Bazele Mecanicii Auto - ESC

[Tupi]

Definiție: ESC (Electronic Stability Control) este o tehnică computerizată de control și reglare a stabilității dinamice (în mers) a vehiculelor, care asigură îmbunătățirea ei prin detectarea și minimizarea derapajelor și patinajelor.

• ESC-ul intervine atunci când detectează o pierdere a controlului asupra autovehiculului acționând sistemul de frânare astfel încât șoferul recapătă controlul asupra autovehiculului. (de ex., pe roata exterioară din față pentru contracararea supravirării sau pe roata interioară din spate pentru contracararea subvirării).
• Unele sisteme ESC reduc și puterea motorului până când șoferul recăpătă controlul asupra autovehiculului. Poate fi redusă accelerația mașinii prin oprirea alimentării cu carburant a motorului, șoferul sesizând că pedala de accelerație nu mai funcționează.
• ESC-ul nu îmbunătățește performanța în virare, ci previne pierderea controlului.
• Sistemul ESC se bazează pe mai mulți senzori care detectează diferențele de viteză de rotație între roțile față și spate precum și deplasarea șasiului în lateral față de traiectoria impusă de sistemul de direcție.
• Organizația americană non-profit IIHS (Insurance Institute for Highway Safety) estimează că prin folosirea acestei tehnologii pe toate autoturismele o treime din numărul accidentelor fatale ar fi prevenite.

 

Operare:

• În timpul conducerii autovehiculului, ESC-ul lucrează în fundal, monitorizând continuu direcția și virarea autovehiculului. ESC-ul compară direcția dorită de șofer (prin măsurarea unghiului de virare) cu direcția reală a vehiculului (prin măsurarea accelerației laterale, a rotației vehiculului și a vitezei de rotație a fiecărei roți, individual).
• ESC-ul intervine când detectează pierderea controlului asupra direcției, de exemplu atunci când autovehiculul nu se îndreaptă acolo unde șoferul comandă vehiculul prin direcție. Acest lucru se poate întâmpla în timpul manevrelor urgente de evitare a unui obstacol, în supravirare sau subvirare la viraje judecate prost sau pe drumuri alunecoase, în hidroplanare.
• ESC-ul estimează direcția derapajului și apoi frânează individual roțile asimetric pentru a crea cuplu referitor la axele verticale ale vehiculului, opunându-se derapajului și aducând vehiculul înapoi pe linia dorită de șofer. Suplimentar, sistemul poate reduce puterea motorului sau să intervină asupra transmisiei pentru a încetini vehiculul.
• ESC-ul funcționează pe orice suprafață, de la pavaj uscat până la lacuri înghețate. Reacționează și corectează derapajele mult mai rapid și mult mai eficient decât șoferul obișnuit, de cele mai multe ori chiar înainte ca șoferul să conștientizeze pierderea iminentă a controlului. Acest aspect a dus la îngrijorarea că ESC-ul va determina șoferii să devină prea încrezători în controlul lor asupra vehiculului și/sau în abilitățile de șofer. Din acest motiv, de obicei sistemele ESC informează șoferul atunci când intervin, pentru ca șoferul să știe că se apropie de limitele de manevrabilitate ale autovehiculului. Majoritatea ESC-urilor activează o lumină indicatoare de bord și/sau un ton de alertă. Unele sisteme ESC permit în mod intenționat ca traiectoria corectată a vehiculului să devieze foarte puțin de la traiectoria comandată de șofer, cu toate ca ESC-ul ar permite ca vehiculul să urmeze mai precis comanda șoferului.

 

Eficiență:

• Funcționarea ESC se face simțită în virajele abordate brusc, în momentele în care traiectoria vehicululul are tendința de a scăpa de sub control, în special pe suprafețele cu aderență scăzută (zăpadă, asfalt ud, etc.).
• Multe studii confirmă că ESC-ul este foarte eficient pentru menținerea controlului autovehiculului: salvează vieți și reduce gravitatea coliziunilor.
• NHTSA (National Highway and Traffic Safety Administration), în urma studiului desfășurat în SUA în anul 2004, a concluzionat că ESC-ul reduce numărul accidentelor cu 35%. SUV-urile echipate cu ESC sunt implicate în 67% mai puține accidente, decât SUV-urile care nu au ESC.
• IIHS (Insurance Institute for Highway Safety) a făcut publice propriile studii în anul 2006. Conform acestora 10000 de accidente fatale în SUA ar putea fi evitate dacă toate autovehiculele ar fi echipate cu ESC. IIHS a concluzionat că ESC-ul reduce riscul tuturor coliziunilor fatale cu 43%, coliziunilor fatale în care e implicat un singur autovehicul cu 56% și a accidentelor fatale prin răsturnare cu 77-80%. ESC-ul este prezentat, de către mulți experți, ca fiind cel mai important sistem de siguranță auto de la apariția centurii de siguranță.
• Programul European de Evaluare a Mașinilor Noi (EuroNCAP - European New Car Assessment Program) recomandă insistent ca oamenii să cumpere mașini echipate cu ESC.
• IIHS impune ca un autovehicul să aibă ESC ca opțiune disponibilă în momentul comenzii pentru ca acesta să se califice pentru premiul „Cea mai sigură alegere” (Top Safety Pick) pentru protecția pasagerilor și evitarea accidentelor.

