Como o controle eletrônico de estabilidade salva vidas corrigindo derrapagens

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O cenário da segurança automotiva mudou irrevogavelmente em meados da década de 1990. Antes desta era, se você perdesse o controle em uma estrada molhada, dependia em grande parte dos seus reflexos e da sorte mantê-lo em pé. Depois veio o controle eletrônico de estabilidade (ESC). Não foi apenas uma atualização; foi um repensar fundamental da dinâmica do veículo.

A Bosch, o fornecedor alemão, projetou a primeira iteração deste sistema. Eles não apenas entregaram isso ao público. Eles o instalaram no Mercedes-Benz Classe S e no BMW Série 7, os dois sedãs de luxo de maior prestígio disponíveis na época. Esses carros se tornaram os primeiros a aproveitar esses novos dispositivos regulatórios e de segurança.

Mais de uma década se passou desde essa introdução. A tecnologia é onipresente agora, mas a marca permanece fragmentada. As montadoras adoram suas siglas. Audi chama isso de ESP (Programa Eletrônico de Estabilidade). Ford usa Advance Trac. General Motors marca deles Stabilitrak. Porsche integra-o como Porsche Stability Management.

Apesar das diferenças de marketing, a arquitetura subjacente é idêntica. Esses sistemas contam com sensores de alta tecnologia, o computador central do veículo e intervenções mecânicas precisas para manter o carro no caminho pretendido.

Freqüentemente associamos instabilidade a máquinas de alto desempenho. Imaginamos uma Ferrari deslizando lateralmente em uma pista. A realidade é muito mais mundana e perigosa. Qualquer carro pode desviar-se do curso. Isso acontece com mais frequência quando as condições da estrada pioram. Chuva, gelo ou cascalho solto podem remover a tração instantaneamente.

A compreensão dos dois modos de falha primários esclarece por que o ESC é necessário.

Subviragem ocorre quando as rodas dianteiras perdem aderência. O motorista gira o volante, mas o carro se recusa a seguir a curva. Ele segue em frente, ignorando a entrada. Isso geralmente é causado por entrar em uma curva muito rápido ou dirigir em uma superfície de baixo atrito.

Sobreviragem é o inverso. As rodas traseiras perdem tração enquanto as rodas dianteiras mantêm alguma aderência. A traseira do carro balança para fora. O veículo vira mais bruscamente do que o motorista pretendia. Se não for verificado, o carro fica fora de controle.

ESC aborda ambos os cenários. Não evita totalmente a perda de tração. Em vez disso, detecta o desvio e age. O sistema aplica freios em rodas individuais e pode reduzir a potência do motor para restaurar o equilíbrio. Corrige a subviragem travando a roda dianteira exterior. Ele corrige a sobreviragem freando a roda traseira externa.

A tecnologia funciona silenciosamente até que você precise dela. Então, ele opera em milissegundos. Para um entusiasta, ver seu carro corrigir uma derrapagem sem a intervenção do motorista pode parecer uma trapaça. Mas numa emergência, essa intervenção é a diferença entre um quase acidente e uma tragédia.

A Mecânica da Intervenção

Como o sistema sabe o que você está fazendo de errado? Ele compara o ângulo de direção com a trajetória real do carro. Se os sensores detectarem uma discrepância – o que significa que o carro não está indo para onde a roda está apontada – o computador calcula a correção necessária.

Ele usa sensores de velocidade das rodas, sensores de taxa de guinada e sensores de aceleração lateral. Essas entradas criam um modelo em tempo real da dinâmica do veículo. Quando o modelo prevê uma perda de controle, o ESC é acionado.

Este processo não se limita ao pavimento seco. É crítico em ambientes de baixa tração. Neve, gelo e

ESC não funciona no vácuo. É um jogador de equipe, sugando dados de freio antibloqueio e controle de tração para eliminar acidentes pela raiz. O cérebro desta operação? O sensor de controle de guinada.

Ele reside no coração geométrico do chassi. Geralmente enterrado sob o piso, bem entre os bancos dianteiros. Se você estiver no banco do motorista, ele estará próximo ao cotovelo direito. Isso não é um acidente. É física.

