Устройство автомобилей




Антиблокировочные системы



К недостаткам регуляторов тормозных сил следует отнести их неспособность реагировать на изменение величины коэффициента сцепления колеса с дорогой. При интенсивном торможении (или при торможении на скользкой дороге с низким коэффициентом сцепления) тормозная сила, приложенная к колесу, может превысить силу сцепления колеса с дорожным покрытием, тогда колесо заблокируется, и будет скользить по поверхности дороги без вращения.
назначение, особенности устройства и принцип действия антиблокировочных систем АБС Такая ситуация опасна потерей управляемости автомобилем и его заносом с неприятными последствиями.

Суть явления заключается в том, что заблокированное колесо, скользя по поверхности дороги, имеет меньшее сцепление с ней, чем при качении или хотя бы при частичном проскальзывании. При полном скольжении в зоне контакта с дорогой шина сильно нагревается, и за счет шероховатости поверхности дороги интенсивно изнашиваются – крохотные кусочки резины буквально вырываются из верхних слоев покрышки.
Продукты износа покрышки создают в зоне трения скользкую поверхность, выполняя функцию своеобразной смазки. В результате резко снижается сцепление колеса с дорогой, а поскольку идеального равенства сцепления всех колес автомобиля с дорогой достичь невозможно - начинается боковой увод колес. При этом боковому уводу больше подвержены передние колеса, воспринимающие инерцию движения автомобиля «сзади», т. е. силы инерции движения автомобиля толкают передние колеса, а задние колеса – тянут, поэтому боковому уводу подвержены именно передние колеса.
Наглядный пример – магазинная тележка для покупок с поворачивающимися задними колесами не рыскает по сторонам и ведет себя более «послушно», чем тележка с поворачивающимися передними колесами.

Для предотвращения опасного явления блокировки колес при торможении на современных автомобилях устанавливают антиблокировочные системы (АБС), которые предназначены для удерживания колес на грани движения юзом, не допуская начала полного скольжения. Принципиально это достигается тем, что антиблокировочное устройство чутко следит за вращением колеса и его движением относительно дороги, автоматически уменьшая тормозную силу на колесе, если оно блокируется и начинает скользить по дороге (мгновенно отпускает колесо).
Через некоторое время (0,05…0,1 сек) антиблокировочное устройство вновь увеличивает тормозной момент на колесе. Работа антиблокировочной системы в данном случае является циклической, повторяющейся многократно в процессе торможения автомобиля. При этом колеса катятся с частичным проскальзыванием, и коэффициент их сцепления с дорогой остается достаточно высоким в течение всего периода торможения. Цикличность действия некоторых АБС заметна по характерной вибрации педали при торможении.

Благодаря применению антиблокировочных устройств в тормозных системах повышается поперечная устойчивость автомобиля, существенно сокращается тормозной путь, повышается безопасность движения и уменьшается износ шин.

С 1 октября 1991 года на территории стран – членов Европейского Союза законодательными нормами предписывается установка АБС на новых легковых автомобилях, грузовых автомобилях, предназначенных для работы в составе автопоездов полной массой более 16 т, а также на прицепах массой более 10 т и автобусах более 12 т. Предполагается распространить эти нормы и на более легкие грузовые автомобили и автобусы (полной массой более 3,5 т).

Конструктивно АБС могут быть механическими, электромеханическими и электронными. В настоящее время все типы антиблокировочных систем находят применение на серийных легковых и грузовых автомобилях, а также на автобусах, так как они в первую очередь повышают безопасность движения.
Наиболее эффективной является электронная АБС с регулированием давления рабочего тела по трехфазному циклу, при которой первая фаза – нарастание давления, вторая фаза – сброс давления, третья фаза – поддержание давления на постоянном уровне.

***

Устройство и работа антиблокировочных систем

Электронная АБС включает в себя следующие элементы:

  • датчики, функцией которых является выдача информации об угловой скорости колеса, давлении рабочего тела (тормозной жидкости или сжатого воздуха) в тормозном приводе, замедлении автомобиля и др.;
  • электронный блок управления (ЭБУ), который обрабатывает поступившую от датчиков информацию и выдает команду исполнительным механизмам;
  • исполнительные механизмы (модуляторы давления), которые снижают, повышают или удерживают на постоянном уровне давление в тормозном приводе колес.

Датчики скорости

По конструкции датчики могут быть механическими, электрическими, гидравлическими, пневматическими и др.
датчики скорости антиблокировочных систем - АБС Широко применяются электрические индуктивно-частотные датчики (рис. 1), дающие непрерывную информацию об угловой скорости тормозящего колеса. В основе работы индуктивно-частотных датчиков лежит известный эффект Холла.

Диск с прорезями для возбуждения импульсов устанавливается на ступице колеса и генерирует импульсы напряжения в датчике скорости вращения колеса, когда оно начинает вращаться. Импульсы напряжения в датчике формируются в результате поочередного прохождения впадин и выступов на диске мимо магнитопровода датчика.
Датчик и диск устанавливаются на ступице таким ообразом, чтобы зазор между ними оставался неизменным. В зависимости от диаметра диска воздушный зазор между ним и датчиком может быть в пределах нескольких миллиметров.
Если зазор между диском и датчиком становится чрезмерным, блок управления отключает управление этого кольца.

