Prawidłowe hamowanie z układem ABS

Transkrypt

1 Prawidłowe hamowanie z układem ABS Autor: Piort Gębiś Zmieniony Polskie Towarzystwo Inżynierów Motoryzacji SIMP Analizy przyczyn wypadków wskazują, że w większości z nich przyczyną było niestety niewłaściwe zachowanie kierowcy. Przeważnie o przebiegu wypadku decydują ułamki sekund, w czasie których kierowca musi podjąć działanie, często sprzeczne z działaniem odruchowym, którym przeważnie jest hamowanie. {viewonly=public} Dostęp do pełnej wersji artykułu po zalogowaniu. {/viewonly} {hidefrom=public} Zwalczenie w sobie tego odruchu wymaga treningu i jeszcze raz treningu oraz określonych zdolności psychicznych u kierowcy. W większości sytuacji prawidłowym manewrem jest omijanie nagle pojawiającej się przeszkody na drodze, poprzedzone ewentualnie hamowaniem, które jednak nie może pozbawić kierowcy możliwości panowania nad pojazdem. Przeważnie jednak hamowanie podjęte w następstwie odruchu jest zbyt silne i prowadzi do zablokowania kół samochodu, a w konsekwencji do utraty przez kierowcę możliwości kierowania samochodem. Aby umożliwić kierowcy skuteczne hamowanie, bez konieczności myślenia o tym czy jest one prawidłowo wykonywane i jednoczesne kierowanie, samochody są wyposażane w układy ABS. Słyszę różne opinie o ABS-sie i jego skuteczności. W niektórych negatywnych jest ziarnko prawdy. Ale aby jednak ABS mógł pracować skutecznie, należy mu to umożliwić. Dlatego technika hamowania samochodem wyposażonym w ABS jest inna niż samochodem pozbawionym tego systemu. Uczyć tego powinno się na kursach prawa jazdy. Ponieważ daleko nam do tego, w niniejszym artykule omówię jak należy to czynić prawidłowo, aby dobre warsztaty mogły przekazać tą wiedzę swoim klientom, np. jako kserokopię tego artykułu - koszt minimalny, a może pozwoli komuś uniknąć nieszczęścia. Samochód z ABS - rodzaje hamowania W samochodzie z ABS można wyróżnić dwa rodzaje hamowań: - zwykłe, łagodne; - awaryjne. Podczas hamowania zwykłego, jakie przeważnie ma miejsce, układ ABS tylko nadzoruje prędkości obrotowe kół, ale wobec nie wykrycia zablokowania żadnego z kół, ABS nie ingeruje w ciśnienia płynu hamulcowego w układzie hydraulicznym. Hamowanie to niczym nie różni się od hamowania samochodem bez ABS-u. Podczas hamowania awaryjnego, gdy w sprawnym układzie hamulcowym może nastąpić zablokowanie koła, układ ABS po wykryciu tego faktu tak reguluje ciśnienie płynu w układzie hydraulicznym danego koła lub w części obwodu (zależnie od konstrukcji układu), aby przy określonej w danych warunkach przyczepności opony do nawierzchni uzyskać maksymalną możliwą siłę hamowania i jednocześnie koło przez jak najkrótsze chwile czasu było zablokowane a jak najdłużej toczyło się, co umożliwia kierowanie samochodem. Tylko takie hamowanie różni się od hamowania awaryjnego samochodem bez ABS-u. Jeśli samochód jedzie np. po lodzie, wystarczą małe wartości siły nacisku na pedał hamulca, aby układ ABS przystąpił do regulacji ciśnienia płynu w układzie hamulcowym. Gdy samochód jedzie po asfalcie lub betonie, potrzeba znacznie większych sił nacisku na pedał hamulca, aby układ ABS rozpoczął pracę.

