Operační program Rozvoj lidských zdrojů Opatření 3.1 Diagnostika zaměření na hydrauliku ABS a brzdové systémy

Transkript

1 Operační program Rozvoj lidských zdrojů Opatření 3.1 Diagnostika zaměření na hydrauliku ABS a brzdové systémy Zpracoval: Bártek František Ing. Cupák Vladimír Stuchlík Antonín

2 Anotace Tento výukový materiál (učební texty) s názvem Diagnostika zaměření na hydrauliku ABS a brzdové systémy byl zpracován jako studijní pomůcka-studijní podklad v rámci Operačního programu Rozvoj lidských zdrojů Opatření 3.1 realizovaného v Střední odborné škole Otrokovice pro potřeby školení. Práce je zaměřena na následující otázky související s Diagnostikou, se zaměřením na hydrauliku ABS a brzdové systémy Prohlášení Prohlašuji, že jsem tuto práci vypracoval(a) samostatně, s využitím poznatků získaných studiem odborných publikací, článků, absolvovaných odborných stáží a exkurzí ve firmách a studiem citované literatury. V Otrokovicích dne 22. února 2007 Zpracoval: Bártek František Ing. Cupák Vladimír Stuchlík Antonín Podpis: 2

3 OBSAH: strana: Anotace, prohlášení... 2 Obsah... 3 Vlastní práce - Úvod... 4 I. Teoretická část Rozdělení brzdových systémů provozní brzdová soustava 5 2. Konstrukční rozdělení- okruhy 5 3. Průběh brzdění 6 4. Části kapalinových brzdových systémů 8 5. Protiblokovací systém ABS Základní fyzikální podmínky při brzdění Brzdná síla na kole vozidla Požadavky na ABS Systémy ABS - GMA 1, GMA 2, vozidla s pohonem 4x4 (4x4-1, 2, 3) Systémy ABS BOSCH BOSCH ABS 2S BOSCH ABS BOSCH ABS Komponenty ABS Snímače otáček DF 2, DF Elektronická řídící jednotka ABS 2S, ABS Hydraulická jednotka - ABS 2S, ABS Rozšířené možnosti ABS ASR 2, ASR 5, FDR Systémy ABS jiných světových výrobců ( Reces, Lucas Girling, Lucas Bendix 31 II.Diagnostika ABS Bezpečnostní pokyny 36 3

4 2. Předpoklady pro bezchybné otestování systémů Zvláštnosti systémů zvláštnosti při komunikaci s řídící jednotkou 37 Test 40 Evaluace dotazník Seznam použité literatury Seznam použitých obrázků

5 I.TEORETICKÁ ČÁST 1. Rozdělení brzdových systémů provozní brzdová soustava Brzdové systémy osobních vozidel lze rozdělit podle následujících kategorií: Podle účelu Podle konstrukce Rozdělení podle účelu: Na základě zákonných předpisů lze brzdové systémy osobních automobilů rozdělit podle jejich účelu na: Provozní brzdy Nouzové brzdy Parkovací brzdy Provozní brzdy: Pomocí provozní brzdy lze na jedné straně snížit rychlost vozidla, popř. udržovat konstantní rychlost při jízdě z kopce, nebo vozidlo úplně zastavit. Tato brzda je využívána při běžném provozu. Má účinek na všechna kola a lze ji ovládat a tedy regulovat proměnlivou silou na pedál brzdy. Nouzové brzdy: Nouzová brzda musí při výpadku provozní brzdy alespoň částečně nahradit její úlohu. Nouzová brzda na rozdíl od provozní a parkovací brzdy nepotřebuje žádný další samostatný konstrukční systém se zvláštním ovládacím zařízením; jako nouzovou brzdu lze použít neztaktovaný okruh dvoukruhového brzdového systému, nebo odstupňovanou parkovací brzdu. Parkovací brzda: Parkovací brzda přebírá třetí úlohu brzdových systémů. Musí udržet vozidlo v klidu na vozovce se sklonem a bez řidiče. Z bezpečnostních důvodů musí mít parkovací brzda mechanické propojení mezi ovládacím prvkem a brzdou kola, např. pomocí lanka, nebo tyče. Parkovací brzda se ovládá z místa řidiče většinou pomocí páky, u některých vozidel je použit pedál ovládaný nohou. Toto brzdové zařízení účinkuje stupňovitě na kola pouze jedné nápravy. 2. Konstrukční rozdělení - okruhy Podle toho, zda je brzda ovládaná silou lidských svalů úplně, částečně, nebo vůbec ne, lze rozlišovat následující brzdové systémy: Ovládané lidskou silou (lidská síla se přenáší přímo na brzdy mechanicky, nebo hydraulicky) Ovládané pomocnou silou (lidská síla se zesiluje pomocí posilovače brzd podtlakovým, nebo pomocí hydraulické přenosu) Ovládané cizí silou (u všech vozidel vybavených ABS) 5

6 Obr.č. 1: Příklad brzdového systému osobního automobilu. 1-pedál brzdy, 2-podtlakový posilovač brzd, 3-tandemový brzdový hlavní válec, 4-nádrž na brzdovou kapalinu, 5-přední kotoučové brzdy, 6-omezovač brzdné síly, 7-zadní bubnové brzdy Rozdělení podle druhu brzdových okruhů: Současné zákonné systémy vyžadují dvoukruhové systémy. Nejpoužívanější systémy jsou X a II. X u vozidel s přední poháněnou nápravou, diagonální rozdělení (levé přední, pravé zadní kolo a druhá strana vozidla obráceně) II rozdělení na přední a zadní nápravu Průběh brzdění základní pojmy 3.1. Doba brzdění (s) Je doba, která uplyne od okamžiku, kdy řidič začne působit na brzdu vozidla (brzdovou soustavu), až do okamžiku, kdy účinek brzdy pomine, nebo kdy se vozidlo zastaví. Doba brzdění má tyto složky: Doba technické prodlevy je doba, která uplyne od okamžiku, kdy řidič začne působit na brzdu vozidla, až do okamžiku, kdy se účinek brzdy začne projevovat. Doba náběhu brzdění-je doba, která uplyne od okamžiku, kdy se účinek brzdy začne projevovat, až do okamžiku, kdy dosáhne plné výše Účinná doba brzdění-je doba, která uplyne od okamžiku, kdy se účinek začne projevovat, až do okamžiku, kdy pomine, nebo, kdy se vozidlo zastaví. Doba doběhu brzdění-je doba, která uplyne od okamžiku, kdy řidič přestane působit na brzdu vozidla, až do okamžiku, kdy účinek brzd pomine Pokud chceme určit celkovou dobu brzdění, musíme k takto zjištěné době brzdění samozřejmě připočítat i reakční dobu řidiče (0,5 1,2 s). 6

7 Obr. č. 2. Zpoždění během brzdění t začátek brzdění t t reakční doba řidiče s prodlevou brzd t t náběh brzdění t t oblast plného brzdového zpoždění t - t čas brzdění t t čas účinku brzd Obr. č. 3. Komponenty sil působících na pneumatiku. F normálná síla, F obvodová síla F boční síla 3.1.Dráha brzdění (m) Dráha brzdění je dráha, kterou vozidlo ujede během brzdění. Dráha brzdění má tyto složky: Dráha technické prodlevy brzdy-je dráha, kterou vozidlo ujede v době prodlevy brzdy Dráha náběhu brzdění-je dráha, kterou vozidlo ujede v době náběhu brzdění Dráha účinného brzdění-je dráha, kterou vozidlo ujede v účinné době brzdění Dráha doběhu brzdění-je dráha, kterou vozidlo ujede v době doběhu brzdění 3.3.Brzdná dráha s(m) Brzdná dráha je dráha brzdění vozidla až do zastavení. 3.4.Brzdné zpomalení a (může být označeno i b) [ m * s 2 ] Brzdné zpomalení je úbytek rychlosti vozidla za 1 sekundu způsobený účinkem brzdy, popřípadě odlehčovací brzdy. Brzdné zpomalení je střední, nebo okamžité. Okamžité brzdné zpomalení se zjistí z přímého měření, nebo z diagramů získaných zvláštními měřícími přístroji (decelerografy). Střední brzdné zpomalení se vypočítá ze vztahu: 7

