Системы экстренного торможения автомобиля

Принцип работы Brake Assist System

Судорожные действия находящегося в экстремальной ситуации водителя будут без труда распознаны электроникой системы BAS. Для этого используются сигналы нескольких датчиков:

• концевой выключатель на педали тормоза, отвечающий, в частности, и за включение ламп стоп-сигналов;
• датчик давления в тормозной магистрали, фиксирующий силу нажатия на педаль и скорость нарастания этого усилия;
• датчики частоты вращения колёс, несущие информацию о скорости автомобиля;
• датчик перемещения на штоке вакуумного усилителя тормозов (ВУТ), по показаниям которого также можно оценить скорость нажатия педали.

Разумеется, система может быть исполнена разными способами, и задействуется на конкретной машине не весь этот набор датчиков.

Все данные сводятся в электронный блок, который и принимает решение на оказание помощи, когда используется режим предельного экстренного торможения. Вырабатывается сигнал регулирующего воздействия, который подаётся на управление гидроблоком ABS и атмосферным клапаном в вакуумном усилителе.

В результате усилие со стороны ВУТ увеличивается, а на исполнительные цилиндры тормозов подаётся дополнительное давление жидкости со стороны гидронасоса и ресивера модуля ABS. Торможение становится максимально эффективным, как будто водитель сразу, резко и без промедления нажал на педаль с наибольшим усилием.

Система помощи при экстренном торможении

Конструкции систем помощи при экстренном торможении можно разделить на два типа по принципу создания максимального тормозного давления: пневматические и гидравлические.

• BA (Brake Assist), BAS (Brake Assist System), EBA (Emergency Brake Assist) на автомобилях Mercedes-Benz, BMW, Toyota, Volvo и др.;
• AFU на автомобилях Renault, Peugeot, Citroen.

Конструктивно данные системы объединяют датчик скорости перемещения штока вакуумного усилителя, электронный блок управления и электромагнитный привод штока.

Система помощи при экстренном торможении пневматического типа устанавливается, как правило, на автомобили, оборудованные системой ABS.

Принцип работы данной системы основан на распознавании ситуации экстренного торможения по скорости нажатия педали тормоза. Скорость нажатия на педаль тормоза фиксирует датчик скорости перемещения штока вакуумного усилителя и передает сигнал в электронный блок управления. Если величина сигнала превышает установленное значение, электронный блок управления активирует электромагнит привода штока. Вакуумный усилитель тормозов дожимает педаль тормоза. Экстренное торможение происходит до срабатывания системы ABS.

Системы помощи при экстренном торможении гидравлического типа обеспечивают максимальное давление жидкости в тормозной системе за счет использования элементов системы курсовой устойчивости. К таким системам относятся:

• HBA (Hydraulic Braking Assistance) на автомобилях Volkswagen, Audi;
• HBB (Hydraulic Brake Booster) на автомобилях Volkswagen, Audi;
• SBC (Sensotronic Brake Control) на автомобилях Mercedes-Benz;
• DBC (Dynamic Brake Control) на автомобилях BMW;
• BA Plus (Brake Assist Plus) на автомобилях Mercedes-Benz.

Система HBA распознает экстренную ситуацию по скорости и силе нажатия педали тормоза. В работе системы используется датчик давления в тормозной системе, датчики частоты вращения колес, выключатель стоп-сигнала. На основании поступающих сигналов электронный блок управления при необходимости включает насос обратной подачи, который доводит давление в тормозной системе до максимального. Действие программы происходит до срабатывания системы ABS.

Система HBB в определенных режимах эксплуатации автомобиля (прогрев двигателя и др.) дублирует вакуумный усилитель тормозов. В работе системы используются датчик давления в тормозной системе, датчик разряжения в вакуумном усилителе, выключатель стоп-сигнала. При недостаточном разряжении в камерах вакуумного усилителя система HBB включает насос обратной подачи и повышает давление в тормозной системе до необходимой величины.

