Техника безопасности. Физические основы движения

1.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Содержание
1. Техника безопасности
2. Физические основы движения
3. ABS
4. Дополнительные системы с ABS
5. ASR
6. ESP
7. Датчики и компоненты
8. Дополнительные функции системы ESP
9. Системы поддержки водителя
10. Тормозные системы автомобилей
1
2009

2.

SIMPLY CLEVER
Физические основы движения
2
2009

3.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Предпосылки
Увеличение скорости и
плотности движения требуют
создания автомобиля с
высокими динамическими
качествами и максимальным
уровнем безопасности. Это
вызывает рост числа систем
поддержки водителя в
сложных ситуациях.
Большая часть таких системдальнейшее развитие
антиблокировочной
тормозной системы ABS
3
2009

4.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
ABS/ESP- физические основы движения
Радиус колеса R для простоты везде и всегда будем считать равным
внешнему радиусу покрышки, допуская, что деформация колеса в зоне
контакта с дорогой невелика.
Угловая скорость вращения колес: w=V/R
Крутящий момент (момент силы) M равен произведению силы F на
плечо: M = F*R
Сила трения
Fтр max = Kт*N
Крутящий момент двигателя Mдв: Mдв = EMк
Сдвигающая сила Fкт = Mк/R
4
2009

5.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
ABS/ESP- физические основы движения
Fрт = EFкт
5
2009

6.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
ABS/ESP- физические основы движения
Вес автомобиля P можно разложить на две составляющие:
Psina = - 4Fрт
Pcosa = - N
4Fрт max = kтN = kтPcosa
6
2009

7.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
ABS/ESP- физические основы движения
Сухой бетон
Мокрый асфальт
Снег, Гравий
Лед
Проскальзывание
s
Нагрузка на колесо
Max сила сцеп. = Нагрузка x Коэф.сцеп.
FHmax
=
FR
x
Скорость автомобиля
Скорость колеса
7
2009

8.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
ABS/ESP- физические основы движения
Сила торможения
Боковая сила
ABS/область регулирования
Нагрузка на колесо
Max сила сцеп. = Нагрузка x Коэф.сцеп.
Боковая сила
Сила торможения
8
2009

9.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
ABS/ESP- физические основы движения
Тяговое усилие (1),
сила торможения (2), которая действует в
направлении, противоположном направлению
силы тяги
боковые силы (3), которые поддерживают
управляемость автомобиля, и
сила сцепления (4), которые, помимо прочего,
является следствием трения и притяжения Земли
Момент рыскания (I), стремящийся развернуть
автомобиль вокруг вертикальной оси,
момент инерции (II), стремящийся сохранить
выбранное направление движения,
и прочие силы, как, например, сопротивление
воздуха
9
2009

10.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
ABS/ESP- физические основы движения
Чем меньше сцепление, тем меньше радиус (а), при
хорошем сцеплении радиус больше (b).
Основу круга трения составляет параллелограмм
сил (боковая сила (S), сила торможения или тяговое
усиление (В) и результирующая общая сила (G)).
Пока общая сила остается внутри круга,
автомобиль находится в состоянии стабильности
(I). Как только общая сила выходит за границу круга,
автомобиль теряет управляемость (II).
Легкая управляемость
При торможении боковая сила уменьшается
Колесо блокируется. Автомобиль неуправляем
10
2009

11.

SIMPLY CLEVER
ABS
11
2009

12.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Обзор сокращений
12
2009

13.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Обзор сокращений
13
2009

14.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Классификация по режиму движения
14
2009

15.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Преимущества ABS
При экстренном
торможении на сырой
дороге происходит
блокировка и занос
автомобиля
Уменьшение давления
в тормозных
механизмах
соответствующих
колес предотвращает
их блокирование на
сыром покрытии
15
2009

16.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Компоненты системы ABS
16
2009

17.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Схема гидравлических контуров ABS
17
2009

18.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Принцип работы системы ABS
18
2009

19.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Принцип работы системы ABS
19
2009

20.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Принцип работы системы ABS
20
2009

21.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Принцип работы системы ABS
21
2009

22.

