Sisteme de Siguranta Activa pentru Autovehicule Rutiere
SISTEME DE SIGURAN ACTIV PENTRU AUTOVEHICULE RUTIERENoi sisteme
de siguran de la Volvo
Volvo Cars continu cercetrile n domeniul siguranei auto pe
osele: un nou sistem de avertizare n caz de coliziune i frn
automat, un sistem Cruise Control i un sistem de avertizare pentru
oferii ce sunt prea obosii la volan au fost dezvoltate.
Compania Volvo a dezvoltat un sistem n caz de coliziune cu un
automobil din fa ce staioneaz sau este n micare. Acesta ne
avertizeaz acustic i va frna automat pentru a evita coliziunea.
Sistemul Cruise Control va adapta viteza n funcie de automobilul
din fa automat sau ne va ateniona atunci cnd suntem prea aproape de
el. Aceste sisteme vor fi disponibile pe noile versiuni ale
modelelor Volvo S80, V70 si CX70 ncepnd cu sfritul anului 2007.
La mai mult de 50% din accidentele ntmplate din cauza coliziunii
din spate cu un alt autovehicul, oferii vinovai nu frneaz destul de
mult pentru a evita accidentul. Acest sistem intervine automat,
previne oferul, l avertizeaz i n caz contrar acioneaz sistemul de
frnare n funcie de viteza avut pentru a evita ct se poate de mult
coliziunea i rnirea ocupanilor din vehicul.
Primul sistem introdus pe Volvo S80 folosete unde radar pentru a
detecta potenialii factori de accident. Noul sistem folosete i unde
radar dar i o camera video. Raza undelor radar este de 150 de metri
n fa autovehiculului iar cea a camerei video este de 50 de metri.
Sistemul prelucreaz datele i daca cumva ceva este n neregul
intervine. Daca oferul nu observ obstacolul din fa sistemul l
previne vizual cu un semnal rou de avertizare i unul sonor, ncarc
sistemul de frnare. Acestea ajuta oferul sa reacioneze i sa frneze.
O reducere a vitezei de la 60 la 50 km/h n momentul impactului
reduce cu 30% energia produs, deci mai puine daune automobilului i
mai puine rni pasagerilor.
Adaptive Cruise Control ne permite reglarea vitezei i meninerea
sa ntre 30 i 200 km/h. Dar aceasta se poate adapta automat n funcie
de vehiculul care ruleaz n fa automobilului. Daca acesta din fa are
o vitez mai mic sistemul va frna automat meninnd o distan suficient
pentru evitarea oricrui pericol. Sistemul are i el limitele sale:
dac oseaua este slab iluminat sau ceaa, fumul, ninsoarea o acoper
nu poate opera la capacitatea sa maxim si atunci trebuie sa facem
totul manual.
Un alt sistem introdus de Volvo va fi Driver Alert Control.
Acesta atenioneaz oferii care nu sunt destul de concentrai la volan
din cauza oboselii. Lane Departure Warning funcioneaz atunci cnd
oferul depete marcajele de pe sensul su de mers fr nici un motiv
ntemeiat sau fr s semnalizeze.
Compania Volvo a analizat modul n care se comporta n spatele
volanului oferii n diferite condiii de stres i oboseal. n fiecare
an din cauza oferilor care adorm la volan se produc peste 100000 de
accidente n Statele Unite ale Americii, din care 1500 sunt mortale
i peste 70000 de pasageri i oferi sunt rnii. Aceeai situaie este
similar i n Europa.
Sistemele Driver Alert Control i Lane Daparture Control sunt
unice. Acestea analizeaz toi parametrii automobilului i cei ai
oferului. O camer instalat n interior msoar permanent distana ntre
autovehicul i marcajele de pe sosea. Astfel se afl dac oferul face
micri brute ale volanului fr nici un motiv anume i l avertizeaz
printr-un semnal sonor i luminos i un text pe ecranul din bord
Driver alert - Time for a break (Alerta pentru ofer - este timpul
pentru o pauz). Aceste sisteme nu pot funciona n parametrii normali
daca oseaua nu este marcat corespunztor sau dac condiiile meteo
sunt nefavorabile (cea, ninsoare, polei).Audi are cel mai rapid
super-computer pentru simulrile de crash-test
Clusterul - format din 320 de servere ce lucreaz n paralel - are
o putere de calcul de 15 teraflops (15 miliarde de calcule pe
secund), fiind cel mai rapid sistem din industria auto i unul
dintre cele mai rapide 150 super-calculatoare din lume.
