Антиблокировочная система автомобиля

Федеральное агентство по образованию 

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

Кафедра «Техническая эксплуатация и ремонт автомобилей» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Семестровая работа

по дисциплине «Электрооборудование автомобиля» 

«АНТИБЛОКИРОВОЧНАЯ  СИСТЕМА АВТОМОБИЛЯ» 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:

ст.гр. АЭ-512

Парнюк  Е.В. 

Проверил:

доц. Комаров  Ю.Я. 
 
 
 
 
 

Волгоград 2010 
 

СОДЕРЖАНИЕ 

Введение………………………………………………………………………3

1. Конструкция современных АБС, установка элементов на автомобиле…………………………………………………………….5
2. Проблемы эксплуатации АБС……………………………………….12
3. АБС на практике……………………………………………………….15

Заключение……………………………………………………………………18

Список использованной литературы………………………………………...19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Введение

       Как ни странно, многие аварии происходят именно из-за высокой эффективности тормозов. На скользких дорогах - мокрых или покрытых ледяной коркой - экстренное задействование тормозов с целью быстро остановить автомобиль либо резко снизить его скорость приводит обычно к прямо противоположному результату. Колеса блокируются и теряют сцепление с дорожным покрытием, а автомобиль нисколько не уменьшает скорость и, более того, вовсе перестает слушаться руля.

      Статистика неумолима - 10% аварий происходит из-за того, что заблокированные передние колеса на льду, снегу и мокром асфальте не могут изменить направления движения автомобиля. Поэтому необходимо применять на автомобиле антиблокировочную систему.

      Наверное, одним из самых ярких свидетельств применения современных электронных технологий в автомобилестроении являются антиблокировочные системы тормозов (anti-lock braking system). Достаточно сказать, что в США и Канаде АБС имеют три четверти автомобилей, а Европа и Япония постепенно подтягиваются по этому показателю к лидерам. В настоящее время, согласно директиве 71/320 ЕЭС, Правилу № 13 ЕЭК ООН, национальным требованиям США и других стран, туристические и междугородние автобусы, большегрузные автомобили и автопоезда, не оснащенные АБС, к эксплуатации не допускаются.

       «Устройство для предотвращения жесткого торможения колес» немецкая фирма Bosch запатентовала в далеком 1936 году. А начало современной истории АБС было положено в 1964 году, когда дипломированный инженер Гейнц Либер (Heinz Leiber), в то время работавший в компании TELDIX GmbH из Гейдельберга (Heidelberg) разработал фундаментальные основы таких систем. Позже он возглавил отделение электрики и электроники автомобилей в фирме Mercedes-Benz (входящей в холдинг Daimler-Benz) из Штуттгарт-Унтертюркхайма (Stuttgart-Unterturkheim). Уже 9 декабря 1970 профессор Ханс Шеренберг (Hans Scherenberg), один из высших управляющих Daimler-Benz, объявил о создании первых работоспособных образцов антиблокировочной системы. Конечно, ни о какой сложной электронике в начале 70-х прошлого века не могло идти и речи, AБС с электронным управлением появились несколько позже и первую такую систему разработала в 1978 году фирма Bosch. Вполне естественно, что впервые устанавливать АБС на серийных автомобилях с 1978 года стала именно фирма Daimler-Benz. Это были автомобили Mercedes-Benz S-класса. С 1 октября 1992 года антиблокировочные системы входят в стандартную комплектацию всех автомобилей Mercedes, а вскоре после этого – BMW 7-ой серии.

       С момента представления системы ABS на мировой рынок, компания Bosch основательно усовершенствовала и модернизировала  технологию электронных тормозных систем. Их функциональная эффективность неуклонно повышается. Вместе с тем проводится и инженерная оптимизация, благодаря которой размеры и вес приборов становятся меньше. В октябре 2001 года компания Bosch выпустила систему ABS 8-го поколения. Ее вес составил 1,6 кг, что в сравнении с 6,9 кг первой системы 1978 года говорит об основательной оптимизации технологии.

       Более того, эта система все чаще применяется  в качестве стандартного оборудования, а некоторые из функций выполняемые  ею активно используются для обеспечения работы других систем комплекса активной безопасности автомобиля, таких как ASR, ESP и т. д. (им нужны те же самые датчики, да и управление тормозами для них также необходимо).  
 
 
 

1. Конструкция современных  АБС, установка  элементов на автомобиле.

        АБС (рис.1) состоит из электронного блока управления 1, гидравлического исполнительного устройства (модулятора), датчиков скорости вращения колес 2. Датчик состоит из катушки индуктивности и зубчатого ротора, прикрепляемого к вращающимся деталям. Система работает при условии поступления сигналов от всех колес, благодаря которым блок управления постоянно следит за скоростью вращения каждого из них. 

Рисунок 1. Антиблокировочная система

 
       Датчики. В зависимости от принятого в АБС алгоритма функционирования могут применяться различные датчики, дающие первичную информацию о скорости или ускорения автомобиля, давлении тормозном приводе. Необходимая производная информация получается путем дифференцирования   или    интегрирования первичной информации в блоке управления АБС.

   По  конструкции датчики могут быть механическими, электрическими, гидравлическими, пневматическими, радарными и др. В настоящее время широко применяются электрические датчики различных типов, дающие непрерывную информацию об угловой скорости тормозящего колеса. Дифференцирование выдаваемых датчиками данных дает возможность получать в блоке управления непрерывную информацию об угловом замедлении или ускорении колеса.

   Среди электрических датчиков наиболее широкое применение нашли датчики индуктивно-частотного типа. Схема такого датчика приведена на рис. 2.