O que é guinada, exatamente?

Esqueça o jargão náutico. Yaw é a rotação em torno do eixo Z vertical. Imagine um alfinete enfiado no centro de uma borboleta. A borboleta gira em torno daquele alfinete. Isso é bocejo. O sensor fica exatamente onde o pino iria.

Quando o carro começa a girar muito bruscamente – ou não o suficiente – o sensor percebe. Ele grita com o computador. O computador então decide quem leva o golpe.

Ele não apenas pisa nos quatro freios. Isso é ineficiente. Tem como alvo rodas específicas. A roda que melhor estabilizar o veículo será apertada. Também reduz o acelerador. Desacelera o motor. Amortece a rotação.

O objetivo? Alinhamento simples. O sistema compara o ângulo do volante com o vetor real do carro. Se não corresponderem, o computador os forçará a entrar em harmonia. Faz o carro ir para onde você apontou, mesmo que seu instinto diga o contrário.

Para compreender todo o alcance desta orquestra eletrônica, precisamos olhar para os músicos.

Componentes eletrônicos de controle de estabilidade

O sensor de guinada é o maestro, mas precisa de uma orquestra para tocar.

1. O sensor de taxa de guinada
Esta é a entrada principal. Ele mede a velocidade angular. Quão rápido o carro está girando em torno do eixo vertical? Se você virar o volante com força para a esquerda, mas o carro apenas se mover para a esquerda, a taxa de guinada será baixa. O sistema sabe que você está subvirando. Ele detecta a discrepância.

2. Sensor de ângulo de direção
Isto informa ao computador o que o driver quer fazer. Você gira a roda 30 graus para a esquerda. O sensor informa isso. Se o sensor de guinada indicar que o carro ainda está em linha reta, você tem um problema. O sistema agora sabe que você está empurrando os pneus dianteiros além do limite de aderência.

3. Sensores de velocidade das rodas
Cada roda tem uma. Eles monitoram a velocidade de rotação. Esses dados alimentam o ABS e o controle de tração, mas o ESC os utiliza para mais do que apenas travar as rodas. Ele calcula ângulos de deslizamento. A roda traseira está girando mais rápido que a dianteira? O carro está sobrevirando. Está tentando girar. O sistema vê a incompatibilidade.

4. Acelerômetro Lateral
Às vezes, combinado com o sensor de guinada, este dispositivo mede as forças G que empurram você de um lado para o outro. Ele confirma os dados de guinada. O carro realmente se moveu para o lado ou os sensores apenas pensaram que sim? A redundância é importante. Se a aceleração lateral indicar zero, mas a guinada indicar alta, algo está errado. O sistema confia na força física em vez da taxa de rotação em alguns casos extremos.

5. O Módulo de Controle do Motor (ECM)
Os freios não são suficientes. Você precisa matar o torque. O módulo ESC se comunica com o ECM através do barramento CAN. Ele solicita uma redução do acelerador. O ECM puxa combustível ou fecha a placa do acelerador. O motor tosse.

Como o ESC sequestra seus freios para salvar o dia

O Sistema de Frenagem Antibloqueio (ABS) costumava ser o Santo Graal da assistência ao motorista. Antes dos anos noventa, era necessário acionar manualmente os freios para evitar travar e escorregar em uma árvore. Foi uma habilidade. Agora, o ABS os bombeia eletronicamente, muito mais rápido que os reflexos humanos, mantendo o carro em linha reta ou permitindo uma derrapagem controlada sem perda total de controle. O Controle Eletrônico de Estabilidade (ESC) não monitora apenas o ABS; isso o transforma em uma arma.

O ESC monitoriza a rotação lateral do veículo em torno do seu eixo vertical. O controle de tração lida com as coisas da frente para trás. Quando você está deslizando, o ESC lê o sensor de guinada e percebe que o ângulo do volante não corresponde à trajetória real do carro. É aí que fica malvado. Ele aciona o ABS em rodas individuais – às vezes apenas em um canto – e corta o acelerador. Não se trata de parar o carro. Trata-se de fazer o carro virar para onde você deseja, mesmo que seus pés não estejam fazendo nada além de pairar perto dos pedais.

