Устройство и работа ЭБУ-Т
На рисунке 4 приведена принципиальная электрическая схеме системы АВS, в которой главным компонентом является электронный блок управления тормозами (ЭБУ-Т).
ЭБУ-Т конструктивно выполнен на полупроводниках и микросхемах, заключен в герметичный кожух, который устанавливается либо а салоне, либо в багажнике автомобиля.
С внешними устройствами и бортовой электросетью ЭБУ-Т связан многоконтактным разъемом.
К внешним входным устройствам ЭБУ-Т относятся:
· колесные датчики – 4 шт.;
· датчик замедления (только для 4WD);
· датчик отказа стоп-сигнала;
· датчик педали стоп-сигнала (выключатель системы АВS);
· датчик аварийного уровня тормозной жидкости;
· датчик стояночного тормоза;
· предохранители – 8 шт.
Рисунок 4 Принципиальная электрическая схема системы АВS
К внешним выходным (исполнительным) устройствам ЭБУ-Т относятся:
· релейный блок управления (РБУ). Внутри РБУ установлены два реле с "сухими" контактами. Одно для включения электродвигателя гидронасоса, другое для включения и переключения электромагнитных соленоидов рабочих гидроклапанов системы АВS;
· исполнительный механизм АВS с рабочими гидроклапанами и с электрическим гидронасосом. Каждый рабочий гидроклапан управляется с помощью электромагнитного соленоида, а соленоиды – от электрических сигналов ЭБУ-Т;
· сигнальная лампа АВS. Предназначена для контроля за исправностью системы;
· сервисный разъем для вывода кодов неисправностей системы АВS;
· контрольный разъем для стендовой диагностики.
ЭБУ-Т работает следующим образом.
1.Включается ключ зажигания, и на контактах IG
и ВАТ устанавливается напряжение +12 В от аккумуляторной батареи (АКБ). При этом на 3 сек загорается контрольная лампа АВS.
Если один из предохранителей МАIN, АLТ, АМ или лампа АВS перегорают, система АВS не включается.
2.После пуска ДВС и разгона автомобиля до скорости более 6 км/час в ЭБУ-Т отрабатывается функция первичного контроля. При этом выключатель стоп-сигнала на педали тормоза должен быть разомкнут. Если в системе все исправно, то загорается лампа контроля стоп-сигнала, а на лампу АВS подается код готовности системы АВS к работе. При достижении автомобилем скорости более 6 км/час обе лампы гаснут.
3.Если в АВS есть неисправность, то в системе отрабатывается функция самодиагностики, и лампа АВS начинает мерцать.
В системе АВS предусмотрена и функция надежности. Эта функция отрабатывается при появлении любой неисправности. В таком случае сигналы управления от ЭБУ-Т на исполнительный механизм АВS не подаются, а тормозная система автомобиля начинает работать без АВS.
Следует отметить, что сигналы ЭБУ-Т низкопотенциальные (поступают от микросхем), а сигналы от РБУ к исполнительному механизму АВS силовые, так как проходят от АКБ через сухие контакты реле для ЭД и соленоидов ЭМК. Напряжение на соленоиды гидроклапанов в режиме снижения давления подается непосредственно от АКБ (Uк = 12 В). Так формируется прямой ток соленоида 5 А. При этом контакты SFR, SFL SRR, SRL через мощные транзисторы в ЭБУ замыкаются на "массу".
В режиме "удержания давления" через соленоиды протекает обратный ток 2 А.
При этом в соленоидах направление магнитного потока изменяется на противоположное. Это способствует быстрому срабатыванию гидроклапанов при меньшем токе управления и фиксирует их в заданном для данного режима положении.
Если в тормозной системе автомобиля срабатывает датчик аварийного уровня тормозной жидкости, или введен а действие стояночный тормоз, то ЭБУ-Т выключается (от закорачивания на "массу" контакта РКВ).
Закон управления
Управление в системе происходит таким образом, чтобы угловая скорость колес соответствовала коэффициенту продольного скольжения, при котором коэффициент сцепления был бы максимально возможным для каждого состояния дорожного покрытия. Это достигается тем, что при блокировании колес их линейная скорость резко падает по сравнению со скоростью кузова автомобиля.
Рисунок 4,а Характеристика управления при скольжении
Заключение о наличии блокирования колес делается в результате анализа разницы скоростей колес и кузова. По скорости колес вычисляется, по существу, гипотетическая скорость кузова (так как датчик, непосредственно измеряющий скорость кузова, отсутствует). Эталонная скорость управления (скорость, при которой начинается управление) устанавливается на Δυ1 меньше гипотетической скорости кузова, а эталонная скорость быстрого снижения давления (скорость, при которой происходит скольжение) – на Δυ2 ниже гипотетической. В начале торможения давление в цилиндрах колес повышается в соответствии с усилием на тормозную педаль и скорость колес снижается. Если скорость колес оказывается меньше эталонной скорости управления, а замедление становится выше G1,то выдается сигнал на понижение тормозного давления и скольжение прекращается. В случае, когда даже при наличии сигнала на понижение давления скорость колес продолжает падать и оказывается меньше эталонной скорости быстрого снижения давления, выдается сигнал на быстрое снижение давления. Скорость колес восстанавливается и приближается к скорости кузова, ускорение становится выше G2, давление медленно возрастает и, как только ускорение превысит G3, выдается сигнал на быстрое увеличение давления. Таким образом, управление давлением в тормозном приводе и предотвращение скольжения осуществляются в результате обработки сигналов о скорости колес и ускорении. Кроме того, управление зависит от состояния дороги. Например, на дороге с небольшим коэффициентом сцепления μ (обледенелой и т. п.) уменьшение скорости колес при торможении происходит очень быстро, а восстановление скорости при уменьшении тормозного давления запаздывает. В этом случае запаздывают и управляющие воздействия. В связи с этим по снижению скорости колес определяется состояние дороги и вносится поправка к управлению давлением в тормозном приводе.