 

Proiectare și componente:

• ESC-ul încorporează rotația în jurul axei verticale (de exemplu, rotirea către dreapta sau stânga) în sistemul de frânare anti-blocare (ABS). Frânele anti-blocare permit ESC-ului să frâneze roțile individual. Multe sisteme ESC încorporează un sistem de control al tracțiunii (TCS sau ASR), sistem care detectează învârtirea roților în gol și frânează individual roata / roțile sau/și reduce excesul de putere dat de motor până la recăpătarea controlului. Cu toate acestea, ESC-ul are alt rol decât ABS sau Controlul Tracțiunii (TCS, ASR).
• ESC-ul utilizează o serie de senzori pentru a determina directia pe care șoferul dorește să o urmeze (intrări). O parte din senzori indică starea actuală a autovehiculului (răspunsul). Algoritmul de control compară intrările date de șofer cu răspunsul autoturismului și decide, atunci când este necesar, activează frânele și/sau reduce accelerația conform calculelor făcute în spațiul stărilor (set de ecuații folosite pentru modelarea dinamicii vehiculului). Controlerul ESC poate primi și trimite informații și de la / către alte controlere ale vehiculului: sistemul de direcție, sistemul activ de suspensie pentru a îmbunătății stabilitatea și manevrabilitatea. Senzorii ESC-ului trebuie să trimită date continuu, fără întrerupere, pentru a detecta posibilele abateri imediat. Senzorii trebuie să fie funcționeze independent de interferențe (ploaie, gropi, etc.).
• Cei mai importanți senzori ai sistemului ESC sunt:

  • senzor pentru unghiul de virare: determină intenția de virare a șoferului; (senzori magnetoretistivi)

  • senzor de viraj unghilar în jurul axei verticale: măsoară cât de mult virează autoturismul; datele de la senzorul pentru rotația mașinii sunt comparate cu datele de la senzorul pentru unghiul de virare și se determină mărimea de comandă pentru reglare

  • senzor pentru accelerația laterală: este bazat tehnologic de obicei pe efectul Hall; măsoară accelerația laterală a vehiculului

  • senzor pentru măsurarea vitezii roților

• Alți senzori pot fi:

  • senzori pentru accelerația longitudinală; constructiv similari senzorilor pentru accelerația laterală, dar pot oferi și informații referitoare la tipul de asfalt de pe drum și pot oferi de asemenea informații referitoare la viteză și accelerație

  • senzor de rotație: constructiv similar celui de viraj unghilar în jurul axei verticale, dar îmbunătățește precizia modelului de controler al vehiculului și corectează erorile care pot apărea de la estimările date de ceilalți senzori

• ESC folosește un modulator hidraulic pentru a asigura că fiecare roată primește forța de frânare corectă. Un modulator similar este folosit la ABS. ESC-ul, spre deosebire de ABS care trebuie doar să reducă presiunea din timpul frânării, trebuie ca în plus să mărească presiunea în anumite situații și pentru acesta, pe lângă pompele hidraulice, se poate utiliza o un amplificator cu vacuum de fânare pentru a îndeplini aceste criterii de presiune ridicată.

• Partea centrală a ESC-ului este Unitatea Electronică de Control (ECU – Electronic Control Unit), tehnologic un microprocesor electronic. ECU încorporează diferite tehnici de control. Adesea, același ECU este utilizat pentru mai multe sisteme în același timp (ABS, Controlul Tracțiunii, controlul climei, etc.). Semnalele de intrare sunt transmise prin intermediul circuitului de intrare către un controler digital. Starea în care se dorește poziționarea autovehiculului este determinată pe baza unghiului de virare, a gradientului său și a vitezei. Simultan, senzorul pentru unghiul de virare calculează starea actuală. Controlerul calculează forțele de frânare și accelerare necesare pentru fiecare roată individual și transmite comanda necesară valvelor modulatorului hidraulic. Printr-o interfață CAN unitatea electronică de control (ECU) este conectată cu late sisteme (ABS, etc.) pentru a evita transmiterea de comenzi contradictorii.

• Multe sisteme ESC au un buton de decuplare astfel încât soferul să poată dezactiva ESC-ul, care poate fi de folos în cazul în care autovehiculul se împotmolește în noroi sau zăpadă, sau se conduce pe plajă, sau se utilizează cauciucuri de rezervă de dimensiuni reduse care pot să interfereze cu senzorii. Unele sisteme oferă un mod suplimentar de setare a ESP cu praguri crescute care sa-i permită șoferului o conducere sportivă aproape de limitele de aderență cu o intervenție electronică redusă. Oricum, ESC-ul se setează implicit pe modul „pornit” când motorul este repornit. Unele sisteme ESC care nu au buton de decuplare, cum sunt cele recente de la Toyota și Lexus, pot fi dezactivate temporar urmând o procedură nedocumentată: printr-o serie de apăsare a pedalei de accelerație și de tragere a frânei de mână. Mai mult, scoaterea cablului al unui senzor a vitezei de rotație a roții este o altă metodă de dezactivare a majoritatea sistemelor ESC.

 

 

Sursa