Noul super-computer accelereaz munca de simulare de cteva ori.
Prin creterea constant a numrului de modele din gama Audi, este
esenial ca fiecare model s aib ocazia de a fi testat n timpul
dezvoltrii, pentru orice tip de accident posibil, a spus Dr. Ulrich
Widmann, director al Departamentului de Siguran a Vehiculelor la
Audi. Cu ct este mai rapid calculatorul, cu att simulrile vor putea
fi mai exacte i mai realiste. Dezvoltatorii conduc aproape 5.000 de
simulri n fiecare sptmn - de la simulri de crash-test frontal - pn
la testarea unor componente individuale - permindu-le s determine i
s corecteze eventualele puncte slabe nainte de construcie, chiar
naintea realizrii primului prototip. Simulrile fac posibil
dezvoltarea mainilor conform condiiilor curente de pe pia, cu
nevoile clienilor sau cu informaiile primite de la Audi Accident
Research Unit, al crui director, Hans-Ulrik von Bulow a spus: Noua
reea de calculatoare ajut la mbuntirea calitii tuturor
componentelor Audi.
Noul sistem este i foarte eficient. Cele 320 de servere HP
ProLiant BL460c sunt montate cte opt n rack-uri nalte de 2 metri i
astfel necesit cu pn la 30% mai puin spaiu dect calculatoarele
tipice folosite n simulrile de crash-test. Sistemul de rcire al
clusterului folosete de asemenea cu pn la 25% mai puin energie,
consumnd doar 86 kW (f de 115 kW).
Audi AG are un motiv foarte ntemeiat de a-i extinde inventarul
de calculatoare i a ine pasul cu noile tehnologii, avnd n vedere
creterea modelelor din gama sa de vehicule. Fr aceste simulri
extensive, dezvoltarea noilor maini nu ar fi posibil datorit
creterii complexitii acestora precum i a reglementrilor n domeniu.
Calitatea produselor poate fi mbuntit semnificativ prin aceste
simulri.
Un singur model trece prin aproximativ 1000 de simulri pe sptmn
n timpul celor 48 de luni ale fazei de dezvoltare. nainte de
producia primului prototip, maina virtual a fcut deja 100.000 de
simulri pe computer. Programarea acestora poate dura de la 30 de
minute pn la o sptmn, n funcie de complexitatea accidentului. Cnd
dezvoltatorii realizeaz testele de siguran reale, maina deja a
primit un nalt standard de siguran prin folosirea simulrilor pe
calculator.
Unele principii nu se schimba niciodata. Si dupa 80 de ani de
inovatii indomeniul sigurantei, filozofia exprimata de fondatorii
companiei Volvo este mai actuala ca niciodata: Masinile sunt
conduse de catre oameni. De aceea, principiul debaza din spatele a
tot ceea ce noi realizam la Volvo este- si trebuie sa ramana-
siguranta.(Assar Gabrielsson si Gustaf Larson)
Filozofia membrilor fondatori a oferit baza pentru multe alte
noi elemente de siguranta de-a lungul timpului. Un exemplu este
celula de siguranta (safety cage) care a fost introdusa la Volvo PV
444 in 1944, impreuna cu parbrizul laminat, si a reprezentat unul
dintre primele elemente de siguranta importante implementate pe
autoturismele Volvo. Centura de siguranta cu prindere in trei
puncte- cea mai importanta dintre toate inovatiile Volvo-a aparut
in 1959. Aceasta este considerata una dintre inventille tehnice
care a salvat cele mai multe vieti din istoria omenirii. Sistemul
de protectie impotriva impactului lateral (SIPS) a fost introdus in
1991 iar sistemul WHIPS, care asigura deplasarea inainte-inapoi a
scaunului din fata in cazul coliziunilor din spate, conform
miscarii corpului, in 1998. La modelele de azi, zonele de deformare
(crumple zones), introduse in 1996, au fost imbunatatite prin
intermediul a patru bare de otel diferite, menite sa absoarba socul
coliziunii.
