Предположим, что первое ведущее колесо находится на покрытии с низким коэффициентом сцепления φ₁, а второе колесо - на покрытии с высоким φ₂. Попытаемся тронуться, постоянно увеличивая M_к. На колесах возникнут силы тяги P_т1 и Р_т2, которые благодаря симметрии дифференциала равны между собой. Тогда сила тяги автомобиля Р_к = 2Р_т1 и увеличивается с увеличением M_к.

После достижения максимальной силы тяги Р_т.max1 первое колесо начинает буксовать. Сила тяги автомобиля несколько уменьшается и перестает зависеть от М_к. При этом Р_к < 2Р_т.max1.

Таково обычное поведение автомобиля, не оборудованного ПБС или хотя бы блокировкой дифференциала.

Рисунок 3 - Управление ведущим мостом автомобиля

А теперь воздействуем на тормозной диск первого колеса силой Р_B1, которая создает тормозной момент M_т1. Он противодействует крутящему моменту, в результате возникает реактивный момент, и, следовательно, крутящий момент увеличивается.

Ко второму колесу будет подводиться точно такой же увеличенный крутящий момент, и сила тяги автомобиля определится следующей формулой:

Р_к= 2Р_т1+Р_доп,

где Р_доп - дополнительная сила тяги.

В результате динамика разгона автомобиля значительно улучшится.

В данном примере проявила себя основная функция ПБС - электронное блокирование дифференциала, которое действует более точно, чем механическое блокирование.

Необходимо отметить, что М_т1 должен быть меньше крутящего момента, иначе колесо из тягового режима перейдет в тормозной и начнет сдерживать автомобиль. Кроме того, момент необходимо передавать плавно: ведь хорошо известно, что резкость в управлении - одна из причин возможной потери автомобилем устойчивости.

Если и дальше увеличивать М_к, то можно достигнуть Р_т.max2, и буксовать начнет второе колесо. Дальше возможны два пути: или начать притормаживать второе колесо так, чтобы удержать его буксование в оптимальной области или уменьшить М_к, вмешавшись в управление двигателем.

Подводя итог, сделаем вывод, что противобуксовочная функция может быть реализована одним из трех способов:

• во-первых, только управлением тормозами ведущих колес (система EDS),

• во-вторых, только уменьшением крутящего момента двигателя путем замедления подачи сигнала, закрытия дроссельной заслонки (подачи газа), перекрывания одного или нескольких каналов подачи топлива,

• в-третьих - одновременным управлением тормозами и двигателем (система управления тяговыми усилиями ASR - при пробуксовке ASR вначале притормаживает соответствующее колесо, передавая крутящий момент на другое, имеющее лучшее сцепление с дорогой; если этого недостаточно, подключается электронное управление дроссельной заслонкой).

На практике применяются все три способа.

1.3 Общее устройство ПБС

ПБС призвана не допустить пробуксовки ведущих колес при разгоне. (Склонность к пробуксовке больше у ведущих колес. Например, при резком трогании с места буксуют только они. Для исключения заноса необходимо, чтобы сила сцепления колеса с дорогой была больше суммы сил, приложенных к нему. Ведущие колеса уже нагружены тяговым усилием или силой торможения двигателем, поэтому при появлении боковых воздействий они раньше чем ведомые теряют сцепление с дорогой. У переднеприводного автомобиля, если он движется без багажа и пассажиров, задняя ось также склонна к заносу, так как на нее приходится меньший вес, чем на передние колеса, соответственно меньше сила сцепления с дорогой).

---

ПБС предусматривает обязательное наличие датчиков скорости вращения колёс АБС и устройства управления и обработки информации (УУиОИ). УУиОИ сравнивает скорость вращения обоих ведущих колёс друг с другом и со скоростью вращения неведущих колес. Чрезмерная скорость одного из ведущих колес свидетельствует о проскальзывании колеса.