8 a = str. 82 automobily1 Obr. č. 4. Součinitel tření μ a koeficient boční síly μ v závislosti na brzdném skluzu při úhlu směrové úchylky α = 4 o. a - stabilní, b nestabilní, A volně se odvalující, B - blokující 4. Části kapalinových brzdových systémů 4.1.Hlavní brzdový válec Proces brzdění začíná a je řízen z hlavního brzdového válce. Z důvodu zákonných předpisů musí být každé vozidlo vybaveno dvěma oddělenými brzdovými okruhy. Toho se dosáhne použitím tandemového hlavního brzdového válce, který má tlakové prostory (primární a sekundární) uspořádané za sebou. Při vzniku netěsnosti v jednom z prostorů, přebírá za něj prostor druhý. Obr. č. 5. Hlavní tandemový válec s centrálním ventilem v sekundárním okruhu. 1 těleso válce, 2,9 tlakové připojení, 3,21 tlakový prostor, 4 pružina ventilu, 5,11 k vyrovnávací nádrži, 6 plovoucí píst, 7- napínací objímka, 8 meziprostor, 10 tlačná pružina, 12 vrtání pro zpětnou dodávku, 13 umělohmotná ucpávka, 14 tyčový tlačný píst (vstupní síla od posilovače brzd), 15 tlačná pružina, 16 těsnění ventilu, 17,,23 primární manžeta, 18 kolík ventilu, 19 mezipíst, 20 oddělovací manžeta, 22 opěrný kroužek, 24 dorazový kroužek, 25 sekundární manžeta, 26 jistící kroužek 8

9 4.2.Posilovač brzd Posilovač brzd zesiluje sílu vyvinutou nohou řidiče při sešlápnutí brzdového pedálu a snižuje tím tedy jeho vynaloženou námahu. Většinou tvoří s hlavním brzdovým válcem součást většiny brzdových systémů osobních automobilů. Předpokladem pro použití posilovače je, že nedojde k ovlivnění citu řidiče pro velikost brzdění a ke snížení jemného a většinou plynulého odstupňování brzdné síly. Obě nejčastěji používané provedení posilovače brzd podtlakový a hydraulický využívají zdrojů energie, které jsou jim ve vozidle k dispozici. Obr. č. 6. Jednomembránový podtlakový posilovač brzd. 1 tlačná tyč (výstupní síla k hlavnímu brzdovému válci), 2 podtlaková komora s podtlakovou přípojkou, 3 membrána, 4 pracovní píst, 5 dvojitý ventil, 6 vzduchový filtr, 7 pístová tyč (od pedálu brzdy), 8 pracovní komora Podtlakový posilovač brzd Podtlakové posilovače využívají k zesílení síly vyvinuté nohou řidiče podtlaku v sání zážehových motorů, nebo podtlaku vytvořeného podtlakovým čerpadlem vznětového motoru (0,05 0,09Mpa) Hydraulický posilovač brzd Tento posilovač brzd se používá u vozidel vybavených hydraulickým zdrojem energie (např. servořízení) a motorem se slabým podtlakem v sacím traktu (např. vznětový, nebo přeplňovaný motor). 4.3.Omezovače brzdného tlaku V důsledku dynamických změn zatížení náprav vozidla během brzdění musejí být přední kola silněji brzděna něž kola zadní. Tento efekt je většinou zohledněn tím, že se přední dimenzují výkonnější oproti brzdám zadním. Ale protože průběh odlehčování zadní nápravy není lineární, nýbrž stoupá se zvyšujícím se zpožděním, je 9

10 nutné brzdný tlak na kolech zadní nápravy omezovat v porovnání s nápravou přední. K tomu se používá omezovač (dělič) brzdného tlaku. Podle druhu vozidel a systému výrobců je možno omezovače tlaku rozdělit do tří provedení: V závislosti na zatížení V závislosti na tlaku V závislosti na zpoždění Omezovače a děliče brzdného tlaku musí být konstruovány tak, aby v praxi použité rozdělení brzdných sil leželo výrazně pod ideálním rozdělením brzdných sil. Je nutné také zohlednit vlivy změny součinitele adheze brzdového obložení, brzdného momentu motoru a tolerance omezovače tlaku, aby se zabránilo přebrždění zadní nápravy. Obr. č. 7. Omezovač tlaku se závislostí na zatížení. 1 od hlavního brzdového válce, 2 k brzdám kol, 3 mechanická soustava táhel, 4 regulační pružina, 5 stupňovitý píst, a zatížené vozidlo, b prázdné vozidlo Brzdy kol lze rozdělit na brzdy kotoučové a brzdy bubnové. Brzdy předních kol jsou dnes téměř výhradně kotoučové a tento trend je stále výraznější i u brzd zadních kol. Požadavky na brzdy kol jsou velmi vysoké a patří k nim především: Krátká brzdná dráha Krátký čas reakce Rychlé dosažení prahové hodnoty brzdového účinku Jelikož nesmí docházet ke snižování úrovně zpoždění při dlouhém brzdění, nebo vícekrát opakovaném brzdění z vysoké rychlosti, musí být u brzd splněny především tyto tři následující faktory: Dostatečná schopnost absorbovat teplo Dostatečný přívod vzduchu k brzdám, aby se vytvářené teplo mohlo odvádět Brzdové obložení si musí udržovat stejné třecí vlastnosti ve velmi široké teplotní oblasti 10

11 Obr. č. 8. Kotoučová brzda s pevným třmenem 1 brzdové obložení, 2 píst, 3 brzdový kotouč, 4 těleso třmenu Obr. č. 9. Kotoučová brzda s plovoucím třmenem 1 brzdové obložení, 2 píst, 3 brzdový kotouč, 4 těleso plovoucího třmenu, 5 - držák Obr. č. 10. Bubnová brzda (simplex) 1 směr otáčení brzdového bubnu, 2 zesilování účinku brzdné síly (samosvornost), 3 snížení účinku brzdné síly, 4 točivý moment, 5 brzdový váleček 6 náběhová brzdná čelist 7 úběžná brzdná čelist 8 bod uchycení 9 - pružina 11

12 5.Protiblokovací systém ABS Vývoj v oblasti automobilových brzd vedl k vysoce výkonným a spolehlivým zařízením umožňujícím rychle reagovat na podmínky provozu i při velmi vysokých rychlostech. Díky tomu je možné při běžných provozních podmínkách rychle a bezpečně snížit rychlost vozidla, nebo ho zastavit. Při kritických jízdních poměrech, mezi které patří např. : Mokrá, nebo namrzlá vozovka, Prudká reakce řidiče (na neočekávanou překážku), Chybné chování jiného účastníka provozu, může během brzdění dojít k zablokování kol, jehož následkem se vozidlo stává neovladatelným. Velmi často je zablokování kol doprovázeno smykem vozidla. V těchto situacích může řidiči pomoci pouze protiblokovací systém - ABS. Včas rozezná počátek blokování jednoho, nebo více kol a v okamžiku podrží konstantní tlak v brzdovém systému, nebo ho sníží. Vozidlo zůstává řízení schopné, stabilní a je možné optimálně snižovat jeho rychlost. 5.1.Základní fyzikální podmínky při brzdění Obr. č. 11. Součinitel adheze µ v závislosti na skluzu λ 1 radiální pneumatika na suchém betonu, 2 diagonální zimní pneumatiky na mokrém asfaltu, 3 radiální pneumatika na čerstvém sněhu, 4 radiální pneumatika na mokrém ledě, Šrafované plochy regulační oblast ABS Dynamika brzděného kolo Obr. č. 12. Součinitel adheze µ a boční síly v závislosti na skluzu λ a uhlu směrové úchylky míhf součinitel adheze, mís součinitel boční síly, alfa úhel směrové úchylky, Šrafované plochy regulační oblast ABS 12

