Электронные системы безопасности автомобиля

Электронные системы безопасности автомобиля

Электронные системы дополнительной безопасности автомобиля

ABS, Тraction control, Electronic Stability Control (ESC)

Над повышением безопасности вождения автомобиля, автопроизводители задумались достаточно давно. Еще в середине 1980-х годов на некоторых легковых автомобилях была впервые внедрена система ABS, тогда это была строго тормозная система для предотвращения блокировки колес и соответственно заноса автомобиля при торможении. Затем в системе ABS добавилась функция контроля тягового усилия Тraction control, чтобы предотвратить пробуксовку колес во время начала движения и ускорения. Дальнейшее развитие автомобилестроительных технологий привело к внедрению системы ESC, что вывело систему ABS на совершенно новый уровень качества и обеспечения безопасности. Электронный контроль устойчивости (ESC), в рамках системы ABS позволяет электронике автоматически подтормаживать отдельные колеса автомобиля, ровно настолько сколько необходимо для улучшения управляемости и при любых условиях движения. Система электронного контроля устойчивости, установленная на европейских грузовых автомобилях часто имеет другое название: Directional Control (DC). Да и производители легковых автомобилей имеют очень широкий выбор различных наименований этой системы, например - ESP (Electronic Stability Program), VSA (Vehicle Stability Assist), DSC (Dynamic Stability Control), VSC (Vehicle Stability Control), DSTC (Dynamic Stability and Traction Control), VDCS (Vehicle Dynamics Control Systems) и PSM (Porsche Stability Management). Электронный контроль устойчивости (ESC), одна из систем безопасности автомобиля, которая может предотвратить занос автомобиля во многих дорожных ситуациях. Это означает, что автомобиль остается управляемым в непредвиденных ситуациях возникающих на дороге и что порог скорости безопасного вождения поднимается. Различные исследования показали, что позитивный эффект ESC на безопасность дорожного движения является очень существенным. Особенно большое количество одно-транспортных происшествий (при участии только одного транспортного средства) с легковыми автомобилями можно предотвратить при помощи системы ESC. По данным некоторых исследований при использовании системы ESCснижается от 30% до 62% количество фатальных одно-транспортных происшествий. Поэтому, на уровне Европейской комиссии было принято постановление, что все новые модели автомобилей (легковых и грузовых), должны быть оснащены системой ESC уже с ноября 2011 года. А с ноября 2014 года, это будет применяться ко всем вновь продаваемым автомобилям.

Сигнальные лампы систем дополнительной безопасности автомобиля Toyota на щитке приборов, рис.1

Электронный контроль устойчивости по существу делает систему ABS постоянным дублёром водителя, который беспрерывно отслеживает, как автомобиль реагирует на команды водителя и текущие дорожные условия. Если внезапно появляются проблемы с управляемостью автомобиля, которые начинают развиваться, система ESC моментально включается в работу и принимает все необходимые меры, чтобы сохранить контроль над ситуацией. Это включает в себя снижение мощности двигателя за счет резервного дросселя и/или тормозящего угла опережения зажигания, а так же включение подтормаживания одного или нескольких колёс для противодействия силам, которые вызывают потерю управления и/или тяги. Все это происходит автоматически, без какого-либо участия водителя. ЭБУ системы ESC сравнивает желаемое направление (угол поворота водителем рулевого колеса) с фактическим движением транспортного средства. Фактическое движение транспортного средства определяется по суммарному отслеживанию нескольких параметров — бокового ускорения (в сторону движения) транспортного средства, вращение автомобиля и скорости отдельных колес. Когда автомобиль начинает заносить, фактическое движение транспортного средства отличается от намерения водителя. В такой ситуации, ESC применяет подтормаживание отдельных колес с помощью возможностей системы ABS. Это гарантирует, что колеса не блокируются и, следовательно, не скользят по поверхности дороги. При помощи этой техники, колеса сохраняют нормальное сцепление с поверхностью дороги и в результате автомобиль остается управляемым под контролем водителя. Система ESC всегда устанавливается в комплексе с двумя другими системами безопасности — ABS и ASR. ASR — Anti-Slip Regulator(регулятор анти-скольжения) ещё имеет распространённое название TCS (Traction Control system). ASR предотвращает пробуксовку колес в момент трогания с места или ускорения. Таким образом ABS и ASR оказывают влияние на продольную динамику автомобиля, а ESC на поперечную, а совместная работа всех трёх систем позволяет обеспечивать стабильный контроль во всех направлениях. Одним из ключевых датчиков системы ESCявляется Yaw Rate Sensor (во многих русскоязычных мануалах обозначен как датчик рыскания, термин более распространён в морском деле и авиации, мне более понятно определение — датчик измерения угловой скорости автомобиля). YR-Sensor измеряет угловую скорость автомобиля вокруг вертикальной оси в градусах или радианах в секунду чтобы определить положение транспортного средства в пространстве в текущий момент. Эта информация необходима для того что бы ЭБУ автомобиля понимал насколько критично увеличение угловой скорости в момент возникновения ускорения отличного от направления движения автомобиля.

