Stabilizace bočního větru - Crosswind stabilization - Wikipedia

Stabilizace bočního větru (CWS) je relativně nový pokročilý asistenční systém řidiče v osobních a nákladních automobilech, který byl poprvé představen v roce 2009 Mercedes-Benz Třída S.. CWS pomáhá řidičům řídit vozidlo za silného větru, jako je jízda přes most nebo předjíždění návěsu. CWS používá stáčení, boční zrychlení, úhel řízení, a rychlost senzory, které určují, jak velkou podporu má řidič v určitém scénáři poskytnout, ať už při různých rychlostech nebo při zatáčení.[1] Použití různých komponentů v celém vozidle brzdy, diferenciály, a suspenze, CWS může implementovat údaje ze snímačů síly, aby správně pomohl řidiči v dané situaci.

Původ

Stabilizaci bočního větru poprvé použil Mercedes-Benz v roce 2009 ve své třídě S a později implementována v jejich Sprinter a Metris dodávky. Předtím, než tato technologie existovala, měla dodávková a nákladní vozidla podobné velikosti vyšší riziko zřícení za silného větru jako plocha povrchu na straně dodávek a nákladních vozidel způsobil, že vítr tlačil na stranu vozidla a působil jako plachta. Tento vítr může být způsoben větry na otevřené pláni, přejížděním mostů nebo návěsem nebo jakýmkoli velkým vozidlem pohybujícím se vysokou rychlostí kolem. To může vést ke spinoutům a nehodám, protože řidič je nucen pevněji sevřít kolo, což může vést k trhavému řízení.

Jak to funguje

Stabilizace bočního větru funguje na základním principu, že nežádoucí síla (boční vítr) působí na sílu v opačném směru stejné síly. Když je nežádoucí vítr zachycen senzory vozidla, hardware v autě Elektronický stabilizační program (ESP) může vytvářet nevyvážené rozložení točivého momentu (nerovnoměrné množství síly na každou nápravu) na hnaná kola, což bude působit proti větru. [2]

Nerovnoměrné rozložení točivého momentu může být způsobeno těmito způsoby:

  1. Nerovnoměrně brzdí jednu stranu vozu. To by způsobilo, že by se auto točilo ve směru kol, která brzdí. Tato mírná zatáčka bude působit proti větru, který způsobí, že se vozidlo bude pohybovat po přímce.
  2. Více síly na jednu sadu náprav. Vyšší výkon na sadu náprav způsobí, že se kolo bude otáčet vyššími otáčkami. Toto je také známé jako vektorování točivého momentu. Kolo s vyššími otáčkami za minutu pojede větší vzdálenost než kolo s nižšími otáčkami. Například pokud boční vítr přichází zleva, což způsobí, že se auto otočí doprava, aplikace větší síly na pravé nápravy způsobí, že se auto otočí doleva natolik, aby vyrovnal vítr.[3]

Některé pokročilé systémy, například Mercedes Aktivní ovládání těla (ABC) odpružení, může zjemnit nebo ztvrdnout odpružení a zajistit stejné výsledky.[1]

V CWS společnosti Volkswagen používají k ovládání vozidla spíše korekci řízení než použití diferenciálu nebo brzd. Senzory síly ve vozidle sdělují systému ESP, ze kterého směru vítr přichází, a systém ESP odpovídajícím způsobem upravuje řízení. To nevede k žádnému plýtvání energií a menšímu opotřebení pneumatik, protože diferenciál a brzdy aktivně nemění síly vycházející z motoru hnací ústrojí.

Součásti

Příklad toho, jak vypadá kotoučová brzda

Brzdy

Brzdy se používají k zastavení automobilu. Brzdy v některých automobilech CWS se používají k tomu, aby pomohly řídit auto v opačném směru, odkud vítr přichází. Tomu se říká vektorování točivého momentu brzděním.

Rozdíl

Diferenciál v automobilu je konstruován pro pohon sady kol a umožňuje jim otáčet se různými rychlostmi. Pokud auto nemá diferenciál, ztěžovalo by to zatáčení a způsobilo by větší opotřebení pneumatik. U automobilů s CWS a ESP má diferenciál mnoho senzorů a elektroniky, aby bylo možné diferenciál ovládat pomocí softwaru. To umožňuje přesné ovládání nápravy, díky kterému je vůz stabilnější.[4]

Systém ESP

ESP, také známý jako Elektronický stabilizační program ovládá vozidla Protiblokovací brzdový systém (ABS) a Systém kontroly trakce (TCS). Systém kontroly trakce pracuje s použitím menšího točivého momentu na sadu kol, aby se zabránilo vyhoření nebo ztrátě přilnavosti. Systém ABS zabraňuje zablokování kol při brzdění, což může vést k přímému smyku vozu, i když chce řidič zatočit. Při použití těchto dvou systémů používá systém ESP počítač k určení, kdy použít systém ABS a TCS, aby byl vůz stabilní a nekontrolovatelný.[5] U automobilů s CWS používá CWS systém ESP k ovládání vozu a bez ESP by to nefungovalo.