Применяемые ПБС представляют собой замкнутую систему автоматического регулирования. Она состоит из объекта регулирования (колесо автомобиля) и управляющей подсистемы, в которую входят датчик угловой скорости колеса, УУиОИ и устройство воздействия, включающее в себя тормозной механизм. Для согласования сигналов устройства управления с исполнительными механизмами применяются устройства согласования. На данном этапе развития в автомобиле используются исключительно пневматические или гидравлические исполнительные приводы регулирующих органов (тормозных механизмов). Поэтому для согласования устройства управления с ними используют преобразователи команд, представленных электрическими сигналами, в команды, представленные пневматическими или гидравлическими сигналами. Такие преобразователи (электрогидравлические или электропневматические) получили название модуляторов.

Модуляторы ПБС могут иметь различное устройство: клапанное, золотниковое, диафрагменное и смешанное. Они изменяют давление в тормозных цилиндрах по командам, получаемым от устройства управления.

Структурная схема ПБС для тормозной системы с пневматическим приводом тормозных механизмов приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Структурная схема одного канала ПБС.

На схеме указаны следующие элементы:

а) объект управления ОУ (колесо). Основной параметр — угловая скорость колеса (частота вращения) ω_к;

б) Д_у.с.к — датчик угловой скорости колеса со встроенным преобразователем частоты вращения колеса в электрическую величину (напряжение, представленную двоичным кодом.

в) УУиОИ — устройство управления и обработки информации, обрабатывающее полученную информацию по заданному алгоритму с учетом цели управления z(t). С выхода УУиОИ команды, представленные импульсами с переменной длительностью, изменяющейся по требуемому алгоритму управления, поступают на модулятор;

г) Модулятор — выполняет функции преобразователя длительности электрического импульса в аналог - пневматическую величину (давление).

д) ИМ — исполнительный механизм (тормозные камеры), преобразующий пневматическую величину (давление) в механическую величину (перемещение фрикционных элементов тормозного механизма).

е) РО — регулирующий орган (тормозной механизм), преобразующий перемещение фрикционных элементов тормозного механизма в тормозную силу.

Работает ПБС следующим образом. Информация о пробуксовке колеса поступает с датчика Д_у._с._к. Сигнал с датчика поступает на УУиОИ. Последнее обрабатывает входную информацию, характеризующую поведение колес. Как только скорость колеса приближается к максимальной, т.е. возникает опасность пробуксовки колеса, ПБС подтормаживает это колесо. После достижения скоростью данного колеса скорости, сравнимой со скоростями остальных колёс, давление в тормозных камерах снижается. Такие циклы повторяются до тех пор, пока не исчезнет угроза пробуксовки колеса. Сформированные команды на основе полученной информации и алгоритма управления поступают на модулятор, который преобразует команды с УУиОИ в пневматический сигнал, соответствующий параметрам входа исполнительного механизма. ИМ воздействует на регулирующий орган одного или нескольких колес, обеспечивая необходимый режим движения автомобиля.

---

2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Выберем для модернизации противобуксовочную систему EDS (Elektronische Differentialsperre) с притормаживанием пробуксовывающего колеса, т.к. этот принцип предотвращения проскальзывания используется во всех противобуксовочных системах и является достаточно эффективным. Добавление же к нему других способов в целом лишь делает системы разнообразных фирм-производителей отличными друг от друга. Кроме того, EDS конструктивно проще и дешевле остальных систем.

Система EDS носит также название электронной блокировки дифференциала (ЭБД), т.к. притормаживает колесо, буксующее больше, имитируя блокировку межколесного дифференциала.

Рассмотрим принцип действия дифференциала.

Дифференциал (набор шестерен) пропорционально распределяет крутящий момент между ведущими колёсами, а также автоматически компенсирует разницу в их скорости вращения.

