Przemysław Kudzia AiR (I stopień, II rok) Sensory i systemy pomiarowe Poniedziałki

Transkrypt

1 Przemysław Kudzia AiR (I stopień, II rok) Sensory i systemy pomiarowe Poniedziałki

2 I Przeznaczenie systemu pomiarowego II Wielkości mierzone III Opis systemu pomiarowego

3 I Przeznaczenie systemu pomiarowego

4 ABS (niem. Antiblockiersystem, ang. Anti-Lock Braking System)- element układu hamulcowego, jest to układ przeciwdziałający blokowaniu kół podczas hamowania. Zapobiega także zjawisku występującym po zablokowaniu kół, takiemu jak niekontrolowany poślizg. Pozwala na utrzymanie kontroli nad kierunkiem jazdy w warunkach zmniejszonej przyczepności na różnych nawierzchniach.

5 Funkcją ABS-u jest kontrola i modyfikacja procesu hamowania w celu uniknięcia blokady kół. Rola układu ABS nie polega na skróceniu drogi hamowania, gdyż droga hamowania samochodu zależy między innymi od następujących parametrów: współczynnika przyczepności miedzy oponą, a nawierzchnią drogi skuteczności układu hamulcowego.

6 Ruch oraz hamowanie pojazdu kołowego jest możliwe dzięki przyczepności między kołami, a nawierzchnią drogi. W razie utraty przyczepności pojazdy kołowe nie mogą się poruszać, ani zatrzymać, gdyż umożliwia ona przenoszenie przez ogumienie sił stycznych. Przyczepność zależy od: rodzaju i stanu stykających się powierzchni (rodzaju bieżnika, stanu nawierzchni, występowania czynników zewnętrznych, takich jak woda, itp.), siły nacisku koła na nawierzchnie drogi, nacisków jednostkowych (wywołanych poprzez masę pojazdu), temperatury stykających się powierzchni. Im większa przyczepność powierzchni tym większa wartość możliwego przeniesienia momentu: - napędowego (w czasie jazdy), - hamowania (w czasie zatrzymania), - skręcenia (w czasie zmiany kierunku ruchu). Przyczepność wpływa na przyspieszanie, hamowanie, prędkość pokonywania zakrętów.

7 Wykres zależności między hamowaniem i sterownością a poślizgiem

8 Na maksymalną wartość sił hamowania i odpowiadającą jej drogę hamowania wpływa współczynnik przyczepności występujący między oponą i nawierzchnią. Mniejszy współczynnik przyczepności (wpływający na wartość graniczną siły hamowana) spowodowany np. mokrą nawierzchnią może spowodować zablokowanie kół. Zadaniem ABS-u jest uniknięcie blokowanie kół w każdych warunkach jazdy, to ta właściwość, idealna do kontroli zachowania kierunku jazdy, w niektórych warunkach może spowodować niewielkie wydłużenie drogi hamowania. Blokowanie się kół jest zjawiskiem niekorzystnym, ponieważ powoduje utratę kontroli nad kierunkiem jazdy pojazdu i sprzyja wydłużeniu drogi hamowania. Wyjątkiem jest gwałtowne hamowanie na miękkim piasku lub świeżym śniegu, kiedy to blokowanie kół wywołuje korzystny efekt, spowodowany zgromadzeniem się przed oponą,,bariery" z piasku lub śniegu. Układ zapobiegający blokowaniu kół jest zaprogramowany, aby utrzymać tę optymalną sytuacje, która jest możliwa na powierzchniach, na których występują niewielkie nierówności. Gdy mamy do czynienia z nawierzchniami nierównymi lub pofałdowanymi, wtedy nawet niewielka przerwa w regularnym funkcjonowaniu elementów hydrauliczno-mechanicznych układu może spowodować niewielkie wydłużenie drogi hamowania. Aby nastąpiło,,hamowanie idealne", układ zapobiegający blokowaniu kół cały czas kontroluje prędkość i reaguje na zwalnianie w czasie jazdy poszczególnych kół oraz reguluje ciśnienie hamowania w każdym z zacisków (podczas naciskania pedału hamulca, dochodzi do 20 pulsacji na sekundę, odczuwalnych przez kierowcę).