При превышении запрограммированного в ЭБУ порога, система ESC включается автоматически, применяя весь арсенал средств для нормализации возникшей опасной ситуации, рис. 2

Yaw Rate Sensor, как правило, находится между сиденьями водителя или пассажира, в центральной консоли, установленный на уровне пола для того чтобы располагаться как можно ближе к центру тяжести автомобиля, рис.3

Так же необходимо знать и помнить что требуется калибровка этого датчика при замене, после его отключения при проверке, а также зачастую и просто после снятия клеммы аккумулятора. Калибровка может проводится как при помощи диагностического сканера так и без него. Калибровка датчика без диагностического сканера производится следующим образом.

Сначала надо удалить из памяти предыдущую калибровку. 1. Включите зажигание ON не заводя двигатель. 2. Используя перемычку соедините и разъедините контакты Ts и CG более 4-х раз в диагностическом разъёме DLC3 в течении 8 секунд.

3. Разъедините контакты Ts и CG.-рис.4

д

Затем откалибровать датчик заново. 4. Выключите зажигание Off.

5. Используя перемычку, снова соедините контакты Ts и CG в диагностическом разъёме DLC3.

6. Включите зажигание ON не заводя двигатель.

7. Оставьте автомобиль в неподвижном состоянии стоящим на ровной поверхности на 2 секунды или более.

8. Убедитесь что контрольная лампочка системы ESC на приборной панели мигает.

9. Разъедините контакты Ts и CG.

10. Выключите зажигание Off.

Если лампочка системы ESC на приборной панели во время проведения калибровки не мигает, попробуйте провести процедуру калибровки ещё раз. Если повторная попытка так же окончится неудачей, то проверьте систему ESC на наличие неисправностей и соответствующих кодов DTC.

Проверка корректной работы Yaw Rate Sensorпроводится следующим образом. Необходимо завести автомобиль и начать движение на ровной и достаточно широкой для разворота дороге со скоростью приблизительно 5 км/ч, затем повернуть рулевое колесо в любую сторону на 90 градусов и удерживать его до тех пор пока автомобиль не совершит разворот на 180 градусов. Остановить автомобиль в тот момент когда он будет в положении разворота на 180 (+/ - 5) градусов к стартовому положению. Перевести переключатель коробки передач в положение «Р» в этот момент, в течении примерно около 3-х секунд, должен сработать звуковой сигнал системы ESC. Если сигнал есть то система Электронного контроля устойчивости автомобиля работает нормально, в том числе и все входящие в неё датчики. Если этого не произошло то в первую очередь необходимо проверить сам зуммер и его электроцепь. Затем повторить тест ещё раз и постараться максимально выдержать все необходимые условия. Так же необходимо помнить что после остановки нельзя вращать рулевое колесо. Если же все условия выполнены, а сигнала всё же нет, то проверьте систему ESC на наличие неисправностей и соответствующих кодов DTC.