Echipa de cercetare a accidentelor de la Volvo studiaza
accidentele in care au fost implicate masini Volvo de mai bine de
37 de ani. Echipa asigura in permanenta cunostinte importante
functiei de cercetare si dezvoltare a Volvo.
Volvo ia in considerare ideea unui viitor in care traficul auto
va fi complet sigur. In spiritul acestei viziuni, masinile vor fi
echipate cu sisteme inteligente care nu doar ca vor ajuta la
sporirea vigilentei soferului, dar chiar vor putea prelua controlul
masinii daca soferul nu reactioneaza in timp util pentru a evita un
pericol iminent. Aceste demersuri sunt deja in desfasurare. Cele
mai recente modele Volvo incorporeaza mai multe sisteme de
siguranta avansate care ofera asistenta soferului in aceasta
privinta. Acestea includ sistemul BLIS, care avertizeaza soferul
asupra obiectelor care se deplaseaza in asa-numitul unghi mort din
raza sa vizuala,si sistemul Collision Warning with Brake Support
care, pe langa avertizarile vizuale si sonore, pregateste franele
pentru a contribui la evitarea coliziunii cu vehiculul din fata.
Principala idee a noii noastre filozofii a sigurantei este de a
pozitiona capacitatea umana in centrul muncii noastre de cercetare
si al viitoarei dezvoltari a sistemelor. Obiectivul este acela de a
ajuta soferul sa isi mentina mainile pe volan si privirea pe
carosabil, explica Ingrid Skogsmo, directorul Volvo Cars Safety
Centre, care a fost numita Femeia Anului 2006 de catre influenta
revista Automotive News.
Sistemul City Safety, care a fost dezvaluit pentru prima data pe
conceptul XC60, la Salonul Auto de la Detroit de anul acesta,
reprezinta inca un pas catre aceasta viziune. Sistemul insusi poate
folosi franele, in anumite situatii, pentru a evita o coliziune,
iar Volvo Cars spera ca utilizarea sa va preveni jumatate din
totalul accidentelor cu coliziune din spate. City Safety este
programat sa apara pe piata in urmatorii doi ani. 1. NOIUNI
INTRODUCTIVE DESPRE SISTEMELE DE SIGURAN ACTIVIstoricCompania
german Robert Bosch GmbH (cunoscut, mai popular, drept Bosch)
dezvolt tehnologia ABS din anii 1930, dar primele automobile de
serie care s foloseasc sistemul electronic Bosch au fost
disponibile n 1978. Au aprut prima dat pentru camioane i limuzine
nemeti Mercedes-Benz. Ulterior sistemele au fost portate i pentru
motociclete.
Iniial, sistemele ABS au fost dezvoltate pentru aeronave. Unul
din primele sisteme a fost Maxaret al companiei Dunlop, prezentat n
anii 1950, i nc n uz pe unele modele de aeronave. Acesta a fost un
sistem complet mecanic. A fost utilizat i pe automobile n anii 1960
(maina de curse Ferguson P99, Jensen FF i maina experimental Ford
Zodiac cu traciune integral) dar pentru automobile s-a dovedit
scump i nu a fost n totalitate de ncredere. Un sistem complet
mecanic, cosntruit i vndut de Lucas Girling, a fost echipat din
fabric pe Ford Fiesta generaia a 3-a. S-a numit Stop Control System
(sistemul de control al opririi).1.1. Sistemele care fac parte din
sigurana activ a unui automobil sunt urmtoarele:
Sistemul de frnare antiblocare - ABS Cnd roile se blocheaz pe
drumuri ude sau alunecoase datorita unei frnari brute, vehicululul
datorit aderenei sczute pote derapa necontrolat. Sistemul de frnare
antiblocare (ABS) are calitai considerabil de ludabile de prevenire
a blocajului roilor, oferindui conductorului un control foarte mare
asupra autovehiculului n cazul unor frnri brute n situaii de urgen.
Cele mai multe autovehicule ofer ABS fie ca echipament standard fie
ca echipament optional.