SIMPLY CLEVER
Дополнительные системы с ABS
22
2009

23.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Система электронного перераспределения тормозных усилий
(EBV)
80%
20%
Функция EBV предотвращает
передачу на задние колеса
большого тормозного усилия,
чемони могут принять без
блокирования. Электронная
функция перераспределения
тормозных усилий
представляетсобой программное
расширение системы ABS
EBV это система ABS,
действующая только на задние
колеса!
58%
42%
23
2009

24.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Принцип работы системы EBV
24
2009

25.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Электронная блокировка дифференциала (EDS)
Автомобиль может
разгоняться только при
тяговом усилии
прокручивающегося
колеса
Колесо, находящееся на
скользкой поверхности
подтормаживается и его
проскалбзывание
ограничивается
Блокировка задействуется при трогании и разгоне!
25
2009

26.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Электронная блокировка дифференциала (EDS)
26
2009

27.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Принцип работы системы EDS
27
2009

28.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Принцип работы системы EDS
28
2009

29.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Ассистент торможения двигателем (MSR)
MSR распознает начинающееся
проскальзывание ведущих
колес, вызванное торможением
двигателем и отдает команду на
увеличение крутящего момента,
чтобы прекратить
проскальзывание
MSR задействуется при следующих условиях:
1. Педаль акселератора не нажата.
2. Колеса ведущей оси проскальзывают или блокируются.
3. Включена передача.
4. Включено сцепление.
29
2009

30.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Функциональная схема системы MSR
30
2009

31.

SIMPLY CLEVER
ASR
31
2009

32.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Воздействие на тормозную систему и двигатель (ASR)
Воздействие на
двигатель, а так
же АКПП
ASR работает при
ускорении
автомобиля, а так
же во всем
диапазоне
скоростей!
32
2009

33.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Функционирование системы ASR
Автомобиль ускоряется на
скользкой дороге. Колеса
начинают пробуксовывать, и
автомобиль разгоняется
медленно или не
разгоняется вовсе
ASR уменьшает крутящий
момент, передаваемый
ведущими колесами на
дорожное покрытие, и
уменьшает тем самым их
проскальзывание 33
2009

34.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Функциональная схема системы ASR
34
2009

35.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Корректирующие функции двигателя
35
2009

36.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Схема гидравлических контуров ASR
36
2009

37.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Принцип работы ASR
37
2009

38.

SIMPLY CLEVER
ESP
38
2009

39.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Воздействие на тормоза, двигатель и АКПП (ESP)
Б/У двигателем
Воздействие на
тормоза, двигатель и
АКПП
Б/У АКПП
ESP работает во всех диапазонах скоростей!
39
2009

40.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Схема гидравлических контуров ESP
40
2009

41.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Принцип работы системы ESP
Водитель
Система ESP
41
2009

42.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Компоненты системы ESP
42
2009

43.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Алгоритм работы системы ESP
43
2009

44.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Блок-схема системы ESP
44
2009

45.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Движение в поворотах с ESP
45
2009

46.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Контрруление
46
2009

47.

SIMPLY CLEVER
Датчики и компоненты
47
2009

48.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Датчики и компоненты
48
2009

49.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Датчики и компоненты
Блок управления ESP J104
Функции
Управление ESP, ABS, EDS, ASR,
EBV, MSR,
Постоянный контроль над всеми
электронными системами,
диагностическая помощь в
сервисном центре.
Гидроблок
Блок управления
Последствия выхода из строя
При маловероятном выходе из
строя всех компонентов
устройства управления в
распоряжении водителя остается
стандартная тормозная система
без ABS, EBS, ASR и ESP.
49
2009

50.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Датчики и компоненты
50
2009

51.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Индуктивные датчики вращения
51
2009

52.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Принцип действия индуктивного датчика вращения
52
2009

53.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Активные датчики вращения (датчики Холла)
При выходе из строя датчика вращения ABS и ESP не
53
функционируют!
2009

54.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Датчик угла поворота рулевого колеса G85
54
2009

55.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Датчик угла поворота рулевого колеса G85
4
3
1
2
5
Датчик передает на устройство
управления ABS с EDS/ASR/ESP
данные по углу поворота
рулевого колеса.
Диапазон восприятия составляет
±720º, что составляет четыре
полных поворота рулевого
колеса
При выходе из строя датчика ABS активно!
55
2009

56.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Датчики ускорения и вращения
56
2009

57.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Принцип работы датчика ускорения G200/G251
G251 – датчик продольного
ускорения
G200 - датчик поперечного
ускорения
Ёмкостный принцип измерения
основывается на том,
что ёмкость конденсатора зависит
от расстояния
между его пластинами.
При смещении общей
пластины ёмкость одного из
конденсаторов
уменьшается, а другого —
увеличивается и, таким
образом, по изменению
соотношения ёмкостей C1 и
C2 можно судить о величине
ускорения, с которым
перемещается датчик.
57
2009

58.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Принцип работы датчика вращения (Кориолиса) G202
Угол поворота вычисляется по
данным измерения кориолисова
ускорения. Обратимся к примеру:
Если, например, в северном
полушарии Земли пушка выстрелит,
сообщив ядру горизонтальную
траекторию, оно отклонится от нее
достаточно заметно для
наблюдателя, вращающегося вместе
с
землей. Причиной наблюдатель
считает силу, которая ускоряет ядро
против направления вращения Земли
и смещает его по отношению к
прямой траектории – кориолисову
силу.
58
2009

