kitayteka.ru

Преимущества ESP

Электронная система стабилизации траектории ESP повышает активную безопасность автомобиля в любых условиях движения. Это особенно проявляется на поворотах, когда действуют поперечные силы и ESP выравнивает автомобиль, удерживая его на траектории движения. ABS и TCS действуют только в продольном направлении. ESP распознает возникновение экстренных ситуаций, например резкие движения в случае опасности, и выравнивает автомобиль путем подтормаживания каждого колеса по отдельности и управления крутящим моментом. Поэтому не требуется нажимать на педали тормоза или акселератора. ESP реагирует намного быстрее водителя и автоматически возвращает («выруливает») автомобиль на заданную траекторию движения путем избирательного подтормаживания колес. Другими словами, ESP обеспечивает предсказуемое поведение автомобиля даже в экстремальных ситуациях. Вместо того чтобы уходить с траектории движения в занос, автомобиль подчиняется поворотам рулевого колеса и находится под полным контролем водителя.

Соотношение между силами

Соотношение между боковой реактивной силой и центробежной силами на повороте

Когда автомобиль поворачивает, центробежная сила действует в направлении от центра оси поворота. Боковая реактивная сила, создаваемая шинами, противодействует центробежной и действует как центростремительная сила. Сохранение управляемости на повороте обеспечивается равновесием центробежной и боковой реактивной сил. До тех пор, пока сохраняется условие равенства «боковая реактивная сила = центробежная сила», автомобиль сохраняет устойчивость на повороте.

Боковые реактивные силы зависят от таких факторов, как коэффициент трения дорожной поверхности, скорость движения на повороте и др. Взаимодействие между этими двумя факторами следующее.
Коэффициент трения дорожной поверхности: боковая реактивная сила возрастает с увеличением коэффициента.
Коэффициент сцепления шины: боковая реактивная сила увеличивается с ростом коэффициента сцепления.
Центробежная сила, скорость движения на повороте: центробежная сила возрастает с увеличением скорости в повороте.

Избыточная и недостаточная поворачиваемость

При движении с неизменной скоростью и удержании рулевого колеса в заданном положении радиус поворота автомобиля остается постоянным. С увеличением скорости движения автомобиля центробежная сила становится больше боковой реактивной силы, что приводит к его уходу с первоначальной траектории и смещению ближе или дальше от центра поворота вследствие недостаточной или избыточной поворачиваемости. Если автомобиль сохраняет первоначальную траекторию движения, он обладает нейтральной поворачиваемостью. Характеристика управляемости (недостаточная или избыточная поворачиваемость) конкретного автомобиля зависит от распределения массы автомобиля на передние и задние колеса, характеристик шин, типа подвески и типа привода (например, полный привод).

Нейтральная поворачиваемость: боковая реактивная сила равна центробежной силе.
Избыточная поворачиваемость: автомобиль поворачивает по уменьшающемуся радиусу.
Недостаточная поворачиваемость: автомобиль поворачивает по увеличивающемуся радиусу.

Контур регулирования ESP

Управляющие воздействия водителя измеряются датчиком угла поворота рулевого колеса (т. е. направление, в котором водитель желает ехать), датчиком давления (т. е. нажимает или нет водитель на педаль тормоза). Сигналы этих датчиков сравниваются с сигналами, поступающими от датчиков поперечного и углового ускорения относительно вертикальной оси автомобиля. До тех пор, пока автомобиль движется в направлении, задаваемом водителем, ситуация расценивается как нормальная и ESP не работает. Если фактическая траектория движения сильно отличается от заданной водителем, ситуация расценивается как потеря устойчивости. При избыточной поворачиваемости ЭБУ ESP создает отрица-тельный поворачивающий момент по отношению к направлению движения автомобиля в повороте. При недостаточной поворачиваемости ЭБУ ESP создает положительный поворачивающий момент по отношению к направлению движения автомобиля в повороте. Поворачивающий момент создается подтормаживанием колеса (колес) по отдельности. Когда тормозные силы каждого из колес отличаются, возникает поворачивающий момент, который воздействует на автомобиль и поворачивает для возвращения его на заданную траекторию движения.

Для создания положительного поворачивающего момента (при недостаточной поворачиваемости) подтормаживаются следующие колеса:

• • внутреннее заднее колесо;

• • внутреннее переднее колесо (до определенной степени).

Для создания отрицательного поворачивающего момента (при избыточной поворачиваемости) подтормаживаются следующие колеса:

• • наружное переднее колесо;

• • наружное заднее колесо (до определенной степени).