2 Czy hamowanie awaryjne z ABS-em jest skuteczniejsze jak samochodem bez ABS-u? Na takie pytanie odpowiedzieć jednoznacznie nie można, bowiem należy uwzględnić cztery omówione poniżej elementy. Skuteczność hamulców. Samochody osobowe mogą zostać wyhamowane np. z prędkości 100 km/h na drodze o długości od 38 do nawet 50 m. Po zagrzaniu hamulców droga ta przeważnie trochę wzrasta, ale są samochody, w których przyrost ten jest znaczny np. powyżej 5 m. Przy ocenie drogi hamowania, znaczenie ma również rozmiar, typ i marka ogumienia oraz rodzaj nawierzchni. Różnice w drogach hamowania pomiędzy identycznymi samochodami wyposażonymi w różne opony mogą wynosić od 2 do 3 m przy nawierzchni suchej, wzrastając do np. 5 do 6 m na nawierzchni mokrej. Porównywać można więc tylko dwa takie same pojazdy, jeden z ABS drugi bez, posiadające takie same opony. Inne porównania nie mają sensu. Rys.1 Pod określeniem ABS kryją się układy o różnych możliwościach. Układy z dwoma modulatorami ciśnienia tzw. dwukanałowe (a), mogą regulować podczas pracy tylko ciśnienie płynu hamulcowego dla cylinderków hamulcowych dwóch kół jednocześnie, podczas gdy cztery modulatory ciśnienia w układach tzw. czterokanałowych (b) umożliwiają przeprowadzenie regulacji ciśnienia płynu hamulcowego oddzielnie dla cylinderka hamulcowego każdego koła. Typ układu ABS. Jeśli dwa samochody mają ABS nie zawsze oznacza to, że układy te są jednakowo skuteczne. Są przykładowo układy ABS tzw. dwukanałowe i czterokanałowe. W układzie hamulcowym z ABS dwukanałowym (rys.1a), w którym układ hamulcowy jest podzielony diagonalnie na dwa obwody (do jednego obwodu hamulcowego należą koła leżące po przekątnej samochodu), każdy z obwodów posiada swój modulator ciśnienia. Jeśli więc zablokowaniu ulega przednie prawe koło, to następuje obniżenie ciśnienia zarówno w tym kole jak i w lewym tylnym kole. Natomiast w układzie hamulcowym z ABS czterokanałowym (rys.1b) pomimo diagonalnego podziału układu hamulcowego, każde koło posiada własny modulator ciśnienia i własny czujnik prędkości obrotowej. Układ elektroniczny posiada więc możliwość regulacji ciśnienia oddzielnie, w każdym wybranym kole. Pokazany na rys.1a dwukanałowy układ ABS posiada tylko czujniki prędkości obrotowej tylko przednich kół, ale są również układy dwukanałowe, posiadające czujniki prędkości obrotowej dla wszystkich kół, tak jak każdy układ czterokanałowy. Dlatego ilość czujników prędkości obrotowej kół nie decyduje o typie układu - decyduje o tym liczba modulatorów ciśnienia. Oczywiste jest, że skuteczniejszym układem jest układ ABS czterokanałowy. W trudniejszych warunkach, gdy pojazd porusza się po drodze o różnej przyczepności np. asfalt pokryty nieregularnie śniegiem, układ ABS czterokanałowy potrafi w razie konieczności obniżyć ciśnienie w zacisku hamulcowym tylko tego koła, które zostało zablokowane, nie obniżając ciśnień w zaciskach hamulcowych innych kół. Jeśli hamujemy samochodem bez ABS-u, to jeśli po rozpoznaniu zablokowania jakiegokolwiek koła zmniejszymy nacisk na pedał hamulca, to obniżamy