13 Regulační okruh ABS Obr. č. 13. Regulační soustava ABS 1 hydraulický agregát s magnetickými ventily, 2 hlavní brzdový válec, 3 brzdový váleček kola, 4 řídící jednotka, 5 snímač otáček Regulační dráha Regulační veličiny Obr. č. 14. Regulace brzdění s vysokým součinitelem adheze v rychlost vozidla, v referenční rychlost, v obvodová rychlost pneumatiky, λ1 prahová hodnota skluzu, Spouštěcí signály: +A, +a prahová hodnota obvodového zrychlení pneumatiky, -a prahová hodnota obvodového zpoždění pneumatiky, δ snížení brzdného tlaku 5.2Brzdná síla na kole vozidla 5.3Požadavky na ABS Systém ABS musí splňovat celou řadu náročných požadavků, především z oblasti bezpečnosti a techniky komponentů brzdových soustav: Regulace brzdění musí zajistit stabilitu a řiditelnost vozidla při všech stavech jízdní dráhy (od suché vozovky až po náledí), ABS musí při brzdění maximálně využívat součinitele tření (adheze a boční síly) mezi vozovkou a koly vozidla (stabilita a řiditelnost vozidla má přednost před zkrácením brzdné dráhy), 13

14 Regulace brzdění musí pracovat v celé rychlostní oblasti vozidla až do 1 minimální rychlosti (obvykle 4 6km * h ) Regulace brzdění se musí rychle přizpůsobit změnám přilnavosti vozovky, Při brzdění na vozovce s různou přilnavostí, na levé a pravé straně vozidla, vznikají stáčivé momenty (otáčivé momenty, které se snaží otočit vozidlo kolem svislé osy). Vznik a zvětšování momentu musí být pomalé, tak aby byl i nezkušený řidič schopen na tento stav vozidla jednoduše reagovat a otáčením volantu do protisměru situaci zvládnout, Při brzdění v zatáčce musí zůstat vozidlo stabilní a řiditelné s nejkratší brzdnou dráhou, Regulace brzdění musí rozeznat aquaplaning a vhodně na něj reagovat. Vozidlo musí zůstat stabilní a pohybovat se stále v přímém směru, Hystereze brzdy (brzdění po uvolnění brzdového pedálu) a vliv brzdění motorem musejí minimálně ovlivňovat proces brzdění, Musí zabránit rozkývání vozidla, Bezpečnostní obvody musí neustále kontrolovat bezchybnou funkci systému ABS. Jestliže kontrolní systém zjistí závadu, která by mohla ovlivnit průběh brzdění, ABS se vypne. Kontrolka ABS okamžitě informuje řidiče, že má k dispozici pouze základní brzdovou soustavu bez ABS. 6.Systémy ABS - GMA 1, GMA 2, vozidla s pohonem 4x4 (4x4-1, 2, 3) 6.1. Systém GMA 1 U vozidel s méně kritickými jízdními poměry je zaveden systém GMA1. U něj je na začátku brzdění tlak na kole s dobrou adhezí (kolo High ) stupňovitě zvyšován (křivka 3), na druhém kole (kolo Low ) naopak vlivem tendence k blokování dojde ke snížení brzdného tlaku. Dosáhne li brzdný tlak na High kole blokovací hranice, není již více ovlivňován Low kolem, nýbrž individuálně řízen s maximálním možným využitím brzdné síly.tato opatření zajišťují u zmíněné skupiny vozidel spolehlivé jízdní poměry a chování vozidla při náhlém brzdění na různých površích vozovky. Jelikož dochází pouze k nepatrnému časovému posunu (750 ms) při nastavení maximálního brzdného tlaku na High kole, je prodloužení brzdné dráhy ve srovnání s vozidly bez GMA takřka zanedbatelné. Obr.9 Průběh brzdného tlaku a úhlu natočení volantu při opožďování nárustu stáčecího momentu. Obr.10 Chování vozidla s a bez GMA během brzdění v zatáčce při kritických rychlostech. 14

15 Obr. č. 15. Chování vozidla s a bez GMA během brzdění v zatáčce při kritických rychlostech. a) GMA zapnuto (bez individuální regulace), vozidlo přetáčivé b) GMA vypnuto (individuální regulace), vozidlo lehce přetáčivé F brzdná síla, F boční síla, M otáčivý moment 6.2.Systém GMA 2 Systém GMA 2 je nasazen u vozidel s obzvláště kritickými jízdními poměry. Dojde li na Low kole ke snížení tlaku, následuje řízení magnetického ventilu ABS High kola s určitými fázemi udržení a snížení tlaku (obr. 9, křivka 4). Zvýšení tlaku na Low kole spouští stupňovité zvyšování tlaku High kola, přičemž časy zvyšování tlaku jsou vždy o určitý faktor delší jak u Low kola. Toto odměřování tlaku probíhá nejen během prvního regulačního cyklu, nýbrž v průběhu celého brzdění. Účinek gyroskopického momentu na ovladatelnost vozidla je kritičtější, čím vyšší je rychlost vozidla při brzdění. U vozidla s GMA 2 je rychlost vozidla rozdělena do čtyř oblastí. V nich dochází k opoždění nárůstu gyroskopického momentu s rozdílným účinkem. V oblasti vysokých rychlostí jsou časy nárůstu tlaku High kola postupně zkracovány, naopak u Low kola postupně prodlužovány a tím je dosaženo pouze pomalého nárůstu gyroskopického momentu i při vysokých rychlostech. Obr. 10 zobrazuje ještě průběh natočení volantu vozidla bez GMA (křivka 6) a u vozidla s GMA (křivka 7). Ideální opoždění nárůstu gyroskopického momentu je kompromisem mezi dobrou ovladatelností vozidla a co nejkratší brzdnou dráhou. Je vyvíjeno vždy pro určitý typ vozidla ve spolupráci mezi firmou Bosch a výrobcem vozidla. Dalším důležitým faktorem pro nasazení GMA je chování vozidla při brzdění v zatáčce. Brzdí li řidič při velké rychlosti zatáčce, způsobuje GMA dynamické zatížení přední a dynamické odlehčení zadní nápravy. Díky tomu se zvyšují boční síly na přední a snižují na zadní nápravu. To vede k vytvoření otáčivého momentu do vnitřní strany zatáčky, který způsobuje smyk vozidla a je velmi těžce vyrovnatelný proti natočení volantu (obr. 10, nahoře). Aby se vyřešila i tato kritická situace je GMA přídavně vybaveno snímačem pro příčné zrychlení, který GMA vypíná při příčném zrychlení vyšším jak 0,4 *g. Tím vzniká během zabrzdění v zatáčce na vnějším předním kole vyšší brzdná síla, 15

