Специальный тест. Наука тормозить — журнал За рулем

Специальный тест. Наука тормозить

— Персики! Стой!!! — вскрикивает жена. Взгляд в зеркало, щелчок правым поворотником — и я пытаюсь резко затормозить на припорошенной песком обочине. Какое там — с заблокированными передними колесами и почти свободно катящимися задними «КИА Рио» пролетел придорожный рынок — пришлось пятиться задом. Обидно: помнится, VAZ 2111 тормозил куда лучше. В чем же дело?

С ЭЛЕКТРОНИКОЙ И БЕЗ

Максимальное замедление автомобиля достигается при небольшом проскальзывании в пятне контакта — около 20%. Чуть недотормозил — и путь до остановки увеличился. Перетормозил — машина пошла юзом. До появления ABS эту грань приходилось ловить водителю. А поскольку человеку легче всего дозировать усилие на педали в диапазоне примерно 24–26 кг, соответственно настраивали и вакуумный усилитель. Делать его очень мощным опасно — поймать разницу в сотни граммов сложнее, чем в килограммы. Соответственно, возрастает риск заблокировать колеса и потерять управление, особенно на скользком покрытии.

У груженого автомобиля блокировка, естественно, наступает при большем усилии на педали — водитель должен это учитывать. Но компенсировать перераспределение нагрузки — а ведь дополнительный вес приходится в основном на заднюю ось — он не может. За этим следит регулятор распределения тормозных сил по осям (его чаще называют «колдуном»). Увеличилась нагрузка на задние колеса — добавилась и тормозная сила.

С появлением антиблокировочных систем задача водителя упростилась: грань эффективного торможения теперь ловит электроника. А значит, вакуумный усилитель, да и всю систему можно и нужно делать мощнее. Но проблема в том, что в России, например, покупатели охотнее тратятся на кондиционер, «музыку» и другие элементы комфорта, чем на средства безопасности. В результате ABS часто оказывается в списке опций, а на дорогах появляются машины с мощными тормозами, изначально рассчитанными на электронную «узду», но… без таковой. Чтобы разобраться, как работают тормоза, утратившие ABS, мы взяли три пары автомобилей: «Хёндэ Акцент», «Рено Логан» и «Форд Фокус».

УРОКИ ТОРМОЖЕНИЯ

С антиблокировочной системой тормозить легко: сильный удар по педали, и через три секунды стрекота электроники машина останавливается. Пять — семь торможений подряд прогревают колодки и покрышки и позволяют сократить дистанцию на несколько метров. Вот как выглядят результаты торможений со 100 км/ч: «Акцент» — 43,6 м, «Логан» — 42,9 м, а «Фокус» и вовсе 38,9 м!

Без ABS тормозить несравненно сложнее — нужно точно дозировать усилие на педали, пытаясь удержаться на грани блокировки. А усилие это постоянно «плывет» по мере прогрева тормозов и шин — приходится кататься, остужать механизмы… В общем, морока. Как оказалось после длительной «пристрелки», те же модели на таких же покрышках, но без ABS останавливаются куда медленнее: «Акцент» — через 51,0 м, «Логан» — 51,9 м, «Фокус» — 46,7 м. Тормозной путь возрос на 7–9 м или около 20% — достаточно, чтобы «собрать» одну-две машины впереди.

АЛЬТЕРНАТИВЫ НЕТ

Раньше тормоза настраивали так, чтобы избежать опережающей блокировки задних колес, ведущей к заносу и потере управления. Сегодня эту и более сложные задачи легко решает антиблокировочная система — она вообще не допускает блокировки колес. Однако в случае ее изъятия приходится идти на принудительное ограничение эффективности задних тормозов.

Ограничить тормозную силу на корме можно по-разному. На «Рено Логан» в упрощенной версии вместо ABS установили простой, но вполне работоспособный «колдун». Полная нагрузка (пять человек плюс 50 кг в багажнике) хотя и увеличила исходно немалый тормозной путь, но всего на 1,8 м (3%) — до 53,7 м.

В «Хёндэ Акцент» и «Форде-Фокус» реализована другая схема — в отсутствие электроники на главном тормозном цилиндре стоят специальные клапаны, ограничивающие давление в заднем контуре независимо от нагрузки. Причем настолько, чтобы корма не блокировалась даже у порожней машины на скользком покрытии. Из-за этого при увеличении нагрузки задние колеса явно недотормаживают. Контрольные замеры это полностью подтвердили: загруженный балластом «Фокус» прибавил сразу 10,7 м (23%) и остановился лишь через 57,4 м!

Особенно велика разница в сравнении с груженой машиной с ABS, которая останавливается всего через 40,2 м — путь на 17,2 м или 43% короче! Точку ее остановки «Форд» без ABS проходит на 54 км/ч — если собираетесь возить семью, трижды подумайте, стоит ли экономить на безопасности. Необходимо учитывать и то, что работающие вполсилы задние тормоза прирабатываются дольше обычного — в начале эксплуатации тормозной путь редакционных машин без ABS был больше еще на шесть-восемь метров (ЗР, 2005, № 9).

УПРАЖНЕНИЕ ДЛЯ БОДРОГО КАМАЗА

Формально к производителям претензий нет. Очень мягкое Правило ЕЭК ООН № 13, по сути, требует хоть какой-нибудь тормозной системы — минимально допустимое замедление для легковых автомобилей составляет всего 5,8 м/с2, что соответствует тормозному пути 67 м со 100 км/ч. Это упражнение выполнит и КамАЗ, а вот перевыполнение норматива — вопрос конкуренции.

В развитых странах граждане привыкли беспокоиться о своем здоровье и безопасности. России пока до этого далеко — здесь недорогие иномарки расхватывают, как горячие пирожки, и лишние деньги на средства безопасности предпочитают не тратить. Беда в том, что появившийся десяток лет назад стереотип, будто хороший водитель способен «перетормозить» ABS, ныне не работает. Любую современную машину изначально проектируют под электронные системы безопасности, и никакой производитель ради небольших продаж в третьих странах не станет создавать другие тормоза — он лишь изымет электронику из существующих. Но цена устранения ABS — лишний десяток метров тормозного пути!

ДО УПОРА!

У многих владельцев машин с ABS существует стойкое убеждение — «захрюкала» система при торможении — значит, сильнее давить на педаль тормоза не нужно. Дескать, и так уже колеса блокируются. Мы попытались наращивать усилие в диапазоне от начальных 22 кг до четверти тонны. При малых усилиях разброс результатов достигает трех метров — есть и отличные, и «так себе». При высоких усилиях на педали показатели куда стабильнее, а тормозной путь пусть немного, но короче. Между прочим, ABSолютно лучший результат в торможении показан при усилии на педали 255 кг — «Форд Фокус» с ABS и дисковыми тормозами сзади, выступая вне зачета на колесах 205/55R16 Continental Premium Contact, остановился через 36,3 м. Отсюда вывод — при экстренном торможении на машине с ABS педаль нужно давить изо всей силы! Цена обретенного опыта — погнутая педаль в одной из машин.

ДО ДЫМА НЕ ОБЯЗАТЕЛЬНО

Бытует также мнение, что на машине без ABS тормозить надо «в пол», до дыма! Дескать, так эффективнее всего. Мы, естественно, попробовали. Чтобы сберечь колеса, торможение проводили с 50 км/ч. Результат — 11,5 м в аккуратном торможении на грани блокировки и усилии на педали 17 кг и ровно столько же в дыму горящей резины, с полной блокировкой носа и усилии за 200 кг. Комментарии излишни — чуда не случилось, тормозной путь короче не стал. Зато налицо полная потеря управления и уход машины с прямолинейной траектории.

АНАТОЛИЙ ЮЛЬЕВИЧ КАРПЕНКОВ

6.11.1947–12.10.2005 

Это последний материал, над которым работал Анатолий Юльевич. Тормозить целый день — монотонная и утомительная работа. А когда она еще и не клеится… Результаты «плывут», цифры не лезут ни в какие ворота…

Выбравшись из-за руля, Юльич сунул в зубы неизменную сигаретку, в крепких выражениях прокомментировал сделанное и задумался. Никто не сомневался, что он докопается до сути, что-нибудь придумает и завтра с утра работа будет завершена… Завершали этот тест другие, и намного позднее. Назавтра с утра свалились иные проблемы. Анатолий Юльевич умер на полигоне, куда почти 35 лет назад он пришел работать после окончания Московского автомеханического института. Где начинался его путь инженера и испытателя.

После полигона вкалывал в автохозяйствах, потом снова должность инженера-испытателя, уже на АЗЛК. Уговорить Юльича перейти в редакцию «За рулем» было непросто. «Какой из меня журналист», — ворчал он, однако согласился и быстро завоевал здесь непререкаемый авторитет. Его уважало начальство и боготворила молодежь. Со всеми автомобильными (а порой и неавтомобильными) проблемами шли к нему. Последним аргументом в споре обычно становилось: «Так Юльич сказал!». Редактор, навострив уши, ждал его вердикта после очередного теста.

