Система курсовой устойчивости: забудьте о заносах
Современные автомобили оснащаются разнообразными вспомогательными системами, которые делают поездки более комфортными и безопасными. Многие из них уже стали обязательными во многих странах мира, например, система курсовой устойчивости (или система динамической стабилизации), о которой вы узнаете в этой статье.
Что такое система курсовой устойчивости (динамической стабилизации)
Система курсовой устойчивости — активная система безопасности, которая служит, главным образом, для предотвращения заносов во время движения автомобиля. Работа системы обеспечивает курсовую устойчивость автомобиля во время маневров, предотвращая возникновение бокового скольжения и срыва в занос.
Данная система может носить различные названия, которые отражают ее назначение: система курсовой устойчивости (система поддержки курсовой устойчивости), система динамической стабилизации (речь идет о поперечной динамике автомобиля), электронный контроль устойчивости, а также просто противозаносная система.
Впервые о системе, которая могла бы контролировать курсовую устойчивость автомобиля, конструкторы задумались еще в середине прошлого века, и уже в 1959 году компания Daimler-Benz получила патент на изобретение автоматического управляющего устройства. Однако в то время система не могла быть реализована по причине отсутствия доступных и эффективных технологий. Такая возможность появилась лишь в конце 80-х — начале 90-х годов прошлого века, в это время различные автопроизводители предлагали свои варианты системы, но ни одна из них не получила широкого распространения.
Первая эффективная система курсовой устойчивости появилась в 1995 году, это была совместная разработка Mercedes-Benz и Bosch. Она получила название «ESP» (Elektronisches Stabilitatsprogramm), и устанавливалась на новые автомобили Mercedes-Benz A-class. Через несколько лет система (и подобные ей системы от других производителей) стали активно использоваться во многих автомобилях.
Система курсовой устойчивости показала свою высокую эффективность, она даже была признана одним из самых важных изобретений, которое многократно повысило безопасность автомобилей. В период 2010-2011 года данная система стала обязательной для всех новых пассажирских автомобилей в Израиле, Австралии, Канаде, странах Евросоюза и в США (только для пассажирских автомобилей массой до 4536 кг).
В России законодательной нормы по наличию в автомобиле системы курсовой устойчивости нет, и данная система чаще предлагается в виде опции. Сегодня существует возможность установить ESP практически на любой автомобиль, однако эта опция не пользуется большой популярностью, хотя причина тому не столько цена, сколько отсутствие информировании о пользе системы и, как следствие, отсутствие интереса со стороны потребителя. С этой точки зрения интересен опыт Швеции, в которой проводится широкая кампания по социальной рекламе системы курсовой устойчивости и других активных систем безопасности автомобиля. Но в России ничего подобного нет, и в обозримом будущем вряд ли будет.
Устройство системы
Систему курсовой устойчивости нельзя рассматривать, как отдельную систему автомобиля — скорее, это система более высокого уровня, которая состоит сразу из нескольких активных систем:
- Антиблокировочная система тормозов (ABS);
- Электронная блокировка дифференциала (EDS);
- Система распределения тормозных усилий (EBD);
- Антипробуксовочная система (ASR);
- Система управления двигателем.
У системы курсовой устойчивости мало собственных компонентов, так как она активно использует компоненты указанных выше систем. Таким образом, ESP значительно расширяет функции других систем, использует их потенциал и значительно снижает вероятность возникновения аварийных ситуаций.
В состав системы курсовой устойчивости входит несколько основных компонентов:
- Входные датчики;
- Электронный блок управления (контроллер);
- Исполнительное устройство.
Входные датчики. В системе используется довольно большое количество датчиков, которые позволяют получить максимальное количество информации о текущем состоянии автомобиля:
- Датчик угла поворота руля;
- Датчик скорости вращения колес (используются датчики, входящие в состав антиблокировочной системы);
- Датчик давления в тормозной системе;
- Датчики продольного и поперечного ускорения (G-сенсоры, датчики перегрузок).
Кроме того, контроллер системы получает информацию с блоков управления двигателем и коробки передач (только в случае автоматической или роботизированной трансмиссии).
