Система курсовой устойчивости. Устройство и принцип действия

Принцип действия системы курсовой устойчивости

Спроектированная на основании антиблокировочной системы, защищающей от блокировки колеса при торможении и противобуксовочной системы, препятствующей пробуксовке колес при разгоне, система курсовой устойчивости предназначена для сохранения устойчивости и управляемости автомобиля в критических условиях, независимо от того, выполняется торможение или разгон, или же автомобиль движется на постоянной скорости. Согласно статистике ДТП 1/6 всех аварий происходит по причине заноса автомобиля, особенно при слабом сцеплении с дорожным полотном (гололед, снег, дождь). Система курсовой устойчивости включается в работу, прежде всего, при резких маневрах, нервных реакциях водителя,недостаточной или избыточной поворачиваемости автомобиля, а также при смене качества дорожного покрытия (сила трения), выполняя при этом индивидуальное подтормаживание колес и воздействуя на систему управления двигателем с целью стабилизации автомобиля. Система электроники с рядом датчиков в этом случае, как и в системе ABS и противобуксовочной системе, работает лучше и быстрее, чем реакция любого водителя. В то время как ABS и противобуксовочная система, прежде всего, воздействуют на продольную динамику автомобиля, дополнительной функцией системы курсовой устойчивости является стабилизация автомобиля вокруг вертикальной оси. При этом говорят о регулировании момента рыскания.

Моментом рыскания называют вращение автомобиля вокруг вертикальной оси.

В зависимости от производителя существуют разные обозначения системы курсовой устойчивости и, соответственно, разные аббревиатуры (например, DSC = Dynamische Stabilitats-Control, ESP = Elektronic Stability Programm, ASMS = Automatisches Stabitats-Management-System, FDR = Fahr-Dynamik-Regelung, VSC = Vehicle Stability Control, VSA = Vehicle Stability Assist).

На рисунке на двух простых примерах показано регулирование при излишней и недостаточной поворачиваемости автомобиля.

Рисунок. Регулирование момента рыскания

При излишней поворачиваемости возникает опасность заноса задней части и автомобиль разворачивается. Поэтому для предотвращения разворота заднее колесо, находящееся на внешней стороне разворота, слегка притормаживается, а переднее колесо, находящееся на внешней стороне разворота притормаживается сильнее, в результате чего возникает компенсирующий момент рыскания, направленный в противоположную развороту сторону, стабилизирующий автомобиль.

При недостаточной поворачиваемости автомобиль движется вперед, не слушаясь руля, передние колеса первыми теряют сцепление с дорогой. В качестве контрмеры слегка притормаживается переднее колесо, находящееся на внутренней стороне поворота, и сильнее — заднее колесо, находящееся на внутренней стороне поворота. Таким образом, система курсовой устойчивости, как и АВS и противобуксовочная система, помогает водителю в критических ситуациях и предотвращает создание аварийных ситуаций. При определенных обстоятельствах водитель замечает вмешательство этой системы только по миганию сигнальной лампы на панели приборов, которая также сигнализирует о том, что ездовые характеристики автомобиля находятся в предельном диапазоне. Однако законы физики не может отменить даже система курсовой устойчивости!

На основании входных сигналов, которые будут более подробно описаны ниже, блок управления определяет, какие меры должны быть предприняты для сохранения курсовой устойчивости. При этом различают следующие режимы работы:

обычный режим; регулирования не требуется, все электромагнитные клапаны обесточены, а система готова к работе ABS-регулирование; соответствующие электромагнитные клапаны в гидравлическом блоке управляются индивидуально для каждого колеса (4-канальная система для предотвращения блокировки колес;
противобуксовочное регулирование; активизируется насос высокого давления и возвратный насос, а также соответствующие электромагнитные клапана, расположенные в гидравлическом блоке, если фиксируется склонность одного из ведущих колес к пробуксовке;
система контроля за торможением двигателем; увеличение крутящего момента двигателя, если одно или несколько колес начинают сильно буксовать при сбрасывании газа или переключении на низшую передачу;
электронная система распределения тормозных усилий (EBV); управление соответствующими электромагнитными клапанами в гидравлическом блоке при фиксировании на задних колесах чрезмерной пробуксовки, но отсутствии еще предпосылок для включения ABS-регулирования;
система курсовой устойчивости; управление насоса высокого давления и возвратного насоса, а также соответствующих электромагнитных клапанов, расположенных в гидравлическом блоке, для регулирования тормозного усилия в необходимой степени для стабилизации автомобиля, если на основании входных сигналов определяются аварийные состояния, угрожающие устойчивости автомобиля;
система курсовой устойчивости выключена; нажатием выключателя противобуксовочная система, система контроля за торможением двигателем, а также функция курсовой устойчивости при разгоне и движении накатом отключаются. В этом случае постоянно горит сигнальная лампа системы курсовой устойчивости. Функция курсовой устойчивости при торможении (EBV) и система ABS остаются активными.