ciśnienia i jednocześnie siły hamowania dla wszystkich kół, również tych, które nie zostały zablokowane. Dzięki obniżeniu ceny układów ABS oraz możliwościom jakie dają czterokanałowe układy ABS (np. wykorzystując układ hamulcowy, można przyhamowując wybrane koła przywracać prawidłowy tor jazdy samochodowi, który wpadł w poślizg) układy tego typu będą coraz szerzej stosowane. Rodzaj nawierzchni drogi. Na wszystkich rodzajach nawierzchni, z wyjątkiem sypkiego śniegu i luźnego piasku, największa możliwa do uzyskania siła hamowania występuje, gdy koło hamowane obraca się z określonym poślizgiem tzn. obraca się wolniej niż wynika to z prędkości ruchu samochodu. Gdy koło zostanie zablokowane, siła hamowania zmniejsza się. Przy hamowaniu np. na suchym asfalcie spadek ten nie jest duży. Natomiast przy hamowaniu na mokrym asfalcie lub lodzie, prócz tego, że maksymalna możliwa do uzyskania siła hamowania jest mniejsza, to po zablokowaniu koła ulega ona dalszemu, wyraźnemu zmniejszeniu. Jedynie przy hamowaniu na sypkim śniegu lub luźnym piasku, maksymalna siła hamowania jest uzyskiwana po zablokowaniu koła, bo zagłębione w podłoże koło pcha przed sobą wał ze śniegu lub piasku (rys.2) dodatkowo hamujący koło (siła HD). Dlatego tylko na tych nawierzchniach hamowanie samochodem bez ABS jest skuteczniejsze niż samochodem z ABS-em. Ale jak często jeździmy po takich nawierzchniach? Przeważnie jedziemy po śniegu ubitym lub zmrożonym a jazda po luźnym piasku jest rzadkością. Rys.2 Jedynie hamowanie z zablokowanym kołem na warstwie sypkiego śniegu lub piasku jest

3 skuteczniejsze niż hamowanie z kołem utrzymywanym na granicy zablokowania (ale wciąż się obracającym). Powoduje to wał oporowy tworzący się przed oponą i dodatkowo hamujący ruch. Oznaczenia: n - prędkość obrotowa koła, H - siła hamowania wynikająca z tarcia opony o nawierzchnię, HD - dodatkowa siła hamowania wynikająca z hamującego działania wału oporowego. Technika hamowania. Umiejętność wykorzystania hamulców bez ABS-u, zależy od techniki hamowania jaką dysponuje kierowca. Technikę pozwalająca wykorzystać w pełni hamulce samochodu bez ABS-u można nabyć tylko w drodze treningu, powtarzanego tylko gdy jest ku temu okazja np. gdy upadnie śnieg lub wystąpi gołoledź. Oczywiście trening taki nie może narażać na niebezpieczeństwo innych uczestników ruchu, dlatego najlepiej jest wykonywać go na pustym palcu lub parkingu. O możliwości wykorzystania hamulców decydują: 1. prawidłowa pozycja za kierownicą, właściwe obuwie oraz ubiór umożliwiający odczuwanie całym ciałem zachowania samochodu; 2. zdolność do rozpoznawania początku zablokowania każdego z kół, co pozwoli uniknąć jazdy samochodem z zablokowanym kołem i wynikającym z tego zmniejszeniem siły hamowania oraz możliwości kierowania samochodem; 3. umiejętności dokonywania regulacji ciśnienia tylko poprzez zmianę nacisku na pedał hamulca, a nie jak to jest często błędnie pokazywane, poprzez na przemian wykonywane naciskanie i całkowite zdejmowanie nogi z pedału hamulca (taki sposób hamowania dopuszczalny jest dla samochodów