Электронный блок управления (контроллер). Информация со всех датчиков поступает в электронный блок управления, который создает текущую картину движения автомобиля. Также в контроллере заложены программы, в которых прописаны безаварийные параметры движения автомобиля. Именно на сравнении «теоретических» параметров (заложенных в программе) и фактических (получаемых на основе информации с датчиков) и поострена работа системы курсовой устойчивости.
Исполнительные устройства. У системы ESP нет собственных исполнительных устройств, в их качестве выступают компоненты других систем безопасности:
- Гидромодуляторы системы ABS (с их помощью осуществляется торможение колес);
- Клапаны (высокого давления и переключающие) антипробуксовочной системы;
- Сигнальные лампы тормозной системы и системы ABS, также на приборной панели часто присутствуют собственные сигнальные лампы системы курсовой устойчивости.
Именно тот факт, что система ESP широко использует компоненты других систем, и позволяет устанавливать ее на автомобили с минимальными затратами, поэтому цена безопасности оказывается невысокой.
Принцип работы системы
Работа системы курсовой устойчивости не отличается сложностью и в общем случае сводится к следующему:
- Входные датчики дают всю информацию о фактическом положении и характере движения автомобиля;
- Данная информация сравнивается с программой, заложенной в контроллере;
- При отличии фактического положения дел от программы контроллер включает исполнительные устройства, предотвращая аварийную ситуацию.
Здесь возникает вопрос — а как в блок управления можно заложить все возможные программы движения автомобиля, и как на их основе определяется возникновение аварийной ситуации? На самом деле все довольно просто — в основу работы системы заложены простые физические законы. Например, траектория автомобиля при повороте зависит от радиуса поворота, скорости и массы автомобиля (здесь также имеет значение сцепление колес и дорожного покрытия), и эта траектория будет одна (с некоторыми отклонениями в ту или иную сторону). Также при нормальном движении автомобиль испытывает определенные продольные и поперечные ускорения, которые зависят от скорости и радиуса поворота, и их отклонение от допустимых значений говорят о возникновении заноса.
Именно эти принципы заложены в те модели неаварийного движения автомобиля, которые в виде программ заложены в контроллер. Любое недопустимое отклонение фактического состояния автомобиля от программы идентифицируется контроллером, как возникновение неконтролируемой водителем аварийной ситуации, и в этом случае автоматика предпринимает действия к предотвращению заноса.
Современные системы курсовой устойчивости обладают высоким быстродействием — обычно между возникновением аварийной ситуации и срабатыванием исполняющих механизмов проходит не более 20 миллисекунд (0,02 секунды). Это значительно превышает скорость реакции водителя (в лучшем случае, водитель реагирует на опасность через 0,4 секунды, но обычно это время составляет порядка одной секунды), и в большинстве случаев более чем достаточно для предотвращения аварии.
Для предотвращения аварийной ситуации система курсовой устойчивости может предпринимать различные действия:
- Подтормаживание одного или нескольких колес (в зависимости от траектории и скорости автомобиля, направления заноса и т.д.);
- Изменение крутящего момента, передаваемого на колеса (посредством изменения крутящего момента двигателя или переключением скоростей).
Если в автомобиле предусмотрена система активного рулевого управления, то ESP может подавать сигнал на изменение угла поворота передних колес. А если автомобиль оборудован адаптивной подвеской, то в ряде случаев системой курсовой устойчивости может использоваться и она (обычно изменяется степень демпфирования амортизаторов).
Система курсовой устойчивости работает постоянно, она контролирует поведение автомобиля при разгоне и торможении, на любых скоростях и во всех режимах. Но обычно она не дает о себе знать, и нередко водители, сорвавшись в занос, с удивлением узнают, что их машина оборудована ESP.