Os três sensores que comandam o show

ESC depende de um computador central alimentado por três fluxos de dados distintos. Se alguém mentir, o sistema falha.

Sensores de velocidade das rodas ficam em cada roda. Eles medem a velocidade de rotação e alimentam esses dados no computador. A ECU compara a velocidade da roda com a velocidade do motor para detectar escorregamento.

Sensores de ângulo de direção ficam na coluna de direção. Eles rastreiam a intenção. Aonde você quer ir? Esses dados são a base para determinar se um deslizamento está acontecendo.

Sensores de velocidade rotacional, ou sensores de guinada, são montados perto do centro de gravidade do carro. Eles medem aceleração lateral e rotação. Eles informam ao computador se o carro está girando fora de controle.

“Se houver uma diferença entre o ângulo do volante e a direção em que o carro está deslizando, o ESC funcionará com o sistema de controle de tração para acionar o ABS na roda correta.”

Por que o ESC moderno supera as habilidades de direção da velha escola

Você deve se lembrar de ter aprendido a contra-dirigir. Você pode ter dominado a mudança do calcanhar. Mas ESC é mais rápido. Ele reage em milissegundos. Um motorista humano, mesmo um especialista, precisa de tempo para perceber o deslizamento, processar o erro e mover fisicamente o volante e o pé. ESC faz tudo isso antes mesmo que o cérebro registre o erro.

O sistema ativa o ABS em quantas rodas forem necessárias. Uma roda? Todos os quatro? Depende da física do slide. Reduz a velocidade enquanto corrige a trajetória. O resultado é um carro que se recusa a ir aonde você não pediu.

Cenários do mundo real onde ESC salva sua vida

Imagine atingir um pedaço de gelo preto a 60 mph. Seus pneus perdem aderência. O carro começa a sair de frente. A traseira balança para fora. Em um carro mais antigo, você teria que lutar contra o volante e modular o acelerador. Num carro com ESC, o sistema detecta a taxa de guinada, compara-a com o ângulo de direção e freia a roda dianteira externa. É como uma mão invisível puxando o nariz de volta para a pista.

Ou considere uma saída de curva de alta velocidade. Você é muito acelerador. O carro subvira, indo em direção ao guardrail. O controle de tração corta a potência. O ESC também pode frear a roda traseira interna para girar o carro de volta ao ápice. É sutil. Você pode nem sentir que isso aconteceu. Você simplesmente chega na saída sem bater.

ESC vale o custo?

O ESC é padrão na maioria dos carros novos porque os reguladores assim o exigiram. Mas os benefícios não são apenas regulatórios. Eles são mecânicos. Os sensores são baratos. A fiação é padrão. A integração do computador é perfeita. O custo de uma falha do ESC é medido em vidas. O custo de instalação é insignificante para os fabricantes.

Mas para você, o motorista, é uma questão de confiança. Você

Por que o ESC não interrompe todas as falhas

Vamos ser claros sobre o que o Controle Eletrônico de Estabilidade (ESC) realmente faz. Não é um campo de força mágico. Isso não o salvará se você ficar preso em um trânsito intenso e alguém bater na traseira do seu para-choque. Essa é uma fera completamente diferente.

Quando você está avançando em um congestionamento, sensores de distância podem apitar para você. Os sistemas anti-colisão podem pisar nos freios. Mas ESC? Ele fica em suas mãos. Ele não se importa com sua proximidade do carro à frente. Seu trabalho é muito mais específico: ele intervém quando você perde tração.

Pense na última vez que você bateu em um pedaço de gelo negro ou em uma repentina mancha de óleo em uma estrada chuvosa. O carro começa a deslizar. Sua direção diz “vire à esquerda”, mas o carro segue reto ou pior, gira. Essa desconexão é onde mora o ESC. Ele monitora a velocidade das rodas e a taxa de guinada, comparando o que você está dizendo ao carro para fazer com o que ele realmente está fazendo. Se os dados não corresponderem, o sistema intervém. Ele aplica freios em rodas individuais e reduz a potência do motor para ajudá-lo a recuperar aquela aderência indescritível.

