ESP - sistemul electronic de control al stabilității automobilului

    Siguranța automobilului devine un criteriu din ce în ce mai important în procesul de achiziție al unui automobil. Siguranța se poate clasifica în două categorii: activă și pasivă. Siguranța activă este cea care ajută la prevenirea accidentelor (ABS, ESP, direcție activă, etc.). Siguranța pasivă este aceea care minimizează efectele unui accident (centuri de siguranță, airbag-uri, caroserie, etc.).

    Sistemul ESP asigură stabilitatea automobilului și menținerea direcției dorite de rulare, în situațiile critice (pierderea aderenței), prin intervenția rapidă asupra sistemului de frânare și a cuplului generat de propulsor (motor termic, electric, etc.).

Automobil echipat cu/fără sistem ESP

Foto: Automobil echipat cu/fără sistem ESP

    În Europa, primele automobile echipate cu sisteme de control al stabilității au fost comercializate începând cu 1995. În momentul de față, toate automobilele noi comercializate în Uniunea Europeana sunt echipate cu sisteme ESP, deoarece, începând cu anul 2014, legislația europeană prevede obligativitatea utilizării acestui sistem, pentru prevenirea și reducerea numărului de accidente rutiere.

Procentul echipării automobilelor cu sisteme ESP pentru automobile și vehicule comerciale ușoare (estimare bazată pe producția de sisteme ESP)

Foto: Procentul echipării automobilelor cu sisteme ESP pentru automobile și vehicule comerciale ușoare (estimare bazată pe producția de sisteme ESP)
Sursa: Bosch

    Producătorii auto utilizează abrevieri diferite pentru sistemul electronic de control al stabilității automobilului. Cu toate acestea, indiferent de abrevierea utilizată, componentele și rolul sistemului sunt aproximativ aceleași.

ESP

Electronic Stability Program

Audi, Bentley, Bugatti, Chrysler, Citroen, Dodge, Daimler, Hyundai, Jeep, Kia, Lamborghini, Opel, Peugeot, Renault, Saab, Seat, Skoda, Smart, Suzuki, VW

ESC

Electronic Stability Control

Kia, Proton

DSC

Dynamic Stability Control

BMW, Ford, Jaguar, Land Rover, Mazda

VDC

Vehicle Dynamic Control

Alfa Romeo, Fiat, Infiniti, Nissan, Subaru

VSA

Vehicle Stability Assist

Acura, Honda

VSC

Vehicle Stability Control

Daihatsu, Toyota

MSP

Maserati Stability Program

Maserati

PSM

Porsche Stability Management

Porsche

Sisteme de siguranța activă integrate în ESP

Foto: Sisteme de siguranța activă integrate în ESP
Sursa: Bosch

    Un automobil echipat cu ESP integrează mai multe sisteme de control, fiecare cu funcții diferite:

Funcții de siguranță activă prezente pe automobilele echipate cu sistem ESP
BA

Brake Assist

- amplifică forța de frânare în cazul unei frânări bruște
- ajută la reducerea distanței de frânare în cazurile de frânare intensă
ABS

Antilock Braking System

- previne blocarea roților în timpul frânării și prin acesta evitarea obstacolelor
- ajută la menținerea controlului automobilului în timpul frânării pe un carosabil cu aderență scăzută
- reduce distanța de frânare datorită evitării blocării roților

ESP

Electronic Stability Program

- menține stabilitatea automobilului în situațiile critice (evitarea obstacolelor, viraje)
- intervine asupra sistemului de management al motorului (reducerea cuplului) și a sistemului de frânare pentru păstratea direcție de deplasarea dorită
- reduce riscul de impact lateral al automobilului
TCS

Traction Control System

- intervenție rapidă asupra sistemului de management al motorului (reducerea cuplului) și a sistemului de frânare pentru prevenirea patinării roților motoare în timpul demarării automobilului
- face posibilă rularea/demararea pe carosabil cu aderență scăzută
- previne patinarea roților motoare în timpul accelerării automobilului în viraje

    Toate aceste sisteme de control utilizează aceleași componente al automobilului (sistem de frânare, senzori, etc.) dar se activează în situații diferite.

Componentele sistemului ESP de pe automobil

Foto: Componentele sistemului ESP
Sursa: Bosch

  1. bloc electrohidraulic cu modul electronic de control integrat
  2. senzori viteză roți
  3. senzor unghi volan
  4. senzor girație și accelerație transversală
  5. calculator injecție

    Dacă privim cele trei axe ale automobilului putem spune că sistemul ESP monitorizează și corectează momentul de girație al automobilului (rotația în jurul axei verticale).

