Обзор системы курсовой устойчивости ESP

В этой статье из серии «Системы безопасности автомобиля» речь пойдет о системе активной безопасности ESP. ESP — Electronic Stability Program — система динамической стабилизации или система курсовой устойчивости. Так же как и рассмотренная в предшествующей статье серии ABS, система ESP служит не для устранения аварии, а для ее предотвращения.

Однако в отличие от той же антиблокировочной системы тормозов, система динамической стабилизации распространена еще не слишком сильно, и на относительно недорогих зарубежных и тем более отечественных легковых автомобилях ее встретить пока невозможно.

Полагаю, что это дело времени, и лет так через 5 esp станет общепринятым стандартом, а автомобилей без этой системы просто не будут выпускать.

Пришло самое время перейти к подробному рассмотрению системы, однако для начала я хочу привести пример ситуации, в которой esp могла бы помочь избежать ДТП.

Природа работы ESP — какие функции находятся в управлении системы?

Большинство современных автомобилей в их продвинутых комплектациях располагают данной функцией активной безопасности. Если раньше покупателей смущали наличие множества аббревиатур из трех латинских букв, то сегодня каждое название вызывает у водителя неподдельный интерес. Речь ведь идет о столь важной безопасности.

Но в случае с системой курсовой устойчивости, далеко не каждый водитель знает природу работы этого модуля. Когда в комплектации автомобиля оказывается ESP, возникает вопрос, что это такие? Итак, модуль ESP отвечает за контроль управления автомобиля при заносе, управляя такими функциями машины:

• рулевое управление, а точнее, недопустимость резких рывков рулем при заносе;
• распределение усилий торможения на каждое колесо в нужной степени;
• снижение или повышение оборотов двигателя для получения нужного контроля;
• мониторинг угловой скорости и поперечного ускорения для понимания начала заноса.

Датчики этой функции расположены фактически на всех органах управления автомобиля, что приводит к быстрой реакции на любой занос. Как только автомобиль начинает выходить из-под контроля водителя, включается помощь системы ESP и начинается распределение правильных тормозных усилий, настройка рулевого управления и выполнение прочих функций. Практически всегда удается избежать неконтролируемого заноса.

Не стоит думать, что на автомобилях с системой ESP можно безрассудно ездить по скользкой дороге, ведь модуль спасет в любой ситуации. ESP — это далеко не магия, это технология, которая не поможет отменить законы физики. Так что если вы входите в занос на скорости 90 километров в час, действия функции вы не почувствуете.

Может ли система ESP мешать водителю?

На самом деле для опытных водителей, которые любят ездить на пределе своих возможностей (хотя обычно это гонщики на гоночных треках, но бывают и исключения), система курсовой устойчивости может мешать. Мешать она может в ситуации, если для того, чтобы вытянуть машину из заноса необходимо дать много газу, а электронная система просто не дает этого сделать, по программе она не подает много топлива и уменьшает крутящий момент, который так нужен в этот момент. Для таких водителей в большинстве современных машинах есть кнопка отключения системы ESP, хотя бывает и не кнопка, бывает, что нужно провести целый ряд действий для ее отключения. Так же есть ESP, которые срабатывает не мгновенно, а с маленькой задержкой, давая тем самым водителю немного пошалить на дороге. Конечно, если Вы не гонщик и не слишком опытный водитель, то систему курсовой устойчивости лучше не отключать, безопасность на дороге превыше всего, сами понимаете. С системой ESP можно чувствовать себя на дороге уверенно, куда Вы выворачиваете руль туда машина и едет, хоть ему и придется для этого много чего сделать, но не стоит забывать о том, что данная система не волшебная и обмануть законы физики невозможно, поэтому не нужно лишний раз рисковать. Посмотрев видео ниже, Вы можете увидеть, как ведет себя автомобиль с включенной и отключенной системой ESP:

Avtochanel

Принцип действия электронной стабилизации

Во время движения авто система курсовой устойчивости работает постоянно, причем независимо от режима – в процессе разгона, торможения и езды с постоянной скоростью. Собирая данные от группы датчиков и других помогающих систем, контроллер сравнивает полученную картину с эталонной, заложенной в собственной памяти. Обнаружив отклонения, угрожающие безопасности автомобиля и пассажиров, электронный блок вмешивается в управление и старается исправить ситуацию.