Рисунок 5 – Принцип действия дифференциала

При нормально работающем (незаблокированном) дифференциале и одинаковом коэффициенте сцепления правого и левого колес с дорогой тяговые усилия на них обоих всегда одинаковы. На каждое из них приходится по 50 % крутящего момента, поступающего на вход дифференциала. Это означает, что то из ведущих колес, которое по условиям сцепления может реализовать меньшее тяговое усилие, одновременно (в силу равенства крутящих моментов) ограничивает и тягу противоположного колеса, тогда как блокировка дифференциала при несовпадении условий сцепления правых и левых колес устраняет эту равнораспределенность.

Как правило, автомобиль приводится в движение обоими колесами ведущего моста. Однако между ними нет жесткой кинематической связи. На поворотах они проходит пути разной длины, из-за чего их угловые скорости тоже должны быть разными. Это несовпадение угловых скоростей компенсируется за счет работы дифференциального механизма, устанавливаемого между ведущими колесами

При прохождении поворотов крутящий момент распределяется так, что движение автомобили возможно и при названном несовпадении. Сказанное означает, что это движение осуществляется без проскальзывания колес и нарушения характеристик их бокового увода, не вызывая дополнительного износа шин и не оказывая вредного влияния на работу рулевого управления.

На дорогах с перепадом коэффициента сцепления по ширине проезжей части может возникнуть буксование одного из колес, иными словами, выравнивающий эффект дифференциала в этом случае оборачивается уменьшением реализуемого тягового усилия. Каждое из колес может передавать при этом усилие не больше допускаемого по условиям сцепления на скользкой стороне покрытия.

1) Механическая блокировка дифференциала

Механическая блокировка, устраняющая выравнивающий эффект, обеспечивает и улучшение тяговых свойств, проистекающее из того, что при односторонней скользкости покрытия колесо, имеющее больший коэффициент сцепления с дорогой, может реализовать и большее тяговое усилие.

---

Однако в переднем ведущем мосту механическая блокировка дифференциала практически неприменима. Перепад тяговых усилий на противоположных колесах слишком сильно понизил бы комфортность управления автомобилем.

Кроме того, обычные механизмы блокировки дифференциала в общем случае непригодны для автомобилей с антиблокировочной системой, которая, регулируя процесс торможения, оказалось бы под их существенным влиянием.

2) Электронная блокировка дифференциала

Названных недостатков лишена система электронной блокировки дифференциала (EDS).

Электронный авторегулятор, получая сигналы от датчиков частоты вращения, имеющихся в составе ABS, определяет угловые скорости ведущих колес и непрерывно сопоставляет их между собой. При несовпадении угловых скоростей, возникающем, например, при буксовании одного из колес, оно подтормаживается до тех пор, пока не сравняется по частоте вращения с небуксующим. В результате такого регулирования возникает реактивный момент, который в случае необходимости создает эффект механически заблокированного дифференциала.

Соответственно колесо, имеющее лучшие условия сцепления с дорожным покрытием, может передавать большее тяговое усилие. Перераспределение тягового усилия между колесами может происходить в интервале от 0 до 100%.

Силы, обусловленные работой системы EDS, настолько незначительны, что не оказывают негативного влияния на управляемость и устойчивость автомобиля при движении. Система в равной мере пригодна также для передне- и полноприводных машин.

При разности частот вращения порядка 110 1/мин система автоматически включается в работу и без ограничений действует при скоростях от 0 до 40 км/ч. При последующем повышении скорости система плавно и совершенно незаметно для водителя выходит из рабочего режима.

Система EDS действует и при движении задним ходом, однако при прохождении поворотов она не срабатывает.

Самопроизвольное срабатывание тормоза при нормальной езде исключается, поскольку система имеет многократную как электронную, так и гидравлическую защиту. Изменение температуры тормозов непрерывно контролируется электроникой авторегулятора, которая воспроизводит ее в функции продолжительности и частоты срабатывания EDS. При превышении допустимой температуры система EDS отключается. Действие ABS тормозной системы после такого отключения сохраняется.

ПБС является естественным развитием АБС. Она полностью выполняет функцию АБС и дополнительно предохраняет ведущие колеса от буксования при трогании и разгоне. Иными словами, при торможении ПБС работает как АБС, а при движении решает свои собственные задачи.

