Курсовая устойчивость автомобиля что это такое

Курсовая устойчивость автомобиля что это такое

Под устойчивостью понимается свойство автомобиля сохранять заданные направление движения, ориентацию продольной и вертикальной оси.
Устойчивость автомобиля непосредственно связана с безопасностью дорожного движения. Управляя неустойчивым автомобилем, водитель вынужден внимательно следить за дорожной обстановкой и постоянно корректировать движение автомобиля, чтобы он не выехал за пределы дороги. Различают курсовую, поперечную и продольную устойчивость автомобиля.

Курсовая устойчивость

Курсовой устойчивостью автомобиля называют его свойство двигаться без корректирующих воздействий со стороны водителя, т.е. при неизменном положении рулевого колеса. Автомобиль с плохой курсовой устойчивостью произвольно меняет направление движения (“рыскает” по дороге), создавая угрозу другим транспортным средствам и пешеходам.
Нарушение курсовой устойчивости при прямолинейном движении автомобиля происходит под действием возмущающих сил, поперечной составляющей веса, бокового ветра, ударов колес о неровности дороги, а также различных по величине продольных сил (тяговой, тормозной), приложенных к колесам правой и левой сторон автомобиля. При криволинейном движении автомобиля к этим силам добавляется центробежная сила. Потеря устойчивости автомобилем может быть вызвана также неправильными приемами управления или техническими неисправностями.
Часто предпосылкой потери устойчивости является скорость автомобиля, не соответствующая дорожным условиям. Если автомобиль движется с излишне высокой скоростью, то тяговая сила Рт приближается по величине к силе сцепления Рсц ведущих колес с дорогой, вследствие чего возможно их пробуксовывание.

Скорость, максимально допустимая при прямолинейном движении автомобиля без пробуксовки ведущих колес уменьшается при уменьшении коэффициента сцепления, росте сопротивления дороги, а также при увеличении ускорения. Поэтому потеря курсовой устойчивости автомобилем наиболее вероятна на участках дороги со скользким неровным покрытием (укатанный снег, обледенелый асфальтобетон, булыжник) и подъемами. Часто водители, видя впереди подъем и не желая терять скорости, увеличивают подачу топлива и преодолевают подъем “с ходу”. Если при этом на пути встретится участок, покрытый снежной или ледяной коркой, то значения сил Рт и Рсц могут стать примерно одинаковыми, тогда даже небольшая поперечная сила может вызвать боковое скольжение заднего моста.

Поперечная устойчивость

Условием сохранения равновесия неподвижного или равномерно движущегося автомобиля на уклоне или косогоре является прохождение вектора силы тяжести внутри опорной площади автомобиля – прямоугольника, вершины которого совпадают с точками взаимодействия колес с дорогой. По мере загрузки автомобиля центр тяжести смешается вверх, вследствие чего даже незначительный уклон дороги может привести к потере устойчивости.
Поперечная устойчивость – это способность автомобиля двигаться по дорогам различного качества без опрокидывания и бокового скольжения относительно боковых правых и левых колес. Потеря поперечной устойчивости при криволинейном движении может привести к прогрессивно нарастающему поперечному скольжению шин по дороге (заносу) или опрокидыванию автомобиля. Показателями поперечной устойчивости автомобиля при криволинейном движении являются максимально возможные скорости движения по дуге окружности и угол поперечного уклона дороги (косогора). При криволинейном движении автомобиля потерю устойчивости обычно вызывает центробежная сила Py (см. рис. 1.).

рисунок 1. Движение автомобиля на вираже

Расстояние от точки О (центра поворота) до середины заднего моста при угле поворота управляемых колес θ R = L/tgθ

Максимальный (критический) угол косогора дороги, по которому автомобиль может двигаться без поперечного скольжения:

Согласно формуле движение автомобиля устойчивее при больших значениях φ_y и R и малых величинах v и beta;.
Для повышения безопасности на дорогах, предназначенных для скоростного движения, все левые повороты имеют односкатный профиль – вираж. На вираже проезжая часть и обочины имеют поперечный уклон, направленный к центру закругления. Силы Р_у sinβ и G cosβ при этом имеют направление, противоположное показанному на рис. 1, что повышает поперечную устойчивость автомобиля.