16 která vytváří otáčivý moment směřující do vnější strany zatáčky. Tento otáčivý moment se vyrovnává s momentem bočních sil směřujícím do vnitřní strany zatáčky a vozidlo zůstává dobře ovladatelné (obr.11, dole). V integrovaných obvodech elektronické řídící jednotky a GMA 2 ve dvou přídavných mikroprocesorech, které z bezpečnostních důvodů pracují paralelně a vzájemně se kontrolují. Obr. č. 16. Vozidlo s pohonem 4 x 4. a) systém 4 x 4-1 b) systém 4 x 4 2 c) systém 4 x motor, 2 převodovka, 3 volnoběžka a viskózní spojka, 4 7 diferenciál s manuálně řaditelnou uzávěrkou, nebo viskózní uzávěrkou (4) samosvornou uzávěrkou (5) automatickou spojkou a automatickou uzávěrkou (6), a automatickou uzávěrkou (7) 6.3.Systémy ABS - vozidla s pohonem 4x4 (4x4-1, 2, 3) Mezi nejdůležitější kriteria pro posuzování různých pohonů všech kol (obr.11) patří především přenos síly, dynamika jízdy a chování při brzdění. Je li realizována uzávěrka diferenciálu, vznikají pro ABS zvláštní podmínky, které si vyžadují přídavná opatření. Při uzavřeném diferenciálu zadní nápravy jsou zadní kola pevně spojena, tzn. Otáčejí se stejnou rychlostí a chovají se vůči oběma brzdným momentům (na obou kolech) i oběma třecím momentům vozovky (mezi oběma koly a odpovídajícím povrchem vozovky) jako pevné těleso. Jinak předvolený druh provozu Select Low pro zadní nápravu je tím vyřazen, zadní kola využívají plně brzdné síly. Je li zapnuta mezinápravová uzávěrka, dochází k vyrovnávání středních otáček mezi přední a zadní nápravou. Všechna kola jsou potom dynamicky vzájemně propojena a tažný moment motoru (účinek motoru při uvolnění pedálu akcelerátoru) a setrvačný moment působí na všechna kola). Systémy pohonu všech kol Aby se zabezpečila optimální činnost systému ABS, musí být pro jednotlivé systémy ABS realizovány následující opatření: 16

17 Systém 4 x 4 1 U prvního druhu systému pohonu všech kol s manuálně zapínatelnou uzávěrkou, nebo permanentně účinnou viskózní uzávěrkou mezi nápravami a zadní nápravou jsou zadní kola pevně propojena a střední otáčky předních kol jsou stejné jako u kol zadních. Jak již bylo zmíněno, účinkuje uzávěrka na zadní nápravě tak, že Select Low není na zadních kolech již více účinný, nýbrž je na každém kole využívána maximální brzdná síla. Při brzdění na vozovce s rozdílnou adhezí mají rozdílné brzdné síly na zadní nápravě za následek vytvoření gyroskopického momentu, který v kritické míře ovlivňuje jízdní stabilitu vozidla. Pokud by stejná diference brzdných sil vznikla i na přední nápravě, bylo by prakticky nemožné udržet vozidlo na vozovce. Toto vozidlo 4 x 4 vyžaduje GMA na přední nápravě, aby bylo možno zajistit jízdní stabilitu a řiditelnost při silně rozdílných adhezních poměrech na levé a pravé straně vozidla. K zachování funkcí systému ABS na hladké vozovce, musí být co nejvíce snížen tažný moment motoru, který působí na všechna kola. To se zabezpečuje zvýšením volnoběžných otáček, nebo regulací tohoto momentu, který zachází citlivě s akcelerátorem, takže dochází k omezení jeho účinku. Aby se zabránilo blokování, musí být zjemněna regulace brzdění, protože vysoká setrvačnost motoru snižuje citlivost kol na změny součinitele adheze na hladké ploše. Dynamické propojení všech kol se setrvačnou hmotou motoru vyžaduje proto přídavné diference při přípravě signálu a logice řídící jednotky. Spínač podélného zpoždění vozidla umožňuje rozpoznat zledovatělou vozovku s μ HF menším jak 0,3. Při vyhodnocení brzdění na takovéto vozovce je prahová hodnota (-a) zpoždění obvodu kola snížena na polovinu a zmenšený nástup referenční rychlosti omezen na poměrně menší hodnoty. Tím je možné častěji a jemněji rozeznat sklon kola k zablokování. U vozidel s pohonem všech kol dochází často při prudší akceleraci na zledovatělé vozovce k protočení všech kol. V této situaci je pomocí speciálních opatření při přípravě signálu zajištěno, že má referenční rychlost pouze velikost odpovídající maximálnímu možnému zrychlení protáčejících se kol. Následuje-li brzdění je snížení tlaku spuštěno pomocí signálu (-a) a určité malé diference rychlosti kol. Systém 4 x 4 2 Především z důvodu prokluzu všech kol u druhého systému (viskozní spojka s volnoběhem mezi nápravami a procentuální uzávěrka na zadní nápravě) je nutné provést stejná opatření při přípravě signálu jako u předchozího systému. Další opatření k zajištění funkce ABS nejsou nutná, neboť volnoběh rozpojuje kola při brzdění, Ale i to je možné ještě přídavně vylepšit regulací tažného momentu motoru. Systém 4 x 4 3 Také u třetího systému (automaticky zapínatelné uzávěrky) jsou z důvodu protáčení všech kol provedena výše uvedená opatření pro zpracování signálu. K tomu se přidává automatické uvolnění uzávěrky diferenciálu na počátku každého brzdění. Další opatření k zabezpečení funkce ABS nejsou potřebná Systémy ABS BOSCH BOSCH ABS 2S Systém ABS 2S se jako první antiblokovací systém začal seriově vyrábět v roce Vývoj digitální elektroniky umožnil bezpečnou kontrolu všech komplexních postupů při brzdění a 17

18 kromětoho podle potřeby reagovat ve zlomku sekundy. Tento velmi flexibilní systém umožňující integraci bez změn základního brzdového systému pracuje následujícím způsobem. (obr. 13) Během jízdy měří otáčkové snímače na obou předních kolech na diferenciálu zadní nápravy, popřípadě na všech kolech rychlosti kol. Rozezná-li řídící jednotka z přijímaných signálů snímačů nebezpečí blokování, aktivuje v hydraulické jednotce magnetické ventily příslušného kola. Každé přední kolo je pomocí jemu příslušného magnetického ventilu ovlivňováno tak, že přenáší největší možný brzdný účinek nezávisle na ostatních kolech (individuální regulace). Na zadní nápravě určuje kolo s nižším součinitelem adheze společný tlak v obou brzdách nápravy (Select-Low). Při rozdělení přední/zadní náprava přebírá jediný magnetický ventil regulaci zadních kol, při diagonálním rozdělení jsou k tomu potřebné dva magnetické ventily. Při tomto regulačním principu se úmyslně prodlužuje o určitou část brzdná dráha, ale naopak získaná jízdní stabilita toto prodloužení svým významem zcela převáží. Řídící jednotka spíná magnetické ventily do tří různých poloh: první poloha (bez proudu) spojuje hlavní brzdový válec s brzdovým válečkem kola; brzdný tlak kola může stoupat, druhá poloha (vybuzením maximálního proudu) odděluje brzdu kola od hlavního brzdového válce zpětného toku. Brzdný tlak zůstává konstantní, třetí poloha (buzení maximálním proudem) odděluje hlavní brzdový válec a propojuje zároveň brzdový váleček kola se zpětným tokem. Tím dochází ke snížení brzdového tlaku příslušného kola. Zároveň může být tímto způsobem snižován, nebo zvyšován brzdný tlak nejenom kontinuálně, nýbrž také stupňovitě taktovaným řízením (mírnější snižování, nebo zvyšování tlaku) V závislosti na součiniteli adheze vozovky dochází ke 4-10 regulačním cyklům za sekundu. Takto rychlou reakci dociluje systém ABS díky elektrickému zpracování signálu a krátké době aktivace. Na začátku jízdy a po každém zastavení vozidla provede řídící jednotka kontrolu, při které prověří regulátor, bezpečnostní obvody a rovněž všechny periferie. Při těchto testech mohou být kontrolovány části obvodů a zapojení, které nejsou při jízdě bez regulace brzdění aktivní a jejichž výpadek by se projevil teprve během regulace brzdění při určité nouzové situaci. Značná část tohoto kontrolního cyklu se vztahuje na vnitřní kontrolu (sebekontrolu) kontrolních okruhů. Při tomto testu je simulována závada, v zápětí realizována reakce okruhů a postup jejich odpojování. Tento test zabraňuje vzniku tzv, spících závad v kontrolních okruzích. Je-li rozeznána závada dochází k vypnutí systému ABS a kontrolka na přístrojové desce signalizuje řidiči, že má k dispozici pouze základní brzdovou soustavu. Tyto bezpečnostní okruhy s počítačem řízenou simulací závad zajišťují vysoký bezpečnostní standard. Obr. č. 17. Vozidlo s ABS 2S. 1 snímač otáček, 2 brzdový váleček, 3 hydraulická jednotka, 4 hlavní brzdový válec, 5 řídící jednotka, 6 - kontrolka 18