Электронные блоки управления

Электронные блоки управления могут быть аналоговыми, цифровыми или комбинированными. В настоящее время более широкое распространение имеют аналоговые блоки, которые собирают на печатной плате. Цифровые блоки управления выполняют с применением интегральных схем, они могут обеспечить высокое качество регулирования, однако имеют и высокую стоимость. Тем не менее, цифровые блоки управления являются наиболее перспективными.
Скорость вращения колес вычисляется микропроцессором ЭБУ на основе частоты сигналов, вырабатываемых датчиками скорости вращения колес. По известной скорости движения автомобиля и отдельных скоростей вращения колес может быть подсчитано скольжение каждого колеса. Если колесо имеет тенденцию к блокировке, то такое значение вычисляется на основе показателей ускорения и скольжения колеса. Микропроцессор подпитывает посредством выходных каскадов блока ЭБУ соленоиды клапанов модуляции давления, которые управляют давлением в отдельных тормозных механизмах колес (в рабочих тормозных цилиндрах или камерах).




Модуляторы давления

Модуляторы тормозных сил (модуляторы давления) представляют собой комбинацию электрических и гидравлических или пневматических клапанов в зависимости от типа привода тормозных механизмов.
Одноканальные модуляторы давления выполняются как релейными, так и нерелейными. Релейные клапаны устанавливаются на полуприцепах и прицепах. Стандартная тормозная система для прицепа часто содержит релейные клапаны, которые взаимозаменяемы с релейными клапанами АБС автомобиля.
Во всех других типах автотранспортных средств используются нерелейные клапаны АБС. Оба типа клапанов управляются клапанами типа 3/2 (трехлинейными двухпозиционными). Нерелейные клапаны управляют диафрагменными клапанами типа 3/2, которые имеют достаточно большое поперечное сечение. В релейных клапанах пилотные клапаны оказывают влияние на давление в управляющей камере клапана. С помощью блока ЭБУ передается управляющее воздействие на пилотные клапаны с целью достичь требуемых режимов поддержания или уменьшения. При выключенных пилотных клапанах создается режим увеличения давления.

Когда осуществляется обычное торможение (без вмешательства АБС), т. е. при отсутствии тенденции блокировки колес), рабочее тело перемещается через модуляторы свободно в обоих направлениях.

***

На рис. 2 показана схема антиблокировочной системы автомобиля с двухконтурным пневматическим приводом тормозных механизмов. Она воздействует на колеса заднего моста, для этого на каждом из них установлен датчик 14 угловых замедлений. Регулирует давление в пневмоприводе задних колес модулятор 13, а управляет им электронный блок управления 9. Расход воздуха при установке АБС увеличивается, поэтому в тормозном приводе обязательно устанавливается два ресивера: один ресивер 3 – в управляющую магистраль, другой ресивер 5 – в исполнительную магистраль.

устройство и работа антиблокировочной системы АБС

При нажатии на тормозную педаль воздух из основного ресивера 3 через тормозной кран 4 поступает к выводу II модулятора 13.
Обмотки электромагнитных клапанов 8 и 10 отключены от источника тока, клапан 8 открыт, а клапан 10 закрыт. Сжатый воздух, попадая в полость А, воздействует на поршень 7 и перемещает его вниз.
В результате перемещения поршня 7 закрывается клапан 11 и одновременно открывается впускной клапан 12. При его открытии сжатый воздух из дополнительного ресивера 5 через выводы I и IV поступает в тормозные камеры. Давление воздуха в тормозных камерах и тормозной момент на колесе растут.

Если какое-нибудь колесо начинает блокироваться, то после получения сигнала от датчика 14 ускорения и обработки информации блок управления 9 подает команду на растормаживание, сообщая электромагнитные клапаны с источником питания. Клапан 8 закрывается, прерывая связь основного ресивера 3 с модулятором 13, а клапан 10, опускаясь, открывает выход сжатого воздуха из полости А в атмосферу.
Поршень 7 поднимается, открывая при этом клапан 11, одновременно впускной клапан 12 закрывается, прерывая связь дополнительного ресивера 5 с тормозными камерами.
Сжатый воздух из тормозных камер выходит в атмосферу через вывод V. Давление воздуха и тормозной момент на колесе снижаются.

В дальнейшем блок управления 9 подает ток только к электромагнитному клапану 8. Таким образом, оба клапана остаются закрытыми, что позволяет поддерживать давление в полости А и в тормозных камерах на постоянном уровне.

Фаза повторного автоматического затормаживания колеса наступает, когда колесо приобретет пороговое угловое ускорение. При этом электронный блок отключает электромагнитный клапан 8, что приводит к соединению полости А с магистралью и в дальнейшем к повторению цикла работы АБС.

антиблокировочные системы тормозов автомобилей

Устройство и работа антиблокировочных систем в гидравлическом приводе тормозных механизмов аналогична по принципу действия рассмотренной выше пневматической АБС. Основное отличие заключается в применении приборов, предназначенных для работы с жидким рабочим телом (тормозной жидкостью) – гидромодуляторов, гидроклапанов и т. п.

***

Усилители тормозных приводов