59.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Принцип работы датчика вращения (Кориолиса) G202
Датчик скорости поворота автомобиля
использует
принцип резонанса для определения скорости
вращения автомобиля вокруг вертикальной
оси
Для этого на одну из половин
чувствительного
элемента, представляющего собой двойной
камертон
(«двойную вилку»), подаётся переменное
напряжение, приводящее её в колебательное
движение. При вращении датчика под
влиянием
силы Кориолиса изменяются резонансные
характеристики второго камертона.
59
2009

60.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Принцип работы датчика вращения (Кориолиса) G202
Принцип его действия также
удобнее рассмотреть на
упрощенной схеме. Представим,
что в постоянном магнитном поле
Земли между Северным и
Южным полюсами находится
груз, способный колебаться. На
нее нанесены насечки,
представляющие сенсор.
В настоящем датчике такое
строение в целях безопасности
продублировано дважды.
60
2009

61.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Принцип работы датчика вращения (Кориолиса) G202
В момент приложения переменного
напряжения U подвижный груз с
нанесенными насечками начинает
колебаться в магнитном поле.
Если на эту конструкцию начинает
действовать вращающее ускорение,
колеблющийся груз в силу своей
инертности «ведет себя» так же, как и
описанное выше ядро. Он отклоняется от
прямой траектории колебания из-за
воздействия кориолисова ускорения. Так
как это происходит в магнитном поле,
электрические параметры насечек
меняются. Измерение этого изменения
определяет силу и направление
кориолисова ускорения. Вычислительная
электроника по этой величине
рассчитывает угол поворота.
61
2009

62.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Блок датчиков ESP G419
В этом блоке объединены датчик
поперечного
ускорения G200, датчик
продольного ускорения
G251 и датчик скорости поворота
автомобиля G202.
Оба датчика ускорения работают по
ёмкостному
принципу
При выходе из строя датчиков ABS активно!
62
2009

63.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Датчик давления в тормозной системе G201
Датчик
тормозного
давления
сообщает устройству управления
данные по давлению в тормозной
системе. Устройство управления
по этим данным вычисляет силы
колесных тормозов и продольное
усиление,
действующее
на
автомобиль. В случае, если
необходимо активировать ESP,
устройство управления по ним же
вычисляет боковые силы.
При выходе из строя ESP отключается. ABS активно!
63
2009

64.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Датчик давления в тормозной системе G201
Центр устройства содержит
пьезоэлектрический элемент (а), на который
может оказывать давление тормозная
жидкость и электронный датчик (b).
Если тормозная жидкость оказывает
давление на пьезоэлектрический элемент,
распределение зарядов в элементе меняется.
Величина напряжения, таким образом,
является
непосредственной
мерой
тормозного давления.
64
2009

65.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Выключатель стоп-сигнала F
Выключатель с функцией дублирования:
Алюминиевый сдвоенный главный
тормозной цилиндр
ючатель стоп-сигнала
F
Магнитное
кольцо
Корпус
Датчик Холла I
Датчик Холла II
Электрические
компоненты датчика
65
2009

66.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Датчик положения сцепления
Поршень
с постоянным
магнитом
Толкатель
Сигнал датчика Холла 1: БУ
двигателя
Датчик
положения педали
сцепления
66
2009

67.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Подкачивающий насос ESP V156
При наличии системы ABS при нажатии на
педаль тормоза достаточно небольшого
количества тормозной жидкости в
противовес большому давлению. Эту
функцию выполняет возвратный насос.
Он также способен обеспечить наличие
большого количества тормозной
жидкости, даже при малом давлении (или
его отсутствии) на педаль, так как при
низких температурах тормозная жидкость
обладает высокой вязкостью.
Поэтому система ESP предусматривает
наличие дополнительного
гидравлического насоса, создающего
необходимое начальное давление в
возвратном насосе.
67
2009

68.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Контрольные органы системы ESP
К118
К47
К155
Зажигание включено
Система в исправном состоянии
Включение воздействия системы ASR/ESP
Зонд ASR/ESP выключен
ABS остается активной,
ESP выключена, функционирует в случае действия ABS.
Выход из строя ASR/ESP
Ошибки в работе датчика частоты вращения, поперечного ускорения, угла поворота или тормозного
давления, при выходе из строя ABS аварийная версия ESP продолжает функционировать.
EBV активна
Выход из строя ABS
Все системы отключаются
68
2009

69.