Система курсовой устойчивости автомобиля

Система курсовой устойчивости автомобиля — один из элементов пассивной системы безопасности. Она необходима, чтобы снизить риск возникновения заноса авто, при повороте или другом резком маневре. В статье рассмотрим, что собой представляет система курсовой устойчивости, как она работает, какие вариации ее существуют, и насколько сильно она прогрессировала за последние годы.

Оглавление: 1. Что такое система курсовой устойчивости автомобиля 2. Как устроена система курсовой устойчивости 3. Как работает система курсовой устойчивости 4. Индикация системы курсовой устойчивости на панели приборов 5. Дополнительные возможности системы курсовой устойчивости 

Что такое система курсовой устойчивости автомобиля

Система курсовой устойчивости автомобиля часто называется системой динамической стабилизации. Как можно понять из названия, ее задача — сохранить устойчивость автомобиля на дороге и его управляемость в динамике, например, при повороте или выполнении других маневров.

Самая распространенная вариация системы курсовой устойчивости обозначается буквами ESP. Именно ее устанавливают на большинстве автомобилей по умолчанию.

Обратите внимание:

В России автопроизводители не обязаны устанавливать систему курсовой устойчивости, и часто она предлагается в качестве дополнительной опции. Однако во многих европейских странах, США и в Канаде данная система должна быть обязательно установлена во все автомобили, которые поступают на массовый рынок.

В зависимости от производителя, система курсовой устойчивости может иметь разные названия. Связано это, в первую очередь, с патентами компаний. Как отмечалось выше, наиболее распространенная система — это ESP, которая устанавливается на большинстве моделей автомобилей. В России, в автомобилях Лада, устанавливается система ESC (это совместная разработка Lada и Bosch). Приведем еще несколько названий таких систем: DSC, DTSC, VSA, VSC, VDC и так далее.

Обратите внимание:

За аббревиатурой скрывается не только система курсовой устойчивости, а несколько объединенных вместе систем. Например, система курсовой устойчивости практически всегда объединена с антипробуксовочной и антиблокировочной системой. Совокупность этих систем и называются системой курсовой устойчивости.

Как устроена система курсовой устойчивости

Система курсовой устойчивости работает на трех ключевых столпах:

• Датчики. Они необходимы, чтобы фиксировать параметры автомобиля в текущий момент времени. По сути, датчики являются “глазами” системы — они преобразуют в электрические сигналы то, что сейчас происходит с автомобилем и какие действия предпринимает водитель. В системе курсовой устойчивости задействованы различные датчики: угла поворота рулевого колеса, давления тормозной системы, датчики частоты вращения колес, датчики угловой скорости, датчики ускорения и так далее. Информация со всех этих датчиков поступает на блок управления системы курсовой устойчивости.
• Блок управления. Данный блок отвечает за действия, которые будет выполнять автомобиль для сохранения курсовой устойчивости. В зависимости от электрических сигналов, которые передаются в блок управления с датчиков, он выполняет различные действия, записанные в его прошивку.

Обратите внимание:

У различных систем курсовой устойчивости есть как базовые парадигмы, которые определяют необходимые действия, так и дополнительные.

• Исполнительные устройства. Блок управления формирует управляющее воздействие на исполнительные устройства систем ABS и ASR. Кроме того, блок управления использует систему управления двигателем и зачастую имеет доступ к системе автоматической коробки передач.

Как отмечалось выше, в зависимости от производителя конкретные элементы, которые включены в систему курсовой устойчивости автомобиля, могут отличаться.