Подпись «Анатолий Карпенков» нечасто появлялась под статьями в журнале, но в большинство материалов вложен и его труд. Так будет и впредь — нереализованные идеи Анатолия Юльевича будут воплощать те, кто многому у него научился. Ведь лучшая память о человеке — в его делах и его учениках.

Тормозной путь с АБС и без него

ABS – это не только настоящий помощник для современных водителей, но и гарантия безопасности пассажиров. Еще совсем недавно только опыт водителя влиял на длину тормозного пути. Нужно было тонко чувствовать машину и интуитивно нажимать на тормоз сильнее или слабее. Диапазон для более точного нажатия педали: от 24 до 26 кг. Для этого необходима настройка вакуумного усилителя. Мощным его делать нельзя, потому что в таком случае придется «ловить» разницу в граммах. Если торможение будет неправильным по дозировке, вполне возможно, что колеса заблокируются, и машина станет неуправляемой. Особенно опасна такая ситуация на зимней или мокрой дороге. Сегодня функцию «ловить грань» берет на себя ABS. Электроника сама определит как нужно затормозить. Именно эта разработка позволила установить более мощный вакуумный усилитель.

С появлением ABS тормозить стало намного проще. Нажал на педаль, и через пару секунд машина остановится, по этому

тормозной путь с абс и без него, на много отличается. Иначе, водителю нужно не только определить силу нажатия на педаль, чтобы остановиться и в то же время не заблокировать колеса. Кроме того, нужно учитывать, что сила давления на тормоз будет разной в разное время работы автомобиля. В недавнем прошлом механики настраивали тормозную систему так, чтобы задние колеса не блокировались и автомобиль не заносило. Сейчас таких проблем нет, ABS решает за водителя как нужно тормозить. Тем не менее, еще встречается достаточное количество машин без ABS. В этом случае необходимо чуть ограничить эффективность заднего тормоза с обеих сторон.

Есть много способов, как ограничить силу торможения авто. Например, вместо ABS установили простой «колдун» (регулятор тормозных усилий). В таком случае груженая машина будет иметь более длинный тормозной путь. Иногда в отсутствие электроники встречается такая схема: на главный тормозной цилиндр установлены особые клапаны, которые способны ограничивать давление во всем заднем контуре. В этом случае тяжесть нагрузки не будет иметь значения. Кроме того, корма машины не будет блокироваться даже у совсем легкой машины на скользкой дороге. Плохо то, что при увеличении веса чувствуется, что задние колеса ощутимо тормозят хуже.

 

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

сравнение и правила использования системы

АВS (anti-lock breaking system) переводится  с английского как антиблокировочная система. Была изобретена в 80-х годах прошлого века. С тех пор устанавливается на легковые, грузовые автомобили, мотоциклы. Ее наличие повышает безопасность, управляемость транспортного средства. За время эксплуатации система была модернизирована, но основная функция по разблокировке колес не изменилась.

Принцип действия

Система предотвращает блокировку при резком торможении или в условиях скользкого покрытия. Педаль тормоза мгновенно останавливает колеса, при этом автомобиль по инерции продолжает движение. Блокировка приводит к потере управления автомобилем, он не реагирует на повороты руля. Транспорт движется до появления сцепления колес с дорогой.

АBS постоянно контролирует обороты колес, при необходимости осуществляет их разблокировку. Благодаря работе системы машина управляема в различных нестандартных ситуациях. Она обеспечивает равномерное, прямолинейное торможение при неоднородных покрытиях, опасность неуправляемого заноса сводится к нулю.

Состав

Устройства, входящие в состав АBS:

• датчики ускорения, которые ставятся в ступицах колес;
• модуляторы давления, вставляемые в цепь тормозов;
• клапаны тормозной системы;
• насос, восстанавливающий давление в системе тормозной магистрали;
• электронный блок управления.

В зависимости от количества датчиков ускорения системы подразделяются на:

• одноканальные. Один датчик регулирует работу тормозной сети;
• двухканальные. По одному устройству стоят на осях колес;
• трехканальные. По одному на передних колесах и один на заднюю ось;
• четырехканальные. Каждое колесо оснащено прибором.

Современные автомобили имеют четырехканальную защитную систему. Датчик измеряет скорость вращения колеса. При замедлении или остановке от блока управления идет команда о снижении давления в тормозной сети.

Благодаря клапанам тормозной системы давление повышается. Это приводит к ускорению движения колес. Процесс осуществляется быстро, за секунду в стандартной версии должно быть пятнадцать циклов открытия и закрытия клапанов. О включении системы в работу может говорить слабая вибрация при нажатии на педаль тормоза.

Особенности управления автомобилем, оборудованным АBS

Использование такого автомобиля предполагает не плавное, непрерывное нажатие на педаль тормоза, а прерывистое. При этом автомобиль не меняет прямолинейного направления. Сцепление с дорогой при оснащении системой не улучшается. Эту функцию выполняют шины.

Важно!

При эксплуатации на рыхлых, неустойчивых покрытиях, на снегу тормозной путь может увеличиваться.

Тормозной путь

Длина пути торможения зависит от ряда факторов:

• вес транспортного средства;
• вид дорожного покрытия;
• наличие или отсутствие системы АВS;
• скорость движения;
• состояние тормозов;
• сила нажатия на педаль.

Тесты испытания легковой машины при скорости 50 км/ч показали следующие значения длины тормозного пути:

Погодные условия	С антиблокировочной системой	Без АБС
Гололед	19 м	12 м
Ледяная корка, снег	25 м	12 м
Мокрый асфальт	11 м	9 м
Сухой асфальт	7,5 м	10 м

В основном длина увеличивается, но автомобиль продолжает контролируемое, прямолинейное движение, разворота кузова не происходит.

Важно!

Управляя машиной с АВS, не нужно забывать о разрешенной скорости и соблюдении дистанции при движении.

Правила торможения

В случае торможения необходимо вжать на педаль в пол и дожимать до полной остановки или уменьшения скорости. Если плавно действовать на педаль, система АБС может не сработать. Это правило применимо для автоматической коробки передач. При оснащении механической коробкой рекомендуется нажать на педаль сцепления, что повысит эффективность торможения.

Ездить на машине с АВS безопаснее. Но нельзя полагаться только на технические возможности авто. За рулем надо быть внимательным, соблюдать правила дорожного движения. Это окупится радостью от безаварийной езды.

В этом случае ABS только навредит — ваши тормоза не сработают!

Такое может произойти с любой машиной, имеющей относительно большой пробег. А ее владелец и не подозревает, что в случае экстренного торможения электроника не выручит, а только ухудшит ситуацию.

Тему для публикации, как водится, подбросила сама жизнь в виде вопроса, который наш читатель задал в разделе «Парк ЗР». Аналогично, к слову, можете поступить и вы. Обязательно ответим. Итак, Андрей пишет:

Владею Ларгусом 2014 г.в., мотор К4М, пробежал на нем уже 170 000 км. На удивление самому себе машиной полностью доволен, за исключением одного «но». Подскажите: у всех Ларгусов настолько отвратительно работает ABS или только у меня? В свое время ездил на Нексии без ABS. Так у нее тормозной путь был в два раза короче, чем на этом чуде с ABS. Оно совершенно не дает колесам даже немного притормозить, сразу же срабатывает, начинает трещать ABS и машина еле-еле останавливается. На снегу это вообще «полный атас». Сам ездил на многих иномарках, сейчас в семье две машины. Поэтому я представляю, как должна тормозить машина с ABS. Ларгус в этом плане занимает первое место с конца. Скажите, может, есть варианты хоть как-то исправить это недоразумение? Спасибо.

Лада Ларгус — достаточно современный автомобиль. Для соотношения полной массы и размерности шин он имеет вполне удовлетворительный тормозной путь. По крайней мере, на редакционной машине описанных выше проблем мы не заметили. Вероятно, имеет место неисправность. Причем столкнуться с ней может владелец не только Ларгуса, но и любого другого автомобиля из списка: УАЗ Патриот, любая Лада, Renault Logan, Duster, Kaptur и т.д. В группе риска прежде всего машины с барабанными тормозами.

Универсал Lada Largus из парка ЗР проехал уже более 120 000 км.

Универсал Lada Largus из парка ЗР проехал уже более 120 000 км.

Материалы по теме

Гипотеза следующая: проблема кроется в задних тормозных механизмах. Пробег у машины нашего читателя большой и, скорее всего, тормозные цилиндры повреждены коррозией до такой степени, что перестали разжимать колодки. Причем достаточно, чтобы неисправен был хотя бы один тормозной цилиндр. Что же происходит при торможении? Все тормозные нагрузки ложатся на передние тормоза. Соответственно, передние колеса очень рано блокируются. Но сработавшая ABS не позволяет им это делать. Тормозной путь при этом растет до неприемлемых величин, а все потому, что задние колеса у машины не то что не блокируются, а вообще не пытаются тормозить. Учтите, что для срабатывания ABS достаточно, чтобы хотя бы одно колесо заблокировалось при торможении. В данном конкретном случае, вероятнее всего, передние колеса отдуваются за себя и за колеса задней оси. Что можно сделать?