Примеры датчиков от разных производителей, рис.5

Ещё одним не менее важным датчиком в системах дополнительной безопасности автомобиля является Steering wheel angle sensor (датчик положения рулевого колеса), рис.6

При помощи этого датчика Блок управления понимает что же хочет от автомобиля водитель. Расположен он в большинстве своём в рулевой колонке в месте крепления рулевого колеса, рис.7

Хотя встречаются и другие места расположения, ниже по рулевой колонке ближе к рулевой рейке, рис. 8

Устройство Steering angle sensor может быть различным в зависимости от производителя и марки автомобиля. Широко распространены SASс применением обычных потенциометров, оптического и магнитно-резистивного типа.

Данные с этого датчика используются в очень многих системах автомобиля, таких как:

1. ESC (Electronic Stability Control) systems

2. EPS (Electronic Power Steering)

3. AS (Active Steering)

4. VRS (Variable Rate Steering)

5. ABS (Anti-Lock Brake System)

6. LD (Lane Departure)

7. LA (Lane Assist)

8. PA (Parking Assist)

9. EBD (Electronic brakeforce distribution)

10. S-AWC (Super All Wheel Control)

… и других.

Steering angle sensor оптического типа, рис.9

Steering angle sensor магнитно-резистивного типа, рис. 10

Принцип работы датчика положения руля довольно прост. Рассмотрим это на примере SASустанавливаемых на автомобили BMW. Датчик состоит из двух потенциометров расположенных под углом 90°.

Показания с этих двух потенциометров покрывают один полный поворот , рис. 11

руля, все данные с потенциометров повторяются после +/-180°. Датчик SAS понимает это и соответственно считает обороты руля. Полный угол положения руля таким образом состоит из текущего показания потенциометра прибавленного к количеству полных оборотов рулевого колеса в ту или иную сторону. Чтобы точное положение рулевого колеса было доступно в любое время, идёт непрерывное отслеживание всех движений руля - даже когда автомобиль стоит на месте. Чтобы достичь этого, на датчик угла поворота постоянно подаётся напряжение с терминала №30. Это означает что ослеживание за движениями рулевого колеса продолжается и с выключенным зажиганием ”OFF”. Угол поворота руля зафиксированный потенциометрами остается доступным даже после отключения питания, данные о количестве оборотов рулевого колеса после отключения питания утрачиваются. Для того, чтобы датчик угла поворота рулевого колеса понимал фактическое взаиморасположение руля и колёс автомобиля после прекращения подачи питания, в блок управления интегрировано программное обеспечение которое может рассчитать этот показатель основываясь на скорости вращения колёс автомобиля и текущем показании угла поворота руля. На некоторых моделях автомобилей достаточно прокрутить 2-3 раза рулевое колесо до упора вправо и влево на неподвижно стоящем автомобиле. На других же требуется проведение адаптации датчика SAS. Проведение этой процедура возможно как при помощи диагностического сканера так и без него. Если это процедура не проведена то блок управления не может определить точного взаиморасположения руля и колёс. При начале движения автомобиля и достижении скорости примерно 20 км/ч на приборной панели загорится соответствующий транспарант предупреждения DSC warning lamp. Процесс контроля за состоянием системы определения угла поворота рулевого колеса стартует немедленно при включении зажигания ”ON” и если число оборотов рулевого колеса не известно то система DSC сразу же переключается в пассивный режим (passive mode), а в память ЭБУ записывается соответствующий код неисправности DTC. На автомобилях с обычным приводом на одну ось возможна ситуация когда после начала движения блоку управления системой DSC удаётся просчитать корректный угол положения руля в этот момент DSC warning lam на приборной панели погаснет, а система начинает функционировать в обычном режиме. На полноприводных автомобилях система предупреждения работает несколько по иному. Код неисправности DTCзаписывается немедленно при прекращении подачи питания на датчик положения руля (SAS). Система тут же переходит в пассивный режим (passive mode) и при включении зажигания ”ON” на приборной панели загорается транспарант предупреждения DSC warning lamp, даже на неподвижно стоящем автомобиле.