Рекомендуем: Рабочий цилиндр сцепления: ремонт или замена?

Алгоритм работы ESP стоит показать на примере бокового сноса машины в левом повороте:

1. Факт заноса отмечает датчик углового ускорения (G-сенсор) и передает информацию контроллеру.
2. Дополнительные данные ЭБУ получает от датчиков вращения колес и положения баранки.
3. По совокупности полученных сигналов электронный блок «понимает» скорость бокового смещения и его направление. В результате электромагнитным клапанам гидроблока отдается команда притормаживать левое заднее колесо с определенным усилием.
4. Одновременно подается сигнал основному контроллеру автомобиля уменьшить подачу горючей смеси в цилиндры, дабы снизить передачу крутящего момента на ведущую ось.
5. Результат: независимо от действий водителя автомобиль замедляется и выравнивается в повороте.

При взаимодействии ESP с другими электронными «помощниками» курсовая устойчивость автомобиля может обеспечиваться дополнительными средствами – временной блокировкой свободного дифференциала (межосевого и межколесного), включением антипробуксовочной системы и точным распределением тормозных усилий. В машине, оборудованной автоматической коробкой передач с электронным управлением (робот, вариатор), ESP может переключиться на пониженную скорость либо ввести в действие зимний режим.

Примечание. Если проблемы с нарушением курсовой устойчивости возникнут под управлением адаптивного круиз – контроля, последний станет действовать синхронно с остальными системами – подруливать передние колеса в нужном направлении.

По сути, активная система стабилизации избавляет автолюбителя от необходимости обучаться экстремальной езде. Входя в поворот, водитель просто вращает баранку, возлагая остальные действия на ESP. Но следует помнить, что возможности электроники не безграничны и не все аварийные ситуации она способна предотвратить.

Дополнительные средства взаимодействия

Как работает ESP в целом, уже было подробно описано. Однако в отдельных случаях курсовая устойчивость транспортного средства с ESP также может достигаться за счет других, дополнительных средств – блокировкой свободных дифференциалов, ювелирным распределением тормозного усилия, включением противопробуксовочной функции. Более того, в автомобилях с АКПП, имеющих электронное управление, система динамической стабилизации способна самостоятельно активировать зимний режим езды или включить пониженную скорость.

Наконец, если проблема курсовой устойчивости возникает на машине с адаптивным круиз-контролем, тот также обязан действовать синхронно с другими электронными помощниками. На практике это означает, что круиз-контроль подруливает передние колеса в направлении, способствующем выравниванию автомобиля.

Фактически, водителю система ESP в автомобиле (что это, как работает и какие имеет компоненты – знать совершенно не обязательно) предоставляет возможность не учиться экстремальному вождению. Он просто вращает руль, входя в поворот или обгоняя другой автомобиль, а все остальные действия, предотвращающие занос, совершает система курсовой устойчивости. И все-таки возможности этого электронного ассистента далеко не безграничны – об этом нужно помнить и бывалому автовладельцу, и тем более новичку!

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).

Рекомендуем: Как выставить зазор на свечах зажигания?

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

Устройство и основные компоненты

Система курсовой устойчивости – это совокупность более простых систем: ABS (предотвращает блокировку тормозов), EBD (распределяет тормозные усилия), EDS (блокирует дифференциал с помощью электроники), TCS (предотвращает пробуксовку колес).

Компоненты системы курсовой устойчивости: 1 – гидравлический блок с ЭБУ; 2 – датчики частоты вращения колес; 3 ­– датчик угла поворота рулевого колеса; 4 – датчик линейных и угловых ускорений; 5 – электронный блок управления двигателем

Система динамической стабилизации включает в себя набор датчиков, электронный блок управления (ЭБУ) и исполнительное устройство – гидравлический блок.

Датчики отслеживают определенные параметры движения автомобиля и передают их в блок управления. С помощью датчиков ESC оценивает действия человека за рулем, а также параметры движения машины.

Для оценки действий человека за рулем система курсовой устойчивости использует датчики давления в тормозной системе и угла поворота рулевого колеса, а также выключатель стоп-сигнала. Параметры движения автомобиля отслеживают датчики давления в тормозной системе, частоты вращения колес, угловой скорости машины, продольного и поперечного ускорения.

