Антиблокировочные системы
Все современные АБС содержат три основных узла: датчики угловой скорости колес, блок обработки данных и управления, подающий команды, и собственно исполнительный механизм – модулятор давления тормозной жидкости. Качество регулирования тормозных моментов на колесах автомобиля в большей степени зависит от степени учета инерционности как элементов самого автомобиля (колес, тормозного привода, тормозных механизмов), так и инерционности элементов АБС (датчиков, модуляторов, блоков управления).
Рассмотрим, как работает наиболее распространенная сегодня АБС с электронным блоком управления, который обладает минимальной инерционностью. Здесь возможно такое регулирование тормозных моментов, при котором можно учитывать как инерционность элементов тормозной системы, так и ряд других факторов: скорость автомобиля, упругие свойства шин и рессор, гистерезисные потери и др.
Индуктивно-частотный датчик установлен на неподвижной части ступичного узла колеса так, что рядом с ним с минимальным зазором вращается зубчатый ротор, или перфорированное кольцо, закрепленное на ступице. Датчик представляет собой катушку индуктивности, в которой наводится электрический ток, частота которого пропорциональна угловой скорости вращения колеса, количеству зубцов или просечек ротора. Обработку сигнала ведет электронный блок управления, отслеживая, в свою очередь, моменты блокировки колес. От “мозга” исходят команды модуляторам на изменение давления в тормозной магистрали автомобиля. Модуляторы содержат, как правило, два электромагнитных клапана. Назначение первого – перекрыть доступ жидкости в магистраль, соединяющую главный тормозной цилиндр с рабочим (колесным). Второй клапан при избыточном давлении открывает доступ жидкости в резервуар гидроаккумулятора.
При работе системы колесо то замедляет вращение, то разгоняется. Это вызывает периодические колебания угловой скорости wк относительно оптимальных значений. Частота колебаний в современных системах составляет » 4 – 17 Гц.
В настоящее время, сложность и высокая стоимость электронных АБС не позволяет полностью отказаться от механических антиблокировочных устройств, с которых началось развитие АБС. В некоторых случаях, например в тормозном приводе прицепов, механические или электромеханические АБС могут оказаться более целесообразными.
На рис. 15 показаны наиболее распространенные варианты применения АБС. На схеме а показана самая эффективная и дорогая система с индивидуальным регулированием давления на каждом колесе. В этом случае количество датчиков угловой скорости, модуляторов давления и каналов управления в блоке равно числу колес. Упрощенная схема б содержит лишь два колесных датчика, один общий модулятор и один канал управления. В такой схеме применяют так называемое “низкопороговое или “высокопороговое” регулирование. “Низкопороговое” регулирование предусматривает управление тормозящим колесом, находящимся в худших по сцеплению условиях (“слабым” колесом), т.о. тормозные возможности “сильного” колеса недоиспользуются, но создается равенство тормозных сил, что способствует сохранению курсовой устойчивости при торможении при некотором снижении тормозной эффективности. “Высокопороговое” регулирование, т.е. управление колесом, находящимся в лучших по сцеплению условиях, дает более высокую тормозную эффективность, хотя устойчивость при этом несколько снижается. “Слабое” колесо при этом способе регулирования циклически блокируется. Схема в представляет более распространенную систему, с датчиками на каждом колесе, двумя модуляторами и двумя каналами управления. Схема г – трехканальная с четырьмя датчиками угловой скорости. Три модулятора работают по трем каналам, производя индивидуальную регулировку давления тормозной жидкости передних колес и задней оси.
Рис. 15. Схемы установки АБС на автомобиле: (квадратик) – модулятор; (перечеркнутый квадратик) – канал блока управления; (кружок) – датчик.
За многие годы использования АБС подтвердилось существенное повышение активной безопасности автомобиля:
АБС в любых условиях торможения обеспечивает автомобилю сохранение курсовой устойчивости. Это позволяет не только легко удерживать автомобиль на прямой, но и спокойно объехать препятствие, а при торможении на повороте избежать заноса;
наиболее совершенные и дорогие АБС улучшают эффективность торможения автомобиля;
АБС способствует увеличению срока службы шин.
Сегодня антиблокировочная система входит в список дополнительного оборудования практически каждой новой модели. Не за горами и обязательное применение АБС.
Техника не стоит на месте – специалисты фирм постоянно совершенствуют антиблокировочные системы. Заслуживают особого внимания новинки немецкой компании “Ай-Ти-Ти-Аутомотив”. Устройство “АБС-плюс” имеет усовершенствованный блок управления, который не только следит за скоростью каждого колеса индивидуально, с высокой степенью точности обрабатывая информацию о скорости вращения каждого из них, но и учитывает положение автомобиля на дороге (благодаря дополнительным датчикам – угла поворота передних колес, скорости поворота машины вокруг вертикальной оси). При повороте скорости правых и левых колес неодинаковы, одно колесо может попасть на лед и начать скользить или блокироваться, а другое останется на асфальте и будет “цепляться” за него. “АБС-плюс” распознает такую разницу, и, когда водитель нажимает на тормоз, электроника снижает или увеличивает тормозное усилие на каждом колесе индивидуально, компенсируя отклонение автомобиля от его вертикальной оси и, позволяя водителю исправить некоторые ошибки.
Появились также система динамической стабилизации и контроля тяги DSTC (Dynamic Stability and Traction Control), применяемая в качестве дополнительного оборудования на автомобилях Volvo S70/V70, и система автоматической стабилизации управления (ASMS), которая включена в дополнительное оборудование “Фольксвагена-Гольф” IV поколения. Эти системы похожи, поэтому рассмотрим их работу на примере DSTC. Система стабилизации в дополнение к функции STC, вмешивается и корректирует любую тенденцию к скольжению. Несколько датчиков определяют скорость движения всех колес, движения водителя на рулевом колесе, т. е. угол управления, и курс автомобиля. Управляющий блок DSTC обрабатывает эти сигналы и, если обнаруживается любое отклонение от нормы, такое как начало скольжения заднего колеса, система вмешивается и аккуратно притормаживает соответствующее колесо для возвращения автомобиля на нужный курс. Она также снижает мощность, если необходимо. DSTC вносит решающий вклад в безопасность вождения, особенно на скользких поверхностях.