bez ABSu tylko na nawierzchniach o zmiennej nieprzewidywalnie a zróżnicowanej przyczepności np. asfalt pokryty nieregularnymi łatami śniegu); 4. wspomaganie hamowania poprzez redukcję biegów w dół i jednoczesne hamowanie silnikiem. Uważam ponadto, że pomimo treningu i tak część osób nie było by w stanie opanować takiej techniki hamowania połączonej z umiejętnością działania wbrew odruchom warunkowym. To, że dużo osób nie radzi sobie z hamowaniem na śliskich nawierzchniach, dowodzą miesiące zimowe, w czasie których gdy np. śnieg leży na jezdni, wiele z samochodów doślizguje się do skrzyżowania z zablokowanymi przednimi kołami, z czego kierowcy nie zdają sobie sprawy. Jeśli chcieli by w takiej sytuacji ominąć coś lub kogoś - samochód się nie posłucha. Jednym z zarzutów przeciwników ABS jest to, że nie używa się tych układów w sporcie. Tak, jeszcze nie, ale jest opracowywany inteligentny ABS dla wyścigowych samochodów turystycznych. Ponadto w sporcie, hamulce służą do hamowania (jak zwykłym kierowcom) i uzyskiwania zamierzonych zmian kierunku ruchu. W realizacji tego drugiego ABS przeszkadza. Sztukę tą trzeba opanować żmudnym treningiem i nie należy jej stosować w ruchu normalnym drogowym. Uwzględniając wszystko to co napisałem powyżej twierdzę, że dla zdecydowanej większości kierowców ABS, nawet trochę prostszy - dwukanałowy, jest urządzeniem bardzo pożytecznym. Aby jednak ABS wykorzystać prawidłowo, należy opanować nieco odmienną techniką hamowania samochodem go posiadającym. Korzyści z ABS-u Z pracy układu ABS, przy hamowaniu w którym ze względu na wykryte blokowanie kół, ingeruje on w ciśnienia panujące w cylinderkach hamulcowych tych kół, wynikają opisane poniżej korzyści. 1. Utrzymanie kierunku ruchu samochodu i możliwości kierowania nim. 2. Możliwość hamowania, pozbawiona konieczności kontroli, czy jakiekolwiek koło jest blokowane czy nie, bez względu na wartość współczynnika przyczepności opony do drogi. Pozwala to na zachowanie możliwości kierowania samochodem i skupienie się kierowcy tylko na kierowaniu samochodem. 3. Uniknięcie niebezpieczeństwa uszkodzenia opony podczas hamowania z zablokowanym kołem. Jeśli bowiem samochód hamuje, koło jest dociskane do nawierzchni siłą FS wynikającą z ciężaru samochodu (rys.3a), a dodatkowo jest dociskane siłą FD pochodzącą od siły bezwładności hamującego samochodu. Wskutek tego, opona jeszcze bardziej się deformuje i wzrasta powierzchnia kontaktu opony z nawierzchnią. Dzięki temu może również wzrosnąć wartość siły hamowania H danego koła. Wiadome jest, że podczas hamowania następuje zwiększone zużycie ścierne opony. Jeśli jednak nastąpi zablokowanie koła, przez wiele metrów opona trze tylko jednym miejscem o nawierzchnię drogi. Wskutek tego następuje jej lokalne zużycie (rys.3b). Jeśli hamowanie było rozpoczęte przy dużej prędkości, np. na autostradzie, zużycie to może być znaczne i spowodować niewyważenie koła. Przy hamowaniu z ABS takiego niebezpieczeństwa nie ma - zużycie opony, mimo trwających ułamki sekund blokad koła, rozkłada się na cały obwód opony.