На основании данных, полученных от датчиков, блок управления генерирует управляющие сигналы для исполнительных устройств систем, входящих в состав ESC. Команды от ЭБУ получают:

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

При работе ЭБУ взаимодействует с блоком управления автоматической коробки передач, а также с блоком управления двигателем. Блок управления не только принимает сигналы от данных систем, но и формирует для их элементов управляющие воздействия.

Как работает система ESP

Система ESP постоянно в работе, когда заведена машина, в независимости от того, что происходит: разгон, замедление или движение накатом. ESP напрямую связана с антиблокировочной системой ABS, антипробуксовочной системой и блоком управления двигателем, без них она просто не способна функционировать. У системы ESP есть свой электронный блок, он все время считывает сигналы с большого количества различных датчиков и их обрабатывает, причем все время – это до нескольких десятков раз в одну секунду и решение этот блок принимает молниеносно, менее, чем за секунду. Дополнительные данные на блок приходит с датчиков: ABS, рулевого колеса и давления в тормозной системе. А самая нужная, самая необходимая и важная информация приходит только с 2-х специальных датчиков: угловой скорости относительно вертикальной оси и поперечного ускорения (обычно его называют G-сенсор). Эти 2 основных датчика и отслеживают боковое скольжение машины на вертикальной оси, далее оценивают его значимость и посылают сигнал электронному блоку ESP. Система курсовой стабилизации в любое время знает, какая скорость у машины, на сколько градусов повернуто рулевое колесо, какие обороты у мотора, происходит занос или нет, в общем, контролирует машину полностью.

Когда тревожные сигналы приходят с датчиков на блок управления ESP, он сразу сравнивает поведение машины в данный момент со своей программой, и если вдруг данные расходятся, то электронный блок понимает, что это экстремальная ситуация и начинает ее исправлять. Чтобы вернуть машину на правильную траекторию ESP начинает притормаживать одно или два, три, четыре колеса, какое именно колесо или колеса необходимо притормозить система определяет самостоятельно, в зависимости от сложившейся ситуации. Само притормаживание колеса происходит при помощи гидромодулятора ABS, который нагнетает давление в тормозной системе. Так же система может понизить крутящий момент путем подачи меньшего количества топлива, используя блок управления двигателем. Рассмотрим ситуацию, допустим Вы проходите поворот на огромной скорости и, в следствии, скользкого дорожного покрытия машину начинает заносить, что же начинает происходить в этот момент? В этот момент на блок управления двигателем подается команда, что надо уменьшить подачу топлива, для снижения крутящего момента, сказано-сделано, крутящий момент уменьшили, но бывает, что и этого не хватает для стабилизации машины, тут то и происходит подтормаживание колес при помощи ABS. Принцип работы системы ESP, как видите достаточно простой и понятный. Так же, если на автомобиле установлена автоматическая трансмиссия с электронным управлением, то система ESP может переключать передачу вниз или даже включать, так называемый “зимний” режим, если конечно он есть у коробки. На картинке ниже показано, как поведет себя автомобиль на скользком покрытии с системой ESP и без нее во время внезапного объезда какого-либо препятствия на дороге в повороте. В данной ситуации препятствие стали дорожные работы и Вы можете сказать, что такое редко бывает, может это и так, но есть и другие похожие ситуации, например, выбежит лось на дорогу или резко выедет машина, поэтому готовым нужно быть ко всему.

Ситуация, в которой ESP могла бы предотвратить ДТП

Итак, предлагаю Вам ознакомиться с видео, в котором автомобиль попадает в занос на сухой дороге и провоцирует ДТП:

Как Вы уже поняли при просмотре видео, виновником ДТП является автомобиль, который попал в занос. Хотя на самом деле правила дорожного движения нарушают чуть ли не все участники инцидента.

Система ESP позволяет избежать именно таких заносов, например, возникших при попадании колеса или нескольких колес автомобиля на обочину.

Среди множества новых разработок с загадочными названиями в виде аббревиатур система курсовой устойчивости ESP имеет большое значение и является одним из важных дополнений вашего автомобиля. С помощью множество датчиков и моментального реагирования на начало заноса этот модуль не позволит водителю утратить контроль.