Благодаря работе ПБС повышается потенциал безопасности автомобиля, улучшаются его тяговые характеристики при движении в неблагоприятных дорожных условиях, а также облегчаются процессы трогания с места, интенсивного разгона, движения на подъем и эксплуатации автомобиля в сложных погодных условиях.

---

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ

Функция ПБС достигается притормаживанием одного или обоих ведущих колес.

Конструктивно ПБС отличается от АБС наличием дополнительных узлов:

• источника давления тормозной жидкости (Давление тормозной жидкости при торможении создает водитель, нажимая на педаль и используя помощь усилителя. При движении водитель давит на педаль акселератора, а педаль тормоза отпущена, следовательно, давление в тормозных механизмах отсутствует. Поэтому для создания тормозного момента необходим источник давления, например гидронасос с гидроаккумулятором),

• электромагнитных клапанов, подключающих этот источник вместо главного тормозного цилиндра.

Разрабатываемая система EDS внедрена в ABS. Схема ABS, в которую внедряется EDS, изображена на рисунке 6.

1 - Резервуар

2 - Предохранительный клапан

3 - Давление в аккумуляторе и переключатель аварийной сигнализации

4 - Главный клапан

Рисунок 6 – Схема системы ABS

5 - Внутренний резервуар главного тормозного цилиндра

6 - Уплотнители поршней тормозного цилиндра

7 - Контрольный (золотниковый) клапан

8 - Камера усилителя

9 - Педаль тормоза

10 - Механизм рычага «ножницы»

11 - Поршень усилителя

12 Поршень главного цилиндра

13 - Противодействующая муфта

14 - Впускной клапан (при нормальной работе тормозов открыт)

15 - Выпускной клапан (при нормальной главного работе тормозов закрыт)

16 - Левый передний тормоз

17 - Правый передний тормоз

18 - Задняя ось

В состав гидроагрегата, кроме штатных насоса с электродвигателем, модулятора с шестью электромагнитными клапанами, гидроаккумулятора, дополнительным узлом входит блок клапанов системы EDS. При этом колесные датчики сигнализируют как о блокировке колес, так и о пробуксовке.

Функциональная схема размещения ПБС с притормаживанием колеса на автомобиле приведена в Приложении А.

Главный тормозной цилиндр предназначен для преобразования усилия, прилагаемого к педали тормоза, в избыточное давление тормозной жидкости и распределения его по рабочим контурам (трубопроводу). С главным цилиндром объединен резервуар для тормозной жидкости. По контурам давление передается к колесным цилиндрам, и они прижимают тормозные колодки к дискам и барабанам (на передних колёсах обычно используется дисковый тормозной механизм, на задних – барабанный).

Вакуумный усилитель увеличивает силу, создающую давление в тормозной системе. Для этого используется разрежение, создаваемое в вакуумной камере усилителя. Во многих автомобилях камера усилителя соединена с впускным трактом (коллектором) двигателя, где во время работы силового агрегата всегда создается разрежение.

Гидроаккумулятор давления предназначен для накапливания жидкости, поступающей от насоса, и передачи её в моменты наибольших расходов.

Электромагнитные клапаны АБС - модуляторы - используются и в ПБС для модулирования (управления) давления тормозной жидкости в тормозных камерах ведущих колес. В каждом из контуров тормозной системы предусмотрено два клапана - впускной, который открывает путь жидкости из аккумулятора давления к рабочему цилиндру, когда надо увеличить тормозное усилие, и выпускной, позволяющий жидкости уйти обратно в аккумулятор, когда давление надо ослабить, т.е. в режиме работы ABS (вся жидкость, попадающая в аккумулятор, возвращается в главный тормозной цилиндр при выключении тормозов). Эти клапаны при работе системы либо открываются поочередно, либо закрыты, если давление в контуре должно сохраняться неизменным.

---

Смотрите также файлы

• Каля-маля.doc

• 6.doc

• 5.doc

• 3.doc

• 2.doc