Suspenze

Diferenciál

Odpružení ve vozidle se používá hlavně k udržení hladké jízdy vozu a zároveň k lepší přilnavosti kol při zatáčení. Měkčí odpružení může způsobit kývání, což by mohlo vést k méně citlivému řízení a přetáčivost. Měkčí odpružení má však tendenci vést k hladší a pohodlnější jízdě. Tuhé zavěšení minimalizuje pohyb těla a vede k tomu, že kola mají lepší trakci. Tvrdší odpružení však může vést k nepříjemnější jízdě. Pokud jde o CWS, některá auta mohou ztuhnout nebo změkčit odpružení, aby získaly větší přilnavost na určité sadě pneumatik, což vede k lepšímu ovládání vozu v silném větru.

Elektrický posilovač řízení

Elektrický posilovač řízení (EPS) umožňuje, aby byl volant automobilu prakticky připevněn k sloupek řízení auta. Kolo je připojeno k senzoru polohy volantu, který sděluje počítači polohu volantu a podle toho upravuje sloupek řízení. EPS pomocí softwaru umožňuje, aby se automobily staly řiditelnými. V CWS může software některého vozidla řídit řízení vozidla, aby se zabránilo vývrtkám nebo nebezpečným pohybům ze strany na stranu.

Senzory síly

Senzory síly se používají k určení síly větru působícího na stranu automobilu. Tyto hodnoty jsou hlášeny do systému CWS, který poté upravuje různé komponenty, jako jsou ty výše uvedené, aby vozidlo bylo stabilní.

Vozidla, která mají CWS

VozidlaFord TransitMercedes SprinterVolkswagen CrafterMercedes MetrisMercedes třídy GLMercedes třídy S.
obraz
2016 Ford Transit 350 2.2
2019 Mercedes-Benz Sprinter 314 CDi 2.1
2016 Volkswagen Crafter
Mercedes Metris
2016 Mercedes-Benz GLS 350d (X 166) 4MATIC kombi
Mercedes-Benz třídy S 2019
MSRP ($)$34,510$36,355Neznámý - není k dispozici v USA$27,180$65,500$94,250

[6]

Účinnost

Studie na univerzitě v Iowě využívající Národní pokročilý simulátor jízdy proběhl test nazvaný „Scénář poryvu větru“. V tomto scénáři bylo 120 řidičů rovnoměrně rozděleno mezi větší SUV a sedan. Řidiči každého vozidla řídili s vypnutým ESC nebo zapnutým ESC. Test vyžadoval, aby řidiči jeli ve svém jízdním pruhu, a boční vítr by je tlačil do protijedoucího pruhu. Podle výsledků ve vozidlech se zapnutou stabilizací bočního větru ztratil kontrolu pouze jeden řidič, zatímco ve vozidlech bez ní ztratilo kontrolu 50 ze 179 řidičů.[7] To dokazuje, že při silném bočním větru může ESP a CWS zabránit až o 30% více nehod.

Reference

  1. ^ A b Hilf, Klaus-Dieter; Matheis, Ingo; Mauss, Jakob; Rauh, Jochen (01.07.2010). „Automatizovaná simulace scénářů pro vývoj stabilizační funkce bočního větru“. Sborníky řízení IFAC. 6. sympozium IFAC o pokroku v řízení automobilů. 43 (7): 768–772. doi:10.3182 / 20100712-3-DE-2013.00195. ISSN  1474-6670.
  2. ^ Tech, CarBike (06.05.2015). „Co je Boční vítr? Jak funguje Boční vítr?“. CarBikeTech. Citováno 2020-11-15.
  3. ^ [1], „Metoda stabilizace bočního větru motorového vozidla“, vydaná 13. 12. 2012 
  4. ^ „Jaká je funkce diferenciálu v automobilu?“. Sun Auto Service. 2018-11-20. Citováno 2020-11-15.
  5. ^ „ESP: Electronic Stability Program - Car Engineer: Learn Automotive Engineering from Auto Engineers“. Citováno 2020-11-15.
  6. ^ Všechny obrázky byly převzaty z Wikipedia Commons a jsou chráněny autorskými právy pod Creative Commons.
  7. ^ „Federální bezpečnostní normy pro motorová vozidla; Elektronické systémy řízení stability; Ovládací prvky a displeje“ (PDF). NHTSA: 327. | první = chybějící | poslední = (Pomoc)