Система распределения тормозных усилий и подтормаживания автомобиля
1. Система распределения тормозных усилий
Современный автомобиль устроен так, что на заднюю ось приходится меньшая нагрузка, чем на переднюю (рис. 1, а). Для сохранения устойчивости автомобиля тормозные усилия должны распределяться таким образом, чтобы колеса передней оси блокировались раньше колес задней оси, что обеспечит сохранение определенной минимальной курсовой устойчивости.
При резком торможении происходит дополнительное перераспределение нагрузки на переднюю ось (рис. 1, б). Автомобиль накреняется относительно поперечной оси («клюет»), в результате чего нагрузка, приходящаяся на заднюю ось, и максимальная сила
Рис. 1. Распределение нагрузки на автомобиль: а — в статическом состоянии; б — при торможении
сцепления с дорожным покрытием уменьшаются, и задние колеса могут оказаться заблокированными. Автомобиль с заблокированными задними колесами неустойчив и может в любой момент сорваться в неконтролируемый занос. Для предотвращения блокировки задних колес используется система распределения тормозных усилий, которая реализуется за счет управления тормозным усилием задней оси.
Система распределения тормозных усилий представляет собой программное расширение антиблокировочной системы тормозов, т.е. использует конструктивные элементы системы ABS.
Общепринятыми торговыми названиями системы являются:
По данным датчиков частоты вращения колес блок управления ABS сравнивает тормозные усилия передних и задних колес. Когда разница между ними превышает заданную величину, включается алгоритм EBV. Блок управления ESP/ABS на основании входящих сигналов регистрирует, что на передней оси срабатывает ABS и водитель нажимает педаль тормоза достаточно быстро и сильно. Тогда система самостоятельно повышает тормозное давление задних колес до начала срабатывания на них ABS.
Для увеличения давления используется насос обратной подачи, оба впускных клапана задних колес остаются открытыми до тех пор, пока по данным датчиков угловой скорости задних колес не будет установлено, что задние колеса близки к блокированию. Тогда управление перенимает система ABS, регулирующая давление по трем фазам: «удержание давления», «сброс давления» и «увеличение давления» для полного использования тормозного потенциала задних колес с одновременным сохранением курсовой устойчивости автомобиля.
2. Система замедления задних колес
Упрощенно систему замедления задних колес (Hinterachsvollverzögerung, HVV) можно представить себе как функцию, противоположную электронному распределению тормозных усилий EBV. Если EBV преследует цель не допустить избыточного торможения задних колес, то HVV обеспечивает такое увеличение тормозного давления задней оси, что на задних колесах происходит срабатывание ABS.
При торможении сильно нагруженного автомобиля из-за его большой массы и, соответственно, инертности, необходимы большие тормозные усилия. Цель системы HVV состоит в том, чтобы обеспечить оптимальное использование всего потенциала сцепления колес с дорогой для полностью нагруженного автомобиля.
Оптимальное торможение достигается в режиме работы ABS. Когда водитель нажимает педаль тормоза, в режим работы ABS сначала выводятся передние колеса, в то время как задние колеса все еще находятся вне зоны срабатывания ABS.
Система ABS срабатывает, когда колеса склонны к блокированию, но вследствие полной загрузки автомобиля колеса позже начинают проявлять эту склонность, так как из-за высокой нагрузки на заднюю ось увеличивается максимальная сила сцепления задних колес с дорогой и они могут воспринимать большие тормозящие усилия, чем передние. Поэтому на полностью загруженном автомобиле задние колеса сами по себе не реализуют максимальный тормозной потенциал до конца.
Для полного задействования этого потенциала и применяется функция HVV, которая самостоятельно повышает тормозное давление задних колес настолько, что и на них срабатывает ABS.
Принцип работы системы замедления задних колес (рис. 2) аналогичен принципу работы системы распределения тормозных усилий.