Рекомендую обратиться в сервис для диагностики тормозной системы. А если квалификация позволяет заняться поиском неисправности самостоятельно, то советую сделать следующее:

• демонтировать тормозные барабаны и проверить их диаметр и овальность;
• проверить остаточную толщину тормозных колодок;
• проверить работоспособность механизма автоматического регулятора длины распорной планки;
• проверить подвижность поршней и герметичность уплотнений обоих поршней.

Тормозной механизм заднего колеса автомобиля Лада Ларгус со снятым барабаном: 1 — чашка пружины; 2 — опорная стойка; 3 — прижимная пружина колодки; 4 — передняя колодка; 5 — распорная планка с регулятором зазоров; 6 — колесный цилиндр; 7 — задняя тормозная колодка с рычагом привода стояночного тормоза; 8 — тормозной щит; 9 — трос стояночного тормоза; 10 — нижняя стяжная пружина; 11 — датчик ABS

Тормозной механизм заднего колеса автомобиля Лада Ларгус со снятым барабаном: 1 — чашка пружины; 2 — опорная стойка; 3 — прижимная пружина колодки; 4 — передняя колодка; 5 — распорная планка с регулятором зазоров; 6 — колесный цилиндр; 7 — задняя тормозная колодка с рычагом привода стояночного тормоза; 8 — тормозной щит; 9 — трос стояночного тормоза; 10 — нижняя стяжная пружина; 11 — датчик ABS

Ну а для полного успокоения не мешает проверить и подвижность поршней в обоих передних тормозных цилиндрах. Ведь поршни могут закиснуть не только в барабанных тормозах, но и в дисковых.

Следите за своим автомобилем, любите его, ухаживайте за ним, и он еще долго послужит вам верой и правдой.

Вы можете задать вопрос по эксплуатации любого редакционного автомобиля в нашем разделе «Парк ЗР».

Как тормозить без АБС и как правильно тормозить с АБС

Как тормозить без АБС

Торможение — это всегда вынужденная мера, призванная быстро снизить скорость во избежание наезда или для остановки транспортного средства. Зимой увеличивается необходимость торможения, в том числе экстренного и аварийного, так как в эту пору года препятствий и помех на дороге намного больше. Тормозить на скользкой дороге очень опасно, поскольку автомобиль резко переходит от плавного движения в неконтролируемое скольжение из-за частичной или полной блокировки колес.

При резком торможении колеса блокируются и водитель теряет управление, что чревато серьезной аварией. Кстати, если резко добавить тяги, то колеса могут вообще сорваться в пробуксовку, что также приведет к несчастному случаю.

Самая распространенная ошибка водителей заключается в том, что, когда внезапно появляется препятствие, они со всей силы жмут на педаль тормоза, забывая, что под колесами не сухой асфальт, а укатанный снег или лед. В результате автомобиль начинает сносить в неожиданном направлении, он уже не слушается руля и педалей, а водителя охватывает паника.

Можно выделить два принципиально разных приема безопасного торможения зимой: торможение на автомобиле с АБС и без нее. Тормозя при наличии АБС, вы энергично нажимаете на педаль: система сделает все для того, чтобы не допустить движения автомобиля юзом. Слабое нажатие тормоза может быть расценено системой неверно, и она не включится. Как тормозить без АБС — приходится применять прерывистое или ступенчатое торможение. Подробнее мы поговорим о нем позже. А здесь скажем, что прерывистое торможение выполняется серией коротких импульсных ударов по тормозной педали, которые имитируют работу АБС. Ступенчатое торможение — то же самое, но с нарастающим усилием. Главное — не допустить блокировки колес: тормозить ровно до того момента, пока они не перестают вращаться, и сразу же отпускать педаль. При последнем тормозном импульсе, который приводит к остановке автомобиля, нужно выключить сцепление, чтобы не заглушить двигатель, и перевести рычаг КПП в нейтральное положение.

Как тормозить с АБС

Чтобы оценить, насколько покрытие скользко и получить навык того, как тормозить с АБС, проведите нехитрый тест. Для начала убедитесь, что за вами не следуют транспортные средства, а впереди есть достаточно свободного места. Затем несколько раз, слегка разогнавшись (примерно до 20-30 км/ч), резко нажмите на педаль тормоза. Если ваш автомобиль не оборудован антиблокировочной системой (АБС, она же АВ8), а под колесами будет скользко, машина пойдет юзом, практически не слушаясь руля и неактивно замедляясь. Если же машина оснащена АБС, то на скользком покрытии педаль тормоза будет потрескивать и вибрировать. Это говорит о том, что колеса имеют низкий коэффициент сцепления с дорожным покрытием. На той же невысокой скорости можно резко повернуть руль в сторону и сразу же вернуть его в исходное положение. Если автомобиль последовал за рулем, значит, сцепление с дорогой уверенное, а если отреагировал с опозданием или не отреагировал вообще, то на дороге лед. Что бы ни случилось, в любой ситуации наши специалисты по выездной тех помощи на дорогах москвы приедут и окажут необходимую помощь.

Как правильно тормозить с АБС

Случается так, что даже автомобиль с работающей АБС не способен эффективно замедляться, хотя водитель сильно жмет на педаль, и система дает знать о своей деятельности характерным пощелкиванием. Дело может быть в том, что покрытие слишком скользкое, а масса автомобиля слишком большая, чтобы быстро погасить высокую скорость. В таком случае еще до начала торможения стоит сместиться на метр-полтора в сторону, сойти с укатанной колеи. Возможно, там лежит снег или грязь, которые в данном случае пойдут на пользу и позволят колесам плотно зацепиться за дорожное покрытие. Из следующей главы можно будет узнать как правильно парковать автомобиль зимой: как выбрать место парковки, положение ручника при стоянке и выезд с парковки.

Прерывистое или ступенчатое торможение, когда тормозное усилие неравномерно распределяется между колесами, провоцирует так называемое рыскание, то есть потерю автомобилем курсовой устойчивости. Чтобы этого избежать, необходимо в промежутках между тормозными импульсами делать короткие подруливания, ни в коем случае не допуская развития хлыстового движения задней части автомобиля в противоположном направлении. Когда с опытом водитель приучается учитывать сигнал АБС — потрескивание при нажатии педали тормоза, и принимает правильные меры, — он начинает хорошо понимать как правильно тормозить с АБС. А в одной из следующих глав можно будет узнать для чего нужно владеть приёмами контраварийного вождения.

Как правильно тормозить с АБС на механике

Старайтесь меньше использовать рабочую тормозную систему, особенно на поворотах. Чаще применяйте торможение двигателем — движение без подачи топлива на одной передаче. В таком случае вы полностью устраните блокировку колес и потерю управления, поскольку даже кратковременная остановка вращения колес в повороте может обернуться разворотом или вылетом за пределы дорожного полотна.

Из этого совета вытекает следующий: никогда не тормозите на снегу или льду с выключенным сцеплением. Такими действиями вы лишаете колеса силовой связи с двигателем, а себя — возможности влиять на замедление и ускорение.

Двигаясь в городе, где транспортные потоки довольно плотные, тормозите осмотрительно, обращая внимание на ситуацию позади вас. Не забывайте почаще поглядывать в зеркала заднего вида. Если ваш автомобиль обут в шипованные покрышки, всегда помните о том, что на чистом асфальте тормозной путь увеличивается в 1,2-1,5 раза по сравнению с нешипованной резиной.

Перед светофорами и пешеходными переходами покрытие, как правило, более скользкое, так как в таких местах оно отшлифовывается частыми торможениями других автомобилей. Это также необходимо иметь в виду, рассчитывая тормозной путь.

На шоссе соблюдайте дистанцию до лидера. Опять же принимайте во внимание возможную разницу в шинах ваших автомобилей: если впереди идущее транспортное средство едет на шипованных колесах, то на гололеде его тормозной путь короче вашего, если у вас шипов нет. Желательно даже смотреть чудь дальше вперед, чтобы видеть третью-четвертую машину от вас и начинать постепенно притормаживать уже тогда, когда загораются их стоп-сигналы.

Как работает антиблокировочная система торможения?

При резком торможении на скользкой дороге могут возникнуть проблемы. Антиблокировочная система (ABS) принимает на себя это действие и бережет Ваши нервы. На самом деле, на скользкой дороге даже профессиональный водитель не может затормозить без ABS также быстро, как среднестатистический водитель с ней. В этой статье мы рассмотрим антиблокировочные системы — зачем они нам нужны, как они устроены, как они работают, какие они бывают, и какие проблемы могут возникнуть при их использовании?
Расположение компонентов антиблокировочной системы. Насос и клапаны ABS

Система ABS

В теории, антиблокировочная система устроена достаточно просто. Если Вы буксуете на льду, то видите, как колеса вращаются, но сцепление с дорогой отсутствует. Это происходит из-за проскальзывания опорной площади колеса на льду. Антиблокировочная система предотвращает блокировку и проскальзывание колес, что дает Вам два преимущества: остановка происходит быстрее и Вы сохраняете управление автомобилем во время остановки. ABS включает в себя следующие компоненты:

• Датчики скорости
• Насос
• Клапаны
• Блок управления

Датчики скорости

Антиблокировочной системе необходимо отслеживать момент, пограничный с блокировкой колес. Датчики скорости, установленные на каждом колесе, или в некоторых случаях, на дифференциале, считывают эту информацию.