Но не только прекращение подачи питания служит основной причиной появления неисправности в системе, дополнительные проверки надлежащего состояния системы проводятся периодически блоком управления DSC. Алгоритм, как уже сказано выше опирается на показания датчиков скорости колёс системы ABS и текущих значений датчика SASположения руля. В памяти блока управления EEPROM системы DSC записаны стандартные значения которые сравниваются с текущими данными поступающими с датчиков в режиме реального времени. Если значения не совпадают то система естественно переключается в passive mode со всеми вытекающими последствиями. Все кто занимаются ремонтом автомобилей наверняка встречались с ситуацией когда колёса автомобиля установлены ровно, а рулевое колесо смещено в одну или другую сторону. Это и есть яркий пример нарушения калибровки датчика SAS. Такая ситуация может возникнуть как при обычной эксплуатации автомобиля так и при проведении ремонтно-профилактических работ с элементами рулевого управления автомобилем, а так же при проведении сервисных процедур по регулировки геометрии колёс.

Калибровка нулевого положения датчика положения руля (Zero Point Calibration) без диагностического сканера на автомобилях Toyota проводится по следующему алгоритму.

Автомобиль должен находится на ровной поверхности с уклоном менее 1 градуса. Быть в неподвижном состоянии. На автомобилях с автоматической коробкой передач селектор переключения передач должен находится в положении «Р» и стояночный тормоз активирован, на автомобилях с механической коробкой передач активируйте стояночный тормоз. Во время проведения процедуры не изменяйте положения рулевого колеса и не качайте автомобиль. Колёса автомобиля должны находиться в положении строго вперёд.

1. Включите зажигание ”ON”, но не запускайте двигатель.

2. Используя перемычку соедините и разъедините контакты Ts и CG более 4-х раз в диагностическом разъёме DLC3 в течении 8 секунд, рис. 12

3. Убедитесь что индикатор VSC на приборной панели мигает, сигнализируя об обнулении предыдущей калибровки.

4. Выключите зажигание “OFF”.

5. Убедитесь что контакты Ts и CG в диагностическом разъёме DLC3 разъединены.

6. Включите зажигание ”ON”.

7. Убедитесь что индикатор VSC на приборной панели после включения зажигания загорелся и погас по истечении примерно 15 секунд.

8. По истечении 2 секунд с момента выключения индикатора VSC на приборной панели выключите зажигание.

9. Соедините перемычкой контакты Ts и CGв диагностическом разъёме DLC3.

10. Включите зажигание ”ON”.

11. После включения зажигания убедитесь что индикатор VSC на приборной панели после включения зажигания загорелся на 4 секунды, а потом начал мигать с интервалом 0,13 секунды.

12. Подождите примерно 2 секунды пока индикатор VSC на приборной панели мигает и выключите зажигание.

13. Удалите перемычку из диагностического разъёма DLC3.

14. Сделайте пробную поездку на автомобиле в течении 5 минут чтобы убедиться что калибровка нулевого положения Steering angle sensor прошла успешно. При включении зажигания и запуске двигателя индикатор VSC на приборной панели должен загореться на короткое время и погаснуть.

Если в течении пробной поездки индикатор VSC на приборной панели загорелся вновь то это обозначает что калибровка нулевого положения SAS не удалась или в системе присутствует неисправность. Попробуйте провести повторную процедуру калибровки. Если она тоже закончится не удачно проверьте систему диагностическим сканером на наличие диагностических кодов неисправности DTC.

Так же к категории основных датчиков электронных системы дополнительной безопасности автомобиля необходимо отнести датчики скорости WSS системы ABS установленные на каждом колесе автомобиля. По мере развития системы ABS изменялся и тип используемых датчиков и если в самом начале это были простые индуктивные датчики, которые постепенно потеснили датчики Хола, которым теперь в свою очередь приходится уступать место новым более продвинутым MRE sensors. Очень хорошо и подробно описал принцип их действия в своей статье «Nissan Pathfinder 2007 MRE sensor обрыв в жгуте ABS» наш коллега Кудрявцев Михаил Евгеньевич, адрес статьи в интернете autodata.ru/article/all/nissan_pathfinder_2007_mre_sensor/

Хотел бы ещё добавить что форма сигнала MRE sensors меняется в зависимости от направления движения автомобиля (вперёд/назад) и сигнал снимается не с обычного зубчатого венца, а с диска, с намагниченными фрагментами разной полярности.