Рис. 2. Схема действия системы замедления задних колес
Распределение тормозных сил между осями автомобиля
При торможении автомобиля на горизонтальной дороге (рис. 8.3) образуется сила инерции Pи, приложенная к центру тяжести и равная сумме тормозных сил. В этом случае происходит перераспределение нормальных нагрузок по осям: нагружается передняя, а разгружается задняя ось.
Рисунок 8.3 – Схема к расчету нагрузок на оси автомобиля при торможении
В статическом состоянии автомобиля нагрузки на оси определяются расстояниями a и b центра масс O от передней и задней осей:
 | (8.16) |
Нормальные реакции дороги, действующие на передние и задние колеса при торможении, определятся как:
 | (8.17) |
Нормальные реакции RZ1 и RZ2, воспринимаемые колесами при торможении, отличаются от нагрузок, приходящихся на колеса в статическом состоянии. Перераспределение веса по осям оценивается коэффициентами изменения реакций mp1, mp2, которые для горизонтальной дороги равны:
 | (8.18) |
Тогда нормальные реакции дороги имеют вид:
 | (8.19) |
При торможении предельные значения коэффициентов изменения реакций составляют 1,5–2,0 передних колес и 0,5–0,7 – для задних.
Наибольшая интенсивность торможения автомобиля достигается при полном использовании сцепления всеми колесами, что возможно только на дороге с оптимальным коэффициентом сцепления φопт = 0,40–0,45.
На дорогах с другими значениями коэффициента сцепления полное использование сцепления невозможно без блокировки колес одного из мостов. Так, при торможении на дорогах с коэффициентом сцепления, большим оптимального (φх > φопт), первыми будут блокироваться задние колеса, что может вызвать занос и нарушение устойчивости автомобиля. Πри торможении на дорогах с коэффициентом сцепления, меньшим оптимального (φх
Дата добавления: 2016-02-27 ; просмотров: 7325 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Теория
Системы управления тормозами
Система электронного распределения тормозных сил (EBV)
При торможении нагрузка на переднюю ось автомобиля увеличивается, в то время как на заднюю ось — уменьшается (динамическое перераспределение нагрузки по осям).
Это объясняется тем, что тормозящие автомобиль силы действуют в пятнах контакта шин с дорогой, то есть с определённым плечом относительно центра масс автомобиля, что вызывает возникновение вращающего момента, стремящегося повернуть автомобиль вперёд вокруг поперечной оси. В результате передняя ось дополнительно нагружается, а задняя — разгружается. На практике этот эффект проявляется опусканием передней части кузова при торможении в результате сжатия пружин передней подвески (автомобиль «наклоняется» вперёд) (рис.5.2.38).
Рисунок 5.2.38 – Схема перераспределения нагрузки по осям автомобиля при торможении
В результате увеличения вертикальной нагрузки на переднюю ось возрастают и максимальные тормозные силы, которые могут передаваться передними колёсами. Снижение нагрузки на заднюю ось имеет, соответственно, обратный эффект — максимальные тормозные силы, которые могут передавать задние колёса, уменьшаются.
Чтобы избежать потери автомобилем курсовой устойчивости из-за «перетормаживания» задней оси, в задние тормозные механизмы можно подавать только то давление, которое не будет превышать потенциал передачи тормозных сил задними колёсами. Если система будет подавать на все четыре колеса одинаковое тормозное давление, то тормозной путь окажется больше теоретически возможного, за счёт того, что на передних колёсах будут реализовываться значительно меньшие тормозные силы, чем они (передние колёса) способны передавать.
Система электронного распределения тормозных сил (EBV) предотвращает перетормаживание задних колёс. В зависимости от значений проскальзывания задних колёс блок управления ABS рассчитывает максимально возможное значение давления в контурах задних колёс и ограничивает фактическое тормозное давление этим значением. На колёсах передней оси при этом продолжает без ограничения действовать тормозное давление, заданное водителем нажатием педали тормоза.
За счёт этого реализуется максимальная физически возможная интенсивность торможения. Тормозной путь уменьшается до теоретического минимума.
