Понедельник, 23.10.2017, 14:44
Регистрация RSS
Приветствую Вас, Гость
Статистика



Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Мини-чат
Ресурсы

Канал YOUTUBE autoscienceAiD

Профиль Google+ Autoscience

Группа Вконтакте Autoscience

Главная » 2014 » Ноябрь » 29 » Антиблокировочная система (ABS)
14:43
Антиблокировочная система (ABS)

 

Основой активной безопасности любого современного автомобиля, является антиблокировочная система

Рис. 1. Схема базовой ABS

 

ABS - антиблокировочная система. Основная задача антиблокировочной системы - не допускать блокировки ни одного из четырех колес.

Даже в идеальных условиях, на сухой ровной дороге, нужно потратить не менее пяти секунд, чтобы остановить автомобиль, если он движется со скоростью 60 км/ч. Тормозные механизмы при резком нажатии на педаль блокируют колесо меньше, чем за секунду. Если хотя бы одно колесо заблокировано, возникает занос, если же заблокированы все, автомобиль становится неуправляемым. Самое оптимальное торможение происходит, если все колеса продолжают вращаться, постепенно замедляя ход, на грани блокировки. ABS при торможении удерживает все четыре колеса в этом режиме.

 

Рассмотрим работу ABS более подробно.

Антиблокировочная система обеспечивает безопасность движения и быструю остановку автомобиля. Изменяя давление тормозной жидкости, чтобы не происходило блокирование колес, система поддерживает оптимальное значение коэффициента сцепления шин с дорожным покрытием. Такие системы бывают двух типов: обеспечивающие управление всеми четырьмя колесами или только задними колесами. Управление задними колесами предотвращает их блокировку и сокращает тормозной путь.

Дополнительное управление передними колесами гарантирует соответствие траектории поворота положению рулевого колеса, что позволяет при резком торможении избежать столкновений с препятствием. Автомобильное колесо в процессе торможения замедляет свое вращение в широком диапазоне скоростей от свободного качения до полного блокирования, т.е. движется относительно дорожного полотна с проскальзыванием. Степень проскальзывания определяется отношением разности скорости автомобиля и окружной скорости вращения колеса к скорости автомобиля. От величины проскальзывания зависит коэффициент сцепления колеса с дорогой, а следовательно, и тормозная сила на колесе автомобиля.

Типовая зависимость коэффициента сцепления колеса с дорогой от проскальзывания S (Рис.1, где 1 и 2 - коэффициенты S на сухом и обледенелом бетоне соответственно) имеет максимальное значение коэффициента сцепления в продольном направлении. Для получения максимального замедления автомобиля и, следовательно, наименьшего тормозного пути (близкого к оптимальному торможения) необходимо, чтобы колеса при торможении имели проскальзывание, соответствующее максимальному значению коэффициента сцепления колеса с дорогой в продольном направлении.

Для решения такой задачи и используется антиблокировочная система.

Рис. 2. Типовая зависимость коэффициента сцепления колеса с дорогой от проскальзывания (где 1 и 2 - коэффициенты S на сухом и обледенелом бетоне соответственно)

 

Принцип действия базовой ABS таков:

Электронный блок управления постоянно следит за показаниями датчиков скорости. Если три колеса при торможении продолжают вращаться с одной и той же скоростью, а четвертое замедляется, блок управления сигнализирует отступление от нормы.

Контроллер запрограммирован на недопустимость блокировки колеса. Он подает сигнал о снижении давления в тормозном контуре, ведущем к нему. Тормозные колодки разводятся, затем сводятся снова, и так до пятнадцати раз в секунду. Если угроза блокировки миновала, продолжается торможение в штатном режиме. До полной остановки автомобиля ABS следит за тем, чтобы вращение всех колес замедлялось равномерно, не переходя грань, за которой возможна блокировка.

Рис. 3. Элементы ABS

 

Наиболее эффективной является антиблокировочная система тормозов с индивидуальным регулированием скольжения колеса, т.н. четырехканальная система. Индивидуальное регулирование позволяет получить оптимальный тормозной момент на каждом колесе в соответствии с дорожными условиями и, как следствие, минимальный тормозной путь.

Конструкция антиблокировочной системы включает датчики частоты вращения колес, датчик давления в тормозной системе, блок управления и гидравлический блок в качестве исполнительного устройства.

