5. Антиблокувальна гальмівна система abs

5.1 Вступ

Призначення антиблокувальних систем (АВS) - запобігати блокуванню коліс транспортного засобу, що виникає в результаті надмірної дії робочої гальмівної системи переважно на дорогах з низьким коефіцієнтом зчеплення, тобто на слизьких дорогах. Це дозволяє зберігатися силам бічного відведення коліс навіть при екстреному гальмуванні. Тим самим гарантується стабільність руху і керованість автомашини або автопоїзда (тягач/напівпричіп) в межах фізичних можливостей.

У той же час досягається оптимальне зчеплення шин з дорожнім покриттям при гальмуванні і, в результаті цього, оптимальні уповільнення транспортного засобу і гальмівний шлях.

Після початку експлуатації спрощеного варіанту АВS в США в середині 70 років ефективніші АВS для вантажних автомобілів були вперше представлені в кінці 1981 року фірмами Меrсеdеs – Вепz і WАВСО.

Системний пристрій і принципи управління цієї чотириканальної системи з індивідуальним регулюванням коліс (4 колісних датчика і 4 модулятори, надалі 4S/4М ) затвердилися на європейському ринку вантажних автомобілів і послужили основою для всесвітнього стандарту.

4-х і 6-ти канальні АВS і АSR довели свою виняткову надійність при експлуатації вантажних автомобілів. Попит на дані системи росте не тільки в Германії і Європі, але і в Ізраїлі і Австралії, а також з недавніх пір в США і Японії.

Також відомо, що ЕЄС і інші країни приймають закони, що регламентують обов'язкове використання антиблокувальних систем для певних категорій вантажних транспортних засобів.

Введення в дію цих вимог привело до ще ширшого використання АВS і, відповідно, до зростання кількості вироблюваних систем, що у свою чергу призводить до зниження витрат на їх виробництво, не дивлячись на посилювання конкуренції. WАВСО випустила 4-е покоління АВS і АВS/АSR версії D.

Дана система базується на нових розробках в області електроніки, таких як ефективніші мікрокомп'ютери і системи зберігання інформації, і враховує нові принципи діагностики. 4-х і 6-ти канальні АВS/АSR для вантажних транспортних засобів мають підключення для зв'язку з системою електронного управління двигуном, а також як опція є можливість використовувати вбудований обмежувач за швидкістю. При русі по грунтових дорогах (off - road) є можливість використовувати спеціальні функції як для АВS, так і для АSR.

Далі приводяться загальні принципи дії, будова і системна конфігурація антиблокувальної системи WАВСО разом з інтегрованою системою регулювання ковзання ведучої осі (АSR) для вантажних транспортних засобів.

5.2 Описання циклу керування abs

Цикл управління ABS виглядає таким чином. У разі майбутнього блокування колеса

тиск в гальмівній камері відповідного колеса знижується, зберігається постійним протягом очікуваного або вимірюваного прискорення колеса і ступінчасто підвищується після прискорення колеса. Цикл може бути повторений, якщо гальмівна сила все ще дуже велика для конкретних умов зчеплення колеса з дорожнім покриттям.

Гальмівні сили задніх коліс регулюються за принципом індивідуального регулювання (IR), колеса передньої осі регулюються за принципом модифікованого регулювання (MIR).

На ілюстрації наглядно зображений принциповий цикл роботи ABS з найважливішими робочими параметрами порогу сповільнення колеса - b, порогу прискорення колеса +b, а також порогу проковзування 1 і 2.

Із збільшенням гальмівного тиску колесо відповідно сповільнюється. У точці 1 уповільнення колеса перевищує величину, яку уповільнення автомобіля фізично перевищити не може. Базова швидкість, що відповідала до цього швидкості колеса, тепер значно відрізняється від швидкості колеса яка, починаючи з точки 2 (перевищення порогу - b) істотно знижується.

У точці 2 поріг уповільнення - b перевищується. Колесо рухається в зоні нестійкої ділянки кривої прослизання . Колесо тепер досягає своєї максимальної сили гальмування, так що подальше збільшення гальмівного моменту збільшує виключно уповільнення колеса, а не транспортного засобу. З цієї причини гальмівний тиск швидко знижується і уповільнення колеса на короткий період часу зменшується. Час потрібний для зменшення уповільнення колеса, визначається гістерезисом колісного гальма і характеристикою кривої прослизання в нестійкому діапазоні.

Тільки після проходження гістерезису колісного гальма подальше пониження гальмівного тиску веде до зниження уповільнення колеса. У точці 3 сигнал уповільнення знов знаходиться в межах порогу - b, і гальмівний тиск підтримується впродовж фіксованого часу T1 постійним.

Як правило прискорення колеса перевищує в перебігу цього часу поріг прискорення +b (точка 4). На час перевищення цього порогу гальмівний тиск підтримується постійним. Якщо (наприклад, на поверхні з низьким коефіцієнтом зчеплення) прискорення колеса не досягає порогу прискорення +b за часовий відрізок T1, то гальмівний тиск через сигнал прослизання 1 знижується ще нижче. Вищий поріг прослизання 2 за даних обставин регулювання не досягається.

У точці 5 долається поріг прискорення +b; колесо знаходиться в стабільній зоні кривої прослизання .

Тепер на певний час T2 гальмівний тиск подається із значним наростанням для подолання гістерезису механізму колісного гальма. Час T2 для першого циклу регулювання задається постійним, а для кожного подальшого циклу розраховується заново. Після швидкої початкової фази управління, надалі гальмівний тиск підвищується з пульсацією, чергуючи при цьому підтримку і подачу тиску. Описана тут принципова логіка не є строго заданою, а пристосовується до конкретних динамічних характеристик колеса, до різних коефіцієнтів тертя, тобто система виконана як система управління, що адаптується. Значення порогів уповільнення, прискорення і прослизання не постійні, а залежать від багатьох параметрів, наприклад, від швидкості руху, від уповільнення транспортного засобу і т.д.

Число циклів регулювання визначається динамічними характеристиками всього регулювального контура, що складається з: контура управління ABS, колісного гальма, колеса, дорожнього покриття. Зчеплення колеса з дорожнім покриттям при цьому має головне значення. Як правило, мають місце від трьох до п'яти циклів в секунду але, наприклад, на мокрому льоду значно менше.

Якщо під час циклу управління ABS включено моторне гальмо або гальмо сповільнювач, то вони, за певних умов, на час роботи ABS відключаються.

Для передніх коліс, як вже наголошувалося вище, використовується принцип модифікованого індивідуального регулювання (MIR) при якому електронний блок управління ABS порівнює сигнали з датчиків передніх коліс і модулює гальмування для обох передніх коліс. Якщо, наприклад, на дорозі з одностороннім низьким коефіцієнтом зчеплення здійснюється управління одного з передніх коліс, ABS регулює гальмівний тиск іншого колеса таким чином, що до певного максимального значення створюється (поволі, градуйованими кроками) різниця тиску в гальмівних камерах передніх коліс.

При конфігурації 4S/3M на передню вісь встановлюється всього один модулятор ABS. Управління ABS здійснюється при цьому по першому заблокованому колесу передньої осі. Таким чином, алгоритм роботи в цьому випадку схожий на так зване регулювання Select Low і носить назву модифікованого осьового регулювання (MAR).

Для транспортних засобів з колісною формулою 6х4 і 6х2 з системою ABS 4S/4M використовується подібний принцип для управління двох задніх коліс однієї сторони, які підключаються до одного модулятора. Алгоритм в цьому випадку називається модифіковане регулювання по бортах (MSR)