Система EBV срабатывает раньше системы ABS, то есть уже при заметно меньших значениях проскальзывания колёс (рис.5.2.39).
Рисунок 5.2.39 – График работы систем EBV и ABS
По данным датчиков частоты вращения колес система распознаёт, что в результате кивка задняя ось получает большее тормозное усилие, чем она может передать на дорогу без блокирования. EBV через клапаны гидравлического блока ABS управляет тормозным усилием задней оси и обеспечивает тем самым максимально возможное тормозное усилие передней и задней осей (рис.5.2.40). Этим предотвращается занос задних колёс, который мог бы быть вызван их блокированием.
Рисунок 5.2.40 – Схема перераспределения тормозных давлений по осям
Раньше для этого применялись механические (пере)распределители тормозных усилий.
Распространение системы ABS сделало возможным реализацию этой функции через гидравлический контур тормозной системы автомобиля.
Крен автомобиля при торможении или прохождении поворотов приводит к тому, что нагрузка на каждое отдельное колесо может сильно изменяться. Следовательно, тормозные усилия тоже должны будут распределяться по-разному. В отличие от механических устройств, электронная система EBV в состоянии индивидуально регулировать тормозные усилия, передаваемые на каждое отдельное колесо. Таким образом система в состоянии учитывать различия в сцеплении с дорожным покрытием каждого отдельного колеса.
EBV распознаёт уменьшение угловой скорости одного или обоих задних колёс и снижает тормозное давление в соответствующем колесе или колёсах (рис.5.2.41). Диапазон действия EBV заканчивается, как только одно из колёс демонстрирует высокую склонность к блокированию. Тогда управление передаётся системе ABS.
Рисунок 5.2.41 – Различное распределение тормозных усилий между задними колёсами в соответствии с различными условиями сцепления с дорожным покрытием
Для работы функции EBV не требуются дополнительные узлы или компоненты, она использует уже имеющиеся устройства системы ABS. Электронная функция перераспределения тормозных усилий представляет собой программное расширение системы ABS
Принцип работы заключается в следующем (рис.5.2.42).
Рисунок 5.2.42 – Схема гидравлических контуров, задействованных системой EBV
Система сравнивает угловые скорости передних и задних колёс. Когда разница между ними превышает определённую величину, система распознаёт превышение тормозного усилия и задействует функцию EBV. EBV закрывает впускные клапаны ABS левого и/или правого заднего колеса, так что давление в тормозном цилиндре перестаёт расти и удерживается на текущем уровне.
В то время как впускные клапаны передних колёс остаются открытыми для увеличения давления, впускные клапаны задних колёс уже закрыты.
Если превышение тормозного усилия задней оси сохраняется, дополнительно открываются соответствующие выпускные клапаны ABS и давление в тормозных цилиндрах уменьшается. Если тормозное усилие на задних колёсах станет ниже предельно возможного, тормозное давление увеличивается для реализации максимального тормозящего действия.
Тем самым обеспечивается полное использование всего имеющегося запаса сцепления колеса с дорогой.
Упрощённо EBV можно назвать системой ABS, действующей только на задние колёса и использующей три фазы: «удержание давления», «сброс давления» и «увеличение давления».
При движении задним ходом работа функции EBV может привести к перетормаживанию передней оси. Поскольку при движении задним ходом направление задаётся колёсами передней оси, перетормаживание передней оси может привести к заносу автомобиля, причём автомобиль перестанет реагировать на повороты рулевого колеса. Следствием является потеря курсовой устойчивости с высокой вероятностью аварии. Особенно критической будет такая ситуация при движении задним ходом по бездорожью вниз по склону.
На некоторых автомобилях, предназначенных для движения по грунтовым дорога или бездорожью, при движении задним ходом функция EBV работает в противоположном направлении: при торможении ограничивается тормозное давление на передней оси. На других автомобилях «обратная» работа функции EBV включается при включении ассистента движения на спуске. Движение задним ходом распознаётся датчиками частоты вращения колёс.