Axele în jurul cărora se poate roti automobilul

Foto: Axele în jurul cărora se poate roti automobilul

Ruliu – rotația în jurul axei x (longitudinală)
Tangaj – rotația în jurul axei y (transversală)
Girație – rotația în jurul axei z (verticală)

    Sistemul ESP este activ odată cu pornirea motorului. Modul de funcționare este relativ simplu și se bazează pe informațiile venite de la senzori. Pe scurt, sistemul ESP compară direcția dorită de rulare a automobilului cu direcția efectivă a acestuia.

    Direcția dorită de rulare a automobilului și intenția conducătorului auto este determinată pe baza informațiilor de: poziție a volanului, viteză ale roților, poziție pedală de accelerație și presiune circuit hidraulic de frânare. O parte a acestor informații vine direct de la senzori, restul sunt primiți prin magistrala de comunicație CAN. Astfel, sistemul ESP știe încotro conducătorul auto dorește să ruleze automobilul.

    Direcția efectivă de rulare a automobilului este calculată pe baza informațiilor venite de la senzorul de girație (rotire în jurul axei verticale) și accelerație laterală.

Componentele și schimbul de informații al sistemului ESP

Foto: Componentele și schimbul de informații al sistemului ESP
Sursa: Bosch

  1. senzor de girație (girometru) și accelerație laterală
  2. senzor poziție volan
  3. senzor presiune lichid de frână
  4. senzor viteză roți
  5. modulul electronic de control
  6. bloc hidraulic (supape)
  7. sistem frânare roți
  8. calculator injecție
  9. injector
  10. bujie
  11. clapetă obturatoare

    Pe baza informațiilor de la senzori, sistemul ESP identifică situațiile critice în care direcția de deplasare efectivă a automobilului nu este aceeași cu direcția dorită de conducătorul auto, impusă prin poziția volanului. Astfel, sistemul ESP intervine simultan asupra sistemului de frînare și a sistemului de management al motorului.

    Prin frânarea individuală a roților, combinată cu reducerea cuplului motor, sistemul ESP reușeste să aducă automobilul pe direcția de deplasare dorită de conducătorul auto. Intervenția sistemului ESP este foarte rapidă și are loc înainte de conștientizarea situației critice de către conducătorul auto.

Circuitul hidraulic al sistemului de frânare pentru un automobil echipat cu ESP

Foto: Circuitul hidraulic al sistemului de frânare pentru un automobil echipat cu ESP
Sursa: Bosch

HZ – cilindru principal frână
HSV – supapă de comutare presiune înaltă
SV – supapă de comutare
PE – pompă
IV – supapă admisie
M – motor pompă

AC – rezervor de joasă presiune (acumulator)
OV – supapă refulare
RZ – piston etrier frână
HL – roată spate stânga
HR – roată spate dreapta
VL – roată față stânga
VR – roată față dreapta

    Spre deosebire de sistemul ABS, care este activ doar în momentul în care conducătorul auto apasă pedala de frână, sistemul ESP poate frâna roțile individual, indiferent dacă conducătorul auto apasă sau nu asupra pedalei de frână.

    Evitarea unui obstacol iminent în timpul rulării poate conduce la apariția supravirării. Sistemul ESP corectează efectul supravirator al automobilului prin frânarea unei roți, combinată cu reducerea cuplului motor (pentru restabilirea aderenței).

Corectarea supravirării cu ajutorul sistemului ESP

Foto: Corectarea supravirării cu ajutorul sistemului ESP

    În acest caz sistemul ESP frânează roata stângă a punții față și creează un contra-moment de girație (rotire în jurul axei verticale) care readuce automobilul pe direcția de rulare dorită.

    De asemenea, la deplasarea cu viteză în timpul virajelor, mai ales în cazul în care suprafața de rulare are aderență scăzută, automobilul poate subvira și părăsi calea de rulare.

Corectarea subvirării cu ajutorul sistemului ESP

Foto: Corectarea subvirării cu ajutorul sistemului ESP

    Pentru corectarea subvirării sistemul ESP frânează roata dreapta spate. Astfel se creează un moment de girație suplimentar care aduce automobilul pe direcția de virare dorită.

    Prin simpla frânare individuală a roților, sistemul ESP controlează momentul de girație al automobilului și corectează stabilitatea acestuia. Prin modul de acționare, putem spune că sistemul ESP acționează ca un sistem de direcție suplimentar. În același timp, controlează cuplul motor (prin reducerea acestuia) pentru a nu perturba procesul de frânare al roților motoare și pentru îmbunătățirea aderenței laterale.

Componentele sistemului ESP

Foto: Componentele sistemului ESP
Sursa: Bosch

  1. bloc electrohiraulic cu modul electronic de control integrat
  2. senzor de poziție volan
  3. senzor moment de girație (girometru) și accelerație laterală
  4. senzori viteză roți

    Principiul de funcționare al senzorul de poziție volan (2) se bazează pe efectul Hall sau pe cel magnetorezistiv. Idiferent de tipul senzorului acesta trebuie să citească poziția volanului în orice monent și pe toată cursa acestuia.

