Противобуксовочная система (ПБС/ASR)

Являясь дальнейшим развитием АБС, противобуксовочная (антипробуксовочная/Anti Spin Regulation) система (ПБС), препятствует при разгоне или начале движения транспортного средства пробуксовке ведущих колес вне зависимости от состояния дорожного полотна. При срабатывании системы ПБС, на щитке приборов загорается контрольная лампа системы.

На продукции ОАО «КАМАЗ» ПБС встречается на среднепольных автомобилях КАМАЗ-5297, автомобилях КАМАЗ тяжелого класса и полунизкопольных автобусных шасси КАМАЗ-5297-90 (шасси автобуса «НЕФАЗ»).

Это означает достижение оптимального тягового усилия при одновременном создании боковой силы, противодействующей силам бокового увода.

Противобуксовочная система ПБС построена на основе антиблокировочной системы тормозов. В нее так же может быть электронная блокировка дифференциала. Так же в противобуксовочной системе предусматривается возможность управления мощностью двигателя.

Программное обеспечение системы ПБС выполняется за счет расширения возможностей блока управления АБС.

Принцип работы ПБС.

Система ПБС предупреждает пробуксовку колес во всем диапазоне скоростей автомобиля. Если наблюдалась пробуксовка ведущих колес, то в зависимости от дорожных условий ПБС осуществляет управление тормозным давлением в контуре ведущих колес: на однородном дорожном покрытии управление осуществляется снижением оборотов двигателя, при этом за счет управления тормозным давлением колеса будут вращаться с одинаковой скоростью; на дорожном покрытии с разными коэффициентами трения под ведущими колесами происходит так называемое дифференциальное управление тормозным

давлением, при котором сжатый воздух подается в тормозную камеру пробуксовывающего колеса, а крутящий момент двигателя передается к не вращающемуся колесу.

Уровень давления в тормозной камере пробуксовывающего колеса контролируется соответствующим клапаном ПБС.

Для предотвращения перегрева тормозных механизмов рабочей тормозной системы пороговое значение дифференциального управления тормозным давлением пропорционально увеличивается при скорости автомобиля/автобуса более 35 км/ч так, что пробуксовка ведущих колес регулируется при увеличении скорости благодаря уменьшению оборотов двигателя. Когда скорость автомобиля/автобуса более 50 км/ч, дифференциальное управление тормозным давлением снимается и продолжается уже начатое регулирование оборотов двигателя.

На основании сигналов датчиков угловых скоростей колес блок управления противобуксовочной системы определяет следующие характеристики:

-угловое ускорение ведущих колес;

-скорость движения автомобиля (на основании угловой скорости неведущих колес); -характер движения автомобиля - прямолинейное или криволинейное (на основании сравнения угловых скоростей неведущих колес);

-величину проскальзывания ведущих колес (на основании разницы угловых скоростей ведущих и неведущих колес).

Управление крутящим моментом двигателя может осуществляться:

-за счет изменения положения дроссельной заслонки;

-за счет пропуска впрыскиваний топлива в системе впрыска;

-за счет пропусков импульсов зажигания или изменение угла опережения зажигания в системе зажигания;

-за счет отмены переключения передачи в автомобилях с автоматической коробкой передач.

При срабатывании противобуксовочной системы включается контрольная лампа на панели приборов. Система имеет возможность отключения.

Требуемое уменьшение или распределение крутящего момента осуществляется с помощью функции ПБС - управление двигателем (топливный насос) и/или тормозами ведущих колес. В том случае, если колесо стремится к пробуксовке, срабатывает тормоз для данного колеса. Благодаря этому вследствие воздействия на соседнее колесо той же оси можно будет достигать лучших тяговых усилий. В том случае, если начнут пробуксовывать оба колеса, крутящий момент будет уменьшен.

Путем целенаправленного воздействия на работу двигателя уменьшается крутящий момент ведущего моста. Для этого, устройство управления АБС/ПБС, через интерфейс CAN подает соответствующий сигнал на устройство управления двигателем. Через клапан с электромагнитным управлением осуществляется управляемая подача тормозного давления на модуляторы, которые управляют давлением в тормозном цилиндре буксующего колеса, выполняя при этом, практически, функцию блокировки дифференциала ведущего моста.