На моделях, колёсные датчики которых не распознают направление вращения, задний ход распознаётся с помощью соответствующего анализа частот вращения колёс, угла поворота рулевого колеса и скорости поворота автомобиля вокруг вертикальной оси.
© Филиал БНТУ «Бобруйский государственный автотранспортный колледж» Зарегистрирован в Государственном регистре информационных ресурсов Беларуси 16.06.2011 №7141101591
Изменение распределения тормозных усилий: что это даёт вашему автомобилю?
Объясняем все «за» и «против» системы распределения тормозных усилий
Важность и значимость тормозной системы любого автомобиля сложно переоценить, именно поэтому в большинстве стран мира законодательно запрещено владельцу транспортного средства вносить в неё изменения. В подавляющем большинстве случаев людей полностью устраивает заводское исполнения этого узла и его составляющих, однако бывают и обратные случаи.
Современные исследования показали, что увеличение эффективности тормозов за счёт установки более производительных механизмов – не самое лучшее решение. Более того, было доказано, что наилучшее поведение автомобиля в определённых режимах достигается, когда распределение тормозных усилий отлично от стандартного равномерного разделения между передней и задней осью.
Любой автомобиль, если это, конечно, не спорткар с идеальной развесовкой, воздействует на переднюю и заднюю ось с разной силой. Как правило, вес, воспринимаемый передними колёсами, гораздо больше. Ввиду этого оптимальные результаты достигаются в том случае, если тормозные усилия пропорционально разделены между осями в соответствии с воспринимаемой весовой нагрузкой.
К огромному сожалению, максимальная эффективность этого, безусловно, важного механизма может сделать ваш автомобиль идеальным на гоночном треке, но совершенно неприспособленным к использованию на дорогах общего пользования.
Для спортивных автомобилей максимальная отдача от всех узлов и механизмов – залог победы, что же касается машин для повседневной эксплуатации, то их замедление должно быть более плавным, иначе это приведёт к возникновению аварийных ситуаций.
Что может повлиять на тормозное усилие
Фактически, любое внесение изменений в конструкцию автомобиля в той или иной мере оказывает влияние и на эффективность тормозов. Так, даже аэродинамический обвес, создающий прижимную силу, существенно повышает коэффициент сцепления на поверхности контакта с дорогой. Изменение центра тяжести машины путём добавления весомых конструктивных элементов или их удаления также сказывается на её поведении в процессе замедления. Естественно, что основным решающим фактором является выбор резины, диаметра тормозных дисков, а также их суппортов.
Применение шин с высоким коэффициентом сцепления существенно усилит тормозной эффект на задней оси, а резина с низким сопротивлением качения – на передней.
При понижении центра тяжести автомобиля наблюдается повышение тормозного усилия на передней оси. Таким образом, нехитрые манипуляции с кузовом и подвеской автомобиля позволяют кардинально изменить характер его поведения и без внесения изменений в тормозную систему.
Естественно, что по своей эффективности такие меры существенно проигрывают установке тормозных дисков увеличенного диаметра, увеличению количества тормозных суппортов или применению современных колодок.
Наиболее часто к изменению характера торможения прибегают мотоциклисты, поскольку они имеют в своём распоряжении два независимых контура, оказывающих воздействие на каждое из колёс в отдельности. Дело в том, что при наличии пассажира наиболее эффективным становится торможение задним колесом.
К чему может привести излишнее тормозное усилие на одной из осей
Прежде всего, при самом плохом стечении обстоятельств переизбыток тормозного усилия на одной из осей может привести к блокировке колёс при экстренном замедлении, что автоматически приводит к резкому падению эффективности торможения и возникновению заноса. Эта ситуация особенно опасна на скользком или мокром покрытии, при слабом сцеплении резины.