Как работает система курсовой устойчивости

Определившись с основными компонентами, которые входят в систему курсовой устойчивости, можно разобраться в принципе работы этой системы:

1. Датчики передают информацию о текущих параметрах автомобиля и действиях со стороны водителя.
2. Блок управления обрабатывает поступающие параметры и сопоставляет их с идеальными (согласно записанной в него программе).
3. Если определено, что текущие действия водителя не соответствуют необходимым параметрам для сохранения курсовой устойчивости автомобиля, система включается в работу.

Когда система курсовой устойчивости включается в работу, блок управления, на основе своей программы, определяет оптимальные действия для стабилизации ситуации. Это могут быть различные действия:

• Управление двигателем (изменение крутящего момента).
• Торможение отдельными колесами.
• Изменение угла поворота передних колес для снижения риска потери устойчивости.

Обратите внимание:
Для данного действия автомобиль должен быть оборудован системой активного рулевого управления).

• Работа с амортизаторами, если на автомобиле установлена адаптивная подвеска.

Стоит отметить, что водитель может даже не замечать работу систему курсовой устойчивости. Но для сигнализации ему о ее работе есть отдельная лампа на панели приборов.

Индикация системы курсовой устойчивости на панели приборов

На панель приборов в автомобилях, где установлена система курсовой устойчивости, выведена лампочка.

Обратите внимание:

В зависимости от самой системы обозначение лампочки может меняться. На некоторых автомобилях на ней изображено авто, которое уходит в занос. На других просто надпись ESP (или подобная).

Кратко расскажем о том, как работает индикация системы курсовой устойчивости на панели приборов автомобилей:

• Лампочка мигает при движении автомобиля. Это происходит, когда система курсовой устойчивости включается в работу. Например, часто такое можно наблюдать зимой при движении по снежной дороге. Когда автомобиль с системой курсовой устойчивости входит в поворот на большой скорости, начинает мигать лампочка, сигнализирующая о работе ESP (или подобной системы).

Обратите внимание:
Иногда данная лампочка сопряжена с АБС, и она может мигать при работе антиблокировочной системы.

• Лампочка горит постоянно. Это указывает на неисправность системы курсовой устойчивости. В таком случае нужно обратиться в сервисный центр.

Обратите внимание:

Диагностировать неисправность системы курсовой устойчивости самостоятельно, а после устранить ее, крайне сложно, учитывая какое количество датчиков и устройств задействовано в работе системы.

• Лампочка не горит. Если лампочка не горит — это означает, что сейчас система не работает. Можно считать это штатным режимом, когда ESP не используется.

Отметим, что в большинстве современных автомобилей есть возможность кнопкой (или другими способами) отключить работу систему курсовой устойчивости. В такой ситуации лампочка ESP будет постоянно гореть, тем самым напоминая водителю, что система отключена и нужно быть предельно внимательным при вхождении в повороты.

Дополнительные возможности системы курсовой устойчивости

Система курсовой устойчивости на программном уровне может включать в себя дополнительные опции. Рассмотрим некоторые из них:

• Система снижения риска опрокидывания. Снижает риск не только ухода автомобиля в занос, но и опрокидывания. Часто данная система является частью системы курсовой устойчивости во внедорожниках и кроссоверах.
• Система повышения эффективности работы тормозов при нагреве. Если тормозные колодки и тормозные диски сильно нагреваются, данная система дополнительно повышает давление в тормозном приводе, чтобы нивелировать недостаточное сцепление из-за нагрева.
• Система снижения риска возникновения влаги на тормозных дисках. Данная система может активироваться на некоторых автомобилях при движении со скоростью выше 50 км в час с включенными очистителями лобового стекла. Считается, что такое сочетание действий указывает автомобилю о том, что идет дождь, и необходимо снизить количество влаги на тормозных дисках. Система кратковременно повышает давление в контуре передних колес, чтобы колодки прижимались к дискам и происходило испарение лишней влаги.

Отметим, что подобных дополнительных систем может быть множество. Все они входят в систему курсовой устойчивости, поэтому о части из них водитель может даже не знать.

