Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Системи безпеки автомобіля

Сучасний автомобіль є джерелом підвищеної небезпеки. Постійне зростання потужності та швидкості автомобіля, велика щільність руху автомобільних потоків значно збільшує імовірність аварійної ситуації. Безпека транспортного засобу включає комплекс конструктивних і експлуатаційних властивостей, що знижують ймовірність виникнення ДТП, тяжкість їх наслідків і негативний вплив на навколишнє середовище. Розрізняють активну, пасивну, післяаварійну та екологічну безпеку транспортного засобу.

Система «водій - автомобіль» має активну безпеку - властивості, що знижують імовірність виникнення небезпечних дорожньо-транспортних ситуацій та ДТП, дозволяють водієві впевнено керувати автомобілем, розганятися і гальмувати з необхідною інтенсивністю та здійснювати маневри без значних витрат фізичних сил. Суть функцій активної безпеки полягає у відповідності тягової та гальмівної динаміки дорожнім умовам, а також у надійному функціонуванні автомобіля і водія [2].

Безумовно, дві найважливіші речі, що забезпечують безпеку в автомобілі, не основані на високотехнологічних компонентах: це гарна гума й думаючий і уважний водій. Але ніхто не застрахований від помилок, тому автомобільні компанії пропонують безліч різноманітних розв'язків, що допомагають упоратися з непростою ситуацією на дорозі й тим самим запобігти дорожньо - транспортному випадку. У кожній компанії технології можуть називатися по - різному, але принцип роботи й функції в основному схожі.

До систем активної безпеки (САБ) належать ті електронні системи автомобіля, що безпосередньо впливають на підвищення безпеки руху. До найбільш поширених із САБ належать такі:

- системи електронного гальмування (антиблокувальна, протибуксувувальна, курсової стійкості, розподілу гальмівних зусиль, екстреного гальмування, допомоги при спуску та підйомі тощо);

- системи адаптивного круїз-контролю та з функцією Stop & Go;

- системи попередження зіткнення та паркування;

- системи моніторингу смуги руху;

- системи контролю тиску у шинах;

- системи керування фарами;

- системи колового огляду;

- системи нічного бачення;

- системи розпізнавання дорожніх знаків;

- системи комунікації між автомобілями;

- системи контролю стану водія.

Конструктори автомобільної техніки постійно впроваджують усе нові й нові засоби для підвищення безпеки руху на базі досягнень сучасної мікроелектроніки та комп'ютерної техніки. У перспективі - перехід на автоматичне керування транспортними засобами як більш надійне, порівняно з можливостями людини.

Основу сучасних засобів активної безпеки складають гальмівні системи із засобами автоматизації керування гальмами. Початково вони базуються на антиблокувальних системах гальм, а далі на їх основі додавилась значна кількість функцій у напрямі забезпечення активної безпеки.

Антиблокувальна система гальм (АБС). АБС призначена для підвищення бокової стійкості транспортного засобу, його керованості та попередження блокування коліс при гальмуванні. При екстреному гальмуванні автомобіля можливе блокування одного або декількох коліс. Заблоковане колесо перестає сприймати бокові сили, що утримують автомобіль на заданій траєкторії, проковзує та автомобіль втрачає керованість, а при появі будь-якої бокової інерційної сили починається його занос [38].

При багатьох ситуаціях водій не може своєчасно оцінити всі складові процесу гальмування (якість дорожнього полотна, його стан, швидкість, знос протекторів тощо) і керування та прийняття оптимального рішення при дефіциті часу. Тому, починаючи з 70-х років, почали впроваджуватись системи, які забезпечували керування окремими колесами автомобіля при гальмуванні.

1978 року фірма Бош упровадила вперше на автомобілях моделі Mercedes - Benz 450 SEL антиблокувальну систему (АБС, ABS - Antilock Brake System), яка забезпечувала керування тиском на гальмівних колодках з метою попередження блокування коліс. Антиблокувальна система не зменшує тривалість гальмівного зусилля, а підвищує ефективність гальмування на різному дорожньому покритті.

Система АБС вставляється у штатну систему гальм без зміни у її конструкції, а лише додаванням ряду елементів (рис.).

Схема роботи системи АБС у фазі скидання тиску

На осі кожного колеса біля гальмівного диска (Brake Disc) установлюється зубчастий диск 12 (Gear Pulser), навпроти якого закріплюються колісні індуктивні датчики 11 (Wheel Sensors). Електронний блок 9, отримуючи інформацію про обертання коліс, у випадку блокування якогось із них при гальмуванні починає імпульсно скидати тиск у гідросистемі. Рідина з гальмівного циліндра 10 через відкритий клапан 8 надходить у гідроакумулятора 5. Для запобігання раптового повного скидання тиску перемикання клапанів 7, 8 відбувається із частотою у 4-17 Гц. Як тільки тиск упав до рівня, коли колесо знову починає обертатись, електронний блок знімає свою команду, клапани перемикаються - 7 відкривається, а 8 - закривається, знову подається тиск на гідроциліндри гальм відповідно до дій водія. Насос 6 створює у гальмівній системі постійний надлишковий тиск.