19 6.1.2.BOSCH ABS 5.0 Systém ABS 5.0 vznikl dalším vývojem výše popsaného systému ABS 2S. Vysokou bezpečnost celkového systému zajišťuje použití tzv. analýzy možných závad a vlivů. ABS 5.0 je charakteristický především následujícími znaky: stavebnicový systém pro různá použití, princip zpětné dodávky s uzavřeným brzdovým okruhem, princip dvou redundantních počítačů s rozsáhlým kontrolním software Nejvýznamnějším rozdílným prvkem oproti ABS 2S jsou magnetické ventily hydraulické jednotky. ABS 2S pracuje s 3/3 magnetickými ventily, ABS 5.0 je vybaven 2/2 magnetickými ventily (obr.14). Rozdělení brzdových okruhů souhlasí u ABS 5.0 s ABS 2S: U brzdových okruhů s rozdělením II (rozdělení na přední/zadní nápravu v každém okruhu je brzděna jedna náprava) je 3-kanálová i 4-kanálová verze hydraulické jednotky. U rozdělení X (diagonální rozdělení v každém brzdovém okruhu je brzděno jedno přední a k němu diagonálně ležící kolo zadní) je 4-kanálová verze hydraulické jednotky. Obr. č. 18. Modulace brzdného tlaku. a) zvyšování tlaku b) udržování tlaku c) snižování tlaku 1 snímač otáček, 2 brzdový váleček, 3 hydraulická jednotka, 3a magnetický ventil, 3b zásobník, 3c čerpadlo pro zpětnou dodávku, 4 hlavní brzdový válec, 5 řídící jednotka 19

20 Regulace Každý mikropočítač vypočítá ze signálů přijímaných od snímačů jednotlivých kol všechny veličiny potřebné pro regulaci. Z vypočítaných rychlostí jednotlivých kol a referenční rychlosti vozidla je vytvořen skluz kola. V ideálním případě leží referenční rychlost v blízkosti skluzu s maximálním možným třením. V normálním případě je z rychlosti nejrychlejšího kola získána pomocná referenční rychlost. Z toho vypočítaná derivace času je měřítkem pro vypočet zpoždění vozidla. Obr. č. 19. Hydraulika ABS 5.0 (X diagonální brzdové okruhy) 1 hlavní brzdový válec, 2 hydraulická jednotka, 3 tlaková komora, 4 čerpadlo pro zpětnou dodávku, 5 motor, 6 zásobník, 7 sací ventily, 8 výtlačné ventily HR vzadu vpravo, HL vzadu vlevo, VR vpředu vpravo, VL vpředu vlevo Obr. č. 20. Porovnání systémů ABS a) ABS 2, b) ABS 5 1 tlaková komora, 2 přiškrcení, 3 čerpadlo pro zpětnou dodávku, 4a 3/3 - ventily, 4b 2/2- ventily, 5 komora zásobníku Kontrola Aby byla zajištěna správná funkce a logika zpracovaných signálů, ale kontrolního software, je řídící jednotka vybavena dvěma paralelně pracujícími mikropočítači se vzájemnou kontrolou. 20

21 Při stejných vstupních signálech, musí být i výstupní signály obou počítačů identické. Dojdeli v určitém časovém okamžiku k logické odchylce mezi aktivací a zpětným hlášením, je rozeznána závada a ABS vypnuto. Tímto způsobem dochází k nepřetržité kontrole funkce a logiky zpracovaných signálů. Neustálé kontrole jsou podrobena všechna vedení k následujícím komponentům: snímače magnetické ventily spínač brzdových světel Kromě toho kontroluje řídící jednotka: stav připravenosti motoru čerpadla zpětné dodávky doběh motoru čerpadla zpětné dodávky pomocí měření napětí úroveň napětí pro posouzení přerušení signálů rychlost kol a referenční rychlost při rozjezdu statický skluz během jízdy (např. v důsledku rozdílného průměru kol) dynamické otáčky při vysokých rychlostech (zjištění, event. přerušení vedení) aktivační časy magnetických ventilů a chyby měření vzniklé ze signálu vnějších zdrojů Při každém rozjetí, po překonání rychlosti vozidla odpovídající 6 km/hod dojde ke krátkodobému vybuzení magnetických ventilů a motoru čerpadla a kontrole zpětného hlášení koncových stupňů. Jestliže je při tomto kontrolním postupu rozeznána závada, dojde k vypnutí ABS a k rozsvícení kontrolky ABS. Diagnostika Dojde-li k rozeznání závady, může být ABS vypnuto bezprostředně po identifikaci závady, nebo po ukončení regulace brzdění. Před tím je do paměti závad řídící jednotky uložena závada. Přes diagnostické rozhraní systémů může být potom servisem paměť závad vyčtena BOSCH ABS 5.3 Je vyvinut pro vozidla s menší brzdovou soustavou a má při stejném rozsahu funkcí jako ABS 5.0 mnohem menší zástavbové rozměry. Mezi oběma systémy je tedy také velký hmotnostní a objemový rozdíl. Zmenšení délek důležitých pro celkovou velikost a hmotnost bylo dosaženo především výrazným zkrácením ovládacího motorku a kompaktnějšího uspořádání jednotlivých dílů. Magnetické ventily jsou umístěny odděleně, přičemž hydraulické části jsou integrovány v hydraulické jednotce a elektrické části (těleso vinutí) jsou umístněny na dílu řídící jednotky. Elektronická řídící jednotka může být umístněna přímo na hydraulické jednotce, nebo odděleně a propojena kabelovým svazkem. Zároveň je díky svému uspořádání a stavbě jednotlivých elektronických prvků jednoduše servisním zásahem vyměnitelná. Automatická uzávěrka diferenciálu pomocí přibrzdění kola ABS/ABD 5 7. Komponenty ABS 7.1. Snímače otáček Ze signálů snímačů otáček vyvozuje řídící jednotka rychlosti kol. Pólový nástavec umístěný ve vinutí snímače otáček se nachází v těsné blízkosti impulsního ozubeného kola pevně spojeného s nábojem kola vozidla (ve speciálních případech je snímač otáček umístěn v diferenciálu). Pólový nástavec je spojen s trvalým magnetem, jehož magnetické pole zasahuje do impulsního kola. Při otáčení kola se proti kolíku střídavě nastavuje zub a zubová mezera. Tím se neustále mění magnetické pole, jehož následkem se ve vinutí snímače indukuje napětí a to je přiváděno dále do řídící jednotky ke zpracování. Frekvence napětí je 21