Система курсовой устойчивости (ESP, DSC, ESC, VSC)

Система курсовой устойчивости (другое наименование — система динамической стабилизации) предназначена для сохранения устойчивости и управляемости автомобиля за счет заблаговременного определения и устранения критической ситуации.

В зависимости от производителя система имеет следующие названия:

Electronic Stability Programme, ESP;
Electronic Stability Control, ESC;
Vehicle Stability Assist, VSA;
Vehicle Stability Control, VSC;
Vehicle Dynamic Control, VDC;
Dynamic Stability Control, DSC;
Dynamic Stability Management, DSM;
Dynamic Stability Traction Control, DTSC.

Устройство и принцип действия системы курсовой устойчивости рассмотрены на примере самой распространенной системы ESP.

Устройство системы курсовой устойчивости

Система курсовой устойчивости является системой активной безопасности более высокого уровня.

Система ESP включает следующие системы:

антиблокировочную систему тормозов (ABS),
систему распределения тормозных усилий (EBD),
электронную блокировку дифференциала (EDS),
антипробуксовочную систему (ASR).

Система курсовой устойчивости имеет следующее устройство:

блок управления;
гидравлический блок;
датчики угловой скорости колёс;
датчик давления в тормозной системе;
датчик ускорения;
датчик скорости поворота;
датчик угла поворота рулевого колеса.

С помощью датчиков система динамической стабилизации оценивает действия водителя и параметры движения автомобиля.

Принцип работы системы курсовой устойчивости

Определение наступления аварийной ситуации осуществляется путем сравнения действий водителя и параметров движения автомобиля. В случае, когда действия водителя отличаются от фактических параметров движения автомобиля, включается система ESP.

На основании сигналов, поступающих от датчиков, электронная система курсовой устойчивости активирует соответствующие системы безопасности и управляет их работой.

Некоторые авто, комплектуемые опцией «Система курсовой устойчивости (ESP, DSC, ESC, VSC)»

Другие важные термины

Молдинги Молдинги — накладные декоративные планки. В автоиндустрии молдинги в основном используются для защиты бамперов, дверей, порогов от ударов. Круиз-контроль Круиз-контроль (англ. Cruise control 1958 Chrysler, нем. Tempomat 1962 Mercedes-Benz) — устройство, поддерживающее постоянную скорость автомобиля автоматически, без участия водителя. Система помощи при спуске по склону (DAC, DBC) DAC (Downhill Assist Control) — cистема помощи при спуске по склону (регулирует работу двигателя и колес во время подъема и спуска по дорогам с разным типом покрытия и высоким углом наклона). Режим езды по снегу (ECT SNOW) ECT SNOW — программа предназначена для облегчения зимней езды: трогание автомобиля в этом режиме происходит со второй передачи. Электронная блокировка дифференциала (EDS, XDS) Электронная блокировка дифференциала (Elektronische Differenzialsperre, EDS) предназначена для помощи автомобилю при трогании с места и разгоне на скользкой дороге.

Система курсовой устойчивости автомобиля

Система курсовой устойчивости (ее еще называют антизаносной системой или системой динамической стабилизации) предназначена для сохранения устойчивости и управляемости автомобиля за счет заблаговременного определения и устранения критической ситуации.

Что такое система курсовой устойчивости

Другими словами, эта система служит для предотвращения и исправления ошибок водителя в управлении автомобилем, с тем, чтобы сохранять водителю возможность контролировать машину практически в любой дорожной ситуации.

Система курсовой устойчивости позволяет удерживать автомобиль в пределах заданной вами траектории при различных режимах движения.

Например, вы не рассчитали скорость на входе в поворот и вошли в него слишком быстро. Система поможет исправить ошибку, повернет и стабилизирует машину на повороте.

В свободном качении, при ускорении, при торможении и на поворотах эта система поможет вести автомобиль по желаемой траектории и в нужном направлении.

Система курсовой устойчивости является системой активной безопасности и включает в себя следующие системы автомобиля:

• антиблокировочную систему тормозов (ABS),
• систему распределения тормозных усилий (EBD),
• электронную блокировку дифференциала (EDS),
• антипробуксовочную систему (ASR).