Система SBC в своей работе учитывает множество факторов, в том числе: скорость переноса ноги с педали газа на педаль тормоза, силу нажатия на педаль тормоза, качество дорожного покрытия, направление движения, другие параметры. В соответствии с конкретными условиями движения электронный блок управления формирует оптимальное тормозное усилие на каждое колесо.

Cистема BA Plus контролирует расстояние до впереди идущего автомобиля с помощью радаров системы Distronic. Если расстояние мало и существует опасность столкновения производится визуальное и звуковое предупреждение водителя. Если водитель тормозит недостаточно эффективно система дотормаживает за него.

Система автоматического экстренного торможения

Система автоматического экстренного торможения с помощью радара (лидара) и видеокамеры обнаруживает впереди идущий автомобиль. В случае вероятной аварии (интенсивного сокращения растояния между автомобилями) система реализует частичное или максимальное тормозное усилие, замедляет или останавливает автомобиль. Даже если столкновение произошло, последствия его для обоих автомобилей будут значительно меньше.

Конструктивно система автоматического экстренного торможения построена на других системах активной безопасности — системе адаптивного круиз-контроля (контроль расстояния) и системе курсовой устойчивости (автоматическое торможение).

Известными системами автоматического экстренного торможения являются:

• Pre-Safe Brake на автомобилях Mercedes-Benz;
• Collision Mitigation Braking System, CMBS на автомобилях Honda;
• City Brake Control на автомобилях Fiat;
• Active City Stop и Forward Alert на автомобилях Ford;
• Forward Collision Mitigation, FCM на автомобилях Mitsubishi;
• City Emergency Brake на автомобилях Volkswagen;
• Collision Warning with Auto Brake и City Safety на автомобилях Volvo;
• Predictive Emergency Braking System, PEBS от Bosch;
• Automatic Emergency Braking, AEB от TRW.

Неисправности ABS

Вы уже знаете, что в системе есть сенсоры слежения, чем они технологичнее, тем чаше они могут ломаться. Но это одна из возможных причин отказа антиблокировочной системы

Чтобы прийти к выводу, что АБС «накрылась» медным тазом, нужно обратить внимание на индикатор на панели приборов. Если он более 10 секунд или моргает во время торможения, тогда стоит напрячься – где-то пошел сбой

Бывает такое, что некоторые автолюбители, пренебрегая правила безопасности, устанавливают на разные оси зимнюю резину с шипами и без. В этом случае, система видит разную частоту вращения колес передней и задней осей и начинает «ругаться». Если вы не такие и лампочка аварии ABS горит постоянно, то разберем основные причины поломки системы.

1. Обрывы проводов от датчиков к электронному блоку или его неисправность. Диагностируется визуальным осмотром линий и тестирование спецоборудование ЭБУ.
2. Окисление контактов, выход из строя сенсоров движения, о которых говорилось выше. Возможно «пробит» провод или сам датчик на «массу». В этом случае будет гореть ошибка, но АБС работать будет. Проверяем все разъемы, а их достаточно, чистим от окислов и грязи. Визуально проверяем провода и корпуса считывающих элементов, может они перетерлись.
3. Ошибка может выскочить из-за разного давления в шинах или рисунке протектора покрышки. Из-за этого, одно из колес притормаживает, человеческий глаз этого не видит, а система – да. Неравномерный износ шин также является причиной «ругательства» ABS.
4. Поломки в гидроблоке или электронасосе. Разрушение импульсного диска, появление люфтов в ступичных подшипниках или повреждение сепараторов. Механическое повреждение любого элемента.
5. Перегорел предохранитель.

Как бы не была сложна АБС, большинство неисправностей можно самостоятельно диагностировать и решить в гаражных условиях. Зачастую выходят из строя датчика. Виной этому их расположение. Если визуальный осмотр не принес результатов, и проблемы остались, то придется обратиться к специалистам, которые смогут провести диагностику и по ошибкам в электронном блоке управления определиться с поломками.