Клапаны

В тормозной системе установлены клапаны для каждого тормоза, контролируемого ABS. В некоторых системах клапан имеет 3 положения:

• В положении 1 клапан открыт; давление от главного цилиндра передается на тормоз.
• В положении 2 клапан блокирует линию, изолируя тормоз от главного цилиндра. Это предотвращает повышение давления при более сильном нажатии на педаль тормоза.
• В положении 3 клапан немного снижает давление в тормозе.

Насос

Т.к. клапан может ослаблять давление тормозов, необходимо как-то его нагнетать в исходное положение. Для этого используется насос; когда клапан стравливает давление в линии, насос нагнетает его до необходимого уровня.

Блок управления

Блок управления представляет собой компьютер. Он отслеживает показания датчиков скорости и контролирует клапаны.

Работа ABS

Существуют различные варианты алгоритмов и их комбинаций для управления ABS. Мы рассмотрим принцип работы наиболее простой системы. Блок управления непрерывно считывает показания датчиков скорости. Он отслеживает любые уменьшения скорости, которые не являются нормальными. Например, перед блокировкой колеса, скорость его вращения резко падает. При игнорировании этого, колесо останавливается намного быстрее, чем автомобиль. В идеальных условиях для остановки при скорости движения 100 км/ч, автомобилю требуется примерно 5 секунд, но колесо блокируется менее, чем за 1 секунду. Блок управления ABS знает, что такое резкое прерывание движения невозможно, поэтому он снижает давление на тормоза до тех пор, пока не начнется ускорение, затем опять повышает давление до повторного торможения. Это происходит настолько быстро, что колесо не успевает резко изменить скорость. В результате колеса тормозят с той же скоростью, что и автомобиль, при этом колеса тормозят в положении, пограничным с блокировкой. При этом система достигает максимального тормозного усилия. При срабатывании ABS вы почувствуете пульсацию педали тормоза; это происходит из-за быстрого открытия и закрытия клапанов. В некоторых ABS происходит до 15 циклов открытия/закрытия клапанов в секунду.

Типы антиблокировочных систем

В автомобилях используются различные типы антиблокировочных систем в зависимости от типа установленных тормозов. Мы будем рассматривать ABS по числу каналов — т.е. количеству клапанов, которые контролируются по-отдельности — и количеству датчиков скорости.

Четырехканальная ABS с четырьмя датчиками

Данный тип является наилучшим. Датчики скорости установлены на каждом колесе, а также для каждого колеса установлен отдельный клапан. При таком типе ABS, блок управления контролирует каждое колесо в отдельности для обеспечения наивысшего усилия торможения.

Трехканальная ABS с тремя датчиками

Обычно такой тип используется на небольших грузовиках (пикапах) при действии ABS на все четыре колеса. Передние колеса имеют два датчика и клапана, по одному для каждого колеса, а для задних колес устанавливается один датчик и клапан. Датчик скорости задних колес расположен на заднем мосту. Такая система предусматривает индивидуальный контроль для каждого переднего колеса, обеспечивая максимального усилия торможения. Задние же колеса отслеживаются в паре, т.е. для срабатывания ABS необходима блокировка обоих задних колес. Такой тип ABS допускает блокировку одного заднего колеса при торможения, что снижает его эффективность.

Одноканальная ABS с одним датчиком

Такой тип обычно устанавливается на небольших грузовиках (пикапах) при действии ABS только на задние колеса. Такая ABS имеет только один клапан для контроля обоих задних колес и один датчик, расположенный на заднем мосту. Данный тип функционирует также, как и задняя часть трехканальной ABS. Задние колеса отслеживаются в паре, т.е. для срабатывания ABS необходима блокировка обоих задних колес. Такой тип ABS допускает блокировку одного заднего колеса при торможения, что снижает его эффективность. Такую ABS легко узнать. Обычно она имеет одну тормозную магистраль, идущую к обоим задних колесам через тройник. Вы также можете найти датчик скорости по электрическому соединению рядом с дифференциалом заднего моста.

Часто задаваемые вопросы по ABS

Нужно ли мне тормозить прерывистым нажатием на педаль тормоза на скользкой дороге?

При езде на автомобиле, оборудованном ABS, не нужно тормозить прерывистым нажатием на педаль. Прерывистое нажатие на педаль тормоза используется при торможении автомобиля без ABS для предотвращения блокировки колес и сохранения управления машиной. В автомобилях с ABS блокировка колес не происходит никогда, поэтому прерывистое нажатие на педаль лишь продлит время остановки. При экстренном торможении на автомобиле с ABS необходимо уверенно нажимать на педаль тормоза и удерживать ее нажатой, пока ABS осуществляет торможение. Вы можете почувствовать сильную пульсацию педали, но так и должно быть, не отпускайте педаль.

Правда ли работает антиблокировочная система?

ABS делает торможение более эффективным. Она предотвращает блокировку колес и обеспечивает наименьший тормозной путь на скользкой дороге. Но способствует ли ABS предотвращению ДТП? Американский институт дорожной безопасности провел ряд исследований для определения, насколько часто автомобили ABS участвуют в ДТП со смертельным исходом. Результаты исследования 1996 г. показали, что ABS не предотвращает возникновение ДТП со смертельным исходом. Также было отмечено, что автомобили с ABS реже участвуют в ДТП со смертельным исходом для водителя и пассажиров автомобиля, с которым произошло столкновение, но чаще со смертельным исходом для водителя и пассажиров машины с ABS, особенно при ДТП с участием одного автомобиля. По этой причине до сих пор ведутся споры по поводу эффективности ABS. Некоторые считают, что водители автомобилей с ABS неправильно осуществляют торможение и отпускают педаль, когда чувствуют ее пульсацию. Некоторые считают, что если ABS позволяет управлять автомобилем при экстренном торможении, то многие в приступе паники съезжают с дороги и разбиваются. Последние исследования показывают, что автомобили, оборудованные ABS, реже участвуют в ДТП, однако это еще не является основанием полагать, что ABS повышает безопасность движения.

Схема расположения компонентов ABS

Компоненты антиблокировочной системы.

Давайте соединим все части ABS вместе и посмотрим, как она работает. На рисунке представлен как пример, так и крупный план расположения компонентов ABS в автомобиле.

Изучаем ABS: последний шанс — журнал За рулем

Всего должно быть в меру — это хорошо знают создатели антиблокировочной системы тормозов (ABS). Ее устройство и принцип работы изучал автор.

1

Интересующая нас система прижилась на автомобилях еще в конце 1970-х годов, так что проверку временем она прошла. В настоящее время отсутствие ABS в штатной комплектации — большая редкость. Она существенно повышает безопасность на дорогах и отчасти снижает требования к навыкам водителя. Во всяком случае, под контролем ABS даже у неопытного больше шансов избежать аварийной ситуации.

ВО ВЛАСТИ ПРОЦЕНТОВ

Задача ABS — сохранение управляемости при экстренном торможении. Известно, что у блокированного колеса сцепление с покрытием дороги ниже, чем у катящегося, — создаваемые им тормозные силы меньше, а управляющие вовсе отсутствуют. В лучшем случае автомобиль скользит прямо, в худшем — по неконтролируемой траектории с непредсказуемым результатом. ABS же контролирует работу колеса на границе между максимально возможным (в конкретных условиях) сцеплением и срывом в блокировку, не позволяя ей развиться. Разумеется, сам коэффициент сцепления шин с дорогой от ABS не зависит. На льду он может оказаться раз в десять ниже, чем на сухом асфальте, — значит, и управляемость автомобиля будет разная. Но в обоих случаях ABS обеспечивает максимум возможного. При достаточно точной настройке она способна действовать даже более эффективно, чем водитель-ас.

1 no copyright

Все схемы, таблицы и графики открываются в полный размер по клику мышки.

Работа ABS опирается на коэффициент проскальзывания колес — отношение разности скорости автомобиля и окружной скорости колеса к скорости автомобиля. В различных режимах езды скорость поступательного движения автомобиля и окружная скорость колеса могут не совпадать. При интенсивном разгоне окружная скорость ведущего колеса выше скорости машины, при замедлении — наоборот. Естественно, 100-процентному проскальзыванию соответствуют два режима — блокировка колеса при торможении или буксование на месте. Между тем наилучшее сцепление шины с покрытием и, следовательно, максимальная передача тормозных усилий достигаются при степени проскальзывании колес около 20%. Вот ABS и поддерживает эту величину на уровне 15–20%.