Если вы думаете, стоит ли доплачивать за данную функцию активной безопасности, обязательно примите решение в пользу ее наличия в автомобиле. Такие дополнения не нуждаются в дополнительных затратах, обслуживании и прочих процессах. Они лишь будут всегда служить на благо вашей безопасности.

Рекомендуем: Адаптивная регулируемая подвеска: в чём секрет управляемости дорогих авто?

Как устроена система?

Указанная аббревиатура расшифровывается как Electronic Stability Program, что в переводе на русский язык означает «электронная система стабилизации». Следует отметить, что для бюджетных автомобилей данная функция недоступна, а в машины средней ценовой категории устанавливается опционально. Только дорогие авто оснащаются ESP в базовой комплектации, позже вы поймете почему.

Главный элемент схемы – отдельный электронный блок управления (он же – контроллер, ЭБУ), взаимодействующий со следующими датчиками:

• измеритель вращения передних колес;
• то же, для задних колес;
• определитель положения рулевого колеса;
• датчик динамических боковых нагрузок (другое распространенное название – G-сенсор, измеритель углового ускорения).

Кому доводилось разбираться в принципе действия антиблокировочной системы (ABS), наверняка увидит в приведенном списке знакомые детали – измерители вращения колес, передающие информацию контроллеру ABS.

Электронный блок ESP также управляет клапанами гидроцилиндров передних и задних тормозов плюс соединяется с основными «мозгами» автомобиля, ведающими подачей топлива в цилиндры двигателя. В автомобиле с подобным набором электроники отдельный контроллер противоблокировочной системе попросту не нужен, поскольку ABS входит в состав ESP и получает команды от главного ЭБУ.

Для поддержания курсовой устойчивости легковой машины ESP должна взаимодействовать с другими электронными «помощниками» водителя:

• система, предотвращающая пробуксовку ведущих колес (ASR);
• устройства автоматической блокировки свободного дифференциала (EDS);
• система, распределяющая тормозные усилия в зависимости от условий движения (EBD).

Справка. В автомобилях премиум – класса ESP тесно связана еще с одним «помощником» – адаптивным круиз – контролем, способным полностью управлять движением авто по трассе и в городских условиях.

Нетрудно догадаться, что в бюджетных авто вышеуказанная электронная «начинка» отсутствует, а в машинысредней ценовой категории производители ставят антиблокировку колес и парочку других систем (зависит от марки и комплектации транспортного средства). Вот почему ESP доступна далеко не для каждого нового автомобиля.

Устройство ESP

Основным компонентом системы считается электронный блок (контроллер) ЭБУ, к которому поступают сигналы от измерителя углового ускорения (G-сенсора) и многочисленных датчиков, устанавливаемых на всех колесах и в узле рулевого управления.

Опытные автовладельцы наверняка заметят, что в этом перечне присутствуют компоненты системы ABS. Это означает, что ESP весьма взаимосвязана с нею. К тому же ЭБУ управляет клапанами гидроцилиндров тормозов, и он взаимодействует с бортовым компьютером автомобиля, который контролирует подачу горючего. То есть, антиблокировочная система входит в состав системы динамической стабилизации, получает команды от главного ЭБУ, а потому ей не нужен отдельный контроллер – он уже есть в ESP.

Но и это еще не все. Система курсовой устойчивости автомобиля в любом случае взаимодействует и с другими электронными ассистентами – ASR, EDS и EBD. Не будем вдаваться в их функционал, а лишь заметим, что в машинах премиум-сегмента система ESP тесно связана и с адаптивным круиз-контролем, отвечающим за движение не только по трассе, но и в городе.

Применение

В Канаде, США и странах Европейского союза с 2011 года система курсовой устойчивости обязательно устанавливается на все легковые автомобили. Отметим, что названия системы различаются в зависимости от производителя. Аббревиатура ESC применяется на автомобилях Kia, Hyundai, Honda; ESP (Electronic Stability Programme) – на многих машинах Европы и США; VSC (Vehicle Stability Control) на автомобилях Toyota; система DSC (Dynamic Stability Control) на машинах Land Rover, BMW, Jaguar.

Система динамической стабилизации – это отличный помощник на дороге, особенно для неопытных водителей. Не стоит забывать, что возможности электроники также не безграничны. Система во многих случаях существенно снижает вероятность аварии, однако водителю никогда не стоит терять бдительность.