Как же работает система ABS?

УСТРОЙСТВО И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ»

Тема № 8. Системы активной и пассивной безопасности

Занятие № 8.1. Системы активной и пассивной безопасности

по подготовке специалистов по ВУС-837 «водители транспортных средств категории «С»

Нефтекамск 2012

Тема № 8. Системы активной и пассивной безопасности(СЛАЙД № 1)

Занятие № 8.1. Системы активной и пассивной безопасности

Учебные вопросы (СЛАЙД № 2)

1. Виды систем активной безопасности: антиблокировочная система(ABS); антипробуксовочная система (ASC); система голосового управления функциями (IAF); система помощи при торможении (BAS, BA); система распределения тормозных сил (EBD); система самовыравнивания подвески (SLS); парктроник (PDS); электронная программа динамической стабилизации (или система курсовой устойчивости ) (ESP). Их назначение и использование в движении.
2. Виды систем пассивной безопасности: ремни безопасности; система пассивной безопасности (или подушки безопасности) (SRS); преднатяжители ремней безопасности; детские кресла. Их назначение, и выполняемые функции при попадании ТС в аварию.

Время: 2 часа.

Место проведения: аудитория.

Вид занятия: лекция.

Методические указания.

Обосновывать обучаемым важность рассматриваемого учебного вопроса. Основные положения давать под запись в конспект.

Приводить конкретные примеры из опыта эксплуатации автомобилей.

Обратить внимание на правильность ведения конспектов.

Учебный материал излагать с использованием кадров в Microsoft PowerPoint, схем и плакатов.

Поддерживать связь с аудиторией.

Контроль качества усвоения учебного материал производить кратким опросом по изложенному материалу.

Подводить итог рассмотренного вопроса и приступать к изложению следующего учебного вопроса.

Сделать выводы по материалу занятия, подвести итог занятия, ответить на вопросы обучаемых. Дать задание на самостоятельную работу.

Введение

Автомобиль представляет большую опасность для окружающих и участников движения. А поскольку полностью избежать дорожно-транспортных происшествий пока не представляется возможным, автомобиль совершенствуется в направлении снижения вероятности аварии и минимизации ее последствий. Этому способствуют ужесточения требований к безопасности автомобиля со стороны организаций, занимающихся анализом и практическими опытами. И такие мероприятия дают свои положительные "плоды". С каждым годом автомобиль становиться безопасней - как и для тех, кто находиться внутри его, так и для пешеходов. Чтобы понять составляющие понятия "безопасность автомобиля", разделим его на две части - активную и пассивную безопасность. Знание устройства систем активной и пассивной безопасности автомобиля является важным вопросом безопасной эксплуатации автомобиля в целом.

Учебный вопрос № 1.

Виды систем активной безопасности: антиблокировочная система(ABS); антипробуксовочная система (ASC); система голосового управления функциями (IAF); система помощи при торможении (BAS, BA); система распределения тормозных сил (EBD); система самовыравнивания подвески (SLS); парктрник (PDS); электронная программа динамической стабилизации (или система курсовой устойчивости ) (ESP). Их назначение и использование в движении

Что же такое активная безопасность автомобиля?

Говоря научным языком - это совокупность конструктивных и эксплуатационных свойств автомобиля, направленных на предотвращение дорожно-транспортных происшествий и исключение предпосылок их возникновения, связанных с конструктивными особенностями автомобиля.

А если говорить проще, то это те системы автомобиля, которые помогают в предотвращении аварии.

Ниже - подробнее о параметрах и системах автомобиля, влияющие на его активную безопасность.

Основным предназначением систем активной безопасности автомобиля является предотвращение аварийной ситуации.

Применение систем активной безопасности позволяет в различных критических ситуациях сохранять контроль над автомобилем или, другими словами, сохранить курсовую устойчивость и управляемость автомобиля.

Под курсовой устойчивостью понимается способность автомобиля сохранять движение по заданной траектории, противодействуя силам, вызывающим занос и опрокидывание.

Управляемость заключается в способности автомобиля двигаться в заданном водителем направлении.

Наиболее известными и востребованными системами активной безопасности являются:

- антиблокировочная система тормозов;

- антипробуксовочная система;

- система курсовой устойчивости;

- система распределения тормозных усилий;

- система экстренного торможения;

- электронная блокировка дифференциала.

