вдруг автомобиль дёрнется и медленно поедет дальше. Это ESP перераспределяет тягу на покрышки, имеющие лучший контакт с грунтом. Кстати, именно датчики системы стабилизации позволили реализовать превентивное срабатывание автоматического полного привода. Муфта для передачи тяги на заднюю ось на современных SUV замыкается не по факту пробуксовки передних колёс (когда порой уже поздно), а по тревожному сигналу блока ESP.
А вот впереди крутой спуск. Активируем Hill Descent Control (HDC) — ассистент спуска с холма. Отпускаем все педали и вуа-ля! Автомобиль под хруст тормозов плавно и ровно скатывается вниз. Опять же стоит сказать спасибо ESP — это тоже часть её программы.
И, повторюсь, всё это может быть реализовано на одной агрегатной базе, без серьёзной доработки начинки машины. В компьютерном мире такая фантастика называется читерством, сродни вводу в игре секретного кода на вечную жизнь или бесконечные патроны. Но в автомобильной среде за такое не наказывают. В конце концов, задача у нас всех общая — победить дорогу. Поэтому ESP действительно работает почти всегда: и при старте с места, и в движении, и при замедлении… Так что рассматривать систему стабилизации только лишь как средство последней надежды в наши дни уже неправильно".
Как работает ESP и как ей пользоваться. Это должен знать каждый водитель
ESP (Electronic Stability Program) — это, если переводить дословно, «электронная программа стабилизации», однако более корректно — электронная система стабилизации. ESP также еще называют «противозаносной системой» или «системой курсовой устойчивости».
Главная задача ESP — контролировать поперечную динамику автомобиля и помогать водителю в критических ситуациях. Проще говоря, система стабилизации должна предотвращать занос и боковое скольжение автомобиля в случае его возникновения, а также помогать сохранять курсовую устойчивость, траекторию движения и стабилизировать положение автомобиля во время выполнения маневров на высокой скорости или скользком покрытии под колесами.
Первой систему стабилизации начала применять на своих моделях компания Mercedes-Benz, которая запатентовала ее в 1994-м. А год спустя, в 1995-м, ESP начали устанавливать на Mercedes-Benz S-Class Coupe. Позже она появилась на седане S-Class и на спорткаре SL. Затем ESP начала появляться и на других моделях марки, а позднее — и в активе остальных крупных автопроизводителей. Причем, многие из них патентовали для системы собственное товарное название. И, как правило, тоже в виде аббревиатуры. Так что система стабилизации у некоторых других производителей может называться ESC, VDC, VSC, DSC, DSTC, однако ее суть и принцип действия от этого не меняется.
С ноября 2011 года ESP наряду с системой ABS стала одной из систем активной безопасности, которой в обязательном порядке должны быть оснащены все новые модели легковых и грузовых автомобилей, регистрируемые в Европейском Союзе. С ноября 2014 года этот закон без исключения распространяется на все новые автомобили. В России наличие ESP на грузовых автомобилях стало обязательным с 1 января 2016 года, а на легковых моделях — с 1 февраля 2017-го.
Как работает ESP?
Работа ESP взаимосвязана с тормозными механизмами автомобиля, ABS, а также с антипробуксовочной системой и электронным блоком управления двигателем. В своей работе ESP активно использует все эти компоненты, комплексно объединяя их действия и обеспечивая несколько контраварийных мер во время возникновения поперечной динамики или, проще говоря, неуправляемого скольжения задней оси автомобиля.
Фактически ESP состоит из микропроцессора (также называют электронным блоком управления), который постоянно обрабатывает сигналы, поступающие с датчиков скорости вращения колес, интегрированных в систему ABS, положения рулевого колеса и давления в тормозной системе.
Кроме того, на процессор поступает информация с двух других датчиков, которые измеряют угловую скорость относительно вертикальной оси и поперечные ускорения автомобиля. Они фиксируют внезапное боковое ускорение, которое является главным маркером скольжения, и, определив его величину, дают дальнейшие распоряжения системе. К этим данным также добавляется значение скорости, с которой движется автомобиль в этот момент, величина угла поворота руля, а также обороты коленчатого вала двигателя. Анализируя эти данные, ESP «понимает», что возник занос и далее дает команду на выборочное подтормаживание одного или нескольких колес автомобиля, исходя из направления заноса и бокового ускорения.
Сами команды на тормозные механизмы отправляются через модулятор АБС, создающий давление в тормозной системе автомобиля. Вместе с этим, ESP отправляет на блок управления двигателем команду на сокращение подачи топлива и уменьшение тяги на колесах.
Система работает всегда и 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.