АНАТОМИЯ

Гидравлический контур модуля ABS включает электромагнитные клапаны и насос. При обычном торможении клапаны не задействованы, нужное давление контролирует нога водителя. Но при появлении проскальзывания с риском блокировки колесá включается ABS.

3 no copyright

Современная ABS четырехканальная: такая компоновка дает возможность управлять давлением в тормозной системе отдельно для каждого колеса. Все контуры системы работают сходным образом в трех режимах — удержания давления, его снижения и повышения. При близости колеса к блокировке система переходит в режим удержания давления. Клапаны отсекают суппорт колеса от главного тормозного цилиндра — теперь давление жидкости на поршни постоянное независимо от силы нажима на педаль. Но при проскальзывании выше 20% система снижает давление с помощью насоса, сбрасывая часть жидкости от суппорта к главному тормозному цилиндру. Когда проскальзывание становится ниже определенного порога, система переходит к повышению давления: клапаны открываются — и при нажатой педали давление растет. Эти режимы чередуются, пока не изменится ситуация: торможение прервано или существенно ослаблено и проскальзывания нет либо скорость автомобиля упала ниже 5–15 км/ч (в зависимости от настроек системы). Эта поочередная смена режимов работы и вызывает зуд на педали тормоза. Частота высокая — нога даже лучшего водителя-профи не может соперничать в быстроте с ABS! При торможении ABS поддерживает проскальзывание всех колес на одном уровне для сохранения курсовой устойчивости. На миксте (например, левые колеса автомобиля на асфальте, а правые на льду) система будет поддерживать прямолинейное движение, регулируя давление в контуре каждого колеса в зависимости от сцепления этого колеса с покрытием. Торможение без ABS приведет к уводу автомобиля в сторону покрытия с лучшим сцеплением, а при блокировке колес дело дойдет до разворота.

Едва ли не важнейшие элементы ABS — датчики скорости колес. По их импульсам рассчитывается скорость каждого колеса и сравнивается со скоростью автомобиля. На основании этой информации модуль ABS вычисляет и удерживает проскальзывание каждого колеса на требуемом уровне.

2 no copyright

По выбору конструктора используются пассивные или активные датчики. Пассивный легко опознать по зубчатому кольцу (гребенка) на приводе колеса. Он очень прост: при вращении гребенки датчик выдает аналоговый сигнал напряжения. Но, увы, при низкой скорости вращения колеса такой датчик не выдает четкого сигнала, может ошибаться.

Активный датчик считывает метки магнитного кольца на ступичном подшипнике. Для него характерен четкий цифровой сигнал в виде последовательных импульсов напряжения, величина которых не зависит от скорости вращения колеса. А вот частота импульсов отражает эту скорость.

У полноприводных автомобилей в ABS включен дополнительный G-датчик с акселерометром продольных ускорений. Он отсылает в модуль ABS сигнал ускорения или замедления, учитываемый при вычислении коэффициента коррекции скорости автомобиля. Ведь при определенных обстоятельствах нельзя измерить скорость с нужной точностью.

4 no copyright

ФОРС-МАЖОР

В мире нет ничего идеального, и ABS не исключение. Сохранение управляемости порой оплачивается увеличением тормозного пути. Если ABS эффективна при хорошем сцеплении всех четырех колес с дорогой, то на проблемном покрытии возможны нештатные ситуации. Неровности дорожного полотна (гребенка, трамвайные пути и т. п.) вызывают отскок колес, а при неисправности подвески возможен даже временный отрыв колеса от покрытия. В такие моменты колёса сильно разгружаются, что приводит к их ранней блокировке при вынужденном торможении и, соответственно, к раннему срабатыванию ABS. Такой же эффект раннего срабатывания наблюдается на участках асфальта, покрытых песком, грязью, гравием или на голом льду. Наихудший сценарий — вылет с дороги. Без ABS заблокированные колеса могли бы вгрызаться в покрытие, хоть как-то гася скорость. С ABS же сильно увеличивается тормозной путь, и в случае торможения в заносе автомобиль сильно уводит по дуге. В декабрьском номере ЗР за 2012 год описан спецтест, в котором сравнивались показатели торможения со скорости 60 км/ч на ровном асфальте и на гребенке. У двух тестируемых машин из трех тормозной путь на гребенке увеличивался на 40 %!

ЛУЧШЕ НЕ РИСКОВАТЬ

2

Отключение ABS не предусмотрено. Но можно избавиться от нее, вынув предохранитель. Чаще всего так поступают, когда едут потренироваться на ледовую трассу. Однако следует помнить, что современная ABS отвечает также за распределение тормозных сил по осям при обычном торможении (ранее этим заведовали самостоятельные механические регуляторы). В случае отключения ABS любое обычное торможение может привести к блокированию задних колес со всеми вытекающими отсюда последствиями.

КАБИНЕТ ТЕРАПЕВТА

У ABS есть лампа-индикатор отказа. Предусмотрено и считывание кодов неисправностей. Можно также отслеживать параметры элементов и управлять некоторыми из них — например, клапанами и насосом модуля ABS. Лучше всего использовать дилерское диагностическое оборудование. Система достаточно надежна и включает в себя не слишком много элементов. Большая часть неисправностей ABS связана с внешними воздействиями.

Ошибки модуля управления.

Чаще всего это внутренние электронные неисправности модуля. Иногда такие ошибки носят случайный характер, то есть после удаления больше не возникают. Если же ошибки не удаляются или возникают повторно, модуль управления подлежит замене: ремонт не предусмотрен.

Ошибки датчиков скорости колес.

Возможные причины — от неисправности проводки до отказа самого датчика. Если использован активный датчик, то неисправность может быть обусловлена повышенным люфтом ступичного подшипника (слишком большой воздушный зазор между датчиком и магнитным кольцом на подшипнике) или тем, что при замене подшипника его просто поставили не той стороной. При использовании пассивного датчика проблему может создать гребенка на приводе: в ходе замены ступичного подшипника или при снятии-установке привода ее могли немного сместить с посадочного места. Сигнал этого датчика порой слабеет из-за накопившейся грязи или металлических частиц на гребенке. Оба датчика боятся сильных вибраций, но особенно — активный. Из-за этого датчик порой невозможно снять без повреждения, ведь удары молотком — даже не по нему, а рядом! — способны его разрушить.

Другие типы ошибок.

Модуль ABS связан по CAN-шине с другими модулями управления. Часть ошибок может иметь отношение к самой цепи связи. К ABS относится и датчик педали тормоза. Иногда лампу ошибки зажигают другие модули. Либо она реагирует на неисправности, даже не связанные напрямую с ABS.

Моделирование антиблокировочной тормозной системы — MATLAB и Simulink

Этот пример показывает, как смоделировать простую модель для антиблокировочной тормозной системы (ABS). Он имитирует динамическое поведение автомобиля при резком торможении. Модель представляет собой одно колесо, которое может быть воспроизведено несколько раз для создания модели многоколесного транспортного средства.

Эта модель использует функцию регистрации сигналов в Simulink®. Модель регистрирует сигналы в рабочем пространстве MATLAB®, где вы можете анализировать и просматривать их.Вы можете просмотреть код в sldemo_absbrakeplots.m , чтобы увидеть, как это делается.

В этой модели скорость колеса рассчитывается в отдельной модели с именем sldemo_wheelspeed_absbrake . Затем на этот компонент ссылаются с помощью блока «Модель». Обратите внимание, что и верхняя модель, и ссылочная модель используют решатель переменного шага, поэтому Simulink будет отслеживать нулевые пересечения в ссылочной модели.

Анализ и физика

Колесо вращается с начальной угловой скоростью, которая соответствует скорости автомобиля до включения тормозов.Мы использовали отдельные интеграторы для вычисления угловой скорости колес и скорости автомобиля. Мы используем две скорости для вычисления скольжения, которое определяется уравнением 1. Обратите внимание, что мы вводим скорость транспортного средства, выраженную как угловую скорость (см. Ниже).

Уравнение 1

Из этих выражений мы видим, что скольжение равно нулю, когда скорость колеса и скорость автомобиля равны, а скольжение равно единице, когда колесо заблокировано. Желаемое значение скольжения — 0,2 , что означает, что количество оборотов колеса равно 0.8 В раз больше числа оборотов без торможения при той же скорости автомобиля. Это максимизирует сцепление шины с дорогой и минимизирует тормозной путь с имеющимся трением.

Моделирование

Коэффициент трения между шиной и поверхностью дороги, mu , является эмпирической функцией скольжения, известной как кривая mu-slip. Мы создали кривые mu-slip, передав переменные MATLAB в блок-схему с помощью таблицы поиска Simulink.Модель умножает коэффициент трения, mu , на вес колеса, W , чтобы получить силу трения Ff , действующую на окружность шины. Ff делится на массу транспортного средства для получения замедления транспортного средства, которое модель интегрирует для получения скорости транспортного средства.

В этой модели мы использовали идеальный контроллер антиблокировочной системы торможения, который использует управление «удар-удар» на основе ошибки между фактическим и желаемым скольжением.Мы устанавливаем желаемое скольжение равным значению скольжения, при котором кривая mu-slip достигает пикового значения, что является оптимальным значением для минимального тормозного пути (см. Примечание ниже).