Перечисленные системы активной безопасности конструктивно связаны и тесно взаимодействуют с тормозной системой автомобиля и значительно повышают ее эффективность.

Имеются также вспомогательные системы активной безопасности (ассистенты), предназначенные для помощи водителю в трудных с точки зрения вождения ситуациях. К таким системам относятся:

- парктроник;

- адаптивный круиз-контроль;

- система помощи при спуске;

- система помощи при подъёме;

- электромеханический стояночный тормоз;

- и другие.

При экстренном торможении автомобиля возможна блокировка одного или нескольких колёс. В этом случае весь запас по сцеплению колеса с дорогой используется в продольном направлении. Заблокированное колесо перестает воспринимать боковые силы, удерживающие автомобиль на заданной траектории, и скользит по дорожному покрытию. Автомобиль теряет управляемость и малейшее боковое усилие приводит его к заносу.

Антиблокировочная система тормозов (АБС, ABS, Antilock Brake System) предназначена предотвратить блокировку колес при торможении и сохранить управляемость автомобиля. Антиблокировочная система не уменьшает длину тормозного пути, а повышает эффективность торможения на различном дорожном покрытии. (СЛАЙД № 4)

Рис. 1. Антиблокировочная система

Как же работает система ABS?

Если автомобиль без ABS интенсивно тормозит и создаваемая водителем тормозная сила на колесе больше той, которую шина способна передавать на дорожное покрытие, колесо блокируется. В этом случае шина не может больше передавать боковые силы, автомобиль становится неуправляемым и теряет устойчивость.

Тормозные силы уменьшаются, а тормозной путь увеличивается. Даже одно резкое нажатие на педаль тормоза может привести к блокировке колес. При этом автомобиль уже перестает реагировать на повороты руля и становится неуправляемым. (СЛАЙД № 5)

В автомобиле, оборудованном антиблокировочной системой, электронный блок управления ABS с помощью датчиков скорости вращения колес постоянно контролирует скорость всех колес.

Если одно из колес начинает входить в блокировку, ABS молниеносно вмешивается и снижает давление в тормозной системе, направленное на данное колесо, и таким образом предотвращает его полную остановку.

ABS может в течение миллисекунд отрегулировать тормозные силы для каждого колеса в отдельности.

При работе ABS давление в тормозном механизме не зависит от усилия нажатия на педаль тормоза, а определяется электронным блоком управления в соответствии с состоянием дорожного покрытия.

Благодаря ABS автомобиль остается управляемым и, таким образом, может избежать столкновения с возникающими на дороге препятствиями даже при резком торможении (рис. 2). В опасных дорожных ситуациях, когда экстренного торможения не избежать, антиблокировочная система ABS обеспечивает надежную поддержку водителю.

Рис. 2. Действие антиблокировочной системы (СЛАЙДЫ № 5, 6)

Во время интенсивного торможения ABS помогает автомобилю сохранить устойчивость и управляемость, обеспечивает более короткий тормозной путь. Кроме того, ABS способствует более равномерному износу шин. Система ABS не отключается.

Антипробуксовочная система (другое наименование – противобуксовочная система) предназначена для предотвращения пробуксовки ведущих колёс. Антипробуксовочная система построена на конструктивной основе антиблокировочной системы тормозов. В системе ASC реализованы две функции: (СЛАЙДЫ № 7)

- электронная блокировка дифференциала;

- управление крутящим моментом двигателя.

Для реализации противобуксовочных функций в системе используется насос обратной подачи и дополнительные электромагнитные клапаны на каждое из ведущих колес в гидравлическом блоке ABS:

- переключающий клапан;

- клапан высокого давления.

Работает в паре с АБС (рис. 3). Как только колесные датчики АБС фиксируют пробуксовку ведущих колес, противобуксовочная система автоматически уменьшает тяговое усилие (обороты) двигателя, а в некоторых случаях притормаживает те ведущие колеса, которые начинают буксовать (от одного до всех четырех). В таком режиме электроника обеспечивает максимально возможный разгон автомобиля при конкретных условиях дорожного покрытия.

Рис.3. Действие антиблокировочной системы (СЛАЙД № 7, 8)

Автомобили, оснащенные системой ASR, способны плавно трогаться даже на льду или гравийном покрытии. Автомобили с системой ASR также более устойчивы в поворотах при движении с незначительным ускорением.

В определенном смысле действие противобуксовочной системы обратно действию АБС.