22 přesným měřítkem pro okamžitou rychlost otáčení kola. Z důvodu různých zástavbových rozměrů v prostoru kola jsou pólové nástavce v několika provedeních: radiální nasazení, snímání radiálním nožovým pólovým nástavcem axiální nasazení, snímání radiálním kosočtverečným pólovým nástavcem radiální nasazení, snímání axiálním válečkovým pólovým nástavcem Podle elektrického principu rozdělujeme snímače otáček na: induktivní snímač otáček snímá rychlost otáčení kola a předává v podobě elektrického signálu řídící jednotce (není napájený elektrickým proudem) aktivní potřebuje pro svoji funkci napájení elektrickým proudem Podle principu měření se aktivní snímače rozdělují: magnetorezistivní (DF-10) Hallův (DF-11) Podle integrovaného vyhodnocování: inteligentní standardní Podle druhu impulsního kroužku: s pravoúhlým průběhem signálu obdélníkovým průběhem signálu obr. 16,17, 18 školení obr. Č. 63, 64 Obr. č. 21. Snímače otáček (pohled) a) DF2 b) DF3 22

23 Obr. č. 22. Tvary pólového kolíku a způsoby umístnění snímače otáček a) podélný pólový kolík, umístnění radiální, čidlo radiální b) kosočtvercový pólový kolík, umístnění axiální, čidlo axiální c) kulatý pólový kolík, umístnění radiální, čidlo axiální Obr. č. 23. Snímač otáček (řez) a) snímač otáček DF2 s podélným pólovým kolíkem b) snímač otáček DF3 s kulatým pólovým kolíkem 1 elektrické vedení, 2 trvalý magnet, 3 těleso, 4 vinutí, 5 pólový kolík, 6 impulsní kolo 7.2.Elektronická řídící jednotka ABS 2S, ABS 5.0 Přijímá, zesiluje a filtruje signály snímačů, stanovuje rychlosti a vypočítává z nich referenční rychlost, skluz a obvodové zpoždění popřípadě zrychlení kola. Elektronická řídící jednotka ABS 2S Elektronická řídící jednotka je uspořádána velmi kompaktně. Jednotlivé funkční bloky v hybridní technice vykazují vysoký stupeň integrace a jsou vždy přizpůsobeny danému typu vozidla. Počítač je sestaven ze dvou diagonálních velkých obvodů. Samostatné polovodičové elementy pro filtraci, přizpůsobení úrovně, vytváření synchronizace a odrušení společně s výkonovými tranzistory pro ovládání ventilů doplňují tyto obvody. Elektronická řídící jednotka je většinou umístněna v prostoru nohou spolujezdce, ve kterém není vystavena 23

24 vysokým teplotám, nebo stříkající vodě. Řídící jednotky umístěné v motorovém prostoru musí být přizpůsobeny náročnějším podmínkám. Obr. č. 24. Řídící jednotka ABS S2 1 snímač otáček (frekvence kol), 2 baterie, 3 vstupní obvody, 4 digitální regulátor, 5 spínací obvod (1), 6 spínací obvod (2), 7 stabilizátor napětí / paměť závad, 8 výstupní obvod (1), 9 výstupní obvod (2), 10 koncový stupeň, 11 magnetické ventily, 12 bezpečnostní relé, 13 stabilizované napětí baterie, 14 - kontrolka Elektronická řídící jednotka ABS 5.0 Řídící jednotka tohoto systému je v provedením samostatném, ale také v jednom celku s hydraulickou jednotkou. Jádrem řídící jednotky jsou dva mikropočítače (MC), které zpracovávají data nezávisle na sobě podle stejného programu a vzájemně se kontrolují. Je.li rozeznána závada, je informace o ni uložena do paměti závad (EEPROM). ABS je po té vypnuto a rozsvítí se systémová kontrolka. Jeden z obou počítačů má paměť EEPROM. Obsah paměti zůstane uložen i při vypnutí napětí baterie. Je využívána k uložení kódů závad, které je možno při servisní prohlídce vyčíst. Aktivaci relé pro magnetické ventily a pro motor čerpadla zpětné dodávky přebírá samostatný stavebnicový prvek. Tento prvek vytváří také stabilizované napájecí napětí, slouží ke kontrole mikropočítače a řídí kontrolku v systému při vzniku závady. Dále jsou v tomto integrovaném obvodu uloženy všechny vzniklé závady a ž do vypnutí provozního napětí. 7.3.Hydraulická jednotka - ABS 2S, ABS 5.0 Převádí příkazy řídící jednotky a řídí, nezávisle na řidiči přes magnetické ventily brzdné tlaky v kolech. Vytváří hydraulické propojení mezi hlavním brzdovým válcem a brzdovými válečky kol. Hydraulická jednotka je umístěna v motorovém prostoru, aby byla hydraulická vedení k hlavnímu brzdovému válci a brzdovým válečkům co možná nejkratší Hydraulická jednotka - ABS 2S Hydraulická jednotka ABS 2S se skládá z čerpadla pro zpětnou dodávku, zásobníkové komory pro každý brzdový okruh a magnetických ventilů (Obr. č. 23.). 24

25 Obr. č. 25. Hydraulická jednotka ABS S2 1 zásobník, 2 čerpadlo pro zpětnou dodávku, 3 magnetický ventil Čerpadlo pro zpětnou dodávku Čerpadlo pro zpětnou dodávku dodává při snižování tlaku brzdovou kapalinu proudící od brzdového válečku zpět do hlavního brzdového válce. Zásobníková komora Funkcí zásobníků je také kromě jiného, v případě snížení tlaku rychle absorbovat brzdovou kapalinu. 3/3 Magnetické ventily 3/3 magnetické ventily provádějí modulaci tlaku v brzdových válečcích během regulace ABS. 3/3 magnetický ventil přiřazen každému kolu (4-kanálová verze) popř. každému přednímu kolu a oběma zadním kolům společně (3-kanálová verze). Jedná se o magneticky ovládaný vícecestný ventil s třemi hydraulickými přípojkami a třemi spínacími polohami. Tím je umožněno propojení mezi hlavním brzdovým válcem, brzdovým válečkem a zpětná dodávka brzdové kapaliny. Kromě toho rovněž provádění potřebných regulačních funkcí, jako je zvyšování, udržení a snižování tlaku. Pracovní polohy magnetického ventilu 1. Zvyšování tlaku: V nevybuzeném stavu, tzn. Je-li vinutí bez proudu je propojen přívod od hlavního brzdového válce s přípojkou k brzdovému válečku kola. Díky tomu dochází při běžném brzdění bez zásahu ABS, ale i při regulaci ABS, ke zvyšování brzdného tlaku. V této poloze působí v magnetickém ventilu hlavní i vedlejší pružina proti sobě. Jelikož je předpětí hlavní pružiny větší jak u pružiny vedlejší, je působením vzniklé síly otevřen vstupní ventil. 2. Udržení tlaku: Aby se při nebezpečí zablokování kol zabránilo dalšímu nárůstu tlaků, musí vstupní ventil přerušit propojení od hlavního válce k brzdovému válečku blokujícího kola. Toho se dosáhne přibližně přibližně polovinou maximálního proudu (udržovací proud), který prochází vinutím kotvy. Díky tomu se nadzvedne kotva do polohy, při které těsnící kulička uzavře těsnící ventil. V této poloze již nepůsobí vedlejší pružina proti pružině hlavní. Za těchto poměrů se vinutí nedaří překonat silové působení obou pružin a kotva zůstává v této střední poloze. Všechny tři přípojky jsou v této poloze vůči sobě uzavřeny. Pomocí tzv. překrývacího zdvihu je zajištěno, že se vstupní ventil uzavře dříve, než se otevře ventil výstupní. 25