Fig.1.1.1. Sistemului de frnare cu ABS
Sistemul de control al traciunii-TCS- Printre nenumratele
pericole cu care se confrunt conductorii auto se numr drumurile ude
sau alunecoase. Autovehicolele pot intra pe neateptate in derapaj
atunci cnd sunt frnate sau accelerate reluarea controlului asupras
autovehiculului fiind imposibil. Sistemul de control al
traciunii-TCS- ajut n astfel de situaii, prevenind derapajul roilor
nbuntind acceleraia si meninnd direcia de mers. Senzorii informeaz
sistemul TCS cnd roile ncep s patineze, acesta trimite un semnal i
un instrument de bord informeaz conductorul auto de faptul c TCS
este activ.Asistena la frnare BA- Asistena la frnare este o
tehnologie care ajut la mbuntirea timpului de reacie a
conductorului auto in situaia frnrii de urgen.sistemul se bazeaz pe
descoperirile studiilor accidentelor de circulaie prin coleziune
efectuate n paralel de firmele Mercedes i Toyota, n care 90% din
participani au ezitat s aplice toat fora de frnare, sau s nu aplice
toat fora de frnare n situaii de urgen. Sistemul asistenei frnrii
de urgen folosete senzorii pentru a msura ct de uor trebuie apsat
pedala de frn. Cnd sistemul descoper intenia conductorului auto dea
aplica ntreaga for de frnare asistena de frnare livreaz ntraga
presiune de frnare reducnd considerabil distana de frnare a
autovehiculului. Asistena la frnare este disponibila pe un numr
mare de noi autovehicule, incluznd Ford Taurus, Ford Focus i Ford
Expedition.
Fig1.1.3. Rata de penetrare a sistemului ESP n lume
Programul electronic de stabilitate-ESP- Aproape 10000 de oameni
au murit anul trecut ca urmare a accidentelor prin coliziune, multe
dintre ele avnd loc cnd vehiculele rulau pe drum ud sau la
deplasarea n curbe. Programul electronic de stabilitate este un
sistem interactiv de stabilitate dezvoltat, proiectat pentru a
detecta i asista electronic situaiile critice n timpul rulrii
autovehiculului. Este automat furniznd un nalt control in condiii
nefavorabile de trafic, comparnd constant intenia de meninere a
direciei a conductorului auto cu direcia pe care tinde s o aib
autovehiculul i compensnd orice diferen. Numeroi productori de
automatizri ofer sisteme electronice de control al stabilitii, pe
care le vnd sub diferite denumiri. Clienii pot ntlni aceste produse
sub numele diverselor brand-ri atunci cnd i achiziioneaz un nou
autovehicul:ESP (Audi, Mercedes,Volswagen), DSC-Dynamic Stability
Program (BMW), TM-Advance Trac (Ford, Lincoln,Mercury), Stability
Management System (Porsche) and Vehicle Skid Control
(Toyota).1.2.Scurt istoric al sistemelor de siguran activ
Inginerii nici nu au visat c sistemul de frnare antiblocaj
patentat acum aproximativ 70 de ani de catre Karl Wessel in 1928,
pentru controlul forei de frnare , va fi dezvoltat i construit.
Sistemul a fost fundamentat i perfecionat de catre Robert Bosch
(1936) i Fritz Osthaus n 1940. Sistemul ABS a fost patentat n 1936
cnd Fritz Ostwald, supranumit printele ABS, i susinea examenul de
doctorat n ingineria mecanic la Universitatea Tehnic din Mnchen.
ndrumtorul sau nu a fost interesat aceast tem, astfel c i termin
doctoratul in fizic, dup care lucreaz la ATE, ITT, Continental
Teves din 1950 pn cnd se retrage n 1978. Deoarece a fost convins c
o frn poate lucra corect numai dac asiul este corect proiectat, el
a facut cteva imbunatatiri: unghiul de cdere negativ i o nou
concepie a punii spate pentru acea vreme, amndou fiind folosite la
majoritatea mainilor de azi.