Automatic Stability Control -Автоматический контроль устойчивости. Это система контроля устойчивости, которая может уменьшать мощности двигателя, до тех пор, пока автомобиль сможет тронуться с места, или продолжить разгон, без проворачивания колес.

Это происходит вне зависимости от того, как сильно водитель нажимает на педаль акселератора. Если снижения мощности двигателя не достаточно, ведущие колеса индивидуально притормаживаются, до тех пор пока колеса не получат оптимального сцепления с дорогой.

При разработке системы были поставлены две задачи: Стабильная управляемость должна быть обеспечена постоянно, как при движении по прямой, так и при поворотах, причем это должно происходить независимо от положения педали акселератора. Сцепление колес с дорогой должно быть оптимально использовано, особенно при попадании на участки с большой разницей коэффициентов сцепления справа и слева.

Интеллектуальная система управления предотвращает занос при разгоне на нетвердой или скользкой поверхности, обеспечивая таким образом курсовую устойчивость автомобиля.

Если колесо начинает проворачиваться, включается тормоз или происходит вмешательство в систему управления двигателем. Заслонка открывается ровно на столько, чтобы обеспечить управляемое прямолинейное движение, даже если акселератор нажат до пола.

Первая ступень воздействия системы это применение тормозов. От 0 до 40 км/ч повышенное тормозное усилие применяется к колесу, которое начинает проворачиваться. От 40 до 100 км/ч применяется пониженное усилие, чтобы снизить перегрев тормозов и сделать работу системы более плавной. После 100 км/ч тормоза не применяются, т.е. первая ступень не активируется. При включениии второй ступени, система ASC может прикрыть дроссельную заслонку и изменить угол зажигания, воздействуя на систему управления двигателем, понижая мощность до 50%.
Система контроля крутящего момента двигателя предотвращает блокировку ведущих колес если водитель резко снимает ногу с педали акселератора. Система может быть отключена при необходимости.

BAS(BA) — система помощи при торможении. (СЛАЙДЫ № 9, 10)

Рис.4. Состав системы BAS

На контроле у этой системы — скорость нажатия на педаль тормоза (так называемое «паническое торможение»). Стоит порезче ударить по педали тормоза, как система автоматически и максимально быстро (без помощи водителя) доводит давление жидкости в тормозной системе до максимума и автомобиль встает как вкопанный (при этом включается аварийная сигнализация). После удара по педали можно на нее больше даже не давить. Резко сокращается тормозной путь. Например, Renault Megane, оборудованный этой системой (а также ABS и EBD) останавливается со скорости 100 км/ч до 0 всего через 33–35 метров после удара по педали (на сухом асфальте).

EBD (Electronic Brake Distribution) — система распределения тормозных сил (электронный регулятор давления). Обеспечивает неравномерное, но оптимальное для конкретной ситуации распределение тормозных усилий по колесам.

Рис.5. Действие системы EBD (СЛАЙД № 11)

Эта система прекрасно добавляет ABS и делает его работу гораздо эффективнее (рис. 6). Если ABS срабатывает сразу, стоит лишь одному колесу заблокироваться, то система EBD помогает ABS держать на грани блокировки каждое колесо, распределяя тормозное усилие неравномерно и постоянно меняя его. Ведь одни колеса могут тормозить по льду, а другие в это время — по снегу, песку или асфальту.

Рис.6. Принцип действия системы распределения тормозных сил (СЛАЙД № 12)

SLS (система самовыравнивания подвески) - особая конструкция амортизаторов и/или пневморессор. SLS система может обеспечивать стабильность положения кузова в продольной оси относительно горизонтали при быстром движении по неровным дорогам и/или при полной загрузке.

Под воздействием тяжелого груза возможно проседание задней части автомобиля, что делает езду нестабильной. Система самовыравнивания подвески поддерживает постоянный клиренс, изменяя давление в амортизаторе в зависимости от загрузки автомобиля по сигналам от датчика высоты автомобиля, установленного в каждой пружине.