Наиболее распространенные типы системы курсовой устойчивости
На сегодняшний день все системы курсовой устойчивости построены на одинаковых принципах, поэтому о каких-то особых типах ESP говорить нельзя. Но эти системы на разных автомобилях встречаются под различными названиями, которыми их наделил производитель. Всего существует свыше полутора десятков систем:
- ASC (Active Stability Control) и ASTC (Active Skid and Traction Control MULTIMODE) — на автомобилях BMW и Mitsubishi;
- AdvanceTrac — на автомобилях Lincoln иMercury;
- CST (Controllo Stabilita ) — на автомобилях Ferrari;
- DSC (Dynamic Stability Control) — на автомобилях BMW, Ford (только в Австралии), Jaguar, Land Rover, Mazda и MINI;
- DSTC (Dynamic Stability and Traction Control) — на автомобилях Volvo;
- ESC (Electronic Stability Control) на автомобилях Chevrolet, Hyundai, Kia, SKODA, а также на многих отечественных моделях LADA;
- ESP (Elektronisches Stabilitatsprogramm) — наиболее распространенная и старая система, именно эту аббревиатуру чаще всего используют для обозначения систем курсовой устойчивости. На сегодняшний день используется на автомобилях Chery, Chrysler, Citroen, Dodge, Daimler, Fiat, Holden, Hyundai, Jeep, Kia, Mercedes-Benz, Opel, Peugeot, Proton, Renault, Saab, Scania, Smart, Suzuki и Vauxhall;
- ESP (Elektronic Stability Program) — на автомобилях Audi, Bentley, Bugatti, Lamborghini, SEAT, SKODA и Volkswagen;
- IVD (Interactive Vehicle Dynamics) — на автомобилях Ford;
- MSP (Maserati Stability Program) — на автомобилях Maserati;
- PCS (Precision Control System) — на автомобилях Oldsmobile (не выпускаются после 2004 года);
- PSM (Porsche Stability Management) — на автомобилях Porsche;
- RSC (AdvanceTrac with Roll Stability Control) — на автомобилях Ford;
- StabiliTrak — на автомобилях: Buick, Cadillac, Chevrolet (данная система, устанавливаемая на автомобили Corvette, имеет собственное название Active Handling), GMC Truck, Hummer, Pontiac, Saab и Saturn;
- VDC (Vehicle Dynamic Control) — на автомобилях: Alfa Romeo, Fiat, Infiniti, Nissan и Subaru;
- VDIM (Vehicle Dynamics Integrated Management) с VSC (Vehicle Stability Control) — на Toyota, Lexus;
- VSA (Vehicle Stability Assist) — на автомобилях: Acura, Honda и Hyundai.
На сегодняшний день лидирующие позиции на мировом рынке систем курсовой устойчивости занимает немецкая компания Bosch — этими системами оснащается большинство автомобилей в Северной Америке и странах ЕС.
Особенности управления автомобилем с системой курсовой устойчивости
Как было сказано выше, система курсовой устойчивости работает всегда, однако заметить ее срабатывание в критических ситуациях способен лишь опытный водитель, знающий, как спровоцировать или, напротив, предотвратить занос автомобиля. Иногда работа системы мешает таким водителям, поэтому в большинстве случаев они попросту отключают ESP (если такая возможность предусмотрена).
Если же говорить об особенностях управления автомобилем с системой курсовой устойчивости, то здесь нужно выделить два основных момента:
- Не нужно «мешать» системе работать — при возникновении заноса она сама сделает все возможное для предотвращения аварии, поэтому не стоит бешено крутить рулем и нажимать на педаль тормоза;
- Нужно понимать, что система не всесильна, и она не может спасти от сильных заносов, поэтому нужно проходить повороты и делать маневры на разрешенных скоростях — если вы, понадеявшись на систему, войдете в поворот на скользкой дороге со скоростью 100 км/ч, то вы гарантированно окажетесь в кювете. Ведь все подчиняется элементарным законам физики, и обмануть их не в силах даже самой умной автомобильной системе.
К сожалению, электроника не всесильна, и составить программы на все случаи жизни невозможно, поэтому могут возникать ситуации, когда ESP делает не то, что нужно. Например, при заносе задних колес на переднеприводном автомобиле необходимо увеличить скорость, но блок управления системой по той или иной причине, напротив, стремится снизить скорость, и водитель просто не сможет ничего сделать. Такие ситуации возникают крайне редко, и чем более современными становятся системы, тем меньше они совершают ошибок, но нужно быть готовым, что автоматика может дать сбой.
В целом, сегодня нет более совершенной активной системы безопасности, чем система курсовой устойчивости, поэтому не нужно ею пренебрегать — она никогда не растеряется, не перепутает педали, и всегда сделает то, что нужно. А, значит, спасет одну или несколько жизней.