Если же распределение усилий менее значительно, то оно приводит к преждевременному истиранию тормозных колодок, а также к неравномерному износу шин на осях. Увеличение тормозного усилия на передней оси приводит к снижению общей эффективности замедления по сравнению со стандартным сбалансированным автомобилем, но позволяет легче управлять им в экстремальной ситуации.
Передача большего усилия на заднюю ось требует высокого профессионализма водителя, даже у профессиональных гонщиков могут возникнуть из-за этого непредвиденные ситуации. Однако именно такой характер поведения автомобиля позволяет быстрее входить в повороты, сопровождая этот процесс контролируемым заносом.
Для того, чтобы понять, как это происходит, достаточно даже в плавном повороте воспользоваться рычагом ручного тормоза. Существуют целые направления автоспорта, для которых величина и продолжительность заноса играет определяющую роль. Это реализуемо только на специальных трассах с покрытием, близком к идеальному, на реальных дорогах достичь управляемого заноса сложно.
Как можно сбалансировать тормозные усилия для оптимального вождения
Современные автомобили в дополнение к антиблокировочной имеют и систему EBD, которая автоматически в зависимости от дорожной ситуации и поведения автомобиля распределяет тормозные усилия.
Что же касается спортивных автомобилей, предназначенных для соревнований, то они штатно оснащаются системой переключателей, позволяющих изменить настройки прямо на ходу. Естественно, что для повседневного использования такая система не подойдёт, поскольку для управления ей нужна высокая квалификация и мастерство. Кроме того, расходные материалы, такие как колодки или резина, при её использовании изнашиваются довольно быстро.
В гонках Формулы 1, например, болиды настраиваются как под особенности конкретной трассы, так и исходя из погодных условий, а также стиля вождения пилота.
Если же стандартные настройки вам кажутся неприемлемыми, то для калибровки тормозной системы следует обратиться к профессионалам, обладающим высококлассным диагностическим оборудованием и специализированным стендом, позволяющим оценить весовую нагрузку, воспринимаемую каждой из осей. Для серьёзной настройки имеет значение даже то, что вы возите в багажнике. Прежде всего, необходимо оценить работоспособность уже установленных тормозов, и только потом приступать к их модификации.
После внесения малейших изменений, следует повторная проверка, калибровка основных показателей на предмет соответствия предъявляемым требованиям.
Основные способы настройки
Наиболее действенным способом изменения характера поведения автомобиля является использование резины, наиболее подходящей по стилю вождения. Рекомендуется использовать только одобренные производителем размерности и виды, в противном случае можно получить обратный эффект.
Внесение изменений должно осуществляться постепенно, шаг за шагом, чтобы прийти к идеальному варианту именно для данной модели автомобиля. Зачастую для получения рекордных результатов использование штатных комплектующих недопустимо, именно поэтому серьёзные тюниг-ателье практикуют изготовление узлов и механизмов на заказ, по заранее определённым параметрам.
Большинство автомобилей, предназначенных для активного вождения, настроены таким образом, чтобы передавать на переднюю ось на 5-10% тормозного усилия больше, чем на заднюю. Это позволяет обеспечить разумный компромисс между эффективностью торможения и стабильностью поведения автомобиля. Именно прогнозируемость поведения в экстремальной ситуации и является основным приоритетом, особенно для гражданских машин, поскольку потеря устойчивости является худшим показателем эффективности работы тормозной системы.
И самое главное – никогда не пытайтесь вносить изменения в тормозную систему самостоятельно, поскольку даже если в обычном режиме езды вы и получите хороший результат, последствия экстренного торможения в аварийно опасной ситуации могут иметь непредсказуемые последствия.
Ввиду сказанного можно сделать вывод, что тормозная система, особенно оснащённая современной электроникой, подготовлена к эксплуатации гораздо лучше, чем самостоятельно видоизменённая в гаражных условиях. Вносить изменения в неё можно только с помощью дорогостоящего оборудования и квалифицированных механиков. Эти действия оправданы в том случае, если автомобиль готовится к соревнованиям хотя бы любительского уровня, иначе проводимые изменения не имеют смысла и не дадут желаемого результата.