В зависимости от производителя системы курсовой устойчивости получили следующие наименования:

• система ESP (Electronic Stability Programme) на большинстве автомобилей в Европе и Америке;
• система ESC (Electronic Stability Control) на автомобилях Honda, Kia, Hyundai;
• система DSC (Dynamic Stability Control) на автомобилях BMW, Jaguar, Rover;
• система DTSC (Dynamic Stability Traction Control) на автомобилях Volvo;
• система VSA (Vehicle Stability Assist) на автомобилях Honda, Acura;
• система VSC (Vehicle Stability Control) на автомобилях Toyota;
• система VDC (Vehicle Dynamic Control) на автомобилях Infiniti, Nissan, Subaru;
• система VDIM (Vehicle Dynamics Integrated Management) на автомобилях Toyota.

Принцип действия системы курсовой устойчивости автомобиля на примере самой распространенной системы ESP.

Система ESP представляет собой комплекс, который включает в себя входные датчики, блок управления и гидравлический блок системы ABS/ASR со всеми компонентами.

Входные датчики фиксируют конкретные параметры автомобиля и преобразуют их в электрические сигналы. С помощью датчиков система динамической стабилизации оценивает действия водителя и параметры движения автомобиля.

Блок управления системы ESP принимает сигналы от датчиков и формирует управляющие воздействия на исполнительные устройства подконтрольных систем активной безопасности:

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

В своей работе блок управления ESP взаимодействует с блоком управления системы управления двигателем и блоком управления автоматической коробки передач (если автомобиль оборудован автоматической трансмиссией).

Стабилизация движения автомобиля может достигаться несколькими способами:

• подтормаживанием определенных колес;
• изменением крутящего момента двигателя
• изменением угла поворота передних колес (при наличии системы активного рулевого управления);
• изменением степени демпфирования амортизаторов (при наличии адаптивной подвески)

В конструкции системы курсовой устойчивости могут быть реализованы следующие дополнительные функции (системы):

• гидравлический усилитель тормозов;
• система предотвращения опрокидывания;
• система предотвращения столкновения;
• система стабилизации автопоезда;
• система повышения эффективности тормозов при нагреве;
• система удаления влаги с тормозных дисков;
• и др.

Все вышеперечисленные системы, в основном, не имеют своих конструктивных элементов, а являются программным расширением системы ESP.

Как работает система курсовой устойчивости

В общих чертах работу системы можно описать так. Как только какое-то колесо автомобиля начинает проскальзывать, что может привести к сносу или заносу, в то же мгновение система включается и подтормаживает одно из колес, что предотвращает дальнейшее скольжение. Сенсоры позволяют системе выяснить, отклоняется ли машина от курса, заданного водителем.

Происходит это так: при стабилизации автомобиля система анализирует управляющие действия водителя, такие как угол поворота рулевого колеса, положение педалей газа и тормоза, и сопоставляет их с реальным откликом автомобиля на эти действия, в первую очередь со скоростью автомобиля, скоростью изменения и величиной угла разворота автомобиля и величиной боковых ускорений.

Этой информации системе достаточно, чтобы определить начало разворота вокруг вертикальной оси или сноса с желаемой траектории.

Если реальные параметры движения автомобиля будут отличаться от рассчитанных по управляющим действиям водителя (в реальности автомобиль уходит от заданной водителем траектории), то система может вмешаться в процесс управления автомобилем, подтормаживая оба правых или левых колеса автомобиля и изменяя крутящий момент двигателя.

Своим вмешательством система стремится вернуть автомобиль на заданную водителем траекторию.

По сути, система курсовой устойчивости реагирует на критические ситуации, ставя и получая благодаря входным датчикам ответы на два вопроса:

• куда намерен ехать водитель?

• куда на самом деле едет автомобиль?