Входные и выходные сигналы

Расположение соответствующих компонентов представлено на конкретном примере на рисунке.

Рис. Расположение компонентов

А1е17 Контрольная лампа ABS

А1е35 Контрольная лампа ETS

А1е41 Сигнальная лампа ESP

А1е47 Контрольная лампа BAS/ESP

А7/3 Гидравлический блок системы регулирования тягового усилия

А7/7b1 Датчик хода мембраны BAS

A7/7s1 Выключатель BAS

А7/7у1 Электромагнитный клапан BAS

В34/1 Датчик давления 1 ESP

В34/2 Датчик давления 2 ESP

В43 Датчик поперечного ускорения

В45 Датчик угловой скорости ESP

F1 Предохранительный и релейный модуль

F1к6 Реле для подавления стопсигналов ESP

F1k25 Реле насоса высокого давления/возвратного насоса

L6/1 Датчик угловой скорости вращения переднего левого колеса

L6/2 правого

L6/3 Датчик угловой скорости вращения заднего левого колеса

L6/4 Датчик угловой скорости вращения заднего правого колеса

N47-5 Блок управления ESP/ BAS

N49 Датчик угла поворота рулевого колеса

S9/1 Выключатель стоп-сигналов

S11 Выключатель системы контроля тормозной жидкости

S12 Выключатель системы контроля стояночного тормоза

X11/4 Диагностический разъем

Входные и выходные сигналы более подробно описаны ниже. Информацию о скорости вращения колес передают четыре датчика скорости вращения колес, сигналы которых постоянно проверяются и сравниваются. На их основании рассчитываются скорость движения, ускорение и замедление, пробуксовка при торможении (для ABS) и пробуксовка ведущих колес (для ASR), а также пробуксовка при трогании с места (для MSR). Информация о скорости движения посредством шины данных (CAN) предоставляется другим системам.

Рисунок. Датчик угла поворота рулевого колеса

Угол поворота управляемых колес рассчитывается сигналом датчика угла поворота рулевого колеса, и в комплексе с разными сигналами скорости вращения передних колес определяется изменение направления движения, в блоке управления обрабатывается как желание водителя. В качестве датчика угла поворота рулевого колеса может использоваться оптический цифровой датчик со светодиодами, которые при помощи нескольких бленд фиксируют угол поворота рулевого колеса с шагом 2,5°. На рисунке схематически представлен открытый датчик угла поворота рулевого колеса с кодирующим диском (N49). Нейтральное положение рулевого колеса фиксируется определенным положением светодиодов и бленд. На датчик угла поворота рулевого колеса постоянно подается напряжение через клемму 30. При замене датчика или прерывании питания датчик должен быть инициализирован снова.

Рисунок. Конструкция датчика угла поворота рулевого колеса

А45 — Контактная спираль

N49 — Датчик угла поворота рулевого колеса

а — Светодиоды, фотобарьер

b — Бленда

Это выполняется путем поворота рулевого колеса от упора до упора или ездой по прямой со скоростью более 20 км/ч 50 м.

Рисунок. Датчик поворота рулевого колеса

Датчик угла поворота рулевого колеса другого типа состоит из двух скользящих контактов, смещенных под углом 90° расположенных на дорожке потенциометра и электронного элемента, преобразующего движения рота рулевого колеса в информационные сообщения которые передаются по каналу данных в блок управления.

При использовании этого датчика в случае его демонтажа или замены коррекция нуля должна выполняться диагностическим тестером при выставленных ровно передних колесах.

Поперечное ускорение определяется датчиком, работующим по принципу пружина-масса. На рисунке представлено схематическое устройство датчика поперечного ускорения.

Рисунок. Датчик поперечного ускорения (В43)

При помощи датчика поперечного ускорения блок управления получает информацию о поперечных усилиях, возникающих при повороте. Вместе с информацией об угловой скорости рыскания блок управления рассчитывает текущее состояние динамики движения автомобиля. Угловая скорость рыскания — это скорость вращения автомобиля вокруг вертикальной оси, то есть момент рыскания. Датчик угловой скорости рыскания работает с качающейся массой расположенной в керамической шайбе, и электронного блока обработки информации.

