6.4. Электронные антиблокировочные системы

Оптимальное управление тормозной системой является важ­нейшим элементом обеспечения безопасности движения автомо­биля. Новым этапом в длительном процессе совершенствования тормозов стало создание антиблокировочных систем (АБС), кото­рые обеспечивают повышение активной безопасности автомобиля. Принцип, заложенный в конструкцию любой АБС, заключается в поддержании относительного скольжения тормозящих колес в уз­ком диапазоне, при котором обеспечивается высокое значение ко­эффициента сцепления колес с дорожным полотном, в продольном и поперечном управлении автомобилем, что позволяет сохранить устойчивость и обеспечить высокую эффективность торможения.

В случае, когда передние колеса заблокированы, происходит по­теря управляемости автомобилем. Если задние колеса заблокирова­ны, то происходит потеря устойчивости автомобиля, особенно при торможении на дороге с разным коэффициентом сцепления.

АБС регулирует давление в тормозном приводе и не допускает блокировку колес, когда торможение выполняется с целью экстрен­ной остановки. Это обеспечивает хорошую устойчивость автомоби­ля в направлении его движения при экстренном торможении.

У автомобилей с тормозными системами без АБС при торможе­нии на заснеженной или обледенелой дороге устойчивость движе­ния легко теряется, и чтобы не допустить этого водитель должен несколько раз быстро нажать и отпустить педаль тормоза при по­пытке остановиться.

При движении автомобиля с постоянной скоростью скорость ав­томобиля и окружная скорость колес одинаковы. Однако, когда во­дитель нажимает на педаль тормоза с целью замедления скорости движения автомобиля, окружная скорость колес постепенно уменьшается и уже больше не согласуется со скоростью кузова ав­томобиля, который движется под воздействием собственной инер­ции. Соотношение скорости движения автомобиля V_a и окружной скорости колес V_к определяется коэффициентом скольжения (S)

Коэффициент скольжения S, равный 0%, характеризует состояние, при котором колеса вращаются свободно без воздействия на них сопротивления трения. А коэффициент скольжения, равный 100%, имеет место в случае, когда колеса полностью заблокированы и шины скользят по поверхности дороги.

Когда разница между окружной скоростью колес и скоростью движения автомобиля становится слишком большой, начинается скольжение шин по поверхности дороги. При этом создается сила трения скольжения, которая фактически действует как тормозное усилие, замедляющее автомобиль.

.- Соотношение между тормозной силой и коэффициентом сколь­жения S показано на рис. 6.50. Тормозная сила не обязательно пропорциональна коэффициенту скольжения, а максимального зна­чения она достигает при значениях коэффициента скольжения от 10% до 30%. Увеличение коэффициента скольжения свыше 30% приводит к постепенному уменьшению тормозной силы.

Поэтому, чтобы тормозная сила была постоянно максимальной, коэффициент скольжения постоянно должен быть в пределах 10-30%. АБС должна поддерживать именно такой коэффициент скольжения, чтобы обеспечить максимальные тормозные характеристики незави­симо от дорожных условий.

На неровных или на гравийных дорогах, либо на дорогах покры­тых снегом, действие АБС может привести к увеличению тормозно­го пути по сравнению с тормозным путем автомобиля, не оборудо­ванного АБС, но автомобиль, оборудованный АБС, сохраняет управляемое движение при торможении и уменьшается износ шин. В состав АБС входят:

- датчики;

- электронный блок управле­ния (БУ), получающий информа­цию от датчиков, обрабатываю­щий ее и подающий команду на исполнительные механизмы;

- исполнительные механиз­мы (модуляторы давления рабо­чего тела).

Для поддержания требуемого скольжения необходимо знать значения линейной скорости ав­томобиля в каждый момент вре­мени и угловую скорость тормо­зящего колеса.

Основную трудность пред­ставляет замер линейной скоро­сти автомобиля. Непосредственный замер скорости автомобиля возможен только локационными ме­тодами, которые для этих целей пока недостаточно разработаны.

В настоящее время линейную скорость автомобиля определяют косвенным путем, например по линейному замедлению с помощью деселерометра. Однако гораздо чаще для определения скорости автомобиля используют датчики угловой скорости колеса.

В блоке управления производится сравнение линейной скорости автомобиля с окружной скоростью колеса. При достижении величи­ны заданного относительного скольжения (порогового значения) блоком управления подается команда исполнительному механизму.

В большинстве АБС замер угловой скорости колеса производит­ся индуктивно-частотными датчиками. Датчик состоит из ротора в виде зубчатого диска (или перфорированного кольца), закрепленно­го на колесе, и катушки индуктивности, установленной неподвижно с некоторым зазором относительно зубцов диска.

Регулирование только по относительному скольжению не может обеспечить оптимальных характеристик торможения. При таком принципе регулирования (так называемом алгоритме функциониро­вания) не обеспечивается адаптивность, в первую очередь, к изме­нению дорожных условий (коэффициенту сцепления шин с дорогой).

В АБС используются следующие принципы регулирования:

- по величине замедления тормозящего колеса;

- по величине угловой скорости тормозящего колеса;

- по величине относительного скольжения;

, - по давлению рабочего тела (жидкости или воздуха).

В подавляющем большинстве случаев применяется регулирова­ние тормозящего колеса по замедлению и скольжению.

Исполнительные механизмы (модуляторы) АБС могут иметь различное устройство: клапанное, золотниковое, диафрагменное, смешанное. Модуляторы по командам блока управления изменяют давление рабочего тела в тормозных цилиндрах, а в некоторых конструкциях поддерживают определенное время давление посто­янным.

Различают модуляторы, работающие по двухфазовым (сброс -увеличение давления) и трехфазовым (сброс - выдержка - увели­чение давления) рабочим циклам. Современные модуляторы часто имеют усложненный рабочий цикл. Например, фаза увеличения или уменьшения давления состоит из нескольких этапов, отличающихся темпом изменения давления.

От частоты, с которой модулятор может осуществлять рабочий цикл, зависит диапазон регулирования относительного скольжения (буксования) колеса, а следовательно, в известной мере, и качество работы АБС. Модуляторы гидравлического тормозного привода АБС обеспечивают частоту циклов 4...12 Гц.