Электронная система стабилизации управления автомобилем ESP

Для предотвращения потери управляемости автомобиля при экстренном торможении на современных автомобилях применяется электронная система стабилизации ESP (Electronic Stability Program – электронная программа стабилизации).

Статистика показывает, что электронная система стабилизации существенным образом влияет на безопасность движения. Например, по данным «Даймлер-Крайслер» количество аварий из-за потери водителем контроля над автомобилем снизилось с момента внедрения ESP в серию на 42%. Американская национальная служба безопасности движения NHTSA дает близкий показатель – 35%. Количество смертей в таких ДТП снизилось в США на 30%.

В систему стабилизации управления автомобилем входят:

• ABS (антиблокировочная система)
• EBV (электронное распределение тормозных усилий)
• ASR (антипробуксовочная система)
• EDS (электронная блокировка дифференциала)
• MSR (регулировка крутящего момента двигателя)
• HBA (гидравлический тормозной ассистент)

Конструктивные узлы ESP включает основные конструктивные узлы ABS. Дополнительными являются датчики угловых и поперечных ускорений и сенсор угла поворота рулевого колеса.

Принципиальное отличие ESP от ABS в том, что она непрерывно следит за соответствием ускорений автомобиля по желанию водителя, выраженному в повороте рулевого колеса, в то время как ABS включается только при торможении. Если ESP понимает, что ускорения машины достигли критических (начинается занос), система приступает к подтормаживанию колес, сбросу или прибавлению скорости вращения колес.

Общая компоновка ESP показана на рисунке:

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

ESP выбирает тормозные усилия для каждого колеса отдельно таким образом, чтобы результирующая тормозных сил противодействовала моменту, стремящемуся развернуть автомобиль вокруг вертикальной оси, и удерживала его на оптимальной траектории.

Если автомобиль плохо входит в поворот и скользит передними колесами наружу (недостаточная поворачиваемость), ESP притормаживает внутреннее заднее колесо.

В случае, когда автомобиль в результате заноса задней части пытается повернуть круче, чем необходимо (избыточная поворачиваемость), ESP исправляет ошибку притормаживанием наружного переднего колеса.

Чтобы предотвратить занос заднеприводного автомобиля, ESP уменьшает частоту вращения коленчатого вала двигателя. Благодаря этому возникает стабилизирующий момент сил, возвращающий автомобиль на безопасную траекторию движения.

При угрозе опрокидывания автомобиль стабилизируется за счет уменьшения поперечного ускорения, которое достигается достаточно сильным притормаживанием передних колес и одновременным снижением крутящего момента двигателя. Активный усилитель тормозов быстро нагнетает давление на входном трубопроводе насоса обратной подачи, благодаря этому давление в тормозном приводе моментально возрастает.

Функция стабилизации автопоезда используется на автомобилях с тягово-сцепным устройством. Слабое рыскание прицепа при определенных условиях может усилиться до опасных значений. Это происходит, как правило, в скоростном диапазоне от 75 до 120 км/ч. Если прицеп начал рыскать при некоторой критической скорости, то амплитуда рыскания постоянно увеличивается (явление резонанса). Рыскание передается буксиру, который тоже начинает совершать колебательные движения влево и вправо вокруг вертикальной оси. Такие колебательные движения регистрируются датчиком угла рысканья и анализируются блоком управления. При необходимости сначала оказывается регулирующее воздействие то на одно, то на другое переднее колесо. Если этого недостаточно, блок управления посылает сигнал блоку управления двигателя на уменьшение частоты вращения коленчатого вала, чтобы сбросить скорость, при этом одновременно притормаживаются все четыре колеса.

Наличие прицепа, подключенного к электросети автомобиля, распознается блоком управления автоматически. Функция стабилизации автопоезда отключается, потому что поведение автомобиля в условиях бездорожья может быть ошибочно принято за рыскание прицепа.

Современные системы ESP могут притормаживать одновременно до трех колес, причем каждое с разным усилием.

Кроме притормаживания колес ESP может автоматически вмешиваться в рулевое управление, выбирая наиболее оптимальный в данной ситуации угол поворота рулевого колеса, а также изменять характеристики амортизаторов подвески и трансмиссии. Если система ESP выявит склонность водителя к гоночному стилю, порог чувствительности системы снижается, чтобы приспособиться к данному стилю вождения. Система ESP может принудительно отключаться по желанию водителя, но после выключения зажигания ESP вновь активируется.

Электронная блокировка дифференциала EDS применяется для устранения пробуксовки колес при сохранении приемлимых ходовых качеств автомобиля, без вмешательства водителя. Устройство управления блокировкой дифференциала контролирует при помощи датчиков АБС частоту вращения колес.

Если дорожное покрытие под одной стороной автомобиля скользкое, вследствие чего при скорости до 80 км/ч возникает различие в частоте вращения ведущих колес примерно в 100 об/мин, тогда путем притормаживания пробуксовывающего колеса частота вращения колес выравнивается, а на другое колесо посредством действия дифференциала передается повышенное тяговое усилие.

Для того чтобы тормозной механизм приторможенного колеса слишком сильно не нагревался, блокировка дифференциа­ла при больших нагрузках ав­томатически отключается. Как только тормозной механизм охладится, противобуксовочная система колеса автоматически включается вновь.

При необходимости ESP вмешивается в работу системы управления двигателем и изменяет крутящий момент в со­ответствии с ситуацией.