Электронные антиблокировочные системы

На скользком дорожном покрытии, например, при дожде или гололеде, при резком торможении колеса автомобиля легко блокируются. Для задних колес это приводит к боковому скольжению, а для передних - к потере управления. Антиблокировочная система обеспечивает безопасность движения и быструю остановку автомобиля. Изменяя давление тормозной жидкости, чтобы не происходило блокирование колес, система поддерживает оптимальное значение коэффициента сцепления шин с дорожным покрытием. Такие системы бывают двух типов: обеспечивающие управление всеми четырьмя колесами или только задними колесами. Управление задними колесами предотвращает их блокировку и сокращает тормозной путь. Дополнительное управление передними колесами гарантирует соответствие траектории поворота положению рулевого колеса, что позволяет при резком торможении избежать столкновений с препятствием.

Автомобильное колесо в процессе торможения замедляет свое вращение в широком диапазоне скоростей от свободного качения до полного блокирования, т.е. движется относительно дорожного полотна с проскальзыванием. Степень проскальзывания определяется отношением разности скорости автомобиля и окружной скорости вращения колеса к скорости автомобиля. От величины проскальзывания зависит коэффициент сцепления колеса с дорогой, а следовательно, и тормозная сила на колесе автомобиля.

Типовая зависимость коэффициента сцепления колеса с дорогой φ от проскальзывания S (рис. 4.2, где 1 и 2 - коэффициенты S соответственно на сухом и обледенелом бетоне) имеет максимальное значение коэффициента сцепления в продольном направлении. Для получения максимального замедления автомобиля и, следовательно, наименьшего тормозного пути (близкого к оптимальному торможения) необходимо, чтобы колеса при торможении имели проскальзывание, соответствующее максимальному значению коэффициента сцепления колеса с дорогой в продольном направлении. Для решения такой задачи и используется антиблокировочная система.





При экстренном торможении обычная тормозная система обеспечивает торможение колес до их полного блокирования. Как показывают исследования, оптимальное торможение, по сравнению с торможением до блокирования колеса, позволяет уменьшить тормозной путь автомобиля на сухой дороге на 20%, а на мокрой и покрытой льдом - на 50-60%. При этом коэффициент сцепления колеса с дорогой в поперечном направлении также имеет высокое значение, что, в свою очередь, повышает устойчивость и управляемость автомобиля при торможении. Антиблокировочная система (рис. 4.3) содержит датчик скорости колеса, электронный блок управления и исполнительный элемент. Датчик скорости колеса вырабатывает импульсы, частота следования которых пропорциональна частоте вращения колеса. Электронный блок управления на основе анализа скорости колеса и ее изменения формирует команды управления исполнительным элементом, который содержит два электромагнитных клапана, которые конструктивно объединены в один узел, называемый модулятором давления. Через нормально открытый электромагнитный клапан (клапан отсечки) в тормозную камеру подается сжатый воздух. Нормально закрытый электромагнитный клапан (клапан выпуска) связывает тормозную камеру с атмосферой.





Электронная АБС является системой, дискретно управляющей давлением в тормозной камере. При этом скорость колеса также периодически изменяется (рис. 4.4), преобразователь частоты в напряжение (ПЧН) обеспечивает получение на его выходе постоянное напряжение UK, пропорциональное частоте вращения колеса. На выходе элемента выделения максимума (пикового детектора) формируется сигнал в момент максимального ускорения при разгоне, т.е. при максимальном сцеплении колеса с дорогой в продольном направлении. Элемент выделения максимума управляет режимами работы элемента выборки-хранения. Импульсный сигнал с выхода элемента выделения максимума переводит элемент выборки-хранения в режим выборки. В этом режиме сигнал на выходе этого элемента соответствует его входному сигналу. Когда сигнал на выходе элемента выделения максимума отсутствует, элемент выборки-хранения переходит в режим хранения, т.е. на его выходе сохраняется сигнал, записанный в режиме выборки. Таким образом, сигнал U_з (заданной скорости) на выходе ЭВХ будет соответствовать скорости колеса, при которой наблюдается максимальный коэффициент сцепления колеса с дорогой во время разгона, и будет корректироваться после завершения каждого цикла (периода колебаний скорости колеса).





Формирователь команды "Отсечка" сравнивает действительную скорость колеса с заданной и вырабатывает выходной сигнал. Если действительная скорость меньше заданной, то срабатывает клапан отсечки, и прекращается подача воздуха в тормозную камеру. Формирователь команды "Выпуск" вырабатывает выходной сигнал при наличии сигнала на выходе формирователя команды "Отсечка" и при отрицательном значении сигнала на выходе дифференциатора. Таким образом, при снижении скорости колеса ниже заданного значения срабатывают клапаны отсечки и выпуска, и давление в тормозной камере начинает уменьшаться. Однако в силу инерционности процессов регулирования давления в тормозной камере, измерения и регулирования скорости колеса оно некоторое время продолжает замедляться. После начала разгона колеса выпуск воздуха из тормозной камеры прекращается. Колесо разгоняется, и, когда его скорость превысит заданную, в тормозную камеру снова подается воздух. По истечении некоторого времени это приводит к замедлению колеса, и процесс повторяется до завершения торможения автомобиля.

В состав ЭБУ входит также узел контроля, который отключает антибло-кировочную систему при различного рода неисправностях, при снижении скорости автомобиля ниже определенного уровня. Этот же узел определяет интенсивность торможения (экстренное или служебное) и участвует в формировании заданного значения скорости (сигнал U_з) для первого цикла работы антиблокировочной системы.