У своєму розвитку системи АБС пройшли шлях у декілька поколінь - від одноконтурних систем із загальним модулятором до двох, трьох контурних з індивідуальним модулятором на кожному із коліс, що дозволяє отримати оптимальний гальмівний момент з урахуванням дорожніх умов під колесом.

Дослідно встановлено, що гальмівний шлях автомобіля з АБС на 15-20% коротший, а знос покришок на 5-7% менше, порівняно з автомобілями без АБС. На сьогодні гальмівна система без АБС за європейськими нормативами вважається аварійною.

Поряд з використанням АБС на автомобілях стали застосовувати протибуксувальні системи (ПБС, EDS, DTC - Dynamic Traction Control), які при тяговому режимі руху перешкоджають пробуксовуванню ведучих коліс автомобіля. У системі реалізовано дві функції - електронне блокування диференціала (EDS) і керування крутним моментом двигуна.

Принцип дії системи EDS оснований на автоматичному підгальмовуванні колеса, що буксує. ПБС часто встановлюються у комбінації з АБС, що дозволяє прискорити процес розгону, а також підвищити прохідність на м'яких фунтах і слизьких дорогах (рис. 6.2).

АБС доповнюється модулятором ПБС, який має два циліндри, увімкнених у гідромагістралі, що з'єднують головний гальмовий циліндр через модулятор АБС із колісними циліндрами. Усередині циліндрів модулятора розташовані плаваючі поршні із центральними клапанами. Останні з'єднують вхідну й вихідну магістралі циліндра. Поршні керуються за допомогою трипозиційних електромагнітних і двопозиційних дроселюючих клапанів.

При гальмуванні автомобіля рідина безперешкодно проходить через циліндри модулятора до задніх колісних циліндрів. При цьому інше ведуче колесо, що перебуває на дорожньому покритті з гарними зчіпними характеристиками, може сприймати більший крутний момент. У результаті, як і при блокуванні диференціала, збільшується сумарна сила тяги, автомобіль може рушати з місця й розганятися з більшим прискоренням, крім того, система за необхідності зменшує подачу палива до двигуна та обмежує загальну тягову силу на ведучих колесах.

Схема комплексної АБС/ПБС автомобіля

До переваг ПБС належать:

- збільшення сили тяги й підвищення стійкості автомобіля при рушенні з місця, розгоні й русі на слизькій дорозі та збільшення прохідності по м'яких ґрунтах, зменшення зношування шин;

- зменшення навантажень у трансмісії при різкій зміні коефіцієнта зчеплення;

- зниження витрати палива, особливо за зимових умов;

- зниження стомлюваності водія.

Для одержання більшої точності й плавності регулювання ковзання коліс у тяговому режимі в ПБС зміну тиску необхідно робити більш повільно, ніж в АБС. Для цього у модулятор уведені дроселювальні клапани з меншим прохідним перерізом, які спрацьовують на початку функціонування ПБС.

Регулювання крутного моменту двигуна проводиться комплексним впливом на дросельну заслінку, на системи запалювання й упорскування палива. Положення дросельної заслінки може змінюватися електромеханічним або електромагнітним обладнанням [39].

Наприкінці 80-х років почалося серійне виробництво протибуксувальних систем для дизельних вантажних автомобілів, автобусів і сідельних тягачів, що мають пневматичний гальмовий привод. При цьому з міркувань безпеки вважається недоцільним забезпечення можливості руху з більшими швидкостями, за яких не можна досягти високої надійності гальмування. Тому пневматичні ПБС окремо від АБС не виготовляються й не встановлюються. Як показали випробування, витрати повітря протибуксувальною системою невеликі й установки додаткових ресиверів не потрібно.

Система динамічної стабілізації (курсової стійкості). Система динамічної стабілізації (СДС, DSC - Dynamic Stability Control, ESP - Electronic Stability Programme та інші фірмові абревіатури) призначена для збереження стійкості та керованості автомобіля за рахунок завчасного визначення й усунення критичної ситуації. Прообраз системи було запатентовано ще 1959 року компанією Daimler-Benz, проте реально на автомобілі вона з'явилася 1994-го року. Задача СДС полягає у контролі поперечної динаміки автомобіля, допомагаючи водієві утримувати автомобіль у межах заданої траєкторії при різних режимах - розгоні, гальмуванні, у повороті тощо. СДС об'єднує декілька видів систем керування гальмами:

- антиблокувальну:

- систему розподілу гальмівних зусиль;

- електронне блокування диференціала;

- протибуксувальну систему.