Что должно существенно повысить их надёжность и точность показаний, рис. 13

Основные датчики электронных системы дополнительной безопасности автомобиля, рис. 14

Для проведения сервисного обслуживания и ремонта иногда необходимо отключать электронные системы дополнительной безопасности. На многих моделях можно произвести отключение выбрав соответствующее положение переключателя на расположенного в районе приборной панели, выбрав соответствующее положение ON/OFF. Но не на всех моделях такой переключатель предусмотрен и к примеру на новых Toyota camry есть специальная процедура включения и выключения сервисного режима. В этом режиме системы TRC и VSC можно принудительно выключить либо с помощью портативного диагностического прибора, либо одновременно включив стояночный тормоз и нажав на педаль тормоза. Информация по изменениям в сервисном режиме приведена в следующей рекомендации по техобслуживанию.

Переключение в сервисный режим (системы TRC и VSC выключены).

Системы TRC и VSC можно выключить, в описанном ниже порядке:

• С использованием стояночного тормоза и педали тормоза:

1. Убедиться, что зажигание выключено и рычаг переключения передач установлен в положение”P”.

2. Включить зажигание (ON) и запустить двигатель.

3. Пункты с 4 по 8 выполнить в течение 30 секунд после запуска двигателя.

4. Включить стояночный тормоз.

5. Дважды нажать на педаль тормоза и отпустить ее.

6. Дважды включить и выключить стояночный тормоз, нажимая на педаль тормоза.

7. Дважды нажать и отпустить педаль тормоза, пока включен стояночный тормоз. Примечание: каждый из пунктов 6 и 7 следует выполнить в течение 15 секунд.

8. Убедиться, что на мультиинформационном дисплее включилась контрольная лампа скольжения ”Slip”и сообщение ”CHECK VSC SYSTEM”. В противном случае повторить процедуру, начиная с пункта 1.

9. Электронные системы дополнительной безопасности TRC и VSC можно вернуть в нормальный режим работы, включив зажигание из выключенного состояния.

• При использовании портативного диагностического прибора:

1. Убедиться, что зажигание выключено и рычаг переключения передач установлен в положение ”P”.

2. Включить зажигание (ON) и запустить двигатель.

3. Подключить портативный диагностический прибор к разъему DLC3 и из соответствующего сервисного меню выключить системы TRC и VSC.

4. Электронные системы дополнительной безопасности TRC и VSC можно вернуть в нормальный режим работы, включив зажигание из выключенного состояния.

Диагностика электронных систем дополнительной безопасности на примере автомобилей Toyota.

При обнаружении ЭБУ электронных систем дополнительной безопасности неисправности в системах ABS с электронной системой распределения тормозного усилия (EBD), усилителя экстренного торможения, антипробуксовочной системы (TRC) или системы курсовой устойчивости (VSC) включаются соответствующие контрольные лампы и сообщения на мультиинформационном дисплее, указывающие неисправный узел, рис. 15

При неисправности в системах ABS, EBD и в усилителе экстренного торможения системы TRC и VSC отключаются. Соответственно, включается главная контрольная лампа и контрольная лампа скольжения ”Slip”, а на мультиинформационном дисплее выводится сообщение ”CHECK VSC SYSTEM”.

При этом в память системы записываются электронные коды неисправности (DTC). Коды DTC могут быть считаны по числу миганий контрольной лампы ABS или по выводу кодов на мультинформационный дисплей при подключении перемычки к клеммам Tc и CG разъема DLC3 или с помощью диагностического прибора.

В данной системе предусмотрен режим активной диагностики сигналов датчиков. Функция активируется путем подключения перемычки к клеммам Tc и CG разъема DLC3 или с помощью диагностического прибора. Контрольная лампа ABS и контрольная лампа VSC мигают с интервалом 0,25 с. Эта контрольная функция обеспечивает проверку датчика замедления, датчика рысканья, датчика давления в главном тормозном цилиндре и датчика скорости.