4 Rys.3 Jeśli koło zostanie zablokowane podczas hamowania, to trze ono o nawierzchnię tylko jednym miejscem opony (a). Powoduje to lokalne, nadmierne zużycie opony (b), powodujące niewyważenie koła. Opis w tekście. Chcę dodać, że samochód z ABS tak samo jak i samochód bez ABS skuteczniej hamuje poruszając się po prostej niż poruszając się w zakręcie. Jeśli bowiem porusza się w zakręcie, to ważniejszym dla układu ABS jest zachowanie toru jazdy samochodu niż hamowanie. Nie można bowiem wykorzystać całej przyczepności opony do nawierzchni na hamowanie, bowiem część jej trzeba pozostawić, aby na styku opona/nawierzchnia, mogła powstać siła równoważąca siłę odśrodkową. Dzięki temu jednak, kierowca samochodu z ABS-em, może bez obawy hamować na zakręcie. Kierowca samochodu bez tego układu, też może hamować na zakręcie, ale musi wiedzieć, że jeśli: - zablokowaniu ulegnie koło przednie, nastąpi poślizg osi przedniej i samochód pozbawiony możliwości kierowania nim, zamiast skręcić, pojedzie prosto; - zablokowaniu ulegnie koło tylne, nastąpi poślizg osi tylnej i obrót samochodu wokół osi. Jest oczywiste, że jeśli przy określonej przyczepności opony do drogi, odległość do przeszkody będzie za mała lub prędkość wejścia w zakręt będzie za duża to nawet najlepszy ABS nie wybawi nas z kłopotu i nastąpi uderzenie w przeszkodę, samochód wpadnie w poślizg lub opuści drogę. ABS umożliwia jedynie możliwie najlepsze wykorzystanie przyczepności, jaka w danych warunkach występuje pomiędzy drogą a oponą. Warunki konieczne dla prawidłowej pracy układu ABS Aby układ ABS mógł pracować prawidłowo: - amortyzatory pojazdu muszą być sprawne, bowiem ich niesprawność powoduje wydłużenie drogi hamowania o większy odcinek drogi, niż w przypadku hamowania samochodu bez ABS, posiadającego tak samo niesprawne amortyzatory; - wszystkie elementy układu hamulcowego muszą być sprawne; - ogumienie pojazdu, na wszystkich osiach powinno być tego samego typu i zbliżonym zużyciu na jednej osi pojazdu. Prawidłowy przebieg hamowania i omijania przeszkody samochodem bez ABS-u Zacznę od przypomnienia, jak należy czynić to samochodem bez ABS-u. Jeśli na drodze pojawi się nagle przeszkoda: 1. analizujemy czy będzie możliwe jej ominięcie, co w większości sytuacji jest możliwe, oraz sprawdzamy czy trzeba przed tym manewrem zmniejszyć prędkość; 2. jeśli trzeba hamować awaryjnie, czynimy to, ale powinno to być tak zrobione, aby nie zablokować kół - niestety często jest to wykonywane za mocno i następuje zablokowanie; 3. po wykorzystaniu możliwego odcinka drogi hamowania, kończymy hamowanie i omijamy przeszkodę - w tym momencie wielu z kierowców, skupiając się na tym aby zahamować przed przeszkodą zapomina o tym, że można ją ominąć. Prawidłowy przebieg hamowania i omijania przeszkody samochodem posiadającym ABS Prawidłowy przebieg wykonania manewru hamowania samochodem z ABS-em i omijania przeszkody jest przedstawiony na rys.4, a omówiony poniżej. Rys.4 Hamując awaryjnie samochodem z ABS, kierowca nie musi się troszczyć o to, czy któreś z kół ulegnie zablokowaniu w czasie hamowania. Może skupić się on na prawidłowym wykonaniu manewru omijaniu przeszkody, bez przerywania hamowania. Szczegółowy opis w tekście. Na rysunku tym przedstawiona jest typowa sytuacja. 1. Samochód oznaczony literą A zbliża się główną drogą do skrzyżowania. Z bocznej drogi wyjeżdża samochód, oznaczony cyfrą 1, który wymusza pierwszeństwo. 2. Kierowca samochodu jadącego główną drogą, znajdując się w pozycji B zauważa to niebezpieczeństwo i postanawia hamować. Ponieważ jest to samochód posiadający ABS, kierowca dla jego prawidłowego

