Компоновочные схемы ABS на автомобиле

В параграфе 8.2. было показано, как ABS обеспечивает эффективное торможение и устойчивость одного колеса автотранспортного средства. Однако поведение автомобиля на дороге определяется всеми его колесами, поэтому большое значение имеет выбор схемы ABS для автомобиля или автопоезда в целом. Используя различные сочетания установки конструктивных элементов ABS на автомобиль, возможно получение тормозных систем с двух-, трех- и четырехканальным управлением, а также с двумя, тремя и четырьмя датчиками вращения колес. Это позволяет получать разные характеристики тормозной эффективности и управляемости автомобиля при его торможении с ABS.

Как правило, все они в равной степени эффективно срабатывают на ровных дорож­ных поверхностях, на прямых участках, но не­которые из них более эффективны при разных коэффициентах сцепления правых и левых колес или при торможении на поворотах.

На первый взгляд, наилучшим кажется применение ABS, управляющей индивидуально каждым колесом автомобиля. Но это не совсем так. Проанализируем наи­более распространенные компоновочные схемы ABS с точки зрения обеспечения основных требований: устойчивости, тормозной эффективности, комфортабельности и стоимости.

На рис. 26.5. ¸ 26.7. показаны наиболее распространенные компоновочные схемы ABS. Для удобства, компоновочные схемы ABS на автомобиле обозначаются в виде ряда цифр:

Например: 2 1 2 1

- первая цифра обозначает число дат­чиков угловой скорости, установленных на передних колесах;

- вторая цифра обозначает число моду­ляторов регулирующих давление рабочего тела в тормозных механизмах переднего моста;

- третья цифра обозначает число дат­чиков угловой скорости, установленных на заднем мосту;

- четвертая цифра обозначает число моду­ляторов, регулирующих давление рабочего тела в тормозных механизмах заднего моста.

Рассмотрим существующие компоновочные схемы ABS на автомобиле:

Схема 2222. (Рис. 26.5) Наиболее распространенная схема ABS. Она позволяет индивидуально контролировать и регулировать процесс торможения каждого колеса автомобиля. При этом обеспечивается максимальная устой­чивость и эффективность торможения. Однако при торможении на повороте, когда нормальная нагрузка перераспределяется с внутреннего борта автомобиля на наружный, или на дороге с бортовой не­равномерностью коэффициента сцепления (например, левые колеса на сухом асфальте, правые – на скользкой обочине), тормозные силы справа и слева будут сильно отличаться. Это неизбежно приводит, во-первых, к появлению момента, стремящегося развернуть автомобиль (поскольку ABS не дает колесам блокироваться, заноса не будет, но следствием этого момента является движение автомобиля с увеличенным углом увода). В таких случаях траектория движения легко выправляется рулем. Во-вторых, на управляемых колесах появляется момент, а значит, и на рулевом колесе. И если водитель не сумеет во время среагиро­вать, автомобиль может потерять устойчивость движения по заданной траектории.

Рис. 26.5. Компоновочные схемы ABS на автомобиле

Схема 2222 обеспечивает хорошую комфортабельность, по­скольку изменения тормозных сил на колесах, вызванные работой ABS, с большой вероятностью не совпадут по фазе из-за случайности процессов.

Эта схема отличается наибольшей стоимостью.

Схема 2221. (Рис. 26.5) ABS индивидуально контролирует передние ко­леса, а задние тормозные механизмы обслуживаются одним модулятором. При этом возможны два варианта регулирования тормозных сил на задних колесах:

а) по сигналу, идущему от колеса, которое находится в худших по сцеплению условиях, т. е. блокируется первым. Этот принцип носит название «селект лоу» (sl). Такая схема ликвидирует разворачивающий момент на заднем мосту, но оставляет его на рулевом колесе. На повороте устойчивость автомобиля против заноса, как правило, увеличивается, так как его наружное колесо создает меньшую тормозную силу и воспринимает боль­шую боковую реакцию.

При торможении на повороте или на неоднородной по сцеплению дороге в случае sl, отмечается некоторая потеря эффективности торможения, величина которой тем больше, чем больше нормальная нагрузка на задних колесах (по этой причине схема 2221 slчаще применяется на легковых автомобилях). Потеря тормозной эффективности по сравнению со схемой 2222 может достигать у легковых автомобилей 10–20%, у грузовых 40–50%;

б) по сигналу, идущему от колеса, которое находится в лучших по сцеплению условиях. Этот принцип носит название «селект хай» (sh). Данная схема на прямолинейной дороге с однородным коэффициентом сцепления обеспечивает хорошую устойчивость и тормозную эффектив­ность.

В случае применения принципа shпотеря тормозной эффективности значительно меньше, но колесо, находящееся на скользкой по­верхности, блокируется, а это, помимо износа шин, приводит к повышенному износу дифференциала и к значительному уменьшению запаса курсовой устойчивости.

Комфортабельность автомобиля при схеме 2221 несколько хуже, поскольку изменения тормозных моментов на задних колесах происходят синхронно. В результате торможение автомобиля сопровождается ощутимыми рывками. Стоимость такой ABS меньше чем у схемы 2222 примерно на 40%.

Схема 2122. (Рис. 26.5) Отличительной чертой этой схемы является от­сутствие момента на рулевом колесе при использовании прин­ципа sl. У грузовых автомобилей, где доля задних тормозных сил преобладает в создании суммарной тормозной силы над передними, потеря тормозной эффек­тивности по сравнению со схемой 2222 будет минимальна. Схема достаточно экономична и комфор­табельна.