СДС керує роботою цих систем, а також поєднує керування двигуном, керуючи положенням дросельної заслінки, контролюючи тягу. Для цього до

системи додавались датчики контролю положення керма автомобіля та датчики бокового прискорення (акселерометри).

Обробляючи сигнали датчиків, контролер порівнює фактичну поведінку автомобіля із тим, що закладено у програмі.

Якщо поведінка автомобіля відрізняється від заданого (виник занос), контролером обчислюється гальмівне зусилля для підгальмовування одного або декількох коліс. Електроклапани гідромодуляторів отримують відповідні команди для виправлення ситуації. Одночасно на блок керування двигуном подається команда на зменшення подачі палива і відповідно обертального моменту (рис.).

Схема контролю обертального моменту при повороті

безпека транспортний елеісгронний гальмування

При значній швидкості повороту на нерівній дорозі на допомогу СДС підключається система допомоги у керуванні (DSR - Driving Steering Recommendation), яка через електропідсилювач керма прикладає деяке зусилля для довороту керма у бік, протилежний заносу. При цьому підвищується ефективність СДС.

Як додаток до СДС також використовують систему динамічного контролю за гальмуванням (DBC - Dynamic Brake Control), яка входить до 5-го покоління систем АБС. Вона підвищує тиск в системі та забезпечує мінімальний гальмівний шлях. Система забезпечує однакове гальмування всіх коліс автомобіля, розподіляючи гальмівні зусилля так, щоб отримати найбільшу ефективність гальмування без втрати керованості автомобілем навіть при максимальних зусиллях. Рух гальмівної педалі перетворюється на електричний сигнал, що передається на процесор. Також збирається інформація з датчиків швидкості, навантаження, поперечного прискорення, кута повороту керма. Після обробки система формує керуючий сигнал на зміну тиску в системі на кожному із коліс.

Автомобілі класу А також оснащуються електронним регулятором гальмівних зусиль EBD та системами «дотискання» педалі тиску BAS - Brake Assist System (ЕВА, EBS), яка керується сигналами датчиків швидкості автомобіля, вимикача стоп-сигналу та датчиків тиску у гальмівній гідросистемі. Система BAS автоматично встановлює максимальний тиск у гальмівному приводі при різкому натисканні водія на педаль. Водій в екстремальній ситуації не завжди достатньо сильно натискає на педаль гальмування, що збільшує гальмівний шлях та може призвести до ДТП. Система BAS доповнюється, порівняно із попередніми рішеннями, датчиком положення гальмівної педалі. Електронна система розпинає ситуацію за швидкістю переміщення педалі гальм, оцінює швидкість автомобіля, маневр і забезпечує, із використанням системи АБС, максимально швидкий режим гальмування для попередження ДТП.

В автомобілях багатьох фірм упроваджуються й інші корисні системи для підвищення якості гальмування, такі як:

- система електронного розподілу гальмівних сил (PTC, EBD - Electronic Brake Force Distribution, DBC - Dynamic Brake Control);

- система керування обертальним моментом двигуна (КОД, MSR - Motor - Schleppmoment-Regelung). Система КОД попереджає блокування ведучих коліс, яке можливе при різкому відпусканні педалі газу або при різкому гальмуванні на передачі. Свою функцію система реалізує через керування паливним насосом високого тиску дизельних двигунів;

- система контролю тяги для спуску з крутих і слизьких схилів - СКТ (Hill Descent Control - HDC). СКТ працює шляхом «придушення» двигуна та пригальмовуванням коліс з підтриманням швидкості у межах 7 км/год;

- система контролю підйому вгору - СПГ (Hill Start Assist - HAS, Hill Assist Control - НАС). Система призначена для керування при рушанні автомобіля на крутому підйомі за рахунок утримання його декілька секунд після того, як відпущена педаль гальм. Це дозволяє водію плавно натиснути на педаль газу і при цьому не скотитись вниз. Реалізується система на базі існуючих у системі АБС засобів і додаткової функції у програмі;

- система попередження перевертання - СПП (Active Roll Mitigation - ARM, Roll Stability Control - RSC). Система попередження перевертання спрацьовує при різкому вимушеному маневрі, коли виникає загроза перевертання автомобіля. У цьому випадку СПП негайно зменшує потужність двигуна та пригальмовує одне або декілька коліс настільки, щоб зберегти стійкість;

- автоматичне ручне гальмо - АРГ (Handbrake with Automatic Hold - HAH)

- утримує автомобіль на похилій поверхні та попереджує скочування автомобіля при початку руху. Вмикання реалізується спеціальною кнопкою, яка вмикає режим СПГ.

Размещено на Allbest.ru