• Примечание. В реальном транспортном средстве невозможно измерить скольжение напрямую, поэтому этот алгоритм управления нецелесообразен. В этом примере он используется для иллюстрации концептуального построения такой имитационной модели. Настоящая инженерная ценность подобного моделирования состоит в том, чтобы показать потенциал концепции управления до решения конкретных вопросов реализации.

Создание временного каталога для примера

Во время этого примера Simulink генерирует файлы в текущем рабочем каталоге. Если вы не хотите создавать файлы в этом каталоге, измените рабочий каталог на подходящий каталог:

Открытие модели

Чтобы открыть эту модель, введите sldemo_absbrake в терминале MATLAB (или щелкните гиперссылку, если вы используете MATLAB Помогите).

Рисунок 1: Антиблокировочная система торможения (ABS) Модель

Дважды щелкните подсистему «Скорость вращения колеса» в окне модели, чтобы открыть ее.Эта подсистема вычисляет угловую скорость колеса, учитывая пробуксовку колеса, желаемую пробуксовку колеса и крутящий момент в шинах.

Рисунок 2: Подсистема скорости вращения колеса

Чтобы контролировать скорость изменения тормозного давления, модель вычитает фактическое скольжение из желаемого скольжения и передает этот сигнал в систему управления ударом ( +1 или -1 , в зависимости от знака ошибки, см. Рисунок 2). Эта скорость включения / выключения проходит через задержку первого порядка, которая представляет собой задержку, связанную с гидравлическими линиями тормозной системы.Затем модель интегрирует отфильтрованную скорость, чтобы получить фактическое тормозное давление. Результирующий сигнал, умноженный на площадь поршня и радиус по отношению к колесу ( Kf ), представляет собой тормозной момент, приложенный к колесу.

Модель умножает силу трения на колесе на радиус колеса ( Rr ), чтобы получить ускоряющий момент поверхности дороги на колесе. Тормозной момент вычитается, чтобы получить чистый крутящий момент на колесе. Разделив чистый крутящий момент на инерцию вращения колеса, I , получаем ускорение колеса, которое затем интегрируется для получения скорости колеса.Чтобы поддерживать положительную скорость вращения колес и скорость автомобиля, в этой модели используются ограниченные интеграторы.

Запуск моделирования в режиме ABS

Нажмите кнопку «Воспроизвести» на панели инструментов модели, чтобы запустить моделирование. Вы также можете запустить симуляцию, выполнив команду sim ('sldemo_absbrake') в MATLAB. АБС включена во время этого моделирования.

Рисунок 3: Результаты моделирования базовой линии

• Примечание: Модель регистрирует соответствующие данные в рабочем пространстве MATLAB в структуре с именем sldemo_absbrake_output .Зарегистрированные сигналы имеют синий индикатор. В этом случае регистрируются yout и slp (см. Модель). Узнайте больше о регистрации сигналов в справке Simulink.

На рисунке 3 показаны результаты моделирования ABS (для параметров по умолчанию). Первый график на Рисунке 3 показывает угловую скорость колеса и соответствующую угловую скорость транспортного средства. Этот график показывает, что скорость колеса остается ниже скорости автомобиля без блокировки, при этом скорость автомобиля снижается до нуля менее чем за 15 секунд.

Запуск моделирования без ABS

Для получения более значимых результатов рассмотрите поведение автомобиля без ABS. В командной строке MATLAB установите переменную модели ctrl = 0 . Это отключает обратную связь по скольжению от контроллера (см. Рисунок 1), что приводит к максимальному торможению. Результаты показаны на рисунке 4.

Теперь снова запустите моделирование. Это моделирует торможение без АБС.

Рисунок 4: Максимальные результаты моделирования торможения (торможение без АБС)

Торможение с АБС по сравнению с торможением без АБС

На верхнем графике рисунка 4 обратите внимание, что колесо блокируется примерно через семь секунд.С этого момента торможение применяется на неоптимальной части кривой скольжения. То есть, когда скольжение = 1 , как видно на нижнем графике фиг. 4, шина скользит по асфальту настолько сильно, что сила трения падает.

Это, возможно, более значимо с точки зрения сравнения, показанного на рисунке 5. Расстояние, пройденное транспортным средством, нанесено на график для двух случаев. Без АБС автомобиль заносит примерно на 100 футов больше, и на остановку уходит примерно на три секунды больше.

Рисунок 5: Тормозной путь при резком торможении с и без АБС

Закрытие модели

Закройте модель. Закройте подсистему «Скорость колеса». Очистить зарегистрированные данные. Вернитесь в исходный каталог.

Выводы

Эта модель показывает, как можно использовать Simulink для моделирования тормозной системы под действием контроллера ABS. Контроллер в этом примере идеализирован, но вы можете использовать любой предложенный алгоритм управления вместо него для оценки производительности системы.Вы также можете использовать Simulink® Coder ™ с Simulink как ценный инструмент для быстрого прототипирования предложенного алгоритма. Код C генерируется и компилируется для аппаратного обеспечения контроллера для проверки концепции в автомобиле. Это значительно сокращает время, необходимое для проверки новых идей, поскольку позволяет проводить фактическое тестирование на ранних этапах цикла разработки.

Для моделирования тормозной системы в режиме аппаратного обеспечения вы можете удалить «удар-удар» и запустить уравнения движения на оборудовании в реальном времени для имитации динамики колеса и транспортного средства.Вы можете сделать это, сгенерировав код C в реальном времени для этой модели, используя Simulink Coder. Затем вы можете протестировать реальный контроллер ABS, подключив его к оборудованию в реальном времени, которое запускает сгенерированный код. В этом сценарии модель в реальном времени будет передавать скорость вращения колеса контроллеру, а контроллер будет отправлять тормозное действие модели.

.

Моделирование антиблокировочной тормозной системы — MATLAB и Simulink — MathWorks India

В этом примере показано, как смоделировать простую модель антиблокировочной тормозной системы (ABS). Он имитирует динамическое поведение автомобиля при резком торможении. Модель представляет собой одно колесо, которое может быть воспроизведено несколько раз для создания модели многоколесного транспортного средства.

Эта модель использует функцию регистрации сигналов в Simulink®. Модель регистрирует сигналы в рабочем пространстве MATLAB®, где вы можете анализировать и просматривать их.Вы можете просмотреть код в sldemo_absbrakeplots.m , чтобы увидеть, как это делается.

В этой модели скорость колеса рассчитывается в отдельной модели с именем sldemo_wheelspeed_absbrake . Затем на этот компонент ссылаются с помощью блока «Модель». Обратите внимание, что и верхняя модель, и ссылочная модель используют решатель переменного шага, поэтому Simulink будет отслеживать нулевые пересечения в ссылочной модели.

Анализ и физика

Колесо вращается с начальной угловой скоростью, которая соответствует скорости автомобиля до включения тормозов.Мы использовали отдельные интеграторы для вычисления угловой скорости колес и скорости автомобиля. Мы используем две скорости для вычисления скольжения, которое определяется уравнением 1. Обратите внимание, что мы вводим скорость транспортного средства, выраженную как угловую скорость (см. Ниже).

Уравнение 1

Из этих выражений мы видим, что скольжение равно нулю, когда скорость колеса и скорость автомобиля равны, а скольжение равно единице, когда колесо заблокировано. Желаемое значение скольжения — 0,2 , что означает, что количество оборотов колеса равно 0.8 В раз больше числа оборотов без торможения при той же скорости автомобиля. Это максимизирует сцепление шины с дорогой и минимизирует тормозной путь с имеющимся трением.

Моделирование

Коэффициент трения между шиной и поверхностью дороги, mu , является эмпирической функцией скольжения, известной как кривая mu-slip. Мы создали кривые mu-slip, передав переменные MATLAB в блок-схему с помощью таблицы поиска Simulink.Модель умножает коэффициент трения, mu , на вес колеса, W , чтобы получить силу трения Ff , действующую на окружность шины. Ff делится на массу транспортного средства для получения замедления транспортного средства, которое модель интегрирует для получения скорости транспортного средства.

В этой модели мы использовали идеальный контроллер антиблокировочной системы торможения, который использует управление «удар-удар» на основе ошибки между фактическим и желаемым скольжением.Мы устанавливаем желаемое скольжение равным значению скольжения, при котором кривая mu-slip достигает пикового значения, что является оптимальным значением для минимального тормозного пути (см. Примечание ниже).

• Примечание. В реальном транспортном средстве невозможно измерить скольжение напрямую, поэтому этот алгоритм управления нецелесообразен. В этом примере он используется для иллюстрации концептуального построения такой имитационной модели. Настоящая инженерная ценность подобного моделирования состоит в том, чтобы показать потенциал концепции управления до решения конкретных вопросов реализации.