Рис. 4. Схема антиблокировочной системы тормозов ABS: 1-компенсационный бачок, 2-вакуумный усилитель тормозов, 3-датчик положения педали тормоза, 4-датчик давления в тормозной системе,5-блок управления,6-насос обратной подачи, 7-аккумулятор давления, 8-демпфирующая камера, 9-впускной клапан переднего левого тормозного механизма, 10-выпускной клапан привода переднего левого тормозного механизма, 11-впускной клапан привода заднего правого тормозного механизма, 12-выпускной клапан привода заднего правого тормозного механизма, 13-впускной клапан привода переднего правого тормозного механизма, 14-выпускной клапан привода переднего правого тормозного механизма, 15-впускной клапан привода заднего левого тормозного механизма, 16-выпускной клапан привода заднего левого тормозного механизма, 17-передний левый тормозной цилиндр, 18-датчик частоты вращения переднего левого колеса, 19-передний правый тормозной цилиндр, 20-датчик частоты вращения переднего правого колеса, 21-задний левый тормозной цилиндр, 22-датчик частоты вращения заднего левого колеса, 23-задний правый тормозной цилиндр, 24-датчик частоты вращения заднего правого колеса

 

Датчик скорости устанавливается на каждое колесо. Он фиксирует текущее значение частоты вращения колеса и преобразует его в электрический сигнал.

На основании сигналов датчиков блок управления выявляет ситуацию блокирования колеса. В соответствии с установленным программным обеспечением блок формирует управляющие воздействия на исполнительные устройства - электромагнитные клапаны и электродвигатель насоса обратной подачи гидравлического блока системы.

Гидравлический блок объединяет впускные и выпускные электромагнитные клапаны, аккумуляторы давления, насос обратной подачи с электродвигателем, демпфирующие камеры.

В гидравлическом блоке каждому тормозному цилиндру колеса соответствует один впускной и один выпускной клапаны, которые управляют торможением в пределах своего контура.

Аккумулятор давления предназначен для приема тормозной жидкости при сбросе давления в тормозном контуре. Насос обратной подачи подключается, когда емкости аккумуляторов давления недостаточно. Он увеличивает скорость сброса давления. Демпфирующие камеры принимают тормозную жидкость от насоса обратной подачи и гасят ее колебания.

В гидравлическом блоке устанавливается два аккумулятора давления и две демпфирующие камеры по числу контуров гидропривода тормозов.

Контрольная лампа на панели приборов сигнализирует о неисправности системы.

 

Принцип работы антиблокировочной системы тормозов

Работа антиблокировочной системы тормозов носит цикличный характер. Цикл работы системы включает три фазы:

  • удержание давления;
  • сброс давления;

  • увеличение давления.

На основании электрических сигналов, поступающих от датчиков угловой скорости, блок управления ABS сравнивает угловые скорости колёс. При возникновении опасности блокирования одного из колёс, блок управления закрывает соответствующий впускной клапан. Выпускной клапан при этом также закрыт. Происходит удержание давления в контуре тормозного цилиндра колеса. При дальнейшем нажатии на педаль тормоза давление в тормозном цилиндре колеса не увеличивается.

При продолжающейся блокировке колеса, блок управления открывает соответствующий выпускной клапан. Впускной клапан при этом остается закрытым. Тормозная жидкость перенаправляется в аккумулятор давления. Происходит сброс давления в контуре, при этом скорость вращения колеса увеличивается. При недостаточной емкости аккумулятора давления, блок управления ABS подключает к работе насос обратной подачи. Насос обратной подачи перекачивает тормозную жидкость в демпфирующую камеру, уменьшая давление в контуре. Водитель при этом ощущает пульсацию педали тормоза.

Как только угловая скорость колеса превысит определённое значение, блок управления закрывает выпускной клапан и открывает впускной. Происходит увеличение давления в контуре тормозного цилиндра колеса.

Цикл работы антиблокировочной системы тормозов повторяется до завершения торможения или прекращения блокирования. Система ABS не отключается.

В современных автомобилях ABS все чаще становится узлом более сложной системы электронного контроля устойчивости (ESC) или системы распределения тормозных усилий (EBD).

 

Система электронного контроля устойчивости (ESC)

Электронный контроль устойчивости или курсовая устойчивость (Electronic Stability Control, ESC)

ЭКУ активная система безопасности автомобиля, позволяющая предотвратить занос посредством управления компьютером момента силы колеса (одновременно одного или нескольких). Является вспомогательной системой автомобиля.

Система позволяет удерживать автомобиль в пределах заданной водителем траектории при различных режимах движения (разгоне, торможении, движении по прямой, в поворотах и при свободном качении).

 

Устройство системы курсовой устойчивости

Система курсовой устойчивости является системой активной безопасности более высокого уровня и включает: антиблокировочную систему тормозов (ABS), систему распределения тормозных усилий (EBD), электронную блокировку дифференциала (EDS), антипробуксовочную систему (ASR).

Система курсовой устойчивости объединяет входные датчики, блок управления и гидравлический блок в качестве исполнительного устройства.

