III. Электронные системы управления гидравлическими тормозами автомобиля

На серийных легковых автомобилях автоматическое управление гидравлическими тормозами начали применять с конца 70-х годов и эта была антиблокировочная система торможения (ABS). Опыт эксплуатации ABS привело к созданию новых систем управления движением автомобиля. В современных легковых автомобилях могут быть установлены системы управления тормозами, которые в экстренных случаях адаптируются под условия движения и выполняют свои функции автоматически.

Таких систем четыре: система антиблокировки тормозов (ABS – Antiblock Bremssistem), система блокировки дифференциала ведущего моста (EDS – Elektronen differential system), система перераспределения тормозных усилий между передними и задними мостами автомобиля (EBV – Elektronen Bremse Variation) и противобуксовочная система ведущих колес (ASR – Assistance Stabiliti Rucken или DSA – Dynamic Stabiliti Assistance).

ABS и EBV – обеспечивает плавное торможение без юза и заноса. EDS и ASR (DSA) – способствует устойчивому движению автомобиля вперед при трогании с места и в начале разгона.

3.1. Тормозные силы и блокировка колес в гидравлической тормозной системе

В тормозной системе эффект рабочего торможения автомобиля достигается за счет тормозных сил двух видов: R_т – тормозное сопротивление трению между тормозными колодками и тормозными дисками; R_д – дорожное сопротивление трению между шинами и дорогой.

Если R_т R_д, то процесс происходит устойчиво;

Если R_т R_д (при резком нажатии на тормоз) произойдет блокировка колес. Блокировка колес – это полная остановка вращения колеса при продолжающимся движении кузова автомобиля. Блокировка колес приводит к юзу колес и заносу автомобиля.

Существуют следующие виды блокировки:

• Блокировка передних колес. Это приводит к потери управления автомобиля рулевым механизмом;

• Блокировка задних колес. При R_дn-R_дл  0 занос вправо; при R_дn-R_дл  0 – занос влево;

• Полная блокировка всех 4-х колес. В этом случае управление автомобилем полностью теряется.

3.2. Тормозная система автомобиля с автоматической антиблокировкой колес

Гидравлическая тормозная система (рис.3.1) может быть реализована таким образом, что каждое колесо будет иметь отдельный гидравлический контур автоматического управления. В этом случае поток тормозной жидкости от главного тормозного цилиндра (ГТЦ) делится на 4 потока, и торможение каждого колеса осуществляется отдельно.

Для реализации 4-х контурной тормозной системы с автоматическим управлением в каждом канале устанавливаются электромагнитные клапана, которые обеспечивают регулирование давления тормозной жидкости в колесных тормозных цилиндрах (КТЦ).

Э лектромагнитные клапана конструктивно объединяются в гидромодулятор (центральный исполнительный механизм), который управляется электрическими сигналами от ЭБУ ABS. ЭБУ выдает исполнительные импульсы на основе сигналов о скорости вращения колеса от колесных датчиков (КД). Алгоритм автоматического управления электроклапанами задается путем сравнивания скорости вращения колес с приведенной скоростью движения кузова автомобиля. Скорости вращения всех 4-х колес сравниваются в ЭБУ, где и вырабатываются сигналы рассогласования, которые подаются в электроклапана на гидромодуляторе. Таким образом, осуществляется автоматическая корректировка давления в колесных тормозных цилиндрах и исключается блокировка колес.

Это и есть основная концепция современной тормозной системы с автоматической антиблокировкой колес, т.е. ABS.

Теоретические предпосылки работы системы ABS заключается в следующем:

При движении автомобиля с постоянной скоростью разница в скорости вращения колес не возникает. При этом нет разницы между приведенной скоростью движения автомобиля V_а и усредненной скоростью вращения колес V_к, т.е. V_а = V_к .

Усредненная скорость колес ;

Где V_к1  V_к4 – скорости вращения каждого колеса в отдельности.

После начала интенсивного торможения V_a начинает превышать V_к, т.е. – кузов «обгоняет» колесо, следовательно V_a  V_к.

В такой ситуации между колесами и дорогой возникает явление равномерного умеренного скольжения. Это скольжение определяется как

Величина S называется коэффициентом скольжения и измеряется в процентах.

Если S = 0 %, то колеса вращаются свободно, без воздействия сил трения дороги. При S = 100 % происходит блокировка колес.

Сила торможения автомобиля F_т зависит от сил сопротивления трению шины с дорогой R_д, которая в свою очередь является функцией S, т.е.

к – коэффициент, зависящий от состояния протектора шин, тормозных колодок, тормозных дисков.

F_т достигает эффективности значения при величинах S в интервале от 10% до 30%. Задачей ABS является автоматическое поддержание S в пределах 10  30 %, когда F_т имеет максимальное значение.