Возможные неисправности системы AEB

Автоматическая система торможения часто самостоятельно отключается в процессе эксплуатации транспорта, а на панели управления загорается индикатор «Camera blocked» («Камера заблокирована»).

Причиной такого поведения датчика могут стать внешние факторы, под воздействием которых дальнейшая работа камеры будет невозможна. Устранить недостаток можно путем удаления грязи, снега или мусора с лобового стекла. Замена камеры не решит проблему, если водитель не сможет создать условия для ее нормального функционирования.

Если датчик видеокамеры заблокирован грязью или снегом, автоматизированная система может на время отключиться. В этом случае на дисплее у водителя появляется соответствующее уведомление. Некорректная работа технологии иногда наблюдается на участках открытой местности, когда после включения двигателя устройство не может обнаружить ни один объект.

Если водитель привык полагаться на систему автоматического торможения, безоговорочно доверяя показаниям датчиков, при вождении автомобиля в плохих погодных условиях или на открытой местности, ему следует быть особенно осторожным.

Нарушение функционирования системы автоматического торможения возможно в следующих случаях:

• Камера заблокирована грязью или другим объектом.
• При плохих метеоусловиях (особенно в случаях интенсивных осадков).
• Регистрирующая способность датчика камеры ограничена.
• Транспортное средство, находящееся в поле зрения камеры, слишком мало для обнаружения (например, велосипед).
• Находящееся впереди транспортное средство имеет слишком большие габариты (к примеру, тягач с прицепом или трейлер).
• Плохая видимость ввиду недостаточного или слишком сильного освещения.
• У впереди идущего транспортного средства неправильно работают задние фонари.
• Резкое изменение освещенности (например, при въезде или выезде из туннеля).
• Большое количество бликов, когда свет от уличных фонарей или впереди идущего авто отражается на влажной поверхности дороги.
• Отсутствие обзора дороги из-за запотевшего ветрового стекла.
• Неравномерная траектория движения впереди идущего транспортного средства.
• Движение авто осуществляется через зону застройки, по грунтовой дороге или через железнодорожные пути.
• Транспортное средство передвигается по закрытому пространству (например, в пределах подземной парковки).
• Плохое состояние дорожного покрытия провоцирует чрезмерную вибрацию автомобиля во время движения.

В случае необходимости, если предупреждающие сообщения появляются на дисплее слишком часто, систему автоматического торможения можно временно отключить.

Схема дисковых тормозов

Дисковый тормозной механизм состоит из тормозного диска, который закреплен на колесе и вращается вместе с ним, двух неподвижных колодок, которые установлены внутри суппорта по обе стороны от тормозного диска.

Суппорт крепится на кронштейне. На суппорте, в его пазах также крепятся рабочие цилиндры, которые во время торможения прижимают тормозные колодки к диску.

Тормозные колодки после отпускания педали тормоза возвращаются в исходное положение пружинными элементами.

Тормозной диск в процессе торможения, под воздействием сил трения сильно нагревается. Охлаждение тормозных дисков происходит за счет конвективного омовения потоком воздуха. Для улучшения отвода накапливаемого диском тепла в нем делаются специальные отверстия и в этом случае диск является вентилируемым. Для еще большего повышения эффективности процесса торможения и нивелирования последствий перегрева диска на спортивных и скоростных автомобилях устанавливают тормозные диски, изготовленные с применением специальных керамических материалов.

Тормозной привод служит для обеспечения управления всеми составляющими тормозного механизма. В современных тормозных системах применяются такие типы тормозных приводов: механический, пневматический, гидравлический, электрический и комбинированный.

Механический привод применяется в стояночной тормозной системе (ручник). Механический привод — это система тяг, тросов и рычагов, которые служат для соединения рычага стояночного тормоза с тормозным механизмом задних колес автомобиля.

Существует также система механического привода стояночного тормоза, приводимая в действие с помощью ножной педали.

Гидравлический привод является наиболее распространенным типом привода в рабочей системе тормозов. Конструкция гидравлического привода включает: педаль тормоза, главный тормозной цилиндр, вакуумный усилитель тормозов, рабочие цилиндры, шланги и трубопроводы.