Пример
Если требуемое значение окружной скорости поворота вокруг вертикальной оси составляет 20 град/с, а фактическое — 10 град/с, это означает, что автомобиль поворачивает не в соответствии с управляющим воздействием водителя из-за недостаточной поворачиваемости. При обнаружении недостаточной поворачиваемости электронасос ESP создает давление тормозной жидкости, которая направляется к тормозному механизму внутреннего заднего колеса для увеличения поворачивающего момента. Одновременно с этим снижается крутящий момент двигателя.
И наоборот, если сигнал датчика углового ускорения выше требуемого значения, это означает, что автомобиль поворачивает больше, чем нужно по управляющему воздействию водителя, из-за избыточной поворачиваемости. Когда избыточная поворачиваемость обнаружена, жидкость под давлением поступает в тормозной механизм наружного перед¬него колеса для уменьшения поворачивающего момента.

Входные и выходные сигналы

Электронный блок управления (ЭБУ)

ЭБУ встроен в блок ESP. Колесные датчики посылают сигналы скорости вращения колеса в ЭБУ. В блок управления поступают и другие необходимые для работы ESP сигналы, например:

•  угловая скорость поворота вокруг вертикальной оси;

•  сигнал датчика угла поворота рулевого колеса;

•  сигнал датчика давления.

ЭБУ постоянно получает питание от аккумуляторной батареи, рабочее напряжение блока 9 16 В. При включении зажигания на ЭБУ поступает напряжение питания, и на время проверки работы системы загорается контрольная лампа ESP. Если система исправна, лампа гаснет через 3-5 секунд. ЭБУ выполняет функции ABS, TCS и EBD (подробные сведения см. в разделе по ABS/TCS). В основу работы системы положен принцип безопасного торможения. Клапаны ESP расположены в гидроблоке так, чтобы обеспе-чивать возможность торможения во всех случаях. ЭБУ контролирует внутренние цепи и работу других элементов системы ESP/ABS/TCS. При неисправности ЭБУ появляется диагностический код неисправности, загорается контрольная лампа ABS, TCS или ESP, и система ESP/ABS/TCS отключается.

Примечание
Перед работой с ЭБУ снимите с себя статическое напряжение (например, коснитесь блока двигателя), ни в коем случае не дотрагивайтесь до контактов разъема блока.

Датчик углового и поперечного ускорения

Датчик углового и поперечного ускорения

Датчик углового ускорения представляет собой металлический блок, установленный на внутреннем демпфирующем элементе для предотвращения механических перегрузок чувствительного микроэлемента. Дополнительный электронный интерфейс размещен на задней части блока и соединяется с контактами разъема гибкой пленкой. Чувствительный к угловому ускорению элемент и дополнительный чувствительный микроэлемент для определения продольного ускорения размещаются на керамической гибридной микросхеме, расположенной в металлическом блоке. Датчик углового ускорения предназначен для измерения угловой скорости поворота вокруг вертикальной оси. Точно так же устройство для измерения поперечного ускорения является составной частью датчика углового ускорения. Это устройство называется датчиком поперечного ускорения.

Примечание
Датчик очень чувствителен к резким ускорениям. Поэтому перед кузовным ремонтом его необходимо снять с автомобиля.

Сигналы высокого и низкого уровня

По такой логике работают почти все датчики, установленные в автомобиле. Исходя из верхнего и нижнего уровня сигнала, ЭБУ обнаруживает неисправности датчика и жгута проводов.

Принцип измерения датчика углового ускорения

Принцип действия датчика основан на относительном смещении микроскопических камер-тонов. Плоскость, в которой вибрируют камертоны, изменяется при повороте автомобиля вокруг вертикальной оси. Это изменение трансформируется в электрический сигнал.
Работа датчика углового ускорения основана на определении кориолисовой силы, возникающей в результате колебания масс. Вибрирующие массы подвешены на пружинах и колеблются в направлении, указанном зелеными стрелками. Акселерометрические элементы датчика чувствительны к кориолисовой силе, возникающей в результате пово-рота вокруг оси, перпендикулярной к поверхности датчика.
Зазор между этими элементами изменяется, в результате этого меняется емкость элемента в направлении чувствительности датчика. Дифференциальный сигнал двух конденсаторов пропорционален величине углового ускорения.

Самодиагностика датчика углового ускорения

ЭБУ ESP посылает контрольный сигнал на датчик углового ускорения.
Выходной сигнал датчика углового ускорения добавляется к внутреннему опорному напряжению датчика в 2,5 В. Контрольные функции и функции защиты датчика активизируются при подаче внешнего переменного сигнала на контакт № 2 разъема датчика.
ЭБУ выдает диагностический код неисправности, если напряжение выходного сигнала датчика углового ускорения выше или ниже заданного предельного значения.