Unghiul negativ al roii este important cnd n timpul traciunii
ntlnim suprafee neregulate sau obstacole n afara drumului, explozie
de cauciuc sau defecte ale frnelor. Poate fi numit ESP mecanic i va
fi artat mai jos ce i-a inspirat invenia. Numele de ABS este
derivat din cuvntul Antiblockiersystem. Heinz Leiber la Daimler
Benz a lucrat la ABS-ul automobilelor in 1964 la Teldix si mai
trziu la Bosch si Daimler Benz. El este printele primului sistem
ABS care a lucrat pe automobile. Un prototip ABS pe autovehicul a
fost artat n 1970. Dar a fost nevoie de mai muli ani pentru a
dezvolta un sistem care s fie ndeajuns de fiabil, utiliznd
circuitele digitale integrate n locul componentelor analogice.
Bosch a nceput prima serie de producie n 1978 cu sistemul ABS 2S
fiind folosit de legendarul Euro 81 500SEL Mercedes Benz. ABS-ul
era opional pentru 2599 de mrci, aproape 5% din preul mainii care
este echivalentul a 5000 de dolari astzi.
Fig.1.2.1. ABS 2S in '81 500SEL
n 1995 ESP se lanseaz n producie dup opt ani de intense cercetri
i perfecionri ale sistemului. Dupa ce faza de concepie a fost
validat, intreaga durat de realizare a sistemului poate fi mprit n
trei mari decade. n 1959 Prof. Dr. Fritz Nallinger , inginer ef la
Daimler Benz a patentat un sistem de control proiectat pentru a
preveni alunecarea roilor prin intervenia asupra motorului
transmisiei i frnelor. Pn atunci senzorii i sistemele de control nu
erau capabile de performane necesare operaiei de stabilizare cu
frecvena necesar sistemului. Totui mult timp asemenea dispozitive
au rmas doar o teorie.
1971-1986
Fundamentele ESP au fost realizate de Mercedes Benz ntre anii 70
, 80 cnd compania a dezvoltat sistemul de antiblocare a frnelor
(ABS, "Antiblockiersystem"). Bazat pe tehnologia ABS-ului,
Mercedes-Benz a dezvoltat Acceleration Skid Control ASR (controlul
alunecarii la accelerare, "Antischlupfregelung") ASR intervine att
n sistemul de frnare ct i asupra motorului n reglnd fora la roat in
funcie de suprafaa drumului. Acest sistem nu acioneaz numai n
timpul frnrii ca sistemul ABS ci i n timpul accelerrii. ASR a
debutat pentru prima dat n 1981 pe Mercedes W-126 S class. n 1985
ASR a fost urmat de sistemul ASD-Automatic Locking Diferenial i de
inovativul 4Mation un sistem care monitorizeaz tot timpul cele
patru roi. Inginerii de la Mercedes au o nou int, s dezvolte o nou
siguran activ n toate situaiile: in viraje, manevre evazive sau
alte manevre ale autovehiculului care ar afecta dinamica lateral a
automobilului i s induc un risc mare de derapaj.
1987
ABS + (ASR + ASD) = ESP
Urmrind vastele simulri realizate cu ajutorul computerului i a
cercetrilor preliminare, n 1987 are loc prima testare a unor
vehicule echipate cu aa numitul Transverse Slip Control System.
Acest sistem identifica momentul de alunecare al vehiculului i l va
corecta prin intervenii asupra asiului , motorului i
transmisiei.1992
Dup succesul simulrilor dezvoltate de un nalt standard de
producie ncepute n1992, mai mult de 40 de ingineri de la
Mercedes-Benz AG i Robert Bosch GmbH au luat parte la acest proiect
de baz. mpreun inventatorii de la Mercedes-Benz AG i Robert Bosch
GmbH au exploatat milioane n timpul experimentelor i de asemenea i
alte resurse.