Принцип работы гидравлического привода тормозов описан чуть выше.

Для обеспечения надежности тормозной системы работа гидравлического привода организуется по двум (как правило) независимым контурам. При поломке одного контура, его функции берет на себя другой контур. Рабочие контуры могут дублировать функции друг-друга либо выполнять часть какую-то часть функций второго контура. Возможно также и выполнение каждым контуром строго своих функций. Наиболее распространенной является диагональная схема работы контуров.

Пневматический привод используется преимущественно в тормозной системе грузовых автомобилей.

Комбинированный тормозной привод, как следует из названия, представляет собой сочетание (комбинацию) двух видов привода (электропневматический, например).

Далее скажем пару слов о дополнительных системах, которые делают автомобиль более безопасным…

Анти-блокировочная система ABS, предназначается для предотвращения блокирования колес автомобиля во время очень сильного нажатия на педаль тормоза, что позволяет избежать движения юзом, и сохранить контроль над автомобилем. В состав системы ABS (Antilock Brake System) входят три элемента – это датчик измерения скорости, который устанавливается на каждом колесе, модулятор давления тормозной жидкости и блок управления системой ABS.

Система TCS создана на основе системы ABS и предназначена для предотвращения пробуксовывания колес во время слишком резкого старта или на скользкой дороге. Система (Traction Control System) существует и под названиями: ASR, ASC, ETS. Она отличается от системы ABS только наличием модифицированного блока управления.

ESP. Еще одной полезной системой, которая может устанавливаться на автомобиле, является система электронной стабилизации колес ESP. Эта система работает в повороте, причем его угол и скорость не имеют значения, при возникновении заноса задней оси автомобиля, ESP (Electronic Stability Program) обеспечивает подтормаживание переднего наружного колеса. В такой ситуации образуется стабилизирующий момент, возникающий между колесами автомобиля, который возвращает движущийся автомобиль на безопасную траекторию.

Система экстренного торможения после столкновения

Исследования немецкого автомобильного клуба ADAC показали, что примерно четверть аварий с легковыми автомобилями имеет схожий сценарий. Первичное столкновение (авария) с другим автомобилем или наезд на препятствие часто приводит к последующей аварии. Причиной является потеря водителем контроля над автомобилем в момент аварии и, как следствие, неуправляемое его движение.

Корпорация Continental представила разработку под названием Post Crash Braking, которая позволяет предотвратить вторичные аварии или свести к минимуму их последствия. Система осуществляет автоматическое торможение автомобиля после столкновения, тем самым предотвращая возможную последующую аварию (рис. 3). По своей сути система является разновидностью системы экстренного торможения.

Рис. 3. Поведение автомобиля после столкновения: а — без системы автоматического торможения автомобиля после столкновения; б — с системой

Конструктивно система торможения после столкновения базируется на элементах двух систем безопасности: системы пассивной безопасности и системы курсовой устойчивости. На основании сигналов датчиков удара система определяет, что произошло столкновение, и передает сигнал по бортовой сети передачи данных в ЭБУ системы курсовой устойчивости.

Основная цель системы — не дать автомобилю, который уже пострадал от первого удара и, возможно, потерял управление, двигаться далее и совершать столкновения.

Система работает в связке с другими системами безопасности в машине. В качестве датчиков и передающих устройств задействованы элементы систем курсовой устойчивости и пассивной безопасности.

После удара срабатывают датчики пассивной безопасности системы. От нее информация о том, что произошло столкновение, передается в систему курсовой устойчивости. Система курсовой устойчивости формирует управляющие импульсы, которые воздействуют на клапаны тормозной системы. Траектория движения автомобиля стабилизируется, и машина останавливается. При этом система не блокирует тормоза, машину не заносит.

Примечательно, что система включается только в случае бездействия водителя. Если водитель не потерял способность управлять автомобилем и нажимает на педали, система не включается. Контроль над ситуацией возвращается водителю, если он начал действовать уже после включения системы.