Senzor poziție volan sistem ESP Senzor moment de girație și accelerație laterală
Foto: Senzor poziție volan sistem ESP
Sursa: Bosch
Foto: Senzor girație și accelerație laterală
Sursa: Bosch

    Senzorul de girație și cel de accelerație laterală sunt integrați în aceeași unitate (3). Girometrul este de tip micromecanic și detectează rotirea automobilului în jurul axei verticale în condițiile pierderii stabilității. Senzorul de accelerație laterală este cu efect Hall și informează unitatea electronică de control asupra intesității accelerației laterale.

    Senzorii de viteză roți (4) sunt similari cu cei utilizați pentru un sistem de frânare cu ABS și modul lor de funcționare este descris în articolul Senzorul de viteză al roții (ABS/ESP) - mod de funcționare și diagnoză.

Componentele bloculul electrohidraulic al sistemului ESP

Foto: Componentele bloculul electrohidraulic al sistemului ESP
Sursa: Bosch

  1. motor electric acționare pompă
  2. bloc hidraulic
  3. solenoizi supape
  4. modul electronic de control integrat
  5. carcasă

    Blocul hidraulic (2) conține întregul circuit hidraulic, supapele (3) și pompa acționată electric (1). Acesta are două orificii prin care este alimentat cu lichid de frână de la pompa centrală și patru orificii prin care controlează presiune de frânare pentru fiecare roată.

    Modulul electronic de control (4) este "creierul" sistemului, primește informații de la senzori și prin magistrala CAN și acționează asupra supapelor și a pompei electrice. Sistemul ESP schimbă informații cu majoritatea calculatoarelor/modulelor conectate pe magistrala CAN. În timpul intervenției, controlează cuplul motor, prin intermediul calculatorului de injecție, și interzice cutiei de viteze (automată) să efectueze schimbării de trepte.

Modul de control electronic ESP cu senzori integrați (girometru și accelerație laterală)

Foto: Modul de control electronic ESP cu senzori integrați (girometru și accelerație laterală)
Sursa: Bosch

    Sistemul ESP este activ tot timpul și monitorizează dinamica automobilului. Chiar dacă acesta nu intervine, schimbă informații cu restul modulelor în mod continuu, informând asupra vitezei automobilului, al accelerației laterale și a stării în care se află (cu/fără intervenție, stare nominală, defect, etc.).

    De la primele modele până în prezent, sistemele ESP au evoluat continuu. Acestea au devenit mai „inteligente”, cu algoritmi de control mai complecși și o putere de calcul mai mare. În același timp, masa și dimensiunea sistemului a scăzut considerabil.

Evoluția sistemelor ESP

Foto: Evoluția sistemelor ESP
Sursa: Bosch

    În unele situații, mai ales pe automobilele sportive, se dorește pierderea aderenței roților, pentru a putea controla alunecarea automobilului în viraje (drift). Pentru acesta, automobilul este echipat cu un buton care dezactivează sistemul ESP. De ținut cont că nu toți producătorii auto permit dezactivarea totală a sistemului, în unele cazuri doar se limitează intervenția acestuia.

    Prezența sistemului ESP pe automobil poate determina unii conducători auto să conducă mai agresiv, la limita stabilității, bazându-se pe intervenția sistemului în situații limită. Din acest motiv, pentru a atenționa conducătorul auto de pierderea stabilității automobilului, cand sistemul ESP intervine, un martor luminos se aprinde în bordul automobilului, combinat cu o avertizare sonoră.

Martor bord intervenție sistem ESP Buton dezactivare sistem ESP

Foto: Martor bord intervenție sistem ESP      

Foto: Buton dezactivare sistem ESP

    Aproximativ 28% din accidentele cu vătămare corporală se datorează pierderii stabilității automobilului urmată de impactul cu un alt automobil sau un corp fix. De asemenea, aproximativ 60% din accidentele care implică vatămări corporale se datorează impactului lateral al automobilului.

    Datorită modului de funcționare sistemul ESP contribuie semnificativ la reducerea numărului de accidente, mai ales a celor grave, cu vătămări corporale și deces. Acest sistem ajută decisiv la îmbunătățirea siguranței active a automobilelor și trebuie luat în considerare la achiziționarea unui automobil.

Video – funcționarea sistemului ESP de la Bosch

Video – funcționarea senzorului de girație de la Bosch

Video – montarea supapelor în blocul hidraulic – ESP Bosch

Video – funcționarea sistemului ESC de la Continental

Pentru a comenta articolul trebuie să vă înregistrați!

Comentarii

Dragosh92
Vineri, 31 Octombrie 2014 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5
crass
Vineri, 24 Octombrie 2014
Felicitari domnule Laurentiu

Raportează comentariul
crass
Vineri, 24 Octombrie 2014 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5
Foarte, foarte bune toate articolele. Felicitari !

Raportează comentariul

Login

Logo motorul anului