26 3. snižování tlaku: K němu dojde při vysokém brzdném tlaku. Zde je nutné propojení příslušného brzdového válečku se zpětným ventilem, popř. zásobníkem. V této, pracovní poloze prochází vinutím maximální proud. Kotva je nyní v poloze při které překoná sílu obou pružin a otevře výstupní ventil. Pokud tlak v brzdovém válečku poklesne, je magnetický ventil podle potřeby přestaven do polohy udržování tlaku, nebo je zcela bez proudu a může dojít ke zvyšování tlaku Hydraulická jednotka - ABS 5.0 Jednotlivé části hydraulického agregátu jsou stavebnicovým systémem. Hydraulická jednotka je uspořádána tak, že je možné na ni přímo připojit řídící jednotku. Čerpadlo pro zpětnou dodávku Součásti čerpadla se nacházejí ve střední části hydraulické jednotky. Elektromotor k pohonu čerpadla je umístěn na protilehlé straně od magnetických ventilů. Samonasávací čerpadlo pro zpětnou dodávku dopravuje při snižování tlaku brzdovou kapalinu od brzdových válečků přes zásobník, popř. tlumící komoru, zpět do hlavního brzdového válce a vytváří tak dostatečný zdroj energie pro další brzdění. Zásobník a tlumící komora Zásobníky a tlumící komora jsou umístěny ve spodní části hydraulické jednotky. Úlohou zásobníků je rychlá absorpce náhle vzniklého přebytku brzdové kapaliny při fázi snižování tlaku. Tlumící komory tlumí tlaková kmitání hydraulického systému a snižují tím zpětné účinky na brzdový pedál. Kromě toho snižují úroveň hluku. 2/2 magnetické ventily V horní části hydraulické jednotky jsou umístěny 3 nebo 4 páry těchto ventilů (vstupní a výstupní), vždy podle toho, zda se jedná o jednotku 3-nebo 4-kanálového systému ABS. Rozlišuje se 3- a 4-kanálová verze pro rozdělení brzdových okruhů II 4-kanálová verze pro rozdělení brzdových okruhů X (II-rozdělení na přední/zadní nápravu-v každém okruhu je brzděna jedna náprava, rozdělení X-diagonální rozdělení-v každém brzdovém okruhu je brzděno jedno přední a k němu diagonálně ležící kolo zadní). Magnetické ventily provádějí modulaci tlaku v brzdových válečcích během regulace ABS. Obr. č /2 magnetické ventily pro ABS 5.0 Hydraulická jednotka pro ABS/ABD5 Hydraulická jednotka ABS/ABD5 je u brzdových okruhů v provedení II rozšířena o následující komponenty: přepínací ventil k přepnutí z režimu brzdění do režimu ABD (ABD-automatická uzávěrka diferenciálu) s integrovaným ventilem omezení tlaku, omezujícím tlak systému ABD, sací ventil k propojení samonasávacího čerpadla pro zpětnou dodávku s přípojkou hlavního brzdového válce při režimu ABD, oproti hydraulickému agregátu ABS modifikované čerpadlo pro zpětnou dodávku se samonasávacím okruhem. U brzdových okruhů v provedení X jsou následující rozšíření: dva přepínací ventily k přepnutí z režimu brzdění do režimu ABD. Dva ventily omezení tlaku, omezující systémový tlak ABD, jsou integrovány v přepínacích ventilech, 26

27 dva sací ventily k propojení samonasávacího čerpadla pro zpětnou dodávku s přípojkami hlavního brzdového válce při režimu ABD, oproti hydraulickému agregátu ABS modifikované čerpadlo pro zpětnou dodávku se dvěmi samonasávacími okruhy. 1 2 Obr. č. 26. Hydraulická jednotka ABS 5.0 s integrovanou řídící jednotkou 1 řídící jednotka, 2 hydraulická jednotka Elektrické zapojení Na obr. č. 27 je schéma elektrického zapojení 4-kanálového systému ABS 2S se čtyřmi snímači otáček a čtyřmi magnetickými ventily. Elektrická vedení mezi jednotlivými elektricky ovládanými komponenty jsou spojena do jednoho svazku kabelů. Svazek kabelů a jednotlivé komponenty musí být ve vozidla umístěny chráněně, jelikož by mohlo dojít k poškození vodou, nebo díky korozi ke zvýšení přechodových odporů. Následkem toho by se mohla omezit funkce a v konečném důsledku by mohlo dojít i k výpadku celého systému. Aby se zajistila funkčnost systému, je při konstrukci každého systému proveden výpočet vedení, který kontroluje pokles napětí u kritických vedení. Příliš vysoký pokles napětí (vztažený na elektronickou řídící jednotku) vede k předčasnému vypnutí systému, nebo k omezení funkčnosti magnetických ventilů a čerpadla pro zpětnou dodávku, což se projeví prodloužením doby sepnutí a prodloužením dodávky. Obr. č. 27. Elektrické schéma 4-kanálové verze ABS 2S Obr. č. 28. Hydraulická jednotka ABS 5.0 s integrovanou řídící jednotkou 1 řídící jednotka, 2 hydraulická jednotka Hydraulická jednotka - ABS

28 Obr. č. 29. Hydraulická jednotka ABS 5.0 Obr. č. 30. Hydraulické schéma ABS 8 ZN zadní náprava, PN přední náprava Rozdíl mezi ABS 5 a ABS 8 spočívá v tom, že u ABS odpadly tlumící komory. Tlumící komory byly odstraněny, protože bylo použito čerpadlo s regulací otáček. 28

29 6. Rozšířené možnosti ABS ASR 2, ASR 5, FDR Regulace prokluzu ASR Kritické jízdní podmínky mohou nastat nejenom při brzdění, nýbrž také při rozjíždění a zrychlení (zvláště na zledovatělé vozovce), nebo při průjezdu zatáčkou. Tyto situace mohou být nad síly a schopnosti řidiče a vedou často k chybným reakcím. Tyto problémy řeší systém regulace prokluzu ASR, který jako rozšíření ABS má především za úlohu ulehčit řidiči řízení vozu a zajistit při řízení stabilitua řiditelnost vozidla (pokud nejsou překročeny fyzikální hranice). Pro tento účel přizpůsobuje ASR podle potřeby točivý moment motoru přesně na hodnotu, kterou lze přenést na vozovku. Obr. č. 31. Kombinace ASR a ABS zvyšuje bezpečnost a umožňuje smysluplné dvojnásobné využití komponentů. Obr. č. 31. Fukční jednotky regulace prokluzu ASR 1 řídící jednotka ABS/ASR, 2 řídící jednotka motronic, 3 řídící jednotka EMS, 4 motor, spojka, převodovka, 5 diferenciál, 6 zdroj tlaku pro ASR, 7 hydraulická jednotka ABS, 8 hlavní brzd. Válec, 9 brzdy, 10 kolo 1, 11 kolo 2, 12 snímač otáček, 13 povrch vozovky kola 1, 14 povrch vozovky kola 2, 15 hmota vozidla m F, p brzdný tlak, v rychlost kola, v F rychlost vozidla, I skluz, Q r moment přenášený kolem, M a hnací moment, M b brzdný moment, M r rozdělení (bilance) momentu na hnacím kole, M s moment vozovky, index 1, 2: kolo1,2. Požadavky na ASR Pronásledujících dopravních situacích musí regulace prokluzu zabránit protočení kol při rozjezdu, nebo zrychlení: Na vozovce s náledím na jedné, nebo obou stranách Při vyjíždění z namrzlých parkovacích míst, nebo stanovišť, 29