5 wykorzystania musi manewr hamowania wykonać w opisany poniżej sposób. a) Po zauważeniu przeszkody, najważniejsze jest szybkie przełożenie nogi z pedału gazu na pedał hamulca (rys.4, fot.b-1) i szybkie naciśnięcie go z pełną siłą (rys.4, fot.b-2). Szybkie przełożenie i naciśniecie pedału hamulca umożliwia w samochodzie z ABS możliwie szybkie rozpoczęcie hamowania. Jeśli bowiem czas od zobaczenia przeszkody do naciśnięcia hamulca wynosi 0,5 s, to jadąc 100 km/h, przebywamy w tym czasie 13,9 m, a więc wymóg ten jest logiczny. Naciśnięcie ma być silne i nie trzeba mając ABS w samochodzie, zastanawiać się czy nastąpi zablokowanie jakiegokolwiek koła - kontrolę nad tym, pozostawmy ABS-owi. b) Jednocześnie z naciśnięciem hamulca lub z minimalnym opóźnieniem, należy nacisnąć pedał sprzęgła, aby układ napędowy nie zakłócał pracy układu ABS (rys.4, fot.b-2). Osiągamy prawidłowy stan, w którym prawa noga z dużą siłą naciska na pedał hamulca a lewa naciska sprzęgło (rys.4, fot.b-3). W samochodzie z ABS-em nie wolno naciskać w sposób pulsujący na pedał hamulca, bo układ ABS zgłupieje a droga hamowania się wydłuży. Na samym początku pracy układu ABS może być słyszalny wyraźny odgłos zablokowania jednego lub więcej kół, bowiem przy pierwszym rozpoznanym zablokowaniu koła, tzw. czas odpowiedzi układu (czas od momentu stwierdzenia zablokowania do obniżenia ciśnienia w danym kole) jest nieco dłuższy niż przy kolejnych następujących po sobie cyklach regulacji. Jeden cykl regulacji to następujące po sobie: wykrycie zablokowania koła, obniżenie ciśnienia płynu hamulcowego w cylinderku hamulcowym dla danego koła (w układzie ABS czterokanałowym) lub dla pary kół przynależnej do danego modulatora ciśnienia (w układzie ABS dwukanałowym), stwierdzenie ponownego obrotu wcześniej zablokowanego koła, wzrost ciśnienia płynu hamulcowego w cylinderku hamulcowym danego koła lub pary kół, aż do momenu, w którym nastąpi kolejne zablokowanie danego koła lub jednego z pary kół. Podczas pracy układu ABS charakterystyczne jest: - pulsowanie pedału hamulca, które jest następstwem pracy typowego układu ABS (odmiennie może pracować np. układ ABS compact firmy ITT opisany w AMS); - słyszalne klekotanie będące następstwem pracy elektronicznie sterowanych elektrozaworów hydraulicznych. 3. W większości przypadków można uniknąć wypadku omijając przeszkodę. Ponieważ w naszym przykładzie, samochód który wymusił pierwszeństwo zatrzymał się (rys.4, pozycja 2), kierowca samochodu jadącego główną drogą ma możliwość ominięcia go. Posiadając ABS w swoim samochodzie może to czynić nie przerywając hamowania (rys.4, pozycje C, D, E). Co pomaga dobrze hamować i czuć samochód Punktem wyjściowym, niezbędnym aby czynić to dobrze, jest prawidłowa pozycja za kierownicą samochodu. Z moich obserwacji wynika, że duża liczba kierowców ma za bardzo pochylone oparcia foteli czy wręcz w nich leży. Oparcie fotela powinno być prawidłowo odchylone od pionu o ok. 15 st. do 20 st., co gwarantuje najlepsze odczuwanie zachowania się samochodu. Ważna jest również prawidłowa odległość kierowcy od kierownicy bowiem prócz możliwości sprawnego wykonywania manewrów, gwarantuje ona prawidłową pracę poduszki powietrznej. Z ostatniego powodu, również pasażer powinien siedzieć w prawidłowej odległości od deski rozdzielczej - lepiej możliwie najdalej. Artykuł przygotował Mgr inż. Stefan Myszkowski prowadzi we Wrocławiu Studio Konstrukcyjno-Konsultacyjne Do przygotowania artykułu wykorzystałem materiały i filmy szkoleniowe, udostępnione przez firmę ITT Automotive. {/hidefrom}