Fig.1.2.2. Modul de operare al ESP
1994-1996
n primvara lui 1995 prima generaie de sisteme ESP, intr n
producie la Mercedes-Benz/Stuttgart n S 600 coupe. n 1996 sitemul
RAM a fost crescut de la 48 de kilobytes la 56 de
kilobytes.1997-2000
n 1997 a doua generaie de sisteme ESP a fost introdus n
producie. Pentru o dezvoltare rapid a presiunii de frnare sistemul
de asisten al frnrii Brake Assist System (BAS, "Bremsassistent")
este acum utilizat. Acest lucru face posibil renunarea la pompa de
presurizare i la pistonul de ncrcare micornd greutatea cu mai mult
de 50%. Cea de-a treia generaie de sisteme ESP, cu nume de proiect
MK20, a fost introdus n producie n MAI 2000 la noile Mercedes-Benz
C-class.
2. SISTEME DE FRNARE ANTIBLOCARE ABS
Fig.2.1.Automobilele moderne sunt echipate cu sisteme de frnare
performante i fiabile, capabile s ating excelente valori de frnare
chiar i la viteze ridicate. Totui, chiar i cele mai sofisticate
sisteme de frnare nu sunt n msur s evite reaciile necontrolate i o
frnare excesiv din partea conductorului mainii, confruntat cu
condiii de circulaie critice sau cu o situaie neateptat.
Specialitii au estimat c 10 % dintre accidentele de pe drumurile
publice au fost produse datorit faptului c vehiculele devin
necontrolabile si derapeaz ca urmare a blocrii roilor. Sistemul
anti-blocaj (ABS) permite remedierea acestei probleme. Vehiculele
echipate cu acest dispozitiv i conserv maniabilitatea si
stabilitatea direcional, chiar i n cazul frnarii violente. Sistemul
ABS contribuie ntr-o masur important la sigurana rutier. La ora
actual cumprtorii de automobile consider sistemul ABS ca fiind cea
mai important opiune ( 60% din preferine), devansnd airbag-ul ( 53%
) i direcia asistat ( 51% ).2.1. Prezentarea sistemelor de
frnare
Rolul frnrii: -s ncetinesc, -s opreasc, -s mentin oprirea.n cele
mai bune condiii, aceasta nseamn :
EFICACITATE : n timp i pe o distan maxim.
STABILITATE : cu pstrarea traiectoriei vehiculului.
PROGRESIVITATE : cu o frnare proporionala efortului
conductorului.
CONFORT : cu un efort minim pentru conductor.
2.1.1. Sistemul de frnare convenional
Conform cu dispoziiile legale, funcionarea echipamentului de
frnare pe un autovehicul este repartizat n dou dispozitive :
-dispozitivul de frnare principal,
-dispozitivul de frnare de securitate.
Aceste dou dispozitive comport comenzi n ntregime independente i
uor accesibile. Ele sunt completate de un sistem de frnare n
staionare.CompunereaFig.2.2.1 : Pedala de frn : Transmite fora de
apsare a oferului ctre cilindrul principal.
2 : Servofrna cu depresiune : Utilizeaz o surs de energie
exterioar (depresiunea din admisie) pentru a mri fora de apsare a
conductorului.
3 : Pomp central tip tandem: Genereaz i distribuie frnei
lichidul atunci cnd conductorul apas pedala de frn.
4 : Rezervorul de lichid de frn : Stocheaz lichidul de frn.
5 : Frna cu disc (fa) : Transform energia cinetic n energie
caloric.
6 : Repartitorul forei de frnare: Evit blocarea roilor spate
modificnd presiunea din cilindrii receptori.
7 : Frna cu tambur (spate) : Transform energia cinetic n energie
caloric.
Conductele i lichidul de frn : Transmit presiunea (fora) din
cilindrul principal n cilindrii receptori.
Principiul de baz
Principiul de baz l constituie crearea unei fore care se opune
avansrii vehiculului, innd cont de 3 factori : factorul mecanic,
factorul fiziologic, factorul fizic.Factorul mecanicOprirea roilor
este obinut prin frecarea unui element fix al asiului de un element
solidar cu roata n micare de rotaie. Aceasta va duce la degajare de
cldur. Frnarea transform energia cinetic n energie caloric. De unde
apar alte dou caliti indispensabile ale sistemului de frnare :-O
bun eficien la temperaturi nalte,-Un timp de recuperare
minim.Factorul fiziologic
Timpul de reacie : este timpul care se scurge ntre perceperea
obstacolului si nceputul efectiv de frnare. Acest timp, variabil
dup fiecare individ i dup starea lui generala, este n medie de 0,75
s.
Distana de oprire : este distana parcurs n timpul de reacie,
plus distana de frnare.
Distana de frnare optim este funcie de: viteza vehiculului,
coeficientul de frecare, deceleraia posibil (caracteristic frnarii
vehiculului).Diagrama : Reprezentarea distanei de oprire n funcie
de vitez (pe un sol dur i uscat cu o deceleraie medie de 6 m/s2 =
0,59g):
Fig.2.3.Factorul fizic aderena.Dac roata este oprit brutal, ea
se blocheaz i alunec fr s se nvrt, vehiculul continund s nainteze:
se spune atunci c roata nu mai are aderen.
Fora de aderen Fa se opune deplasrii unui corp n raport cu
suprafaa pe care este aezat n repaus.
Ea este influenat de: fora vertical produs de greutatea corpului
Fz, coeficientul de aderen .Fora de aderen = greutatea corpului (
coeficientul de aderen
Dac Fx ( Fa: Corpul rmne imobil.
Dac Fx ( Fa: Corpul va aluneca.
Coeficientul de aderen este funcie de:
-natura materialelor,
-starea suprafeelor,
-ungerea dintre suprafee. Fig.2.4. Fora de aderen n funcie de
alunecareDac alunecarea crete peste o anumit valoare, fora de
aderen scade. Blocajul unei roi este de asemenea obinut cu o
alunecare de 100%. Alunecarea si fora de aderen sunt strns legate,
deci pentru a obine cea mai bun for de aderen ntre anvelop si osea
este necesar s se ating o anumit valoare de alunecare. Aceast
alunecare provoac o uzur a anvelopelor. Se remarc pe curbe c o
cretere important a alunecrii pn la blocajul roii, provoac o
diminuare a forei de aderen longitudinal. Pe de alta parte, provoac
n egal msur o scdere foarte important a forei de aderen transversal
i deci posibilitatea deraprii laterale crete.De asemenea, dac se
privete vehiculul n totalitate, blocajul roilor din fa provoac o
pierdere a dirijabilitii vehiculului, iar blocajul roilor spate
produce o pierdere a stabilitii acestui vehicul (risc de tte queue
de rsucire). Constatm c o alunecare situat n jurul a 20%, d un bun
compromis ntre stabilitatea i maniabilitatea direcionala a forei de
frnare.Dac automobilul dotat cu ABS se afl n curb i se produce o
frnare de urgen, vehiculul rmne pe traiectoria impus de conductor n
85% din situaii. n absena ABS-ului numai 38% din vehicule rmn pe
traiectoria impus.2.1.2.Situaiile de deriv n frnare
Observm un vehicul lansat n linie dreapt :
Fig.2.5. Toate cele 4 roi blocate
Dac se efectueaz o frnare de urgen, vehiculul are tendina de a
se aeza transversal pe drum: acest fenomen i gsete originea n
diferena de aderen a solului, ntre roti, nainte de blocarea lor.
Blocajul astfel obinut, vehiculul urmeaz atunci traiectoria sa
nvrtindu-se n jurul sau. Dac nu vom mai apsa pedala de frn,
vehiculul se va stabiliza pe o nou traiectorie rectilinie, diferit
de prima i suprapus cu axa sa longitudinal.
Fig.2.6. Cele 2 roi fa blocate
Se constat c, dac roile fa sunt blocate, direcia devine
inoperant.
Concluzie :
Maina este instabil cu roile blocate.
Maina i revine cnd relaxm pedala.2.2. Caracteristicile
A.B.S.-ului
Scop : S pstreze controlul vehiculului n frnarea de urgen.
Rol : S evite blocarea roilor.
Caracteristicile sistemelor ABS : ABS-ul trebuie s se adapteze
foarte rapid condiiilor de aderen
aleatoare.
ABS-ul trebuie s rspund urmtoarelor cerine :
Dirijabilitate (mpiedicarea roilor fa s de blocheze).
Deceleraie maxim (utilizarea maxim a aderenei).
Stabilitate direcional (mpiedicarea roilor spate s se blocheze);
reglarea presiunii de frnare spate.
