Тормозная система - краткая теория

Сообщение

Коэффициент трения и скольжение

: Коэффициент трения и скольжение; Screenshot_27.jpg (204.26 КБ) 20164 просмотра

Зона контакта шины с дорожной поверхностью называется «пятном контакта». Сила трения, возникающая в пятне контакта колес с дорогой, создает условия для движения автомобиля (разгона, торможения и поворота).

Рисунок № 1
На рисунке № 1 показана взаимосвязь работы ABS и торможения автомобиля. Зоны, в которых срабатывает ABS, заштрихованы. Как следует из кривых 1 (сухая дорога), 2 (мокрая дорога) и 4 (лед), тормозной путь автомобиля при срабатывании ABS короче, чем во время экстренного торможения при заблокированных колесах (скольжение колес равно 100%). На кривой 3 (заснеженная дорога) снежный клин усиливает эффективность торможения при заблокированных колесах. В этих условиях основными достоинствами ABS является сохранение устойчивости и управляемости автомобиля.

Рисунок № 2
В дополнение к тормозным силам и силе тяги, действующим в пятне контакта шины в направлении вращения колеса, существует также поперечная сила, которая действует в боковом направлении. Поперечная сила — это основная сила, которая возникает при повороте автомобиля. Шина деформируется в поперечном направлении при движении по поверхности дороги и возвращается в первоначальное состояние при отрыве колеса от дороги. Если посмотреть на шину сверху, то можно заметить, что боковая деформация в месте контакта ее с поверхностью дороги приводит к отклонению плоскости вращения колеса от направления его движения. Это отклонение называется углом проскальзывания. Из кривых коэффициентов тормозной силы и поперечной силы следует, что пределы регулирования ABS должны превышать величину угла проскальзывания а = 2°, максимальное значение угла проскальзывания а = 10° возникает в условиях действия больших поперечных сил, когда автомобиль испытывает сильное боковое ускорение. При максимальной тормозной силе на повороте и сильном боковом ускорении ABS быстро срабатывает, допуская первоначально 10%-ное (например) скольжение. При а = 10° коэффициент начальной тормозной силы ограничен на уровне 0,35, вместе с тем, коэффициент поперечной силы близок к максимальному значению и равен 0,8. Так как автомобиль продолжает торможение в повороте, величина относительного скольжения, ограничиваемая ABS, изменяется обратно пропорционально скорости движения и попе-речному ускорению. Поэтому низкое значение коэффициента поперечной силы, которое обусловлено снижением поперечного ускорения, соответствует высокой степени замедления автомобиля. Таким образом, при торможении в повороте тормозные силы быстро нарастают, поэтому тормозной путь ненамного превышает показатель при торможении на прямой в одних и тех же дорожных условиях.

Сообщение

Контур управления ABS

: Контур управления ABS; Screenshot_28.jpg (172.53 КБ) 20162 просмотра

При управлении ABS учитывается следующее.

Состояние контролируемых элементов и параметров:
автомобиль с рабочими тормозными механизмами, колеса и сила трения между шинами и поверхностью дороги.

Возмущающие факторы:
условия дорожного движения, условия торможения, нагрузка на автомобиль и состояние шин (например, несоответствующая ширина протектора, низкое давление в шинах).

В состав системы управления ABS входят датчики скорости вращения колес и ЭБУ ABS.

Контролируемые параметры: скорость вращения колеса и данные о замедлении и ускорении вращения и скольжения колеса при торможении.
Входной опорный параметр: усилие нажатия на педаль тормоза (входное тормозное давление).
Управляемый параметр: тормозное давление.

Состояние контролируемых элементов и параметров
В основу обработки данных блоком ABS положены следующие простые принципы.
Ведомое колесо: одна четвертая часть общей массы автомобиля приходится на это колесо.
Торможение колеса: это трение, возникающие между шиной и поверхностью дороги.
Расчетная кривая коэффициента трения в зависимости от величины скольжения колеса: она разделена на две зоны устойчивого торможения. В первой зоне коэффициент трения растет линейно, а во второй — он представляет собой постоянную величину или прямую линию.

Контролируемые параметры
От выбора контролируемых параметров зависит эффективность работы системы ABS. Основными сигналами являются сигналы датчиков скорости вращения колес, после обработки которых ЭБУ определяет замедление или ускорение вращения колес, сколь-жение при торможении, опорную скорость и замедление автомобиля. Поскольку скольжение при торможении нельзя измерить напрямую, ЭБУ рассчитывает его значение, исходя из опорной скорости, представляющей собой скорость в оптимальных условиях вождения. Для определения этой скорости ЭБУ использует информацию от датчиков скорости вра¬щения колес. ЭБУ выбирает датчики по диагонали (например, правого переднего и левого заднего колес) и использует полученную от них информацию для определения опорной скорости. При плавном торможении опорная скорость рассчитывается по сигналам датчика одного из диагонально расположенных колес, которое вращается быстрее. При экстренном торможении и включении ABS скорости вращения колес отличаются от скорости движения автомобиля, поэтому не могут быть использованы для расчета опорной скорости. При срабатывании ABS ЭБУ рассчитывает опорную скорость путем линейной экстраполяции скорости движения в начальный момент включения ABS.

Сообщение

Управление торможением на дорогах с хорошими условиями сцепления

: Управление торможением на дорогах с хорошими условиями сцепления; Screenshot_29.jpg (193.98 КБ) 20161 просмотр

При замыкании контура управления ABS начинается процесс регулирования торможения на дороге с хорошими условиями сцепления (поверхность с высоким коэффициентом трения). Чтобы избежать нежелательных резонансных колебаний в подвеске и транс-миссии, тормозное давление должно возрастать более плавно, чем при фазе торможения. Кривые на графике показывают торможение в условиях движения по дороге с высоким коэффициентом сцепления и торможения.

Фаза 1
Окружное замедление колеса превышает заранее заданное пороговое значение (замедление колеса) в конце первой фазы, и электромагнитный клапан устанавливается в положение удержания давления. При этом сбрасывать давление нежелательно, так как пороговое значение замедления может быть превышено только в пределах зоны устой-чивого торможения, что хорошо видно на кривой зависимости коэффициента тормозной силы от скольжения колеса. В противном случае это приведет к увеличению тормозного пути. Вместе с тем, опорная скорость снижается в соответствии с уклоном линии интер-поляции. Опорная скорость является исходным параметром для расчета пороговой величины скольжения.

Фаза 2
В конце фазы 2 окружная скорость вращения колеса становится ниже предела допустимого скольжения. В результате электромагнитный клапан устанавливается в положение сброса давления. Давление продолжает падать до тех пор, пока окружное замедление колеса не превысит порог регулирования.

Фаза 3
В конце 3-й фазы давление становится ниже порогового значения окружного ускорения, что приводит к включению фазы удержания давления на определенное время. В течение этой фазы окружное ускорение колеса увеличивается настолько, что превышает предельные значения. Давление поддерживается постоянным.

Фазы 4-5
В конце 4-й фазы окружное ускорение колеса превышает заданное предельное значение. Тормозное давление нарастает, пока ускорение превышает предельное значение ускорения колес.

Фаза 6
В фазе 6 поддерживается постоянное давление из-за превышения порогового значения окружного ускорения колеса. Это приводит к тому, что колесо снова оказывается в зоне устойчивого торможения на кривой зависимости коэффициента торможения от скольжения колеса и немного недоторможено.

Фаза 7
В фазе 7 тормозное давление увеличивается до тех пор, пока окружное замедление колеса не превысит пороговое значение

Сообщение

Управление торможением на дорогах с плохими условиями сцепления

: Управление торможением на дорогах с плохими условиями сцепления; Screenshot_30.jpg (195.44 КБ) 20160 просмотров

В отличие от торможения на дорогах с хорошим сцеплением, на скользких покрытиях достаточно слабого нажатия на педаль тормоза, чтобы заблокировать колеса. Колесам требуется значительно больше времени для торможения и повторного ускорения. Логические схемы ЭБУ позволяют распознать дорожные условия и адаптировать к ним работу ABS.

Фазы 1-2
Процесс управления торможением аналогичен тому, который использовался на дорожных покрытиях с высокими сцепными качествами.

Фаза 3
Начинается с короткого периода удержания давления, затем скорость вращения колеса быстро сравнивается с величиной предела регулирования скольжения. Если окружная скорость колес ниже предельного значения скольжения, то тормозное давление снижается на короткое время. Затем наступает короткая фаза удержания давления. Система снова сравнивает окружную скорость вращения колеса с пороговым значением скольжения, после чего наступает короткая фаза снижения давления. В ходе последующей фазы удержания давления колеса снова ускоряются до тех пор, пока окружное ускорение не превысит предельное значение.

Фаза 4
Начинается с фазы удержания нового значения давления до тех пор, пока окружная скорость снова не станет ниже порогового значения ускорения.

Фаза 5
Фаза 5 отличается постепенным нарастанием давления по аналогии с предыдущим разделом.

Фаза 6
Наконец, в фазе 6 давление снижается до первоначального значения, соответствующего новому циклу управления.

В описанном выше цикле по логике управления требуется дополнительно два раза снизить давление для того, чтобы вновь увеличить скорость вращения колеса после уменьшения давления по сигналу окружного замедления колеса. Относительно длительное вращение колеса при значительном скольжении приводит к снижению устойчивости и управляемости автомобиля. Для улучшения обоих показателей система непрерывно контролирует и срав-нивает окружную скорость с предельным значением регулирования скольжения в этом и последующих циклах управления. Поэтому в фазе 6 давление постоянно падает и колеса вращаются при значительном скольжении только минимальное время. В результате увели-чивается устойчивость и управляемость автомобиля по сравнению с первым циклом управления торможением.

Сообщение

Узел гидроблок – ЭБУ ABS, входные и выходные сигналы

: Узел гидроблок – ЭБУ ABS, входные и выходные сигналы; Screenshot_31.jpg (154.17 КБ) 20148 просмотров

В настоящее время ЭБУ составляет один узел с гидроблоком ABS. Колесные датчики посылают сигналы скорости вращения колеса в ЭБУ. ЭБУ использует также другие входные сигналы, например:
 сигнал выключателя стоп-сигналов;
 сигнал датчика ускорения (только на некоторых полноприводных автомобилях).
Блок управления постоянно запитан по цепи контакта «+30», рабочее напряжение блока 9 16 В. При включении зажигания на ЭБУ поступает напряжение питания, и на время проверки работы системы загорается контрольная лампа ABS. Если система исправна, лампа гаснет через 3 5 секунд.

Примечание
Перед работой с ЭБУ коснитесь металлической части автомобиля (например, блока двигателя), ни в коем случае не дотрагивайтесь до контактов разъема блока.

Сообщение

Сигнал выключателя стоп-сигналов

: Сигнал выключателя стоп-сигналов; Screenshot_32.jpg (98.75 КБ) 20147 просмотров

Когда педаль тормоза нажата, ток по цепи выключателя стоп-сигналов поступает на блок управления.
Информация о состоянии выключателя стоп-сигналов (включен/выключен) используется для работы электронной системы распределения тормозных усилий EBD при проведении тестирования электродвигателя насоса и регулирования давления ABS. При нажатии на педаль тормоза к блоку управления подается ток от выключателя стоп-сигналов; ABS работает в режиме, принятом по умолчанию. Информация о состоянии выключателя стоп-сигналов (включен/выключен) используется блоком управления следующим образом.

 Если при срабатывании ABS водитель отпускает и снова нажимает педаль тормоза, блок управления начинает новый цикл управления.

 Включение выключателя стоп-сигналов является одним из 4 условий, необходимых для включения блоком управления функции EBD.

 Проверка электродвигателя насоса производится при скорости 6 км/ч, а при замыкании контактов выключателя стоп-сигналов — при скорости 15 км/ч.

Сообщение

Индуктивные датчики скорости вращения колеса

: Индуктивные датчики скорости вращения колеса; Screenshot_33.jpg (199.54 КБ) 20268 просмотров

ЭБУ использует сигналы (частотные) от колесных датчиков для определения скорости вращения колес. Частота и напряжение синусоидального сигнала увеличиваются с ростом скорости вращения колеса. В зависимости от исполнения датчики по-разному устанавли-ваются в зоне ступицы колеса. Независимо от исполнения датчика скорости вращения колеса сердечник должен быть обязательно точно установлен относительно зубчатого диска. Зазор между датчиком скорости вращения колеса и зубчатым диском должен составлять 1 3 мм, и допуск должен выдерживаться для получения надежного сигнала.

Примечание
На некоторых автомобилях расстояние между датчиком и зубчатым сигнальным диском регулируется и проверяется при неправильном сигнале датчика.

Сообщение

Активный датчик скорости вращения колеса

: Активный датчик скорости вращения колеса; Screenshot_34.jpg (186.57 КБ) 20267 просмотров

Датчики скорости вращения колес разрабатывались как основные элементы системы
ABS. Однако, в самых современных системах требуется применять датчики нового поколения, активные датчики скорости вращения колес. Активные датчики также могут входить в состав других современных систем управления, например автоматической коробки передач, навигационных систем и активной подвески.
В зависимости от потребления тока датчик генерирует сигнал. Ток небольшой силы (примерно 7 мА +/- 20%) поступает от датчика к ЭБУ. Этот ток определяется как сигнал низкого уровня. Магниторезистивный резистор соединен со схемой сравнения. Схема сравнения включает транзистор, и в блок управления поступает ток большей силы (14 мА +/- 20%). Он воспринимается как сигнал высокого уровня. Цепь подачи сигнала датчика соединена с «массой» в блоке управления через резистор на 115 Ом. Этот новый активный датчик выполнен по самой современной технологии, обеспечивающей ему высокую реакцию на изменение скорости, и включает в себя одну специализированную микросхему ASIC, чувствительные элементы Холла, электрический интерфейс и систему обработки данных. Магнитное поле изменяется при вращении зубчатого диска. Элементы Холла генерируют синусоидальный сигнал напряжения, который прямо пропорционален скорости изменения магнитного поля. Затем этот синусоидальный сигнал преобразуется в переменный цифровой с помощью микросхемы ASIC.

Активный датчик скорости вращения колеса проверяется в следующем порядке.

 Выключить зажигание.

 Подключить тройник.

 Включить зажигание.

 Проверить наличие кодов DTC.

 Измерить напряжение питания В+.

 Измерить напряжение сигнала датчика, вращая колесо автомобиля (0,5 1,2 В).