Создание временного каталога для примера

Во время этого примера Simulink генерирует файлы в текущем рабочем каталоге. Если вы не хотите создавать файлы в этом каталоге, измените рабочий каталог на подходящий каталог:

Открытие модели

Чтобы открыть эту модель, введите sldemo_absbrake в терминале MATLAB (или щелкните гиперссылку, если вы используете MATLAB Помогите).

Рисунок 1: Антиблокировочная система торможения (ABS) Модель

Дважды щелкните подсистему «Скорость вращения колеса» в окне модели, чтобы открыть ее.Эта подсистема вычисляет угловую скорость колеса, учитывая пробуксовку колеса, желаемую пробуксовку колеса и крутящий момент в шинах.

Рисунок 2: Подсистема скорости вращения колеса

Чтобы контролировать скорость изменения тормозного давления, модель вычитает фактическое скольжение из желаемого скольжения и передает этот сигнал в систему управления ударом ( +1 или -1 , в зависимости от знака ошибки, см. Рисунок 2). Эта скорость включения / выключения проходит через задержку первого порядка, которая представляет собой задержку, связанную с гидравлическими линиями тормозной системы.Затем модель интегрирует отфильтрованную скорость, чтобы получить фактическое тормозное давление. Результирующий сигнал, умноженный на площадь поршня и радиус по отношению к колесу ( Kf ), представляет собой тормозной момент, приложенный к колесу.

Модель умножает силу трения на колесе на радиус колеса ( Rr ), чтобы получить ускоряющий момент поверхности дороги на колесе. Тормозной момент вычитается, чтобы получить чистый крутящий момент на колесе. Разделив чистый крутящий момент на инерцию вращения колеса, I , получаем ускорение колеса, которое затем интегрируется для получения скорости колеса.Чтобы поддерживать положительную скорость вращения колес и скорость автомобиля, в этой модели используются ограниченные интеграторы.

Запуск моделирования в режиме ABS

Нажмите кнопку «Воспроизвести» на панели инструментов модели, чтобы запустить моделирование. Вы также можете запустить симуляцию, выполнив команду sim ('sldemo_absbrake') в MATLAB. АБС включена во время этого моделирования.

Рисунок 3: Результаты моделирования базовой линии

• Примечание: Модель регистрирует соответствующие данные в рабочем пространстве MATLAB в структуре с именем sldemo_absbrake_output .Зарегистрированные сигналы имеют синий индикатор. В этом случае регистрируются yout и slp (см. Модель). Узнайте больше о регистрации сигналов в справке Simulink.

На рисунке 3 показаны результаты моделирования ABS (для параметров по умолчанию). Первый график на Рисунке 3 показывает угловую скорость колеса и соответствующую угловую скорость транспортного средства. Этот график показывает, что скорость колеса остается ниже скорости автомобиля без блокировки, при этом скорость автомобиля снижается до нуля менее чем за 15 секунд.

Запуск моделирования без ABS

Для получения более значимых результатов рассмотрите поведение автомобиля без ABS. В командной строке MATLAB установите переменную модели ctrl = 0 . Это отключает обратную связь по скольжению от контроллера (см. Рисунок 1), что приводит к максимальному торможению. Результаты показаны на рисунке 4.

Теперь снова запустите моделирование. Это моделирует торможение без АБС.

Рисунок 4: Максимальные результаты моделирования торможения (торможение без АБС)

Торможение с АБС по сравнению с торможением без АБС

На верхнем графике рисунка 4 обратите внимание, что колесо блокируется примерно через семь секунд.С этого момента торможение применяется на неоптимальной части кривой скольжения. То есть, когда скольжение = 1 , как видно на нижнем графике фиг. 4, шина скользит по асфальту настолько сильно, что сила трения падает.

Это, возможно, более значимо с точки зрения сравнения, показанного на рисунке 5. Расстояние, пройденное транспортным средством, нанесено на график для двух случаев. Без АБС автомобиль заносит примерно на 100 футов больше, и на остановку уходит примерно на три секунды больше.

Рисунок 5: Тормозной путь при резком торможении с и без АБС

Закрытие модели

Закройте модель. Закройте подсистему «Скорость колеса». Очистить зарегистрированные данные. Вернитесь в исходный каталог.

Выводы

Эта модель показывает, как можно использовать Simulink для моделирования тормозной системы под действием контроллера ABS. Контроллер в этом примере идеализирован, но вы можете использовать любой предложенный алгоритм управления вместо него для оценки производительности системы.Вы также можете использовать Simulink® Coder ™ с Simulink как ценный инструмент для быстрого прототипирования предложенного алгоритма. Код C генерируется и компилируется для аппаратного обеспечения контроллера для проверки концепции в автомобиле. Это значительно сокращает время, необходимое для проверки новых идей, поскольку позволяет проводить фактическое тестирование на ранних этапах цикла разработки.

Для моделирования тормозной системы в режиме аппаратного обеспечения вы можете удалить «удар-удар» и запустить уравнения движения на оборудовании в реальном времени для имитации динамики колеса и транспортного средства.Вы можете сделать это, сгенерировав код C в реальном времени для этой модели, используя Simulink Coder. Затем вы можете протестировать реальный контроллер ABS, подключив его к оборудованию в реальном времени, которое запускает сгенерированный код. В этом сценарии модель в реальном времени будет передавать скорость вращения колеса контроллеру, а контроллер будет отправлять тормозное действие модели.

.

Антиблокировочная тормозная система (ABS) в мотоциклах

Преимущества ABS намного перевешивают дополнительную цену, которую мы платим за эту спасительную технологию. В Индии ABS стала обязательной совсем недавно…

Поскольку ABS становится обязательной для всех мотоциклов с объемом двигателя 150 куб. См и выше, нам становится крайне необходимо понять, как она работает, и, что более важно, как она нас спасает, как это изображалось.

Краткая история

В 1988 году BMW представила первый мотоцикл с электронно-гидравлической АБС: BMW K100.В 1992 году Honda последовала его примеру, выпустив свой первый мотоцикл с ABS — ST1100 Pan European. В 2007 году Suzuki выпустила свой GSF1200SA (Bandit) с ABS.

В 2005 году Harley-Davidson начал предлагать ABS в качестве опции для полицейских мотоциклов. В 2008 году ABS стала опцией заводской установки на всех мотоциклах Harley-Davidson Touring и стандартным оборудованием на некоторых моделях.

Как работает АБС

А теперь поговорим о том, как работает ABS на велосипедах.

Механизм трелевки

Занос автомобиля приводит к катастрофическим авариям.Занос начинается, когда всадник прилагает к тормозному рычагу усилие, превышающее необходимое. Проскальзывание возникает, когда трение в тормозах становится больше, чем трение между шиной и поверхностью дороги. Это означает, что колесо блокируется и начинает скользить по дорожному покрытию. Меньшее усилие ведет к плохому торможению, а большее — к заносу. Таким образом, чтобы избежать заноса автомобиля, тормозное усилие должно оставаться на пределе.

В обычных велосипедах тормозной рычаг напрямую соединен с суппортом.Усилие, прикладываемое гонщиком к рычагу, действует непосредственно на суппорт и диск без каких-либо перерывов. В случае ABS это тормозное усилие передается через ЭБУ и гидравлический клапан.

АБС предотвращает блокировку колес при торможении. Для этого он постоянно измеряет частоту вращения отдельных колес и сравнивает их со скоростями, предсказываемыми системой. Это измерение скорости выполняется отдельными датчиками скорости.

Если во время торможения измеренная скорость вращения колеса отклоняется от прогнозируемой системой скорости вращения колеса, контроллер АБС берет на себя управление, корректируя тормозное усилие, чтобы поддерживать колесо на оптимальном уровне скольжения и, таким образом, достигать максимально возможной скорости замедления.

Выполняется отдельно для каждого колеса. Контроллер — это не что иное, как ЭБУ с соответствующим программированием. Эта программа позволяет избежать обнуления скорости вращения колеса (блокировки). Это достигается путем временного ослабления тормозного усилия путем закрытия клапана в масляном резервуаре.

ЭБУ постоянно контролирует скорость вращения каждого колеса. Когда он обнаруживает, что одно колесо вращается медленнее, чем другое (это условие приводит к блокировке шины), он перемещает клапаны, чтобы уменьшить давление в тормозном контуре, эффективно уменьшая тормозное усилие на этом колесе.

Колеса вращаются быстрее, и когда они вращаются слишком быстро, сила прикладывается повторно. Этот процесс повторяется непрерывно, и это вызывает характерное ощущение пульсации педали тормоза.

Детали системы ABS

На следующем рисунке показаны основные части антиблокировочной тормозной системы.

1. Электронный датчик скорости : Этот датчик измеряет скорость колеса и ускорение автомобиля. МЕСТО: На ступице колеса
2. Зубчатый диск : помогает датчику скорости считывать скорость колеса.МЕСТО: С тормозным диском
3. Электронный блок управления (ЭБУ) : ЭБУ — это микропроцессорная система, которая содержит программы. РАСПОЛОЖЕНИЕ: под сиденьем гонщика
4. Клапан электрического регулятора : Этот клапан регулятора регулирует давление в тормозном цилиндре. РАСПОЛОЖЕНИЕ: с ECU

Преимущества ABS

Ниже приведены 3 основных преимущества ABS

.