Так же, как и блокирующиеся колеса, буксующие колеса тоже могут передавать ограниченные усилия для поддержания боковой устойчивости. Помимо прочего это приводит к значительным потерям тягового усилия. Поэтому ПБС, в случае необходимости при очень сильном нажатии на педаль акселератора, начинает действовать, предотвращая пробуксовку ведущих колес. При работе ПБС ведущие колеса будут управляться в узком диапазоне проскальзывания. Данный диапазон проскальзывания зависит от скорости автомобиля, и он выбирается автоматически блоком управления системы таким образом, чтобы достичь оптимального тягового усилия при одновременном обеспечении боковой устойчивости.

В зависимости от производителя система может иметь следующие названия:

-ASR - Automatic Slip Regulation, Acceleration Slip Regulation;

-АТС - Automatic Traction Control;

-ASC - Anti-Slip Control;

-TCS - Traction Control System;

-TRC - Traking Control;

-TRACS - Traking Control System:

-ETC - Electronic Traction Control;

-STC - System Traction Control;

-A-TRAC - Activ Traction Control.

Блок-схема блока управления систем АБС и ПБС показана на рисунке 5, а алгоритм работы систем АБС и ПБС на рисунке 6.

Рисунок 5. Блок - схема АБС и ПБС

Структурное строение системы АБС.

Система АБС/ПБС состоит из ряда частей:

-блок управления, содержащий в себе два микропроцессора управления, работающие параллельно в дублирующем режиме (то есть при выходе из строя первого процессора (сгорел, зависла программа) в работу вступает вспомогательный второй процессор);

-датчики числа оборотов — сенсорные устройства, предназначенные для снятия показаний угловой скорости вращения колес автомобиля;

-клавиша АБС/ПБС (ABS/ASR) - клавиша для проведения диагностики и переконфигурации системы;

-тахометр - данный контакт блока управления может использоваться для снятия показаний скорости автомобиля с тахометра;

-электрический исполнительный элемент двигателя;

-диагностика - модуль блока управления, предназначенный для самодиагностики системы, самопараметрирования, а так же для проведения диагностики с помощью блинк-кодов и внешними диагностическими устройствами;

-клапан ПБС управления двигателем - управляющий клапан снижения уровня подачи топлива при торможении автомобиля с помощью функции ПБС;

-модуляторы АБС - пневматические клапана, предназначенные для управления подачи и отсечки питающего давления (воздух, жидкость) на тормозные агрегаты автомобиля;

-лампа ПБС, лампа аварийная, реле АБС - компоненты участвующие непосредственно в диагностировании системы с помощью блинк-кодов (через них происходит непосредственная сигнализация об ошибках системы).

Алгоритм работы АБС и ПБС.

В период работы, блок управления опрашивает датчики скорости на предмет вычисления угловой скорости (вычисление скорости колеса) и ускорения колес (вычисление ускорения колеса). Измеренные блоком управления данные программным способом сравниваются с эталонными показателями блока управления (вычисление скорости для сопоставления и вычисление проскальзывания), после чего происходит вычисление скорости/проскальзывания колеса и посылаются управляющие сигналы на исполнительные механизмы (решение АБС/ПБС - задающее устройство для клапана). Цикл контроля и управления повторяется бесконечно на всем протяжении работы систем АБС и ПБС.

3.2.1. Тяговый режим ПБС

При движении по глубокому снегу или схожих условиях тяговое усилие может быть увеличено активизацией специального режима работы ПБС. Соединением переключателя тягового режима с «минусом» аккумулятора на время не менее 150 мс электронный блок АБС /ПБС переводится в режим работы ПБС с другими пороговыми значениями регулирования, который позволяет большую пробуксовку ведущих колес. Как альтернатива возможно применение обычной кнопки для переключения режимов работы ПБС, если была сделана установка соответствующих параметров в электронном блоке. При данном режиме работы лампа ПБС медленно мигает для информирования водителя о работе ПБС в тяговом режиме и возможном уменьшении управляемости транспортного средства.

3.2.2. Тормозной контур ПБС (контроллер тормозов)

Обычно, при отличающемся коэффициенте сцепления слева и справа пробуксовывает только то ведущее колесо, у которого коэффициент сцепления наименьший. Если такое происходит, то приводного момента часто недостаточно, чтобы сдвинуть автомобиль с места. В этом случае включается контроллер тормозов и тормозит буксующее ведущее колесо. Для этого клапан ПБС подает воздух, который через перепускной клапан поступает в тормозную магистраль ведущей оси. Модуляторы АБС дозируют подачу воздуха в тормозные цилиндры так, чтобы оба ведущих колеса вращались практически с одной скоростью.