В настоящее время система внедрена на автомобилях концерна Volkswagen и носит названия:

• Multi Collision Brake (MCB) на автомобилях Volkswagen, SEAT, Skoda;
• Secondary Collision Brake Assist (SCB) на автомобилях Audi.

Превентивные, или предупреждающие, системы безопасности довольно активно используются в современных автомобилях. Крупные автомобильные компании устанавливают на свои модели собственные комплексные разработки.

Комплексная предупреждающая система безопасности включает в себя:

• элементы пассивной безопасности автомобиля (конструкцию кузова, бампер, ремни и подушки безопасности, мягкие элементы передней панели, подголовники и пр.);
• электронные системы безопасности, которые оценивают дорожную ситуацию и действия водителя и подключаются при угрозе аварии (круиз-контроль, систему курсовой устойчивости, систему экстренного торможения).

Просмотров: 367

Что такое BAS

Brake assistant – наиболее ёмкое название этих устройств – дословно переводится как «помощник (ассистент) при торможении». Но с подачи автоконцерна Mercedes-Benz, впервые применившую такую систему в серийном автомобиле в 2005 году, за ними закрепилось более ёмкое название – Brake assist system, или сокращённо BAS. Но это, так сказать, обобщённое название группы – каждый автопроизводитель именует свою систему по-своему.

В рамках устройств данного типа различают две подгруппы:

• системы оказания помощи водителю при вынужденном резком нажатии на тормоз в результате возникновения аварийной ситуации;
• автоматические ассистенты, производящие экстренное торможение ТС в автоматическом режиме, без участия водителя.

Задача первых – усилить резкое нажатие на тормоз (которое, как уже говорилось, редко когда бывает полным) до максимально возможного. Вторые выполняют практически ту же работу, но полностью автономно, не рассчитывая на реакцию водителя. Рассмотрим, что такое ассистент BAS в автомобиле, выбрав устройства первого типа.

Системы, усиливающие тормозное усилие, делают это посредством использования пневматического или гидравлического механизма.

Пневматическая система BAS

• датчик измерения скорости движения штока ВУ, расположен внутри усилителя;
• исполнительное устройство – электромагнитный привод штока;
• бортовой компьютер.

Как правило, пневматический ассистент работает в паре с ABS.

Принцип действия заключается в распознавании ассистентом характера торможения транспортного средства. Экстренность определяется при превышении скорости перемещения штока ВУ некоего порогового значения. Эта величина измеряется датчиком и передается в ЭБУ, который и принимает решение об активации BAS.

Происходит это посредством включения электромагнитного привода, толкающего шток до упора, причём скорость срабатывания системы выше, чем у ABS, что и позволяет усилить торможение до максимального, при котором, как уже отмечалось, тормозной путь сокращается минимум на четверть.

Гидравлическая система

Функционирование системы вспомогательного торможения гидравлического ассистента BAS основана на взаимодействии ассистента со штатным устройством курсовой устойчивости: рост усилия, прикладываемого к педали находящегося за рулём водителя до максимального уровня происходит за счёт увеличения уровня давления ТЖ в узлах системы ESC.

Состав гидравлического ассистента:

• датчик давления, устанавливаемый в ТЦ;
• датчик разрежения, устанавливаемый в ВУ (или датчик, измеряющий скорость вращения колёс);
• реле-выключатель стоп-сигнала.

Анализируя информацию, поступающую от датчиков, бортовой компьютер при необходимости запуска экстренного торможения активирует гидронасос системы ESC, формируя максимальное давление в ТЦ в режиме реального времени, которое поддерживается до остановки транспортного средства.

Конструкция и назначение составляющих частей

Устройство антиблокировочной системы состоит из трех основных составных элементов:

1. Колесные датчики скорости
2. Блок (модуль) управления
3. Исполнительное устройство

Элементы ABS автомобиля

Как отмечено, эта система нередко задействуется в качестве базы для других. При этом составные части ряда иных систем являются лишь дополнением к АБС.