ЭБУ-Т через исполнительный механизм АВS управляет скоростью вращения колес с соблюдением определенной закономерности рис.5).
Если какое-либо колесо затормаживается сильнее остальных, то в тормозном цилиндре этого колеса давление под действием системы АВS понижается, так как ЭБУ устанавливает ЭМ-гидроклапан (ГК) в положение "снижение давления" (участок А).
Рисунок 5 Зависимости скорости и ускорения колеса Vк и Vа , тока IW соленоида W в ГК и давления Р тормозной жидкости в КТЦ от продолжительности t процесса торможения
Далее при повышении скорости колеса до состояния "удержание давления" (участок между А и В) гидроклапан удерживает давление постоянным до тех пор, пока снова не наступит состояние, при котором Vк ≠ Vа.
Если Vк < Vа (замедление вращения колеса), то снова повторяется режим "снижение давления".
Если Vк > Vа, то АВS переведет клапан ГК в состояние "увеличение давления". Так как АВS срабатывает практически мгновенно, то время торможения, как и время растормаживания колес, очень короткое, и состояния увеличения и удержания давления быстро чередуются (участок В) до тех пор, пока подконтрольное АВS колесо не сравняет свою скорость вращения со всеми остальными колесами.
Скорость вращения колеса при воздействии на него системы АВ5 изменяется по закону, близкому к синусоидальному, постепенно приближаясь к скорости движения автомобиля:
Vа = (Vк1 + V к2 + V к3 + V к4)/4.
Ясно, что ускорение С колеса при таком законе изменения скорости будет знакопеременным и принимает вид, показанный на рисунке 5, поз. 2. На графике рисунке 5, поз. 3 показан электрический токовый сигнал IW, который при снижении давления соответствует току 5 А, при удержании давления – току 2 А, при увеличении давления – ток сигнала IW равен нулю. Закономерность изменения давления Р в колесном тормозном цилиндре отображена графиком (рис. 5, поз. 4).
4. Задание для подготовки к работе и общие замечания о ее проведении
Ознакомьтесь с целями, задачами и содержанием лабораторной работы. Изучите теоретические сведения о назначении и принципе работы системы автоматической антиблокировки колес (АВS).
В лабораторной работе рассматривается процесс функционирования четырехканальной трехпозиционной электроклапанной системы автоматической антиблокировки колес (АВS) с гидронасосом низкого давления в ходе торможения легкового автомобиля при нажатии водителем педали тормоза. В качестве тормозной системы принимается гидравлическая 4-х контурная тормозная система.
Предполагается, что три колеса (например, колеса обозначенные номерами № 2,3 и 4) движутся по сухому твердому дорожному покрытию (например, асфальтобетону). Колесо № 1 движется по скользкому (мокрому) дорожному покрытию, сила сцепления этого колеса с дорогой незначительна и меньше силы трения в тормозном механизме этого колеса. По этой причине угловая и линейная скорости колеса № 1 быстро уменьшаются, что может привести к блокировке этого колеса. Система АВS начинает работать в режиме «снижения давления» в колесном тормозном цилиндре (КТЦ) колеса №1.
В работе принимаются следующие значения параметров: скорость движения кузова автомобиля Va = 90 км/ч; скорость движения колес № 2,3, 4 V2 = V3 = V4 = 80 км/ч, что соответствует коэффициенту проскальзывания S = 0,11; начальная скорость движения колеса № 1 V1 = 60 км/ч и в ходе исследования изменяется. Считается, что коэффициент сцепления колеса №1 с дорожным покрытием за период торможения остается постоянным.
Модель системы автоматической антиблокировки колес (АВS) состоит из электронного блока управления тормозами (ЭБУ-Т), колесных датчиков (КД1, КД2, КД3, КД4), измеряющих скорость движения колес V1 ,V2 . V3 , V4, датчика скорости движения кузова автомобиля ДКА, измеряющего скорость движения кузова автомобиля Va.
Алгоритм работы системы АВS предполагает снижение приведенной скорости колеса до величины, близкой к блокировке., уменьшение давления в КТЦ и возрастание скорости колеса до величины Va, повторное снижения скорости до величины блокировки и т.д. Число циклов притормаживания должно быть 10 – 12 за 1 секунду.
В ЭБУ-Т применяются два алгоритма управления:
1. Управление блокируемым колесом по информации с колесных датчиков КД1, КД2, КД3, КД4 и датчика скорости движения кузова автомобиля ДКА.
2. Управление блокируемым колесом по информации только с колесных датчиков КД1, КД2, КД3, КД4.
Принимается, что АВS начинает работать в режиме «снижения давления» в колесном тормозном цилиндре (КТЦ), когда скорость колеса снижается на величину 0,1Vк, где 
- средняя скорость колес. Коэффициент скольжения колес находится в диапазоне 0,1 < S < 0,3.