1-8.Система активной безопасности. Основные и вспомогательные составляющие системы.

Основным предназначением систем активной безопасности автомобиля является предотвращение аварийной ситуации. При возникновении такой ситуации система самостоятельно (без участия водителя) оценивает вероятную опасность и при необходимости предотвращает ее путем активного вмешательства в процесс управления автомобилем. Позволяет в различных критических ситуациях сохранять контроль над автомобилем или, другими словами, сохранить курсовую устойчивость и управляемость автомобиля. Под курсовой устойчивостью понимается способность автомобиля сохранять движение по заданной траектории, противодействуя силам, вызывающим занос и опрокидывание. Управляемость заключается в способности автомобиля двигаться в заданном водителем направлении.

Наиболее известными и востребованными системами активной безопасности являются:

• антиблокировочная система тормозов;

• антипробуксовочная система;

• система курсовой устойчивости;

• система распределения тормозных усилий;

• система экстренного торможения;

• система обнаружения пешеходов;

• электронная блокировка дифференциала.

Перечисленные системы активной безопасности конструктивно связаны и тесно взаимодействуют с тормозной системой автомобиляи значительно повышают ее эффективность. Ряд систем может управлять величиной крутящего момента через систему управления двигателем.

Имеются также вспомогательные системы активной безопасности (ассистенты), предназначенные для помощи водителю в трудных с точки зрения вождения ситуациях. Помимо своевременного предупреждения водителя о возможной опасности, системы осуществляют и активное вмешательство в управление автомобилем, используя при этом тормозную систему и рулевое управление.

Большое количество таких систем появилось и появляется в связи со стремительным развитием электронных систем управления (появлением новых видов входных устройств, повышением производительности электронных блоков управления).

К вспомогательным системам активной безопасности относятся:

• парковочная система;

• система кругового обзора;

• адаптивный круиз-контроль;

• cистема аварийного рулевого управления;

• система помощи движению по полосе;

• система помощи при перестроении;

• система ночного видения;

• система распознавания дорожных знаков

• система контроля усталости водителя

• система помощи при спуске;

• система помощи при подъёме;

• и др.

Промежуточное положение между активными и пассивными системами безопасности занимают превентивные системы безопасности.

1. Электронная блокировка дифференциала. Электронная блокировка дифференциала (EDS, Elektronische Differenzialsperre) предназначена для предотвращения пробуксовки ведущих колес при трогании автомобиля с места, разгоне на скользкой дороге, движении по прямой и в поворотах за счет подтормаживания ведущих колес. Система получила свое название по аналогии с соответствующей функцией дифференциала.

Система EDS срабатывает при проскальзывании одного из ведущих колёс. Она подтормаживает скользящее колесо, за счет чего на нем увеличивается крутящий момент. Так как ведущие колеса соединены симметричным дифференциалом, на другом колесе (с лучшим сцеплением) крутящий момент также увеличивается.

Система работает в диапазоне скоростей от 0 до 80 км/ч.

Система EDS построена на основе антиблокировочной системы тормозов. В отличие от системы ABS в конструкции электронной блокировки дифференциала предусмотрена возможность самостоятельного создания давления в тормозной системе. Для реализации данной функции используется насос обратной подачии два электромагнитных клапана (на каждое из ведущих колес), включенные в гидравлический блок ABS :

• переключающий клапан;

• клапан высокого давления.

Управление системой осуществляется с помощью соответствующего программного обеспечения в блоке управления ABS.

Электронная блокировка дифференциала, как правило, является составной частью антипробуксовочной системы.

Принцип работы электронной блокировки дифференциала

Работа электронной блокировки дифференциала носит цикличный характер. Цикл работы системы включает три фазы:

• увеличение давления;

• удержание давления;

• сброс давления.

Пробуксовка ведущего колёса определяется на основании сравнения сигналов, поступающих от датчиков угловых скоростей колёс. При этом блок управления закрывает переключающий клапан и открывает клапан высокого давления. Для создания давления в контуре тормозного цилиндра ведущего колеса включается насос обратной подачи. Происходит увеличение давления тормозной жидкости в контуре и торможение ведущего колеса.

При достижении тормозного усилия необходимой для предотвращения пробуксовки величины производится удержание давления. Это достигается отключением насоса обратной подачи.

По окончании пробуксовки производится сброс давления. При этом впускной и переключающий клапаны в контуре тормозного цилиндра ведущего колеса открыты.  

При необходимости цикл работы системы EDS повторяется.

Аналогичный принцип действия имеет система ETS (Electronic Traction System) от Mercedes.

2. Антиблокировочная система тормозов.

При экстренном торможении автомобиля возможна блокировка одного или нескольких колёс. В этом случае весь запас по сцеплению колеса с дорогой используется в продольном направлении. Заблокированное колесо перестает воспринимать боковые силы, удерживающие автомобиль на заданной траектории, и скользит по дорожному покрытию. Автомобиль теряет управляемость, и малейшее боковое усилие приводит его к заносу.

Антиблокировочная система тормозов (АБС, ABS, Antilock Brake System) предназначена предотвратить блокировку колес при торможении и сохранить управляемость автомобиля. Антиблокировочная система повышает эффективность торможения, уменьшает длину тормозного пути на сухом и мокром покрытии, обеспечивает лучшую маневренность на скользкой дороге, управляемость при экстренном торможении. В актив системы можно записать меньший и равномерный износ шин.

Вместе с тем, система АБС не лишена недостатка. На рыхлой поверхности (песок, гравий, снег) применение антиблокировочной системы увеличивает тормозной путь. На таком покрытии наименьший тормозной путь обеспечивается как раз при заблокированных колесах. При этом, перед каждым колесом формируется клин из грунта, который и приводит к сокращению тормозного пути. В современных конструкциях ABS этот недостаток почти устранен - система автоматически определяет характер поверхности и для каждой реализует свой алгоритм торможения.

Антиблокировочная система тормозов выпускается с 1978 года. За прошедший период система претерпела значительные изменения. На основе системы АБС построена система распределения тормозных усилий. С 1985 года система интегрирована с антипробуксовочной системой. С 2004 года все автомобили, выпускающиеся в Европе, оснащаются антиблокировочной системой тормозов.

Ведущим производителем антиблокировочной системы является фирма Bosch. С 2010 года компания производит систему ABS 9 поколения, которую отличает наименьший вес и габаритные размеры. Так, гидравлический блок системы весит всего 1,1 кг. Система АБС устанавливается в штатную тормозную систему автомобиля без изменения ее конструкции.

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.

Антиблокировочная система имеет следующее устройство:

• датчики угловой скорости колёс;

• датчик давления в тормозной системе;

• блок управления;

• гидравлический блок;

• контрольная лампа на панели приборов.

Схема антиблокировочной системы тормозов ABS

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

На основании сигналов датчиковблок 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 обединяет следующие конструктивные элементы:

• 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. Происходитудержание 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 перепускается 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.