Рис. 5. Схема системы курсовой устойчивости ESP: 1-компенсационный бачок, 2-вакуумный усилитель тормозов, 3-датчик положения педали тормоза, 4-датчик давления в тормозной системе, 5-блок управления, 6-насос обратной подачи, 7-аккумулятор давления, 8-демпфирующая камера, 9-впускной клапан переднего левого тормозного механизма, 10-выпускной клапан привода переднего левого тормозного механизма, 11-впускной клапан привода заднего правого тормозного механизма, 12-выпускной клапан привода заднего правого тормозного механизма, 13-впускной клапан привода переднего правого тормозного механизма, 14-выпускной клапан привода переднего правого тормозного механизма, 15-впускной клапан привода заднего левого тормозного механизма, 16-выпускной клапан привода заднего левого тормозного механизма, 17-передний левый тормозной цилиндр, 18-датчик частоты вращения переднего левого колеса, 19-передний правый тормозной цилиндр, 20-датчик частоты вращения переднего правого колеса, 21-задний левый тормозной цилиндр, 22-датчик частоты вращения заднего левого колеса, 23-задний правый тормозной цилиндр, 24-датчик частоты вращения заднего правого колеса, 25-переключающий клапан, 26-клапан высокого давления, 27-шина обмена данными

 

Входные датчики фиксируют конкретные параметры автомобиля и преобразуют их в электрические сигналы. С помощью датчиков система динамической стабилизации оценивает действия водителя и параметры движения автомобиля. Используются в оценке действий водителя датчики угла поворота рулевого колеса, давления в тормозной системе, выключатель стоп-сигнала. Оценивают фактические параметры движения датчики частоты вращения колес, продольного ускорения, поперечного ускорения, скорости поворота автомобиля, давления в тормозной системе.

Блок управления системы ESP принимает сигналы от датчиков и формирует управляющие воздействия на исполнительные устройства подконтрольных систем активной безопасности:

  • впускные и выпускные клапаны системы ABS;
  • переключающие и клапаны высокого давления системы ASR;
  • контрольные лампы системы ESP, системы ABS, тормозной системы.

В своей работе блок управления ESP взаимодействует с системой управления двигателем и автоматической коробки передач (через соответствующие блоки). Помимо приема сигналов от этих систем блок управления формирует управляющие воздействия на элементы системы управления двигателем и АКПП.

Для работы системы динамической стабилизации используется гидравлический блок системы ABS/ASR со всеми компонентами.

 

Дополнительные функции системы курсовой устойчивости

В конструкции системы курсовой устойчивости могут быть реализованы следующие дополнительные функции (подсистемы):гидравлический усилитель тормозов, предотвращения опрокидывания, предотвращения столкновения, стабилизации автопоезда, повышения эффективности тормозов при нагреве, удаления влаги с тормозных дисков и и др.

Все перечисленные системы, в основном, не имеют своих конструктивных элементов, а являются программным расширением системы ESP.

Система предотвращения опрокидывания ROP (Roll Over Prevention) стабилизирует движение автомобиля при угрозе опрокидывания. Предотвращение опрокидывания достигается за счет уменьшения поперечного ускорения путем подтормаживания передних колес и снижения крутящего момента двигателя. Дополнительное давление в тормозной системе создается с помощью активного усилителя тормозов. ( На автомобилях VOLVO, FORD обозначается как RSC, у CHEVROLET ARP)

Система предотвращения столкновения (Braking Guard) может быть реализована в автомобиле, оснащенном адаптивным круиз-контролем. Система предотвращает опасность столкновения с помощью визуальных и звуковых сигналов, а в критической ситуации - путем нагнетания давления в тормозной системе (автоматического включения насоса обратной подачи).

Система стабилизации автопоезда может быть реализована в автомобиле, оборудованным тягово-сцепным устройством. Система предотвращает рыскание прицепа при движении автомобиля, которое достигается за счет торможения колес или снижения крутящего момента.

Fading Brake Support (другое наименование - Over Boost) предотвращает недостаточное сцепление тормозных колодок с тормозными дисками, возникающее при нагреве, путем дополнительного увеличения давления в тормозном приводе.

Система удаления влаги с тормозных дисков активируется на скорости свыше 50км/ч и включенных стеклоочистителях. Принцип работы системы заключается в кратковременном повышении давления в контуре передних колес, за счет чего тормозные колодки прижимаются к дискам и происходит испарение влаги.

 

Система распределения тормозных усилий

Система распределения тормозных усилий предназначена для предотвращения блокировки задних колес за счет управления тормозным усилием задней оси.

Рис. 6. Эффективность работы EBD

 

Во время интенсивного торможения на скользкой дороге антиблокировочная система (ABS) предотвращает блокировку колес и позволяет сохранить управляемость. Вне зависимости от количества пассажиров и багажа, а также дорожных условий электронная система распределения тормозных усилий (EBD) делит тормозные усилия между передними и задними колесами для максимально стабильного и эффективного замедления.