30 Při zrychlení v zatáčce, Při jízdě do kopce (řízení PN s pomocí regulace brzdového tlaku protáčejícího se kola). Kromě toho napomáhá regulace prokluzu při následujících situacích, nebo jízdních poměrech: stejně, tak jako zablokovaná mohou protáčející se kola přenášet pouze malé boční síly, vozidlo je nestabilní a jeho záď vybočuje ASR udržuje vozidlo pod kontrolou a zvyšuje bezpečnost. protáčející se kola vedou k vysokému opotřebení pneumatik a části pohonného ústrojí (např. diferenciálu) ASR snižuje toto nebezpečí, vznikající především při prudkém protáčení pneumatiky na vozovce s dobrou adhézí. ASR musí být vždy připraveno a automaticky při potřebě zasáhne Z rozdílu skluzu na hnacích kolech může ASR rozlišovat mezi průjezdem zatáčkou a protáčením kola. V protikladu k mechanické uzávěrce nedochází při průjezdu úzkou zatáčkou ke gumování kola. Pokud řidič silně akceleruje, nemohou ani uzávěrky diferenciálu zabránit v protáčení kol. ASR ovšem automaticky řídí výkon motoru, tak aby kola zabírala. řidič získává informaci pomocí kontrolky situacích ležících v hranicích fyzikálních zákonů Regulace točivého momentu motoru MSR Systém ASR je možné přídavně doplnit o regulaci točivého momentu motoru MSR. Při řazení nižšího rychlostního stupně, nebo při prudkém odejmutí nohy z pedálu na kluzké vozovce, mohou díky brzdícímu účinku motoru hnací kola způsobit vysoký brzdný skluz. MSR musí lehkou akcelerací nepatrně zvýšit točivý moment motoru, tak aby zbrzdění kol snížilo na hodnotu zaručující jízdní stabilitu. Elektronické řízení výkonu motoru EMS Aby mohlo ASR zasáhnout nezávisle na tom jak řidič akceleruje, musí být použito na místo mechanického propojení mezi pedálem akcelerátoru a škrtící klapkou anebo vstřikovacím čerpadlo elektronické řízení výkonu motoru. EMS dostává nastavovací příkazy ASR (vč. ESR) přednostně před hodnotou danou polohou pedálu akcelerátoru, tak jak to vyžaduje řidič. Poloha pedálu akcelerátoru je přes snímač polohy pedálu převedena na elektrický signál, který převede řídící jednotka EMS s ohledem na přeprogramované veličiny a signály jiných snímačů (např. teplota, otáčky motoru) na řídící napětí pro elektrický nastavovací motor. Tento nastavovací motor pohybuje škrtící klapkou, nebo regulační tyčí vstřikovacího čerpadla a hlásí jeho pozici zpět řídící jednotce. Elektronické řízení výkonu motoru pro EMS pro ASR 30

31 Obr. č. 32. Elektronické řízení výkonu motoru pro EMS pro ASR 1 řídící jednotka ABS/ASR, 2 - řídící jednotka EMS, 3 pedál akcelátoru, 4 nastavovací motor, 5 škrtící klapka, nebo 6 vstřikovací čerpadlo Systém ABS u motocyklů První antiblokovací systém byl zaveden koncem 80. let. Při tom bylo třeba brát v úvahu několik specifických zvláštností dvoukolového vozidla. Z hlediska vlastní konstrukce motocyklu zbývá jen velmi málo místa pro další dodatečné díly a zvláštní ohled je třeba brát na celkovou hmotnost a umístění těžiště motocyklu. Kromě toho pracuje ruční přední brzda a zadní nožní brzda navzájem nezávisle. Zablokování jednoho kola vede u průměrného řidiče motocyklu téměř okamžitě k pádu. Proto jsou v tomto případě na regulaci a spolehlivost celého zařízení kladeny ty nejvyšší nároky. Regulace probíhá až k nejnižší referenční rychlosti 2,5 km * h 1. V počátcích ABS pro motocykly probíhal vývoj modulace brzdového tlaku vlastní cestou. Obr. č. 27. Funkční schéma ABS motocyklu (časopis) Obrázek č. 27 ukazuje schéma funkce takového systému. Při regulaci ABS se přivádí elektrický proud (až 25 A) do elektromagnetické cívky k modulátoru tlaku (Obr. č. 28) a toto magnetické pole přitahuje regulační píst proti pružině. Vodící kladka vede řídící píst dolů, a zvětšuje tak objem pro brzdovou kapalinu z brzdového válce kola. Ocelová kulička zavře přívod z hlavního brzdového válce. Pokud se otáčky opět zvýší, vypne se přívod el. proudu do cívky a pružina odtlačí regulační píst dopředu, čímž se tlak v brzdovém válci kola opět zvýší. Na páčce brzdy nelze pozorovat žádné pulzování, protože ocelová kulička, během regulace, udržuje přívod z hlavního brzdového válce zavřený. Funkce modulátoru tlaku se sleduje pomocí piezoelektrického snímače. Prochází-li cívkou el. Proud, tlačí regulační píst prostřednictvím vnitřní pružiny na piezokeramický člen, který předává tento signál řídící jednotce. Tak se tato funkce může přezkoušet i při vlastním testu zařízení. Výpadek systému je signalizován dvěma blikajícími kontrolkami v přístrojovém panelu motocyklu. Systém má vlastní diagnostiku a závady uložené v paměti lze standardně přečíst pomocí zkušebního přístroje. 31

32 Obr. č. 33. Modulátor tlaku 1 z hlavního brzdového válce, 2 k brzdovému válci kola, 3 řídící píst, 4 vodící kladka, 5 regulační píst, 6 elektromagnetická cívka, 7 konektor kabelu, 8 - piezokeramika Obr. č. 34. Hydraulický okruh Novější systémy motocyklových ABS se vyrovnávají systémům pro osobní automobily, především díky modulaci brzdového tlaku pomocí magnetických ventilů 2/2 a hydraulickou jednotkou. Obrázek č. 29. ukazuje takový hydraulický okruh vždy s jedním napouštěcím a vypouštěcím ventilem v jednom brzdovém okruhu. Regulace probíhá otvíráním a zavíráním ventilů analogicky k systémům v osobních automobilech. Také snímání a vyhodnocování otáček kola a ostatní vstupy jsou stejné. Specifikem 32

33 motocyklových systémů tak nyní zůstávají pouze samostatné brzdové okruhy pro přední a zadní kolo a vypínač ABS pro aktivní zapínání systému. Obr. č. 35. Funkční schéma ABS motocyklu 9. Systémy ABS jiných světových výrobců ( Reces, Lucas Girling, Lucas Bendix 33

34 Obr. č. 36. Schéma systému ALB (Honda) 1 brzdový váleček, 2 modulátor, 3 komora A, 4 komora B, 5 komora C, 6 vstupní ventil, 7 výstupní ventil, 8 zásobník tlaku, 9 hlavní válec, 10 komora D, 11 nádržka s brzdovou kapalinou, 12 píst, 13 čerpadla, 14 ALB nádrž Obr. č. 37. Schéma ABS MK 2 Teves Nestlačená brzda. 1 hlavní ventil, 2 spojovací vedení, 3 píst hlavního válce, 4 stavěcí objímka, 5 výstupní ventily, 6 prostor posilovače, 7 nádržka, 8 zásobník tlaku, 9 čerpadlo, 10 brzdový ventil, 11 píst posilovače, 12 vstupní ventily VL/VR přední náprava vlevo/vpravo, HA zadní náprava 34