Рисунок. Принципиальная схема датчика угловой скорости рыскания

Давление в обоих контурах тормозной системы фиксируется двумя датчиками давления, расположенными на главном тормозном цилиндре. Данные с них используются при расчете тормозных усилий колес. Кроме того, они являются частью схемы блокировки для контроля системы. Вместе с сигналом выключателя стоп-сигналов он служит еще для точного распознования вступления в действие тормозов, в результате чего прерывается деятельность противобуксовочной системы, а стема курсовой устойчивости на основании измененных данных тормозного усилия должна быстро под них подстроиться. Входной сигнал хода мембраны в усилителе тормозного привода, передаваемый датчиком хода мембраны, служит для расчета скорости хода педали, с которой водитель нажимает на педаль тормоза. По скорости хода педали определяется экстренное торможение, при котором срабатывает система экстренного торможения. Для этого в усилителе тормозного усилия включается электромагнитный клапан (BAS), который продувает камеру со стороны водителя, обеспечивая максимальное тормозное усилие.

При регулировании курсовой устойчивости создается предварительное давление прибл. пять бар для насоса высокого давления. Для этого случая также предусмотрен выход для реле «подавления стоп-сигналов», чтобы при регулировании курсовой устойчивости не активировался тормозной свет без нажатия педали тормоза водителем. Данные двигателя и коробки передач через линию передачи данных (CAN) информируют блок управления о крутящем моменте двигателя и текущей передаче на коробке передач (в автомобилях с АКП), впоследствие чего рассчитываются приводные усилия, действующее на ведущие колеса. Наряду с уже описанными выходныни сигналами важное место занимают сигналы для управления электромагнитными клапанами блока управления. На рисунках а, б, с представлен гидравлический контур с периодами повышения, удержания, снижения давления во время регулирования (тормозное воздействие) на примере тормозного цилиндра заднего правого колеса.

Сначала закрываются переключающие электромагнитные клапаны (у24/у25), включается насос высокого давления/обратной подачи (м1), а также электромагнитный клапан BAS (у1) в усилителе тормозов (А7/7), в результате чего на сторонах всасывания насоса высокого давления/обратной подачи (р1/р2) создается предварительное давление прибл. пять бар. Самонасасывающий насос высокого давления/обратной подачи (p1) через открытый всасывающий электромагнитный клапан всасывает тормозную жидкость, находящуюся под предварительным давлением, и создает необходимое тормозное усилие на тормозном цилиндре заднего правого колеса (6а).

Рисунок а. Гидравлический контур: повышение тормозного усилия

f — высокое давление

g — предварительное давление

Рисунок б. Гидравлический контур: удержание тормозного усилия

а — впускная магистраль

b — тормозное усилие

f — высокое давление

g — предварительное давление

Рисунок в. Гидравлический контур: снижение тормозного усилия

е — пониженное давление

f — высокое давление

Для того чтобы тормозное усилие при таком диагональном разделении контуров тормозного привода не действовало на тормозной цилиндр переднего левого колеса (5b), впускной клапан (у6) закрывается. Для удержания давления закрываются выходной (у26) и впускной (у 12) электромагнитные клапаны, вследствие чего тормозное усилие на колесном тормозном цилиндре удерживается и не повышается.

Для снижения тормозного усилия открывается выпускной электромагнитный клапан (у13). Давление может сбрасываться через насос высокого давления/обратной подачи и переключающий электромагнитный клапан (у24), встроенный в редукционный клапан. Если после периода снижения тормозного усилия повторного его повышения не требуется, то есть регулирование курсовой устойчивости завершается, все электромагнитные клапаны обесточиваются и возвращаются в свое исходное положение. Насос высокого давления/обратной подачи также отключается, а оставшееся давление (еще прибл. 150 бар) может быть сброшено по всей системе. Рассматривая входные и выходные сигналы системы курсовой устойчивости, следует также упомянуть и сигналы выключателя стояночного тормоза, сигнал выключателя «Отключение системы курсовой устойчивости» и управление контрольными лампами. Если стояночный тормоз активируется, система контроля за торможением двигателем не работает. При активизации выключателя «Выключение системы курсовой устойчивости», противобуксовочная система, система контроля за торможением двигателя и система курсовой устойчивости отключаются. При этом блоком управления через линию передачи данных (CAN) на панели приборов загорается сигнальная лампа и горит постоянно, как при неисправности, когда система курсовой устойчивости не работает. Блоком управления через линию передачи данных, ведущую к панели приборов, активируются и сигналы контактов износа тормозной накладки и управление сигнальными лампами электронных систем регулирования тягового усилия и ABS. Как и все описанные раннее системы, эта система также обладает функцией самодиагностики с памятью ошибок, которая может быть считана при помощи диагностического прибора.