Система распределения тормозных усилий представляет собой программное расширение антиблокировочной системы тормозов. Другими словами, система использует конструктивные элементы системы ABS в новом качестве.

 

Принцип работы системы распределения тормозных усилий

Работа системы EBD, также как и система ABS, носит цикличный характер. Цикл работы включает три фазы:

  • удержание давления;
  • сброс давления;
  • увеличение давления.

На основании разности сигналов датчиков блок управления определяет начало блокирования задних колес. Он закрывает впускные клапаны в контурах тормозных цилиндров задних колес. Давление в контуре задних колес удерживается на текущем уровне. Впускные клапаны передних колёс остаются открытыми. Давление в контурах тормозных цилиндров передних колес продолжает увеличиваться до начала блокирования передних колес.

Если колеса задней оси продолжают блокироваться, открываются соответствующие выпускные клапаны и давление в контурах тормозных цилиндров задних колес уменьшается.

При превышении угловой скорости задних колес заданного значения, давление в контурах увеличивается. Происходит торможение задних колес.

Работа системы распределения тормозных усилий заканчивается с началом блокирования передних (ведущих) колес. При этом в работу включается система ABS.

 

Достоинства и недостатки ABS

На покрытиях, обеспечивающих хорошее сцепление колеса с дорогой, к примеру, на сухом асфальте, автомобиль с ABS останавливается быстрее, чем автомобиль без ABS. Получается, что наличие ABS снижает риск столкновения с идущей впереди машиной.

На покрытиях с плохим сцеплением - к примеру, на рыхлом снегу или гравии - основное достоинство АБС в том, что возможность разблокировки одного или нескольких колес существенно снижает вероятность заноса. 

На покрытиях с плохим сцеплением тормозной путь автомобиля с АБС оказывается длиннее. В таких местах интенсивность торможения зависит, скорее, от состояния и качества шин. Заблокированные колеса автомобиля без АБС зарываются в рыхлый снег или гравий и останавливают машину быстрее, чем колеса, которые система постоянно старается разблокировать. Поэтому в некоторых автомобилях установлена система, различающая тип покрытия и меняющая режим работы ABS. Кроме того, некоторые производители автомобилей предоставляют водителю возможность выключить систему.

На ровных скользких дорогах (к примеру, во время гололеда), при блокировании всех колес сразу АБС может быть бессильна. Поскольку система опирается на сравнение скорости хода всех колес, одновременная их остановка не может быть воспринята блоком управления как нештатная ситуация.

 

История создания ABS

Первая механическая АБС была разработана авиатором Габриэлем Вуазеном в 1929 году для использования в аэропланах.

В 1936 году компания Bosch запатентовала принцип работы тормозной системы с устройством, предотвращающим блокировку колес. Однако создать на основе существующих в те годы электронных компонентов работоспособную ABS было невозможно.

Позже гидравлические ABS начали устанавливать на гоночные автомобили, мотоциклы и автомобили представительского класса. К примеру, в 1970 году система ABS Sure track ставилась на заднюю ось Lincoln Continental, а в следующем году компания Nissan начала предлагать АБС в качестве опции для модели President. Позже, в 1978 году, на двух немецких представительских автомобилях - Mercedes Benz W116 (S-класс) и BMW 7-й серии - ABS разработки Robert Bosch GmbH стала штатным узлом.

 

Интересные факты об ABS

При езде на мотоцикле блокировка колёс при торможении происходит намного чаще, чем при езде на автомобиле. Для мотоциклиста блокировка означает практически неизбежное падение, поэтому большинство современных мотоциклов оснащены ABS. Более того, в законодательные органы ряда стран постоянно поступают проекты законов, запрещающих ввоз и использование мотоциклов без ABS.

Обладая автомобилем с ABS в Израиле, можно получить скидку на обязательное страхование автогражданской ответственности.

В 1993 году регламент гонок Формула-1 пополнился запретом на ABS, попавшую под определение электронной помощи пилотам. Объясняется это тем, что для гонщика важно показать свое искусство управления болидом в разных ситуациях, в том числе, и при прохождении поворотов, а ABS страхует его при торможении и берет тем самым часть работы на себя.

 

 

Источники:

http://systemsauto.ru/active/abs.html

http://systemsauto.ru/active/esp.html

https://blamper.ru/auto/wiki/tormoznaya-sistema/antiblokirovochnaya-sistema-abs-3202

http://quto.ru/Mitsubishi/OutlanderXL/If/suv5d/features/2680/

Просмотров: 3689 | Добавил: artur_mangasarov | Теги: Тормозная система, АВС, abs | Рейтинг: 5.0/5
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]