Система распределения тормозных усилий — принцип работы, нюансы
Рассмотрим устройство и принцип работы системы распределения тормозных усилий. Основные компоненты, плюсы, минусы и нюансы работы. В конце статьи видео-обзор системы EBD. Рассмотрим устройство и принцип работы системы распределения тормозных усилий. Основные компоненты, плюсы, минусы и нюансы работы. В конце статьи видео-обзор системы EBD.
Система распределения тормозных усилий – предназначена деблокировки колес задней оси, благодаря управлению тормозными механизмами. Чаще всего в перечне систем автомобиля механизм числится под названием EBD или EBV. Механизм позволяет предотвратить занос машины, тем самым избежав аварии и уменьшив тормозной путь. Принцип работы системы подобный до ABS, но EBD работает с каждым колесом отдельно.
Что такое система распределения тормозных усилий?
Электронная система распределения тормозных усилий, чаще всего встречается как EBD (Electronic Brake Distribution), работает в паре с ABS и является программным дополнением, нежели физическим механизмом. В зависимости от нагрузки на автомобиль, программное обеспечение распределяет тормозное усилие на колеса, тем самым обеспечивая устойчивость машины и управляемость.
Как правило, в случае резкого торможения вся сила нагрузки (центр тяжести) на автомобиль переходит на переднюю часть, тем самым ослабляя заднюю ось. Уменьшив нагрузку на заднее колесо (независимо от типа привода), есть огромная вероятность того, что они полностью могут быть заблокированы. В результате при плохом дорожном сцеплении автомобиль может понести в сторону, а задняя часть стать неконтролируемой. Именно для того, чтоб не было подобной ситуации в новые автомобили, параллельно с ABS стали внедрять механизм EBD.
Как устроена система EBD?
Как уже говорили, система распределения тормозных усилий это дополнительное программное обеспечение, которое для работы использует систему ABS. Специалисты выделяют три основные элементы, которые входят в механизм EBD:
Как видно из строения, это та же ABS только модернизированная и более функциональна. Система распределения тормозных усилий, в паре с алгоритмом работы механизма ABS позволяет достичь лучшего результата в стабилизации и управлении автомобилем.
Принцип работы системы EBD
Так как система распределения тормозных усилий паразитирует на основе механизмов ABS, соответственно и принцип работы будет таким же. Весь цикл работы от начала и до конца можно разделить на 5 основных этапов:
Отсюда можно сделать вывод, что EBD не может существовать без ABS. Чаще всего работу механизма распределения тормозных усилий можно увидеть в случае транспортировки габаритного груза в багажнике или на задних сиденьях. В таком случае распределение тормозных усилий будет равномерным, нежели в ситуации, когда центр тяжести максимально перемещается на переднюю ось автомобиля.
Недостатки и преимущества системы EBD
Как и любой механизм, механизм распределения тормозных усилий имеет свои плюсы и минусы. Для сравнения наведем таблицу преимуществ и недостатков.
| Плюсы и минусы системы EBD | |
| Преимущества | Недостатки |
| Повышение потенциала торможения | Увеличение тормозного пути при использовании шипованой резины |
| Уменьшение тормозного пути | В случае блокировки передних колес EBD отключается |
| Уменьшение риска заноса на поворотах | — |
| Отсутствие или минимизация блокировки колес | — |
Рассмотрев все нюансы EBD (системы распределения тормозных усилий), можно сказать, что это скорей идеально дополнение ABS, нежели отдельно работающий модуль. Механизм EBD срабатывает до момента начала работы ABS, тем самым подготавливая автомобиль к худшей ситуации. От момента расчетов электронного блока управления, до момента срабатывания механизмов, проходит доли секунды. Поэтому водитель в принципе нечего не сможет заметить, за исключением результатов работы тормозной системы.
Видео-обзор принципа работы системы EBD:
