Тормозная система - краткая теория
Работа гидравлического контура системы Bosch 5.3
(при отпущенной педали тормоза)
- Работа гидравлического контура системы Bosch 5.3
(при отпущенной педали тормоза) - Screenshot_69.jpg (234.19 КБ) 149 просмотров
Клапан повышения давления в нормальном состоянии закрыт и открывается ЭБУ для питания откачивающего насоса тормозной жидкостью с целью повышения давления при срабатывании противобуксовочной системы.
Клапан понижения давления в нормальном состоянии открыт, но закрывается в фазах повышения и удержания давления и открывается только при понижении давления. Это обеспечивает поддержание давления в тормозных механизмах при срабатывании противобуксовочной системы.
Клапанный блок имеет 2 обратных клапана, которые необходимы для работы системы. Если водитель нажимает на педаль тормоза во время работы противобуксовочной системы, противобуксовочная система, управляющая тормозами, выключается и вместо нее включается тормозная система. Тормозная система начинает работать без временной задержки, поскольку тормозная жидкость отводится из рабочего тормозного цилиндра через обратный клапан, установленный параллельно клапану снижения давления. Обратный клапан, расположенный после выпускного клапана, предотвращает наполнение аккумулятора тормозной жидкостью. Откачивающий насос работает постоянно, пока давление регулируется противобуксовочной системой.
Фаза 1, повышение давления (фаза заполнения)
- Работа гидравлического контура системы Bosch 5.3 Фаза 1, повышение давления (фаза заполнения
- Screenshot_70.jpg (221.76 КБ) 148 просмотров
Откачивающий насос включается, клапан повышения давления (1) открывается (на определенное время), клапан понижения давления (2) закрывается. Фаза 1, повышение давления (фаза заполнения). При включении противобуксовочной системы производится заполнение рабочих тормозных цилиндров, при этом давление в рабочих тормозных цилиндрах обоих ведущих колес незначительно возрастает (на одинаковую величину) независимо от того, какое из них подтормаживается. При этом давление поддерживается постоянным в тормозе того переднего колеса, которое не подтормаживается, т. е. оба клапана (повышения и понижения давления) закрыты. Это сделано для того, чтобы сократить время срабатывания тормоза этого колеса, когда это потребуется.
Фаза 2, повышение давления
- Работа гидравлического контура системы Bosch 5.3 Фаза 2, повышение давления
- Screenshot_71.jpg (119.61 КБ) 148 просмотров
Клапан повышения давления (1) открыт, клапан понижения давления (2) закрыт, откачивающий насос работает.
Клапан повышения давления буксующего колеса открывается. Это приводит к повышению давления в рабочем тормозном цилиндре, и колесо подтормаживается. Давление тормозной жидкости регулируется:
- пока сцепление между колесами и дорожной поверхностью не станет обеспечивать вращение колеса без чрезмерной пробуксовки;
- до нажатия на педаль тормоза (до срабатывания выключателя стоп-сигналов).
Регулирование тормозного давления ЭБУ TCS/ABS прекращается для предотвращения перегрева тормозных механизмов.
Фаза 3, снижение давления
- Работа гидравлического контура системы Bosch 5.3 Фаза 3, снижение давления
- Screenshot_72.jpg (122.84 КБ) 148 просмотров
Клапан понижения давления (2) открыт, клапан повышения давления (1) закрыт, откачивающий насос работает.
Когда регулирование давления прекращается, ЭБУ TCS/ABS выключает откачивающий насос, закрывается клапан повышения давления, а клапан понижения давления откры-вается, т. е. клапаны и насос возвращаются в исходное состояние. Если регулирование давления противобуксовочной системы прекращается при нажатии на педаль тормоза, противобуксовочная система, управляющая тормозами, выключается, и вместо нее включается тормозная система. Тормозная система начинает работать без временной задержки, так как жидкость отводится от рабочих тормозных цилиндров колес через обратный клапан, установленный параллельно клапану понижения давления. Противо-буксовочная система, управляющая тормозами, выключается из-за опасности перегрева тормозов по истечении некоторого промежутка времени, продолжительность которого определяется ЭБУ TCS/ABS. Продолжительность работы противобуксовочной системы, управляющей тормозами, сравнивается с запрограммированным в памяти ЭБУ значением, и система выключается, как только это значение будет превышено.
Работа комплексной противобуксовочной системы при высокой скорости движения
- Работа комплексной противобуксовочной системы при высокой скорости движения
- Screenshot_73.jpg (95.56 КБ) 147 просмотров
При скорости 22 км/ч комплексная противобуксовочная система меняет режим работы и начинает ограничивать начинающее пробуксовывать колесо (с более низким сцеплением с покрытием) путем уменьшения крутящего момента двигателя. Предел регулирования подтормаживанием колес находится выше, иными словами, буксующее колесо подтормаживается, если снижение крутящего момента неэффективно. Первоначальное уменьшение крутящего момента позволяет снизить силу тяги на наружном по отношению к центру поворота ведущем колесе. В этом случае наружное колесо обладает достаточным сцеплением, чтобы обеспечить максимальную управляемость автомобиля. Водитель избежит неприятных эмоций, вызванных внезапной потерей сцепления колес с дорогой и управляемости автомобиля. При 22 км/ч допускается скорость проскальзывания колеса, равная 2 км/ч. Затем кривая на графике идет вверх в виде прямой вплоть до скорости 150 км/ч, при которой допускается проскальзывание колеса со скоростью 5,2 км/ч. На скорости 150 км/ч происходит перелом кривой, и допустимая скорость проскальзывания колеса меняется пропорционально скорости движения.
Расчет крутящего момента двигателя в комплексной противобуксовочной системе
- Расчет крутящего момента двигателя в комплексной противобуксовочной системе
- Screenshot_74.jpg (208.26 КБ) 146 просмотров
ЭБУ двигателя или ЭБУ трансмиссии преобразуют сигналы массового расхода воздуха и положения дроссельной заслонки в значение крутящего момента двигателя. Эта информация передается по шине CAN. Блок управления TCS/ABS использует данные о крутящем моменте двигателя для расчета текущего крутящего момента на ведущих колесах и выявления неисправности в системе. ЭБУ АКП ТСМ направляет в шину CAN информацию о передаточном отношении и включенной передаче. На автомобилях с МКП передаточное число включенной передачи определяется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя и скорости движения автомобиля. На основании данных о крутящем моменте двигателя и включенной передаче ЭБУ TCS/ABS может рассчитать крутящий момент на ведущих колесах. Это позволяет рассчитать значение регулируемого тормозного давления и величину снижения крутящего момента двигателя. Если информация о крутящем моменте двигателя неверна, появляется диагностический код неисправности, и противобуксовочная система отключается.
Частота вращения коленчатого вала двигателя
ЭБУ TCS/ABS получает данные о частоте вращения коленчатого вала двигателя от ЭБУ двигателя или ЭБУ силовой передачи через шину CAN. Блок управления использует эту информацию для расчета текущего крутящего момента на ведущих колесах. Когда крутящий момент двигателя и передаточное число известны, блок управления может рассчитать крутящий момент на ведущих колесах. Этот момент используется для определения предела подтормаживания колес и ограничения крутящего момента двигателя при срабатывании противобуксовочной системы. Если данные о частоте вращения коленчатого вала двигателя, полученные от ЭБУ двигателя или ЭБУ трансмиссии, неверны при работающем двигателе, то появляется диагностический код неисправности, и противобуксовочная система отключается.
Положение педали акселератора
ЭБУ двигателя или ЭБУ трансмиссии направляет информацию о положении педали акселератора в ЭБУ TCS/ABS через шину CAN. Блок TCS/ABS использует ее для расчета степени проскальзывания колеса во время работы противобуксовочной системы. Система по степени нажатия на педаль определяет стиль вождения и увеличивает допустимую степень проскальзывания колеса при более сильном нажатии на педаль акселератора. Если данные о положении педали акселератора неверны, появляется диагностический код неисправности, и противобуксовочная система отключается.
Примечание
Сигнал положения педали акселератора не может быть проверен через ЭБУ ABS/TCS.
Запрос на изменение крутящего момента двигателя в комплексной противобуксовочной системе
- Запрос на изменение крутящего момента двигателя в комплексной противобуксовочной системе
- Screenshot_75.jpg (112.52 КБ) 145 просмотров
Крутящий момент двигателя может изменяться от -100 до +400 Нм. Отрицательные значения указывают на торможение двигателем. Блок управления TCS/ABS посылает запрос на изменение крутящего момента в ЭБУ двигателя или ЭБУ трансмиссии. Этот сигнал направляется через шину CAN. Запрос на изменение крутящего момента может варьироваться от +10 до +400 Нм. Если противобуксовочная система не работает, запрос равен 400 Нм. Эта информация используется ЭБУ двигателя или ЭБУ трансмиссии для корректировки крутящего момента на ведущих колесах.
Если скорость проскальзывания одного из ведущих колес превышает допустимую, блок управления TCS/ABS выдает запрос на ЭБУ двигателя или ЭБУ трансмиссии на снижение крутящего момента двигателя. ЭБУ двигателя или ЭБУ трансмиссии снижает крутящий момент двигателя в два этапа.
1. Сдвигает угол опережения зажигания в сторону запаздывания.
2. Прекращает подачу топлива в цилиндры (в один цилиндр, в два цилиндра и т. д.).
Преимущества ESP
- Преимущества ESP
- Screenshot_76.jpg (168.76 КБ) 144 просмотра
Электронная система стабилизации траектории ESP повышает активную безопасность автомобиля в любых условиях движения. Это особенно проявляется на поворотах, когда действуют поперечные силы и ESP выравнивает автомобиль, удерживая его на траектории движения. ABS и TCS действуют только в продольном направлении. ESP распознает возникновение экстренных ситуаций, например резкие движения в случае опасности, и выравнивает автомобиль путем подтормаживания каждого колеса по отдельности и управления крутящим моментом. Поэтому не требуется нажимать на педали тормоза или акселератора. ESP реагирует намного быстрее водителя и автоматически возвращает («выруливает») автомобиль на заданную траекторию движения путем избирательного подтормаживания колес. Другими словами, ESP обеспечивает предсказуемое поведение автомобиля даже в экстремальных ситуациях. Вместо того чтобы уходить с траектории движения в занос, автомобиль подчиняется поворотам рулевого колеса и находится под полным контролем водителя.
Соотношение между силами
- Соотношение между силами
- Screenshot_77.jpg (124.24 КБ) 143 просмотра
Соотношение между боковой реактивной силой и центробежной силами на повороте
Когда автомобиль поворачивает, центробежная сила действует в направлении от центра оси поворота. Боковая реактивная сила, создаваемая шинами, противодействует центробежной и действует как центростремительная сила. Сохранение управляемости на повороте обеспечивается равновесием центробежной и боковой реактивной сил. До тех пор, пока сохраняется условие равенства «боковая реактивная сила = центробежная сила», автомобиль сохраняет устойчивость на повороте.
Боковые реактивные силы зависят от таких факторов, как коэффициент трения дорожной поверхности, скорость движения на повороте и др. Взаимодействие между этими двумя факторами следующее.
Коэффициент трения дорожной поверхности: боковая реактивная сила возрастает с увеличением коэффициента.
Коэффициент сцепления шины: боковая реактивная сила увеличивается с ростом коэффициента сцепления.
Центробежная сила, скорость движения на повороте: центробежная сила возрастает с увеличением скорости в повороте.
Избыточная и недостаточная поворачиваемость
При движении с неизменной скоростью и удержании рулевого колеса в заданном положении радиус поворота автомобиля остается постоянным. С увеличением скорости движения автомобиля центробежная сила становится больше боковой реактивной силы, что приводит к его уходу с первоначальной траектории и смещению ближе или дальше от центра поворота вследствие недостаточной или избыточной поворачиваемости. Если автомобиль сохраняет первоначальную траекторию движения, он обладает нейтральной поворачиваемостью. Характеристика управляемости (недостаточная или избыточная поворачиваемость) конкретного автомобиля зависит от распределения массы автомобиля на передние и задние колеса, характеристик шин, типа подвески и типа привода (например, полный привод).
Нейтральная поворачиваемость: боковая реактивная сила равна центробежной силе.
Избыточная поворачиваемость: автомобиль поворачивает по уменьшающемуся радиусу.
Недостаточная поворачиваемость: автомобиль поворачивает по увеличивающемуся радиусу.
Контур регулирования ESP
- Контур регулирования ESP
- Screenshot_78.jpg (163.97 КБ) 142 просмотра
Управляющие воздействия водителя измеряются датчиком угла поворота рулевого колеса (т. е. направление, в котором водитель желает ехать), датчиком давления (т. е. нажимает или нет водитель на педаль тормоза). Сигналы этих датчиков сравниваются с сигналами, поступающими от датчиков поперечного и углового ускорения относительно вертикальной оси автомобиля. До тех пор, пока автомобиль движется в направлении, задаваемом водителем, ситуация расценивается как нормальная и ESP не работает. Если фактическая траектория движения сильно отличается от заданной водителем, ситуация расценивается как потеря устойчивости. При избыточной поворачиваемости ЭБУ ESP создает отрица-тельный поворачивающий момент по отношению к направлению движения автомобиля в повороте. При недостаточной поворачиваемости ЭБУ ESP создает положительный поворачивающий момент по отношению к направлению движения автомобиля в повороте. Поворачивающий момент создается подтормаживанием колеса (колес) по отдельности. Когда тормозные силы каждого из колес отличаются, возникает поворачивающий момент, который воздействует на автомобиль и поворачивает для возвращения его на заданную траекторию движения.
Для создания положительного поворачивающего момента (при недостаточной поворачиваемости) подтормаживаются следующие колеса:
- • внутреннее заднее колесо;
- • внутреннее переднее колесо (до определенной степени).
Для создания отрицательного поворачивающего момента (при избыточной поворачиваемости) подтормаживаются следующие колеса:
- • наружное переднее колесо;
- • наружное заднее колесо (до определенной степени).
Пример
Если требуемое значение окружной скорости поворота вокруг вертикальной оси составляет 20 град/с, а фактическое — 10 град/с, это означает, что автомобиль поворачивает не в соответствии с управляющим воздействием водителя из-за недостаточной поворачиваемости. При обнаружении недостаточной поворачиваемости электронасос ESP создает давление тормозной жидкости, которая направляется к тормозному механизму внутреннего заднего колеса для увеличения поворачивающего момента. Одновременно с этим снижается крутящий момент двигателя.
И наоборот, если сигнал датчика углового ускорения выше требуемого значения, это означает, что автомобиль поворачивает больше, чем нужно по управляющему воздействию водителя, из-за избыточной поворачиваемости. Когда избыточная поворачиваемость обнаружена, жидкость под давлением поступает в тормозной механизм наружного перед¬него колеса для уменьшения поворачивающего момента.
Входные и выходные сигналы
- Входные и выходные сигналы
- Screenshot_79.jpg (166.59 КБ) 141 просмотр
Электронный блок управления (ЭБУ)
ЭБУ встроен в блок ESP. Колесные датчики посылают сигналы скорости вращения колеса в ЭБУ. В блок управления поступают и другие необходимые для работы ESP сигналы, например:
- угловая скорость поворота вокруг вертикальной оси;
- сигнал датчика угла поворота рулевого колеса;
- сигнал датчика давления.
ЭБУ постоянно получает питание от аккумуляторной батареи, рабочее напряжение блока 9 16 В. При включении зажигания на ЭБУ поступает напряжение питания, и на время проверки работы системы загорается контрольная лампа ESP. Если система исправна, лампа гаснет через 3-5 секунд. ЭБУ выполняет функции ABS, TCS и EBD (подробные сведения см. в разделе по ABS/TCS). В основу работы системы положен принцип безопасного торможения. Клапаны ESP расположены в гидроблоке так, чтобы обеспе-чивать возможность торможения во всех случаях. ЭБУ контролирует внутренние цепи и работу других элементов системы ESP/ABS/TCS. При неисправности ЭБУ появляется диагностический код неисправности, загорается контрольная лампа ABS, TCS или ESP, и система ESP/ABS/TCS отключается.
Примечание
Перед работой с ЭБУ снимите с себя статическое напряжение (например, коснитесь блока двигателя), ни в коем случае не дотрагивайтесь до контактов разъема блока.
Датчик углового и поперечного ускорения
- Датчик углового и поперечного ускорения
- Screenshot_80.jpg (186.06 КБ) 140 просмотров
Датчик углового и поперечного ускорения
Датчик углового ускорения представляет собой металлический блок, установленный на внутреннем демпфирующем элементе для предотвращения механических перегрузок чувствительного микроэлемента. Дополнительный электронный интерфейс размещен на задней части блока и соединяется с контактами разъема гибкой пленкой. Чувствительный к угловому ускорению элемент и дополнительный чувствительный микроэлемент для определения продольного ускорения размещаются на керамической гибридной микросхеме, расположенной в металлическом блоке. Датчик углового ускорения предназначен для измерения угловой скорости поворота вокруг вертикальной оси. Точно так же устройство для измерения поперечного ускорения является составной частью датчика углового ускорения. Это устройство называется датчиком поперечного ускорения.
Примечание
Датчик очень чувствителен к резким ускорениям. Поэтому перед кузовным ремонтом его необходимо снять с автомобиля.
Сигналы высокого и низкого уровня
По такой логике работают почти все датчики, установленные в автомобиле. Исходя из верхнего и нижнего уровня сигнала, ЭБУ обнаруживает неисправности датчика и жгута проводов.
- Датчик углового и поперечного ускорения
- Screenshot_81.jpg (191.27 КБ) 140 просмотров
Принцип измерения датчика углового ускорения
Принцип действия датчика основан на относительном смещении микроскопических камер-тонов. Плоскость, в которой вибрируют камертоны, изменяется при повороте автомобиля вокруг вертикальной оси. Это изменение трансформируется в электрический сигнал.
Работа датчика углового ускорения основана на определении кориолисовой силы, возникающей в результате колебания масс. Вибрирующие массы подвешены на пружинах и колеблются в направлении, указанном зелеными стрелками. Акселерометрические элементы датчика чувствительны к кориолисовой силе, возникающей в результате пово-рота вокруг оси, перпендикулярной к поверхности датчика.
Зазор между этими элементами изменяется, в результате этого меняется емкость элемента в направлении чувствительности датчика. Дифференциальный сигнал двух конденсаторов пропорционален величине углового ускорения.
Самодиагностика датчика углового ускорения
ЭБУ ESP посылает контрольный сигнал на датчик углового ускорения.
Выходной сигнал датчика углового ускорения добавляется к внутреннему опорному напряжению датчика в 2,5 В. Контрольные функции и функции защиты датчика активизируются при подаче внешнего переменного сигнала на контакт № 2 разъема датчика.
ЭБУ выдает диагностический код неисправности, если напряжение выходного сигнала датчика углового ускорения выше или ниже заданного предельного значения.
Принцип измерения датчика поперечного ускорения
Между двумя неподвижными пластинами с электрическим зарядом одинаковой полярности на консоли закреплен кремниевый элемент с электрическим зарядом противоположной полярности. Между этими тремя пластинами две емкости, С1 и С2, образуют два электри-ческих поля. Емкости С1 и С2 меняются при изменении поперечного ускорения. Изменение емкости может использоваться для расчета направления и величины поперечного ускоре-ния, действующего на автомобиль. Такой же датчик можно использовать для определения продольного ускорения, если его установить по направлению движения автомобиля. Если поперечное ускорение равно 0g, напряжение сигнала датчика равно 2,5 В.
Датчик угла поворота рулевого колеса
- Датчик угла поворота рулевого колеса
- Screenshot_82.jpg (204.67 КБ) 139 просмотров
Датчик угла поворота рулевого колеса определяет угол, на который водитель поворачивает рулевое колесо. Сигнал этого датчика сравнивается с сигналом датчика углового ускорения, что позволяет ЭБУ обнаружить недостаточную или избыточную поворачиваемость. Применяются датчики двух типов: фотодатчики и магнитоанизотропические датчики.