Тормозная система автомобиля с автоматической антиблокировкой колес

Гидравлическая тормозная система может быть реализована таким образом, что каждое колесо будет иметь свой, отдельный от всех осталь­ных колес, гидравлический контур автоматического управления. В этом случае поток тормозной жидкости от главного тормозного цилиндра (ГТЦ) надо раз­делить на четыре потока и обеспечить торможение каждого колеса в отдельности.

Для реализации 4-х контурной ГТС с автомати­ческим управлением в каждом канале устанавлива­ют электроуправляемый гидравлический клапан, ко­торый обеспечивает регулирование давления тор­мозной жидкости в колесном тормозном цилиндре (КГЦ). Электроуправляемые гидроклапаны конструк­тивно объединяют в центральный исполнительный механизм (ЦИМ), который управляется электричес­кими сигналами от ЭБУ АВS. Алгоритм автоматиче­ского управления электроклапанами задается пу­тем сравнения скорости вращения колес с приве­денной скоростью движения кузова автомобиля, что реализуется в цифровом электронном блоке уп­равления (ЭБУ), который получает сигналы о скоро­сти вращения колес от колесных датчиков (КД) в ви­де числа электрических импульсов, приходящегося на один оборот колеса. Скорости вращения всех че­тырех колес сравниваются в ЭБУ, где вырабатыва­ются электрические сигналы рассогласования, кото­рые и подаются на электроуправляемые гидрокла­паны, расположенные в ЦИМ. Таким образом, обес­печивается автоматическая корректировка эффек­тивности торможения каждого колеса в отдельно­сти. Такое управление гидравлическими тормозами не допускает блокировки колес в любых режимах движения автомобиля.

В сказанном заключается основная концепция лю­бой современной тормозной системы с автоматической антиблокировкой колес, которая чаще называет­ся антиблокировочной системой тормозов (АВS).

Теоретические предпосылки полезного функци­онирования системы АВS заключаются в следующем.

При движении автомобиля с постоянной скоро­стью разницы в скоростях вращения колес не возни­кает. При этом не возникает также разницы между приведенной скоростью Vа движения автомобиля и согласованной с ней усредненной скоростью Vк вра­щения колес, т.е. Vа = Vк. При этом под усредненной скоростью вращения колес понимается величина:

;

где V_к1 ÷ V_к4 – скорости вращения каждого колеса в отдельности;

V_кi = r_кiω_кi – линейная скорость i – того колеса;

r_кi – радиус колеса; ω_кi – угловая скорость колеса.

Но как только начинается процесс интенсивного торможения, приведенная скорость кузова автомобиля Vа начинает превышать усредненную скорость Vк вра­щения колес: Vа > Vк.

В такой ситуации между колесами и дорогой воз­никает явление равномерного умеренного скольже­ния. Это скольжение является рабочим параметром тормозной системы и определяется коэффициентом проскальзывания:

Физически рабочее скольжение в отличие от ава­рийного юза реализуется за счет пригибания протек­тора колесных шин, сдвига мелких фракций на по­верхности дороги, и за счет амортизации автомо­бильной подвески. Эти факторы удерживают автомо­биль от юза и отображают полезную суть рабочего скольжения колеса при его торможении. Ясно, что при этом замедление вращения колеса происходит постепенно и управляемо, а не мгновенно, как при блокировке.

Величина S называется коэффициентом проскальзывания и измеряется в процентах. Если S = 0%, то колеса вращаются свободно, без воздействия на них до­рожного сопротивления трению Р_д. Коэффициент проскальзывания S = 100% соответствует юзу колеса, когда оно переходит в заблокированное состояние.

При появлении эффекта рабочего скольжения, при котором все еще имеет место нормальное качение ко­лес, между ними и дорогой возникает равномерно возрастающее сопротивление трению Р_д, которое яв­ляется функцией от рабочего скольжения S и создает силу торможения автомобиля Р_т = кР_Д(S), к – конст­руктивный коэффициент пропорциональности, завися­щий от состояния протектора шин, тормозных коло­док, тормозных дисков и тормозных суппортов.

На графике 1 приведена зависимость силы торможения Р_т от коэффициента проскальзывания S, из которого видно, что максимального значения вели­чина Р_т достигает при значениях S в интервале от
10% до 30%.

Важно заметить, что при малых S (от 0% до 7%) силе торможения линейно зависит от скольжения, что обеспечивает наиболее эффективное торможе­ние. Это имеет место при плавном и медленном на­жатии на педаль тормоза.

При более интенсивном торможении проскальзывание S растет, а сила Р_т торможения начинает умень­шаться или, в лучшем случае, остается постоянной.

Из сказанного ясно, что основной задачей АВS является автоматическое (без участия водителя) под­держание коэффициента проскальзывания S а пределах от 10% до 30%, когда сила торможения автомобиля максимальна. На графике этот рабочий для АВS уча­сток заштрихован.

При некоторых состояниях дорожного покры­тия, например, на твердом и сухом бетоне, система АВS может привести к некоторому увеличению тор­мозного пути автомобиля по сравнению с этим пока­зателем для случая интенсивного торможения с вы­ключенной АВS. Однако в последнем случае устойчи­вость движения автомобиля не гарантирована, а из­нос колесной резины и тормозных колодок резко взрастает. В большинстве же случаев тормозная си­стема с АВS значительно эффективнее классической тормозной системы.