9 System ABS jest stałym elementem układu hamulcowego, działającym niezależnie od woli kierowcy. Żaden producent samochodów nie przewiduje wyłączenie tego układu. Jedynie w przypadku, gdy system ABS stwierdzi awarię układu hamulcowego sam automatycznie się wyłączy.

10

11 ABS dokonuje pomiaru prędkości obrotowej wszystkich kół i nie wpływa na działanie układu hamulcowego, aż do momentu gdy hamulec zostanie naciśniety przez kierowcę. Podczas pracy hamulca ABS wykrywa poślizg kół i elektrozaworami wpływa na ciśnienie w obwodzie odpowiednich kół. Podczas jazdy bez hamowania system mierzy prędkość pojazdu i może tę informację wykorzystać w chwili rozpoczęcia hamowania. ABS wykonuje ciągłą autodiagnozę. Jeśli np. w czasie jazdy ABS wykryje brak impulsów od któregoś z kół, uznaje to za awarię czujnika obrotów koła i zapala lampkę "Awaria ABS". Następuje całkowite wyłączenia działanie ABS-u dla wszystkich kół. Hamulec będzie zachowywał się tak jak hamulec bez ABS-u. Wyłączenie systemu może wystąpić na skutek wykrycia: spadku ciśnienia w układzie hamulcowym (wskutek uszkodzenia przewodu hamulcowego), braku reakcji koła na modulowanie ciśnienia w obwodzie (wskutek zerwania przewodu od elektrozaworu) innych problemów wykryte przez centralkę ABS a objawiających się niespójnością sygnałów z czujników układu.

12 III Opis systemu pomiarowego

13 Obwód elektorniczny składa się z : - elektronicznego zespołu sterującego, - czterech czujników prędkości kół, - czujnik położenia pedału hamulca, - lampki kontrolnej ABS.

14 Steruje on funkcjami układu zapobiegającego blokowaniu kół, a zwłaszcza: 1) po włączeniu zapłonu przesyła sygnały sterujące do układu zasilania poszczególnych elementów (elektrozaworów i cewki przekaźnika pompy), 2) podczas ruchu samochodu, mierzy prędkości każdego z kół dzięki sygnałom pochodzącym od każdego z czterech czujników, 3) podczas hamowania kontroluje prędkości kół, 4) w celu zmniejszenia ciśnienia na zaciskach hamulcowych kół uruchamia odpowiednie elektrozawory i pompę elektryczną, 5) podczas ruchu pojazdu, dokonuje kontroli poszczególnych elementów układu w celu stwierdzenia ewentualnych nieprawidłowości (przerw w obwodzie, zwarć i usterek) i w razie nieprawidłowości powoduje zapalanie się lampki kontrolnej ABS, 6) zapamiętuje uszkodzenia występujące w obwodzie i elementach, przekazuje informację o awarii do urządzeń diagnostycznych połączonych z odpowiednim złączem lub przekazuje obsługującemu informację w postaci sygnałów świetlnych lampki kontrolnej ABS.

15

16 Czujniki cały czas mierzą prędkości kół i przekazują sygnały o wszystkich zmianach do elektronicznego zespołu. Na każdym z kół jest zainstalowany czujnik. Powstanie impulsu elektrycznego jest możliwe ponieważ zęby, które są nacięte na tarczy obracają się razem z kołem jezdnym, przesuwają się przed końcówką czujnika. Czujnik wysyła sygnał zmienny, którego częstotliwość jest proporcjonalna do prędkości koła. Czujniki zbudowane są z rdzenia magnetycznego oraz z uzwojenia wykonanego z materiału przewodnikowego, który poddany działaniu pola magnetycznego generuje słabe napięcie o charakterze zmiennym. Zasila się je poprzez generatory napięcia.

17 Czujniki obrotu kół Przykładowe miejsce zamontowania czujnika

18 Wskazane jest aby ABS znał poślizg koła. Gdy cztery koła są hamowane, to z żadnego z nich nie można odczytać prędkości pojazdu. Rozwiązanie tego problemu są: specjalny algorytm, który posiada ABS, przewiduje on prędkość samochodu na bazie zachowania kół, współpraca z akcelerometrem mierzącym opóźnienie samochodu. W tym przypadku aktualną prędkość wyznaczamy, znając prędkość samochodu sprzed hamowania i całkując opóźnienie.