Тормозной момент действует на ведущие колеса с большим коэффициентом сцепления, поэтому контроллер тормозов ПБС действует как автоматически блокируемый дифференциал.

Контроллер тормозов получает скорость ведущего колеса на вышеупомянутой оси как переменную базовую скорость. Пусковые сигналы для магнитных клапанов (клапана ПБС и модуляторов АБС) рассчитываются из скоростей колес и начальной переменной следующим образом:

Магнитный клапан ПБС.

Если ведущее колесо превышает допустимый порог проскальзывания по сравнению с другим колесом, магнитный клапан ПБС приводится в действие. Затем от модуляторов АБС давление воздуха подается к исполнительным тормозным механизмам ведущих колес. Когда время, необходимое для торможения проходит, то магнитный клапан ПБС отключается, и тормозные цилиндры сбрасывают давление воздуха.

Модуляторы АБС.

Как и при АБС регулировании время нагнетания, стабилизации и сброса давления вычисляются из скоростей колес и текущей базовой скорости. По существу это время зависит от проскальзывания, ускорения и замедления. Параметры управления непрерывно адаптируются.

Рисунок 6. Блок - схема работы АБС и ПБС

Модулятор АБС ведущего, не буксующего колеса переключается между режимами "сброс" и "стабилизация" давления, предотвращая пробуксовывание колеса. Порядок переключения "сброс" - "стабилизация "необходим, чтобы впускной и выпускной клапан не

приводился в действие постоянно через полный период управления регулятором тормозов и клапан не подвергался тепловой нагрузке больше, чем это необходимо.

3.2.3. Контур ПБС управления двигателем (контроллер двигателя)

Если оба ведущих колеса пробуксовывают с одинаковой скоростью, то контроллер двигателя переходит в режим уменьшения крутящего момента двигателя, пока средняя скорость ведущих колес лежит выше средней скорости передней, не ведущей оси с допустимым уровнем проскальзывания. Для этого контроллер двигателя ПБС выбирает среднюю скорость передних, не ведущих колес как переменную базовую скорость. Блок управления получает разницу между средней скоростью передних колес и ведущей осью как отклонение системы.

Необходимое уменьшение крутящего момента двигателя определяется адаптивным, нелинейным контроллером интегрального действия. Требуемое уменьшение момента поступает в БУ двигателя. В зависимости от установленного в автомобиле оборудования возможны следующие варианты соединения:

-Через SAE J1939;

-Через PWM интерфейс БУ двигателя.

О работе АБС информирует мигание аварийной лампы, а о работе ПБС - лампа ПБС.

При использовании реле ПБС функциональные возможности ПБС могут быть расширены (например, подъем подъемных осей при недостаточном тяговом усилии на ведущей оси).

3.2.4. Электронная блокировка дифференциала (EDS)

Электронная блокировка дифференциала (Elektronische Differenzialsperre, EDS) предназначена для помощи автомобилю при начале движения и разгоне на скользкой дороге.

Система EDS срабатывает при проскальзывании одного из колёс. Она подтормаживает скользящее колесо, при этом крутящий момент, передаваемый к колесу, увеличивается. Система работает в диапазоне скоростей от 0 до 80 км/ч.

Система EDS является программным расширением антиблокировочной системы тормозов. В отличие от системы ABS система электронной блокировки дифференциала может самостоятельно создавать давление в тормозной системе. Для этого в гидравлический (пневматический) блок ABS включены дополнительные клапаны и насос обратной подачи.

Принцип работы электронной блокировки дифференциала.

На основании сравнения сигналов, поступающих от датчиков угловых скоростей колёс, блок управления определяет проскальзывание одного из ведущих колёс. Для передачи крутящего момента электронная блокировка дифференциала подтормаживает прокручивающееся колесо.

Управление давлением в системе EDS осуществляется по трём фазам:

-увеличение давления;

-удержание давления;

-сброс давления.

На основании сигналов датчиков угловых скоростей колёс, блок управления закрывает переключающий клапан и открывает клапан высокого давления. Для создания давления включается насос обратной подачи. По мере увеличения давления в системе подтормаживается необходимое колесо.

Удержание давления в контуре соответствующего колеса осуществляется при закрытом переключающем клапане и отключенном насосе.

Сбос давления осуществляется за счет открытия впускного и переключающего клапанов.