Рис. 7. Система самовыравнивания подвески (СЛАЙД № 13)

Рис. 8. Состав системы самовыравнивания подвески (СЛАЙД № 14)

1 – блок распределителя; 2 – блок управления; 3 – компрессор; 4 – линия датчика уровня;

5 – регулятор давления тормозной системы; 6 – задняя ось и стабилизатор поперечной устойчивости; 7 – пневмоэлемент амортизатора

Парковочная система (обиходное название – парктроник) является вспомогательной системой безопасности автомобиля. Она облегчает процесс парковки автомобиля за счет контроля расстояния до препятствия. Наибольшая эффективность от применения парковочных систем реализуется при движении автомобиля задним ходом, в темное время суток, при сильной тонировке стекол, а также в стесненных условиях.

Рис.9. Принцип действия парковочной системы (СЛАЙДЫ № 15, 16)

Торговое название Парктроник (Parktronic System), ввиду его популярности, стало нарицательным именем всех парковочных систем, устанавливаемых на автомобили.

Парктроник имеет следующее общее устройство:

- датчики парковки;

- электронный блок управления;

- устройство индикации.

В парковочных системах используются ультразвуковые датчики парковки. Парктроник обычно включает 4-8 датчиков парковки, из которых 4 задних датчика и, при необходимости, 2-4 передних датчика.

Датчик посылает сигнал ультразвуковой частоты (порядка 40 кГц) и принимает его отражение от препятствия. Чем меньше время возвращения сигнала, тем ближе находится препятствие. Эффективная работа датчика парковки осуществляется на расстоянии 0,25-1,8 м от препятствия.

Электрические сигналы от датчиков поступают в электронный блок управления. В зависимости от величины сигналов электронный блок управляет работой устройства индикации.

Устройство индикации (индикаторное устройство) служит для предупреждения о приближении препятствия. В устройствах применяются следующие виды индикации:

- звуковая;

- светодиодная;

- цифровая;

- оптическая.

Самой простой является звуковая индикация. Работа данного устройства характеризуется частотой подачи звуковых сигналов (от прерывистого до непрерывного сигнала). Звуковая сигнализация используется в системе APS.

В устройствах, оборудованных светодиодной индикацией, используется световая шкала. В зависимости от расстояния до препятствия происходит изменение цвета от зеленого к красному.

Устройство цифровой индикации показывает расстояние до препятствия. Обычно цифровая индикация совмещена со светодиодной.

Оптическая индикация предполагает наличие жидкокристаллического дисплея, на который выносится цифровая и цветовая информация, а также схематическое изображение автомобиля. Примером оптической парковочной системы является система OPS.

С целью улучшения заднего обзора в дополнение к парковочной системе может устанавливаться камера заднего вида. Камера снимает происходящее за автомобилем и передает на дисплей. Включение камеры производится при включении передачи заднего хода.

Следующим поколением развития парковочных систем является т.н. парковочный автопилот. Данная система, помимо контроля дистанции, осуществляет активную помощь при парковке задним ходом. Работа парковочного автопилота разделяется на следующие этапы:

- включение;

- поиск места на стоянке;

- автоматическая парковка.

Включение парковочного автопилота производится принудительно - специальной клавишей в кабине автомобиля.

Для поиска места на стоянке в конструкции системы предусмотрены четыре ультразвуковых датчика. Два датчика расположены с левой стороны автомобиля, другие два – с правой стороны. При движении автомобиля датчики фиксируют расстояние между стоящими автомобилями. При определении достаточного для парковки расстояния, на дисплей автомобиля выводится соответствующая информация.

Автоматическая парковка производится за счет соответствующего программного обеспечения в электронном блоке управления. В своей работе электронный блок взаимодействует со следующими системами:

- электроусилитель рулевого управления;

- тормозная система;

- системы ABS и ESP;

- система управления двигателем;

- система управления АКПП.

Включение в работу указанных систем производится в соответствии с определенным алгоритмом, что обеспечивает автоматическую парковку автомобиля. В любой момент работу парковочного автопилота можно перейти из автоматического в ручной режим.

Система курсовой устойчивости (другое наименование - система динамической стабилизации) предназначена для сохранения устойчивости и управляемости автомобиля за счет заблаговременного определения и устранения критической ситуации.

Система позволяет удерживать автомобиль в пределах заданной водителем траектории при различных режимах движения (разгоне, торможении, движении по прямой, в поворотах и при свободном качении).

Рис. 10. Действие системы курсовой устойчивости(СЛАЙД № 17)

Устройство и принцип действия системы курсовой устойчивости рассмотрены на примере самой распространенной системы ESP (рис. 10, 11).

Рис. 11. Действие системы курсовой устойчивости(СЛАЙД № 18)