19 Czujnik znajdujący się przy pedale hamulca. Wysyła on do elektronicznego zespołu sterującego sygnał napięciowy + 12 V, który sygnalizuje, że hamulce zostały uruchomione. Zaświecenie światła hamowania,,stop jest efektem uruchomienia hamulców.

20 Znajduje się na tablicy rozdzielczej, sterowana jest przez elektroniczny zespół sterujący. Zapala się w chwili włączenia zapłonu i gaśnie całkowicie po uruchomieniu silnika. Paląca się lampka, po uruchomieniu silnika oraz świecąca się w trakcie jazdy, sygnalizuje usterkę w układzie ABS.

21 W skład obwodu hydraulicznego układu ABS wchodzą podciśnieniowe urządzenie wspomagające i pompa hamulcowa(typu tandem). Przez hydrauliczny zespół sterujący każdy z wylotów pompy hamulcowej jest połączony z kołem przednim i tylnym. Fazy pracujących elektrozaworów umieszczonych w hydraulicznym zespole sterujący to: 1 - wzrostu ciśnienia, 2 - utrzymania stałej wartości ciśnienia, 3 - zmniejszenia ciśnienia. Sterowanie elektrozaworami odbywa się na podstawie sygnałów elektrycznych dostarczonych do elektrycznego zespołu sterującego. Elementy hydraulicznego zespołu sterującego: przekaźnik elektrozaworów. przekaźnik pompy elektrycznej, pompa elektryczna, akumulatory ciśnienia, elektrozawory.

22 Przekaźnik po włączeniu zapłonu przekazuje napięcie zasilania do elektrozaworów (o napięciu +12 V).

23 Przekaźnik ten włącza pompę elektryczną układu zapobiegającego blokowaniu kół. Przekaźnik jest sterowany przez elektroniczny zespół sterujący, który przekazuje mu ujemny przerywany sygnał elektryczny.

24 Pompa elektryczna płynu jest uruchamiana przez silnik o znacznej mocy zasilany odpowiednim przekaźnikiem. W przypadku konieczności rozpoczęcia działania układu ABS sygnał sterujący przekaźnikiem jest wysyłany przez elektroniczny zespół sterujący. Zespół pompy zbudowany jest z: tłoczka wprawianego w ruch przez wirującą krzywkę, uruchamianą przez silniczek pompy, dwóch jednokierunkowych zaworów kulkowych umożliwiających dopływ lub odpływ płynu. Pompa przepompowuje płyn z dolnego obwodu hydraulicznego zespołu sterującego, łączącego elektrozawór regulacyjny wyjścia z zaciskiem hamulcowym, i kieruje płyn do obwodu górnego. Pompa włącza się równocześnie z elektrozaworami regulacyjnymi w chwili, gdy elektrozawór wyjścia się otwiera, a elektrozawór wejścia się zamyka (faza zmniejszania ciśnienia). Dzięki temu, że działanie elektrozaworów jest powiązane z działaniem pompy elektrycznej jest możliwe zmniejszenie ciśnienia w zaciskach, co kierowca wyczuwa jako lekkie pulsacje podczas naciskania na pedał hamulca (potocznie mówi się, że pedał pływa).

25

26 Chwilowe magazynowanie płynu hamulcowego to rola akumulatorów ciśnienia. Przed pompą wtórnego obiegu znajdują się dwa akumulatory niskiego ciśnienia, natomiast za pompą występują dwa akumulatory wysokiego ciśnienia. Akumulatory ciśnienia składają się z: - elastycznej membrany, która jest dociskana sprężyną, - komory o zmiennej objętości, w której znajduje się płyn pochodzący z obwodu cylinderka hamulcowego. Magazynują płyn hamulcowy, pochodzący z zacisków hamulcowych pracujących w fazie zmniejszania ciśnienia, pod koniec fazy przekazują płyn ponownie do obwodu. Efektem tego jest załagodzenie pulsacji w czasie naciskania na pedału hamulca, podczas działania pompy elektrycznej.