Принцип измерения датчика поперечного ускорения

Между двумя неподвижными пластинами с электрическим зарядом одинаковой полярности на консоли закреплен кремниевый элемент с электрическим зарядом противоположной полярности. Между этими тремя пластинами две емкости, С1 и С2, образуют два электри-ческих поля. Емкости С1 и С2 меняются при изменении поперечного ускорения. Изменение емкости может использоваться для расчета направления и величины поперечного ускоре-ния, действующего на автомобиль. Такой же датчик можно использовать для определения продольного ускорения, если его установить по направлению движения автомобиля. Если поперечное ускорение равно 0g, напряжение сигнала датчика равно 2,5 В.

Датчик угла поворота рулевого колеса

Датчик угла поворота рулевого колеса определяет угол, на который водитель поворачивает рулевое колесо. Сигнал этого датчика сравнивается с сигналом датчика углового ускорения, что позволяет ЭБУ обнаружить недостаточную или избыточную поворачиваемость. Применяются датчики двух типов: фотодатчики и магнитоанизотропические датчики.

Магнитоанизотропический датчик

Принцип измерения магнитоанизотропического датчика

Магнитоанизотропический датчик угла поворота рулевого колеса разработан для работы систем стабилизации траектории автомобиля. Угол рулевого колеса определяется как абсолютная величина полного угла поворота (с учетом полных оборотов) рулевой колонки. Особенностью этого датчика является то, что он выдает точный угол сразу после подачи напряжения питания без дополнительного поворота рулевого колеса. Угол поворота рулевого колеса и скорость его вращения передается по шине CAN. Рулевая колонка приводит в движение измерительные зубчатые колеса посредством зубчатой передачи. Измерительные зубчатые колеса различаются количеством зубьев, поэтому их положение изменяется в разное время. Измерительные зубья содержат магниты. Сопротивление чувствительных элементов меняется в зависимости от силы магнитного поля. Аналоговый сигнал преобразуется в цифровой с помощью аналого-цифрового преобразователя для последующей обработки микропроцессором. После двух оборотов рулевого колеса измерительные зубчатые колеса возвращаются в первоначальное положение. Этот принцип измерения позволяет определить угол с учетом нескольких оборотов рулевого колеса без использования счетчика оборотов. Существует математическая зависимость между углом поворота рулевого колеса и углами обоих измерительных зубчатых колес. С помощью математической функции можно определить абсолютное значение угла поворота рулевого колеса в зависимости от положения измерительных зубчатых колес. Кроме того, эта функция позволяет вносить поправку и проверять достоверность сигналов.

Калибровка магнитоанизотропического датчика угла поворота рулевого колеса

При замене датчика угла поворота рулевого колеса новый датчик нужно откалибровать.
Калибровка также производится после ремонта рулевого управления или установки снятого датчика.

Порядок калибровки

•  Проверьте, что рулевое колесо и передние колеса находятся в положении для движения по прямой.

•  Максимально допустимое отклонение +/- 5°.

•  Поверните ключ зажигания в положения Включено-Выключено-Включено.

•  Подключите диагностический прибор HI-SCAN Pro.

•  Выберите в меню датчик угла поворота рулевого колеса.

Примечание
Калибровочные значения хранятся в микросхеме датчика угла рулевого колеса.

Признаки того, что датчик не откалиброван

Неоткалиброванный датчик сразу же определяется после включения зажигания, контрольная лампа ESP загорается (при отклонении более чем на 15°), и блок управления регистрирует код неисправности. Если ранее откалиброванный датчик устанавливается и не калибруется, нулевое значение выходного сигнала не соответствует положению прямолинейного движения. Пока отклонение не превышает 15°, система пытается адаптироваться посредством продолжительного регулирования.

Например, после того, как автомобиль проедет 6 км с рулевым колесом в положении прямолинейного движения, отклонение уменьшится примерно на 50%. ЭБУ контролирует сигналы датчиков скорости вращения колес, чтобы определить, движется ли автомобиль по прямой или нет.

Если датчик угла поворота рулевого колеса неоткалиброван, его выходной сигнал, представленный в текущих данных, будет равен нулю и не изменится при повороте кулевого колеса.
В результате снова появится диагностический код неисправности.

Фотодатчик

Датчик угла поворота рулевого колеса выполнен на светодиоде и фототранзисторе. Датчик А (ST1) и датчик В (ST2) установлены на рулевой колонке. Пластина с прорезями размещена между фототранзистором и светодиодом. Она имеет 45 отверстий и вращается вместе с рулевым колесом. Фототранзистор пропускает ток, когда на него попадает свет через отверстия в пластине.