Os números não mentem

Por que os reguladores levaram essa tecnologia tão a sério? Porque as estatísticas de mortalidade eram feias.

O Instituto de Seguros para Segurança Rodoviária (IIHS) estimou que a adoção generalizada do ESC poderia prevenir até 9.000 acidentes fatais todos os anos. Isso não é um erro de arredondamento. São milhares de vidas.

A Administração Nacional de Segurança de Tráfego Rodoviário (NHTSA) se aprofundou ainda mais. Eles descobriram que o ESC reduz as colisões de um único veículo em 26% para carros padrão. Para SUVs? O número salta para 48%.

Pense nisso. Os SUVs são mais altos, mais pesados ​​e têm um centro de gravidade mais alto. Eles capotam com mais facilidade do que os sedãs. O ESC atua essencialmente como uma corda invisível, mantendo as máquinas mais altas na calçada quando a estrada fica escorregadia. Isso transforma uma potencial armadilha mortal em um susto administrável.

A adoção foi rápida, mas não instantânea

Essas estatísticas forçaram a mão do governo dos EUA. Eles não apenas sugeriram isso. Eles ordenaram isso. Em 2012, o ESC tornou-se obrigatório em todos os veículos novos de passageiros.

Mas o mercado moveu-se mais rapidamente do que a lei em alguns cantos. Em 2009, a Consumer Reports observou que 73 por cento de todos os carros já vinham com ESC como equipamento padrão. Para os SUVs, o número foi impressionante: 99%. Outros 11% ofereceram-no como opção em sedãs.

A Mercedes-Benz liderou desde o início, instalando o ESC já em 1995. Eles não pararam nos seus principais sedãs. Quer você estivesse dirigindo um pequeno carro Smart ou um luxuoso Maybach, o controle de estabilidade era padrão. Eles entenderam que a física não se importa com seu distintivo ou etiqueta de preço.

O resultado final

O ESC não substitui uma boa condução. Você ainda precisa desacelerar quando a estrada está molhada. Você ainda precisa derrapar. Mas quando os seus reflexos são milissegundos demasiado lentos ou os pneus simplesmente não conseguem aguentar o asfalto, o ESC é a diferença entre um quase acidente e uma viagem de reboque.

É uma daquelas tecnologias invisíveis que você só percebe quando desaparece. E dados os dados, você provavelmente não vai querer descobrir como é dirigir sem eles.


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Fontes

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  • Dang, Jennifer N. “Resultados preliminares da análise da eficácia dos sistemas de controle eletrônico de estabilidade (ESC).” Administração Nacional de Segurança no Trânsito Rodoviário. Setembro de 2004. (10 de novembro de 2009) http://www.nhtsa.dot.gov/cars/rules/regrev/evaluate/809790.html

  • Instituto de Seguros de Segurança Rodoviária. “ESC e como ele ajuda os motoristas a manter o controle.” (10 de novembro de 2009) http://www.iihs.org/ratings/esc/esc_explained.html

  • Instituto de Seguros de Segurança Rodoviária. “Perguntas e Respostas: Controle Eletrônico de Estabilidade.” Outubro de 2009. (10 de novembro de 2009) http://www.iihs.org/research/qanda/esc.html

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  • Administração Nacional de Segurança no Trânsito Rodoviário. “Padrões federais de segurança para veículos motorizados; Sistemas eletrônicos de controle de estabilidade; Controles e displays.” 5 de abril de 2007. (10 de novembro de 2009) http://www.nhtsa.dot.gov/staticfiles/DOT/NHTSA/Rulemaking/Rules/Associated%20Files/ESC_FR_03_2007.pdf

-Rosenberg, Jeremy. “Controle Eletrônico de Estabilidade.” Carros. com. 18 de junho de 2009. (10 de novembro de 2009) http://www.cars.com/go/advice/Story.jsp?section=safe&story=techStability&subject=safe_tech&referer=