27

28 W kołach, które dążą do blokowania następuje zmniejszenie ciśnienia. Zmiana ciśnienia jest możliwa między innym dzięki elektrozaworom. Osiem elektrozaworów znajduje się w układzie, są one sterowane poprzez zespół sterujący. Są one między hydraulicznym zespołem sterującym, a zaciskami hamulcowymi. Zawory dzielą się na cztery grupy, z których każda obsługuje inne koło. W skład każdej grupy wchodzą dwa elektrozawory: - jeden jest odpowiedzialny za ładowanie (elektrozawór dolotowy, wejścia), - drugi za odciążanie (elektrozawór wylotowy, wyjścia). Elektrozawór dolotowy znajduje się zazwyczaj w pozycji otwartej, natomiast elektrozawór wylotowy zamknięty. Gdy elektroniczny zespół sterujący nie wysyła sygnałów sterujących (w przypadku braku zasilania spowodowanego awarią obwodu lub elektronicznego zespołu sterującego), elektrozawory dolotowe pozostają otwarte, natomiast elektrozawory wylotowe zamknięte. Dzięki temu jest możliwe prawidłowe działanie układu hamulcowego nawet podczas nieprawidłowego funkcjonowania układu ABS.

29

30 Samochody bez systemu ABS Kierowca podczas gwałtownego hamowania musi mieć kontrolę nad samochodem. Zbyt słabe hamowanie wydłuża drogę hamowania, a zbyt mocne prowadzi do utraty sterowności. W przypadku konieczności silnego hamowania należy stosować hamowanie pulsacyjne. Technika ta polega na intensywnym wciśnięciu hamulca, a w momencie, gdy koła zostają zablokowane należy zmniejszyć siłę nacisku, by ponownie silnie nacisnąć hamulec. W momentach silnego naciśnięcia hamulca uzyskuje się dużą siłę hamowania, a w momentach zmniejszania nacisku asymetria oporów toczenia hamuje ruch poprzeczny samochodu, umożliwiając jego sterowanie.

31 W samochodzie wyposażonym w system ABS Prawidłowym sposobem hamowania jest energiczne i mocne wciśnięcie pedału hamulca, nacisk na pedał hamulca należy utrzymywać i następnie wcisnąć pedał sprzęgła, gdy pojazd posiada skrzynię biegów manualną ważne jest to, żeby pedału sprzęgła nie naciskać przed pedałem hamulca, gdyż powoduje to opóźnienie wciśnięcia pedału hamulca, ani nie próbować tego robić jednocześnie, ponieważ zmniejsza to siłę nacisku na pedał hamulca w pierwszych chwilach hamowania. Wciśnięty pedał sprzęgła zapewnia minimalnie krótszą drogę hamowania, oraz to że po zatrzymaniu silnik pracuje. Działający ABS powoduje wypychanie pedału hamulca w stronę przeciwną do kierunku, w którym wciskany jest nogą kierowcy, jednak nie należy zmniejszać siły nacisku na pedał. Badania jednoznacznie wskazały, że 80% kierujących pojazdami wyposażonym w system ABS odczuwając działanie systemu (wypychanie i drżenie pedału hamulca), zmniejsza siłę nacisku na pedał hamulca co powoduje znaczne wydłużenie drogi hamowania. Tej podświadomej reakcji ma zapobiegać Brake Assist System.

32

33 Wokół licznych zalet ABS-u, występują także wady. Gdy na nawierzchni występują drobne, luźne elementy (takie jak liście, piasek, śnieg), system odblokowuje koła, co wpływa na wydłużenie drogi hamowania. Kierowcy posiadający w samochodzie system ABS często są mniej wyczuleni na czyhające niebezpieczeństwa, bywa, że zacierają się granicę między zdrowym rozsądkiem, a rzeczywistym zagrożeniem, w którym nawet najlepszy system może zawieść.

34 Pomimo drobnych wad, jakie posiada ABS popularność jego wciąż rośnie. Ciągłe udoskonalenia systemu wprowadzane przez światowych producentów samochodów czyni go efektywniejszym. Obecnie ABS jest standardowym wyposażeniem seryjne produkowanych samochodów. ABS jest interesującym rozwiązaniem, największą zaletą jest przywrócenia kontroli nad pojazdem podczas awaryjnego hamowania. Posiadając ABS oraz inny system wspomagający jego działanie, możemy poczuć się bezpieczniej na drodze, lecz zawsze należy pamiętać o zdrowym rozsądku.