Схема 2121.(Рис. 26.5)Выполненные по такой схеме ABS особенно привлекают своей экономичностью и достаточно высокой комфортабельностью. Обычно здесь на обоих мостах принимают принцип sl. Это обеспечивает отличную курсовую и траекторную устойчивость, но при бортовой неоднородности коэффициента сцепления и на повороте при­водит к заметному увеличению тормозного пути. Для повыше­ния тормозной эффективности иногда применяют принцип shдля регулирования давления в тормозных механизмах задних колес.

Схема 0021.Эта схема (рис. 26.6), обычно использующая принцип sl, позволяет получить хорошую устойчивость автомобиля к появлению заноса, но допускает блокирование передних колес и как следствие, потерю курсовой устойчивости. Снижение тормозной эффективности по сравнению со схемой 2222 особенно велико у автомобилей с большой нагрузкой на задние колеса, при их торможении на дороге с неодно­родным коэффициентом сцепления, а также на повороте. Комфортабельность ABS этой схемы низка, однако она улучшается с увеличением частоты срабатывания ABS и массы автомобиля. Стоимость ABS, выполненной по схеме 0021, не­ велика.

Рис. 26.6. Компоновочные схемы ABS на автомобиле

Схема 0011. (Рис. 26.6) При этой схеме, применяемой на заднеприводных автомобилях, датчик устанавливается на хвостовик ведущей шестерни главной передачи. При этом автоматически обеспечивается принцип sl. Такая ABS по характеристикам не отличается от схемы 0021, но дешевле ее а, главное, легко, и более эффективно мо­жет заменить регулятор тормозных сил.

Самой опасной ситуацией при торможении седельных авто­поездов является их складывание. Причиной этого служит бло­кирование задней оси тягача.

Это явление полностью устраняется применением на авто­поездах ABS типа 0011, наиболее дешевой и практически не требующей для установки доработки тормозной системы и автомобиля.

Схема 2211 (рис. 26.6) При этой схеме передний и задний контуры тормозного привода автомобиля раз­делены. Система имеет два передних и один задний датчи­к частоты вращения колес.

При торможении автомобиля, передние колеса которого находятся на разных по сцеплению поверх­ностях испытывают разворачивающий момент. Длиннобазные автомобили, использующие этот тип системы, не имеют тенденции к боковому уводу. Однако у короткобазных ав­томобилей иногда приходится использовать принцип sl, чтобы уменьшить их занос. Но и в случае использования принципа sh, появ­ляющийся занос автомобиля легко корректи­руется водителем поворотом руля.

Схема 2212 У этой схемы используется диагональное разделение контуров, система с тремя датчиками частоты вращения колес.

Тормозное усилие на передних колесах ре­гулируется индивидуально, а усилие на задних ко­лесах выбирается по нижнему уровню сцепле­ния колеса с дорогой sl. Поскольку используется диагональное разделение контуров, на задние колеса требуется установка двух модуляторов давления.

Схема 2200 (рис. 26.7) У этой схемы используется диагональное разделение контуров. Система с двумя передними датчиками частоты вращения колес.

Давление в тормозных механизмах передних колес ре­гулируется индивидуально и независимо друг от друга, а давление в тормозных механизмах задних колес находится под общим управлением, чаще всего используется стан­дартный регулятор тормозных сил. При установке этого типа ABS на переднеприводные авто­мобили улучшается их управляемость, но на заднеприводных автомобилях стабильность управления не гарантируется.

Рис. 26.7.Компоновочные схемы ABS на автомобиле

Схема 1111 (рис. 26.7) Данная компоновочная схема ABS устанавливается на автомобили с разделенными передним и задним контурами тормозного привода. Система, имеет один передний и один задний датчи­ки угловой частоты вращения колес и по одному модулятору на каждую ось.

Эта система обеспечивает одинаковое давление в приводе тормозных механизмов оси. Если колеса оси находятся в одинаковых условиях сцепления с дорогой, то торможение проходит с высокой эффективностью. Однако, при разных условиях сцепления тормозящих колес по бортам«микст», торможение сопровождается уводом автомобиля.

Схема 2111 (рис. 26.7) Данная компоновочная схема ABS устанавливается на автомобили с разделенными передним и задним контурами тормозного привода. Система, имеет два передних и один задний датчи­к частоты вращения колес. Она позволяет независимо оцени­вать степень сцепления передних колес с по­верхностью дороги и обеспе­чивает давление в приводе их тормозных механизмов в соответствии с принятым вариантом регулирования sl или sh.

В случае, если принят вариант регулирования sl, то процесс торможения автомобиля проходит с высокой устойчивостью, но пониженной тормозной эффективностью. Если принят вариант регулирования sh, и передние колеса находятся в одина­ковых по сцеплению условиях, система обеспечивает удовле­творительное торможение, при торможении «на миксте» возникает занос автомобиля.

26.7. Система антипробуксовки колес

Система антипробуксовки колес встроена в большинство систем ABS выполненных по схеме 2222, и использует её компоненты (датчики угловых скоростей колес, модуляторы давления). Начало срабатывания системы антипробуксовки колес приходится на скорость движения от 40 км/ч. Ко­гда электронный блок управления ABS опре­деляет увеличение скорости вращения одного из ведущих колес, к его тормозному механизму автоматически подается давление тормозной жидкости, которое притормозит это колесо до тех пор, пока его угловая скорость не сравняется с остальными колесами. Это позволяет повысить величину боковой реакции на тормозящих колесах, что способствует снижению опасности бокового заноса автомобиля. Притормаживание буксующего колеса позволяет через дифференциал увеличить силу тяги на отстающем колесе. Это также позволяет увеличить проходимость автомобиля. Такое регулирование позволяет обеспечивать высокую устойчивость и проходимость автомобиля особенно при движении на скользких дорогах и на поворотах.