SIMPLY CLEVER
Дополнительные функции системы ESP
69
2009

70.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Гидравлический тормозной ассистент (HBA)
Неопытный водитель
нажимает педаль тормоза
достаточно быстро, но
недостаточно интенсивно. В
тормозной системе не
создается максимальное
давление
HBA компенсирует недостаточно
интенсивное нажатие тормоза.
Исходя из скорости и силы
нажатия на педаль распознает
наличие ситуации и увеличивает
давление в тормозной системе
пока не сработает ABS
70
2009

71.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Гидравлический тормозной ассистент (HBA)
Принцип работы
1. Водитель нажимает педаль тормоза. Выключатель
стоп-сигнала передаёт сигнал о нажатии педали
тормоза.
2. Автомобиль движется с определённой
минимальной скоростью. Датчики угловой
скорости колёс сообщают информацию о скорости
автомобиля.
3. Скорость нажатия педали тормоза превышает
определённое минимальное значение, заложенное
в памяти тормозного ассистента. Датчик давления
в тормозной системе передаёт сигнал об усилии
нажатия педали тормоза и о том, как оно
изменялось во времени.
71
2009

72.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Гидравлический тормозной ассистент (HBA)
Фаза 1: начало срабатывания тормозного ассистента
Переключающий клапан в гидравлическом блоке
закрывается, а клапан высокого давления
открывается. На насос обратной подачи подаётся
управляющий сигнал, и насос начинает работать.
72
2009

73.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Гидравлический тормозной ассистент (HBA)
Фаза 2: срабатывание системы ABS
Система ABS удерживает давление несколько ниже
порога блокирования колёс. Регулирование давления
происходит по трём фазам: «удержание давления»,
«сброс давления» и «увеличение давления».
73
2009

74.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Гидравлический тормозной ассистент (HBA)
Фаза 3: завершение работы тормозного ассистента
Созданное тормозным ассистентом давление
постепенно снижается до тех пор, пока оно не
сравняется с давлением, задаваемым нажатием
педали тормоза.
74
2009

75.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Гидравлический усилитель тормозов (НВА)
В определённых режимах работы двигателя
(особенно во время прогрева)
вырабатываемого им
вакуума не хватает для полноценной работы
усилителя тормозов. Для обеспечения
усиления
в таких ситуациях предназначен
гидравлический
усилитель тормозов.
Система сравнивает фактическое тормозное
давление с тем, каким оно должно быть при
такой
силе и скорости нажатия педали тормоза
водителем.
75
2009

76.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Функция стабилизации автопоезда
Раскачивание прицепа
передается на буксирующий
автомобиль в виде поперечных
ускорений и рыскания. Они
улавливаются датчиками
системы ESP и информация о
них передается в блок ABS/ESP.
Полученные данные (вращение
колес, ускорения, угол поворота
руля и.т.д.) сравниваются с
программой блока ESP. При
превышении граничных
значений включается функция
стабилизации автопоезда.
Загораются стоп-сигналы.
76
2009

77.

SIMPLY CLEVER
Системы поддержки водителя
77
2009

78.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Ассистент трогания на подъеме (НHС)
Ассистент трогания на подъёме облегчает трогание на
подъёме, позволяя выполнить его, не прибегая
к помощи стояночного тормоза.
Тем самым предотвращается скатывание автомобиля
назад, пока сила тяги ещё недостаточна для
компенсации скатывающей силы.
78
2009

79.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Система подсушивания тормозов (BSW)
Принцип работы
Блок управления ABS/ESP получает по шине
данных
CAN сообщение, что сигнал скорости
соответствует
> 70км/ч. Далее системе требуется сигнал работы
электродвигателя стеклоочистителя.
По нему система BSW делает вывод, что идёт
дождь и
на дисках тормозов возможно образование
водяной
плёнки, приводящей к замедлению
срабатывания
тормозов. После этого система BSW включает
тормозной цикл.
79
2009

80.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Система подсушивания тормозов (BSW)
Обязательным условием для реализации на
автомобиле системы подсушивания тормозов BSW
является наличие на нём системы ESP. Условия
включения системы подсушивания тормозов BSW:
● автомобиль движется со скоростью не менее
70 км/ч и
● стеклоочиститель включён.
Тормозное давление при этом
не превышает 2 бар.
80
2009

81.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Ассистент рулевой коррекции (DSR)
Для реализации требуется ESP и электроусилитель руля!
81
2009

82.

SIMPLY CLEVER
Тормозные системы
82
2009

83.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Функция контроля давления в шинах (ТРМ)
Если из шины выходит воздух, участок пути, проходимый шиной за
один оборот, становится меньше. Из-за
этого для прохождения определенного расстояния шине с
уменьшенным давлением придется совершить
большее число оборотов по сравнению с шиной с нормальным
2009
давлением.
83

84.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Система курсовой устойчивости
84
2009

85.

АВ 344
SIMPLY CLEVER
Электрогидравлический блок управления ESP 8.0
85
2009

86.

SIMPLY CLEVER
Помните!
Электронная система курсовой устойчивости является
средством активной безопасности автомобиля, однако не
может изменить существующие физические законы.
86
2009