Рисунок 2. Дисковый индуктивно-частотный  датчик

      Датчик состоит из ротора, представляющего собой зубчатый диск (или перфорированное кольцо) из магнитного сплава, закрепленного на колесе (обычно на тормозном барабане), и катушки индуктивности, установленной неподвижно (часто на тормозном щите). Между сердечником катушки и зубчатым диском предусматривается небольшой зазор (индуктивно-частотный датчик бесконтактный). При вращении ротора в катушке индуктивности наводится импульсная ЭДС, частота и амплитуда которой пропорциональна угловой скорости диска, а следовательно, колеса. Частота импульсной ЭДС зависит от числа зубьев ротора, колеблющегося в выполненных конструкциях в пределах 60...200. Как отмечалось, дифференцирование в блоке управления непрерывных данных об угловой скорости дает возможность получать непрерывные сведения об ускорении и замедлении колеса; можно также получать в блоке управления данные о линейной скорости автомобиля. Для этого необходимо предусмотреть в блоке управления запоминание угловой скорости в момент начала торможения и вычислять линейную скорость по выражению

где ω_0к — угловая скорость колеса в момент начала торможения.

   Следует иметь в виду, что указанные  вычисления производятся с некоторыми погрешностями, что отражается на качестве регулирования тормозного момента.

   Гидро- и пневмодатчики, дающие непрерывную информацию о давлении в тормозном приводе, применяют сравнительно редко, так как алгоритмы функционирования, в которых используется эта информация, не получили широкого применения.

   Блок  управления АБС. Качество регулирования тормозных моментов на колесах автомобиля в большой степени зависит от степени учета инерционности как элементов самого автомобиля (колес, тормозного привода, тормозных механизмов), так и инерционности элементов АБС (датчиков,   модуляторов,   блоков   управления).

   Наибольшее  применение нашли электронные блоки управления, обладающие минимальной инерционностью. Кроме того, только в электронных блоках возможно такое регулирование тормозных моментов, при котором можно учитывать как инерционность элементов тормозной системы, так и ряд других факторов: скорость автомобиля, упругие свойства шин и рессор, гистерезисные потери и др.

   Электронные блоки могут быть аналоговыми, цифровыми и комбинированными. В настоящее время некоторое распространение получили аналоговые блоки, которые собирают    на    печатной    плате.    Цифровые блоки управления строят с применением интегральных схем, они могут обеспечить высокое качество регулирования, но имеют высокую стоимость.

   Современный аналоговый блок управления включает примерно 250...300 электронных элементов: резисторов, конденсаторов и пр. Цифровой блок имеет во много раз большее число элементов.

   Электронный блок усложняется рядом дополнительных устройств: защиты от внешних электромагнитных полей, нарушающих процесс регулирования; защиты от коротких замыканий внешних цепей; сигнализации, предупреждающей водителя о неисправности системы.

     В блок управления непрерывно  поступает информация от датчиков. Здесь происходит логическая обработка полученных данных: дифференцирование, интегрирование, сравнение с заданными установками, усиление и выдача команд модуляторам давления.

    Модуляторы.  Выполняют команду модуляторы, содержащие, как правило, два электромагнитных клапана. Первый перекрывает доступ жидкости в магистраль, идущую от главного цилиндра к колесу, второй - при избыточном давлении открывает путь тормозной жидкости в резервуар гидроаккумулятора. Частота работы модулятора колеблется, обычно от четырех до семнадцати Гц.

       Свои функции современные АБС  системы выполняют по следующему  алгоритму: электромагнитные датчики непрерывно передают в электронный блок управления информацию о скорости вращения колес автомобиля, тот обрабатывает ее и посылает соответствующие указания на исполнительное устройство, которое непосредственно регулирует давление в тормозной системе. Как только угловая скорость колеса автомобиля уменьшается настолько, что возникает угроза блокировки последнего, АБС моментально дает о себе знать - блок управления подает команду на открытие электромагнитного клапана гидроагрегата, что приводит к уменьшению давления тормозной жидкости в соответствующем рабочем контуре и уменьшению тормозного момента на данном колесе. Как только датчик оповестит блок управления о том, что колесо опять набрало определенную скорость, клапан перекроется, и давление в тормозном контуре опять повыситься. Далее цикл повториться, причем количество циклов в секунду для современных АБС колеблется в пределах от 10 до 15.

        На сегодняшний день существует  множество разработок антиблокировочных  систем, но все они подразделяются на: двухканальные, трехканальные и четырехканальные. Двухканальные АБС имеют три датчика, устанавливаемые на передних колесах и на ведущей шестерне главной передачи, но они способны регулировать тормозное усилие только попарно, на каждой оси. В отличие от двухканальных, трехканальные "умудряются" регулировать давление в тормозных механизмах передних колес по отдельности. Наиболее эффективно же свою работу выполняют более дорогие четырехканальные АБС. Они имеют четыре датчика, по одному для каждого колеса, и давление, в каждом из четырех тормозных механизмов, устанавливают индивидуально.  

           В новейших ABS с помощью компьютера оценивается динамика движения автомобиля, угол наклона дорожного полотна, сцепление с поверхностью дороги, влияние включенного круиз-контроля при замедлении автомобиля и другие факторы и, на основании этой информации определяет какое нужно давление в тормозной магистрали. Определив величину давления, его обеспечивают подачей или стравливанием тормозной жидкости в гидроаккумулятор.

     Конструкторы концерна Daimler-Chrysler совместно с компанией Lucas недавно решили еще одну задачу. В случае, когда есть необходимость срочно остановить автомобиль (как правило в таких случаях водитель жмет на педаль тормоза быстрее и сильнее - "бьет" по тормозам), система АБС с помощью бортового компьютера определяет оптимальное давление и минимальный тормозной путь, достижимые в конкретных дорожных условиях и, с помощью изменения давления в магистрали, действую за водителя, исполняет его желание самым лучшим способом.