Ответ на первый вопрос система получает от датчиков, определяющих угол поворота рулевого колеса и угловые скорости колес автомобиля. Ответ на второй вопрос дает измерение угла поворота автомобиля вокруг вертикальной оси и величина его поперечного ускорения.

Если датчики выдают разноречивую информацию, т.е. ответы на вопросы не совпадают, то существует вероятность возникновения критической ситуации, при которой необходимо вмешательство системы ESP.

Критическая ситуация на поворотах может проявиться в двух вариантах поведения автомобиля:

1. Недостаточная поворачиваемость автомобиля. Другое название — снос автомобиля, когда скользит передняя ось, и колеса не слушаются руля.

В этом случае система дозировано подтормаживает внутреннее заднее колесо по отношению к повороту, а также воздействует на системы управления работой двигателя и АККП (если автомобиль оборудован автоматической трансмиссией).

В результате добавления тормозной силы к заднему колесу, вектор сил, действующих на автомобиль, поворачивается в сторону поворота, и машина возвращается на заданную траекторию движения, вписываясь в поворот.

2. Избыточная поворачиваемость автомобиля. Другое название — занос, это когда скользит задняя ось, и задок стремится обогнать передок

В этом случае система дозировано подтормаживает переднее внешнее колесо и воздействует на системы управления работой двигателя и АККП (если автомобиль оборудован автоматической трансмиссией).

В результате вектор сил, действующих на автомобиль, поворачивается «наружу» поворота, тем самым предотвращая занос автомобиля и следующее за ним неуправляемое вращение вокруг вертикальной оси.

Еще одной распространенной ситуацией, в которой требуется вмешательство ESP, является объезд неожиданно возникшего на дороге препятствия. В случае если автомобиль не оборудован такой системой, события часто развиваются по следующему сценарию:

• перед автомобилем неожиданно возникает препятствие;

• чтобы избежать столкновения с ним, водитель резко поворачивает влево, а затем, чтобы возвратиться на ранее занимаемую полосу – вправо. В результате этих манипуляций возникает занос задних колес, переходящий в неуправляемое вращение автомобиля вокруг вертикальной оси.

Ситуация у автомобиля с системой ESP будет выглядеть несколько иначе. Предположим, что водитель пытается объехать препятствие. Действие ESP будет следующим:

По сигналам датчиков система распознает возникший неустойчивый режим движения автомобиля, производит необходимые вычисления и подтормаживает левое заднее колесо, способствуя тем самым повороту автомобиля.

Пока автомобиль движется по дуге влево, водитель начинает поворачивать рулевое колесо вправо. Чтобы способствовать повороту автомобиля вправо, система подтормаживает правое переднее колесо. Задние колеса при этом вращаются свободно, что препятствует возникновению заноса.

Система курсовой устойчивости может предотвратить возникновение заноса или сноса лучше любого водителя (ее еще называют антизаносной системой), но если при этом грубо не нарушены законы физики, т.е. в разумных пределах.

Законы физики никто не отменял – устойчивость автомобиля определяется сцеплением шин с дорожным покрытием! Поэтому, если на скользком повороте на большой скорости резко качнуть руль, то никакая система не спасет.

Машину нужно вести аккуратно. Так, как диктует здравый смысл и законы физики движения автомобиля. Для общего представления о движении автомобиля есть смысл ознакомиться с материалом статьи Как автомобиль поворачивает.

Электроника может подправить действия водителя, исправить небольшие ошибки. Но серьезных промахов в управлении, связанных с значительным превышением скорости, ни одна система исправить не сможет. Человеческий фактор всегда остается главным.

На этом, рассуждения о том, что такое система курсовой устойчивости, можно считать оконченными.

Оставайтесь на страницах сайта. Вы найдете для себя много интересного и полезного в плане собственной безопасности на дорогах.

Будьте внимательны за рулем.

Автор: Сергей Довженко
Последняя редакция: 14.01.2024

Если есть желание поделиться прочитанным, ниже кнопки на выбор. Жмем, не стесняемся.