Пример вывода информации на мультиинформационный дисплей, рис. 16

Отображается код исправного состояния системы                                                  Отображается код DTC

При определённых неисправностях работа электронных систем дополнительной безопасности переходит в аварийный режим. Вот некоторые причины вызывающие такой переход.

• При возникновении неисправности системы ABS и/или усилителя экстренного торможения, ЭБУ электронных систем дополнительной безопасности блокирует включение дополнительных тормозных систем (ABS, усилитель экстренного торможения, TRC, VSC).

• При возникновении неисправности электронной системы распределения тормозного усилия (EBD), ЭБУ электронных систем дополнительной безопасности блокирует работу этой системы. Даже в этом случае обеспечивается эффективная работа тормозной системы, за исключением дополнительных тормозных систем (ABS с EBD, усилитель экстренного торможения, TRC, VSC).

• При возникновении неисправности антипробуксовочной системы (TRC) и/или системы курсовой устойчивости (VSC), электронный блок управления блокирует включение этих систем.

• При появлении неисправности в линии связи между ЭБУ электронных систем дополнительной безопасности и датчиком угла поворота рулевого колеса, датчиком рысканья и замедления или ЭБУ двигателя, ЭБУ электронных систем дополнительной безопасности блокирует функционирование антипробуксовочной системы (TRC) и системы курсовой устойчивости (VSC).

• Если ЭБУ двигателя регистрирует определённые коды неисправности DTC (список этот варьирует от марки модели и года выпуска автомобиля), то он блокирует функционирование антипробуксовочной системы (TRC) и системы курсовой устойчивости (VSC).

Так же, в определённых случаях, при обнаружении критических кодов неисправности DTC (с точки зрения производителя автомобиля) могут отключаться не только электронные системы дополнительной безопасности автомобиля TRC и VSC, но и происходит принудительное снижение мощности через непосредственное управление на прямую с ЭБУ двигателя электромотором дроссельной заслонки для ограничения максимальных оборотов двигателя. Так называемый режим ”LIMP MODE”.

Режим ограничения мощности включается и в экстремальных ситуациях возникающих на дороге и при включении систем TRC и VSC. При включении системы курсовой устойчивости VSC, ЭБУ электронных систем дополнительной безопасности подает сигнал включения VSC на ЭБУ двигателя.

При получении этого сигнала ЭБУ двигателя регулирует положение дроссельной заслонки для изменения мощности двигателя, рис. 17

Ну и в заключении совсем коротко о том что из себя представляет система ABS с электронной системой распределения тормозного усилия (EBD).

ЭБУ электронных систем дополнительной безопасности рассчитывает скорость каждого колеса, величину замедления, а также распознает блокировку колес на основании сигналов от датчиков скорости колес, скорости поворота автомобиля вокруг вертикальной оси и замедления. В зависимости от того, пробуксовывают колеса или нет, ЭБУ электронных систем дополнительной безопасности регулирует давление тормозной жидкости в рабочем цилиндре каждого колеса, включая обратный и редукционный клапаны в одном из трех режимов: снижение, удержание и повышение давления.

В таблице приведён наглядный пример системы ABS с электронной системой распределения тормозного усилия (EBD) в различных режимах работы. Рис. 18

Конечно же это не полная информация о строении и функционировании систем дополнительной безопасности автомобиля ABS, TRC и VSC, а всего лишь тезисный обзор основных моментов. Более глубже узнать и как следует разобраться возможно только через ежедневную практику работы с этими системами при ремонте и сервисном обслуживании автомобилей.

Удачных всем ремонтов и беспроблемного обслуживания своих автомобилей.

Боровиков Игорь Александрович

© Легион-Автодата

ник на форуме Легион-Автодата
http://forum.autodata.ru/index.php

semirek

Автосервис "Япония Авто"
г. Калининград, ул.Портовая, 45
+7 [4012] 63 12 55, 65 60 99, +7(911) 475 9493
http://www.japanauto.ru/