1. Тормозной путь

Поскольку тормозное усилие регулируется и применяется с помощью электроники, тормозной путь значительно сокращается по сравнению с велосипедами без АБС.

2. Внезапное торможение

В случае с АБС торможение носит прерывистый характер. Таким образом, автомобиль остается легко управляемым и при торможении. На следующем рисунке показано сравнение обычного велосипеда и велосипеда с АБС при резком торможении.

3. Торможение на скользкой поверхности

Большинство гонщиков должно быть испытали это состояние на своих велосипедах и также знают результаты. АБС обеспечивает равномерное распределение тормозного усилия на каждое колесо и остановку автомобиля по прямой.

ABS — Некоторые интересные факты

Донован Грин, США, Министерство транспорта в 2006 году выполнило несколько экспериментов на велосипедах с АБС и без АБС. Следующие велосипеды были выбраны им для тестирования.

• 2002 Honda VFR 800 с ABS
• 2002 BMW F650 с ABS
• 2002 BMW R 1150R с ABS
• 2002 BMW R 1150R без ABS
• 2004 Yamaha FJR1300 с ABS
• 2004 Yamaha FJR1300 без ABS

Он провел два типа тестов: 1.Испытания на сухой поверхности 2. Испытания на влажной поверхности. Ниже приведены результаты его экспериментов.

Испытания сухой поверхности

На мотоциклах, оборудованных АБС, оператору было поручено притормозить, чтобы обеспечить работу АБС. Измеренные значения тормозного пути были скорректированы для сравнения данных для скоростей 48 км / ч и 128 км / ч, за исключением данных BMW F650, которые были скорректированы до 48 км / ч и 117 км / ч, последнее значение ограничено максимальная скорость этой модели 157 км / ч (т.е.е. 75% от 157 км / ч).

В режиме с включенной ABS для каждой комбинации нагрузки / скорости / торможения тормозной путь был очень постоянным от одного пробега к другому. В этом режиме тормозное усилие прикладывалось управляемым и последовательным образом механизмом ABS. За исключением необходимости реагировать на возможность того, что заднее колесо окажется в воздухе при сильном замедлении, гонщику не требовался значительный опыт или особые навыки для достижения высокого уровня производительности.

В режиме с отключенной АБС тормозной путь был менее постоянным, потому что гонщик, регулируя тормозное усилие, одновременно имел дело со многими дополнительными переменными. Гонщику разрешалось до шести заездов, чтобы ознакомиться с поведением мотоцикла и выбрать оптимальный тормозной путь.

Результаты испытаний мотоциклов без АБС были заметно более чувствительны к изменчивости характеристик гонщика. Несмотря на сравнение с лучшим тормозным путем без ABS, средние результаты с ABS обеспечили общее сокращение тормозного пути на 5%.

Сокращение тормозного пути было более значительным, когда мотоцикл был загружен (в среднем 7%). Наибольшее сокращение тормозного пути (в среднем на 17%) наблюдалось при использовании только задней педали для остановки мотоцикла на скорости 128 км / ч.

Испытания влажной поверхности

Первоначальная процедура испытаний предусматривала проведение испытаний на торможение на мокрой поверхности при 48 и 128 км / ч. Однако из соображений безопасности и устойчивости все испытания поверхности с низким коэффициентом трения проводились в маневре по прямой, начиная с начальной скорости 48 км / ч.Испытания были повторены с АБС и без нее. Испытательный трек был залит водой, и этот процесс повторялся каждые три остановки.

На мотоциклах, оборудованных ABS, гонщик был проинструктирован тормозить в достаточной степени, чтобы гарантировать, что ABS полностью циклически работает, прилагая необходимое усилие к устройству управления тормозом (без ограничений по приложению усилия).

Тормоза передних и задних колес работали одновременно, когда была достигнута начальная испытательная скорость, а затем работали по отдельности, когда переднее и заднее колеса испытывались отдельно.Во время торможения двигатель оставался отключенным от трансмиссии.

Во время испытания разрешалось управлять рулевым управлением, чтобы сохранить или скорректировать направление движения мотоцикла. При скорости автомобиля ниже 10 км / ч блокировка колес разрешалась.

Для мотоциклов, не оборудованных АБС, процедура испытания была такой же, за исключением того, что гонщику было поручено приложить необходимое усилие к устройству управления тормозом, чтобы получить кратчайший тормозной путь без потери управления автомобилем или блокировки колес выше скорость 10 км / ч.

Рейтинг шин, техническое обслуживание: все, что вы должны знать о шинах — простым языком

Как и в случае испытаний на сухой поверхности, оператору практически не требовалось никакого обучения для достижения наилучших результатов при работе с ABS. В режиме с отключенной АБС тормозной путь улучшился по мере того, как водитель стал более знаком с тормозной системой и чувствовал себя комфортно.

На мокрой поверхности общая средняя эффективность торможения с ABS улучшилась на лучшем тормозном пути без ABS на 5.0%. Снижение тормозного пути с помощью ABS было более значительным, когда были задействованы оба тормоза, с общим улучшением в среднем на 10,8% по сравнению с лучшими остановками без ABS.

Подвеска, работа и техническое обслуживание мотоцикла — объяснение

Наибольшее сокращение тормозного пути при использовании АБС наблюдалось, когда мотоцикл был загружен и были задействованы оба тормоза, в среднем на 15,5% лучше по сравнению с лучшими остановками без АБС.

Двигатели с длинным и коротким ходом — простое объяснение

В целом, результаты испытаний продемонстрировали улучшение характеристик торможения с использованием АБС, независимо от того, торможение ли на сухой или мокрой поверхности, даже по сравнению с лучшими остановками, полученными без АБС.

Следующее чтение: «Какое моторное масло мне использовать?» — Моторное масло в очень простых терминах

.

Как работают антиблокировочные тормоза | HowStuffWorks

Теория антиблокировочной системы тормозов проста. Противоскользящее колесо (где пятно контакта шины скользит относительно дороги) имеет меньшее сцепление , чем противоскользящее колесо. Если вы застряли на льду, вы знаете, что если ваши колеса крутятся, у вас нет тяги. Это происходит потому, что пятно контакта скользит относительно льда (подробнее см. «Тормоза: как работает трение»). Не позволяя колесам буксовать при замедлении, антиблокировочная система тормозов приносит вам двоякую пользу: вы будете останавливаться быстрее и сможете управлять автомобилем во время остановки.

Система ABS состоит из четырех основных компонентов:

• Датчики скорости
• Насос
• Клапаны
• Контроллер

Датчики скорости

Антиблокировочной тормозной системе необходим способ узнать, когда колесо вот-вот заблокируется. Датчики скорости, которые расположены на каждом колесе или, в некоторых случаях, в дифференциале, предоставляют эту информацию.

Клапаны

В тормозной магистрали каждого тормоза есть клапан, управляемый АБС.В некоторых системах клапан имеет три положения:

• В положении 1 клапан открыт ; Давление из главного цилиндра передается прямо на тормоз.
• Во второй позиции клапан блокирует линию, изолируя этот тормоз от главного цилиндра. Это предотвращает дальнейшее повышение давления, если водитель сильнее нажимает на педаль тормоза.
• В третьем положении клапан сбрасывает часть давления из тормоза.

Насос

Поскольку клапан может сбрасывать давление в тормозах, должен быть какой-то способ вернуть это давление. Вот что делает насос; когда клапан снижает давление в линии, насос должен поддерживать давление.

Контроллер

Контроллер — это компьютер в автомобиле. Он следит за датчиками скорости и управляет клапанами.

АБС в работе

Существует множество различных вариантов и алгоритмов управления для систем ABS.Мы обсудим, как работает одна из более простых систем.

Контроллер постоянно контролирует датчики скорости. Он ищет необычные замедления в колесе. Непосредственно перед тем, как колесо заблокируется, оно резко замедлится. Если его не остановить, колесо остановится гораздо быстрее, чем любой автомобиль. В идеальных условиях автомобилю может потребоваться пять секунд, чтобы остановиться на скорости 96,6 км / ч, но заблокированное колесо может перестать вращаться менее чем за секунду.

Контроллер ABS знает, что такое быстрое замедление невозможно, поэтому он снижает давление на этот тормоз до тех пор, пока не увидит ускорение, а затем увеличивает давление до тех пор, пока не увидит замедление снова. Он может сделать это очень быстро, прежде чем шина действительно сможет существенно изменить скорость. В результате шина замедляется с той же скоростью, что и автомобиль, при этом тормоза удерживают шины очень близко к точке, в которой они начнут блокироваться.Это дает системе максимальную тормозную мощность.

Когда работает система ABS, вы почувствуете пульс в педали тормоза; это происходит из-за быстрого открытия и закрытия клапанов. Некоторые системы ABS могут работать до 15 раз в секунду.

.

No related posts.