Датчики

Датчики скорости – очень важные составляющие, поскольку на их показаниях основывается работа системы ABS. По импульсам, которые они подают, модуль управления высчитывает скорость вращения каждого из колес, и на основе расчетов производится управление исполнительным механизмом.

Расположение датчика скорости на ступице колеса

В конструкции АБС используется два типа датчиков. Первые получили название пассивных датчиков. Эти элементы – индуктивного типа.

Конструкция их включает сам датчик, состоящий из обмотки, сердечника и магнита, а также зубчатого венца, используемого в качестве задающего элемента. Зубчатый венец устанавливается на ступицу, поэтому он вращается вместе с колесом.

Датчик индуктивного типа

Суть функционирования пассивного элемента очень проста – обмотка генерирует магнитное поле, через которое проходит зубчатый венец. Имеющиеся зубья при проходе через поле оказывают на него влияние, что обеспечивает возбуждение напряжения в датчике. Чередование зубьев с впадинами обеспечивает создание импульсов напряжения, которые и позволяют высчитать скорость вращения колеса.

Негативным качеством пассивных датчиков является недостаточная точность измерения при движении на незначительных скоростях, что может стать причиной некорректной работы системы ABS.

Сейчас, из-за имеющегося недостатка, пассивные датчики в антиблокировочной системе не используются и их заменили так называемыми активными элементами.

Как и в первом варианте, активные датчики состоят из двух основных составляющих – самого датчика и задающего элемента. Но в активных элементах датчики построены либо на магниторезистивном эффекте, либо на эффекте Холла. Оба варианта для работы требуют подачи питания (пассивные элементы сами вырабатывали его).

Что касается задающего элемента, то здесь в конструкции используется кольцо с намагниченными секторами (мультиполюсное).

Устройство и принцип работы активного датчика скорости

Суть работы активных элементов различная. В магниторезистивном варианте постоянно меняющееся поле (от задающего кольца) приводит к изменениям показаний сопротивления в датчике. В элементе Холла это поле меняет само напряжение. В обоих случаях создается импульс, по которому можно рассчитать скорость вращения.

Элементы активного типа получили широкое распространение благодаря высокой точности замеров на любых скоростях.

Блок управления

Модуль управления системы ABS, как и иные ЭБУ, задействованный в системах авто, нужен для получения и обработки импульсов, передающихся от колесных датчиков. В него занесены табличные данные, на основе которых он управляет исполнительным механизмом. То есть, после поступления сигнала с каждого датчика, он сравнивает его с информацией, занесенной в таблице, и по полученным результатам определят, что должен сделать.

Блок АБС

В авто с рядом систем, построенных на основе АБС, блок управления имеет дополнительные модули, отвечающие за работу своих систем.

Исполнительный механизм

Исполнительный механизм (его еще называют гидроблоком или модулем ABS) – самый сложный по конструкции и состоит из ряда элементов:

• электромагнитные клапаны (впускной, выпускной);
• аккумуляторы давления;
• помпа обратной подачи;
• амортизационная камера.

Устройство блока АБС

В классической схеме к рабочему механизму тормозов идет только одна магистраль, по которой подается жидкость от главного цилиндра. В АБС же в нее врезана магистраль обратной подачи, но она проходит только внутри модуля.

Впускной клапан – единственный элемент, установленный на магистрали основной подачи. В его задачу входит перекрытие подачи жидкости при определенных условиях, по умолчанию он открыт.

Врезка магистрали обратной подачи осуществляется за впускным клапаном. На входе в нее установлен выпускной клапан, который в обычном положении закрыт.

Далее за клапаном в обратной магистрали располагается аккумулятор давления, в задачу которого входит сбор жидкости при сбрасывании давления в системе.

Если объема аккумулятора не хватает, чтобы принять всю жидкость, в работу включается насос, который перекачивает излишки в основную магистраль.

Но процесс перекачки сопровождается пульсацией, и чтобы погасить колебания жидкости, она сначала попадает в амортизационные камеры и только после этого – в магистраль.