Gestionarea cuplului de fore diferite care apare n timpul frnrii
pe o osea cu aderen diferit la roi. S pun la dispoziie informaia de
vitez.
Observaie : Un ctig de distan de oprire poate fi efectiv adus
doar n anumite condiii.
Fig.2.7. Amplasarea elementelor pe vehicul2.2.1. Componena
sistemului A.B.S.
Sistemul adiional
Sistemul se compune dintr-un bloc hidraulic adiional care vine n
completarea sistemului de frnare convenional (cilindrul principal i
servofrna).
Fig.2.8.n regularizare, un volum de lichid este prelevat din
roata care are tendina de blocare i "reinjectat" n intrarea n
cilindrul principal (circuit nchis).
SyP- sintez vocalFig. 2.9. Schema A.B.S.-ului
Captorii: Captorii roii- msoar viteza roii Captorul pasiv
(inductiv).Captorul pasiv nu este alimentat. El funcioneaz dup
principiul induciei. n captul captorului se gsesc doi magnei
permaneni i o bobin. Fluxul magnetic se modific datorit trecerii
dinilor coroanei dinate. Variaia cmpului magnetic care traverseaz
bobina genereaz o tensiune alternativ sinusoidal a crei frecven
este proporional cu viteza roii.
1 Captor.2 Coroana dinat.
3 ntrefier.
Fig.2.10.Avem nevoie de o anumit vitez de defilare a dinilor (
vitez roat ) pentru a se obine un semnal de form cvasisinusoidal la
bornele traductorului (n general o vitez de 5 10 km/h). Frecvena i
amplitudinea semnalului sunt variabile cu viteza de rotaie! Numai
amplitudinea semnalului se modific odat cu ntrefierul!Captorii
activi
Captorii activi sunt alimentai. Ei funcioneaz dup principiul
msurrii unui cmp magnetic. n capt se gsete un element sensibil
electronic. Fluxul magnetic este modificat prin defilarea dinilor
coroanei dinate. Variaia cmpului magnetic care traverseaz partea
activ a captorului genereaz un semnal de ieire rectangular (ptrat)
a crui frecven este proporionala cu viteza roi. Amplitudinea
semnalului este constant oricare ar fi valoarea de ntrefier pn la o
valoare de ntrefier maxim. La aceasta valoare de ntrefier maxim,
semnalul corespunde unei viteze a roii egal cu zero.1 Rulment cu
coroan magnetic .2 Captor.
Captorul magneto-rezistiv
Fig.2.11.Contactorul de stop
Este un captor de tipul totul sau nimic i are rolul de a informa
calculatorul n vederea ntreruperii fazei de reglare a presiunii n
sistemul de frnare atunci cnd acest lucru este necesar. Informaia
contactorului becului de stop are rolul de a permite s se prseasc
modul ABS ct mai rapid. ntr-adevr, dac ABS-ul este n funcionare, i
dac conductorul relaxeaz pedala de frn ca s ntrerup frnarea,
semnalul transmis de contactorul de stop va permite s se ntrerup
reglarea mai rapid. Informaia de la acest contactor este folosit i
pentru a anticipa nceperea regularizrii n cazul debutului
fnrii.
Grupul A.B.S.
Grupul ABS este compus din: grup hidraulic (electrovane, pomp
hidraulic, acumulator de joas presiune, clapet de anti-retur),
motorul pompei, calculator.
Precauii :-a se respecta poziia prescris pentru manipulare i
transport;
-a nu se solicita mecanic cablajul electric;
-protectoarele se vor demonta n momentul montajului;
-evitarea ocurilor;
-piesele vor avea ambalaj individual;
-a se evita intrarea n contact cu umiditatea sau cu alte medii
ostile;
-a nu se utiliza lichide de frn n amestec;
-respectarea timpului de stocaj;
-a nu se pune n funciune pompa electric de manier extern atunci
cnd pedala de frn a fost blocat;
-a se respecta ordinea operaiilor prescrise n M.R. pentru
purjarea sistemului;
Electrovanele
Fig. 2.12. Versiunea cu 2 electrovane
Rol : Acionarea separata sau simultana a electrovanelor care
permite modularea presiunii n circuitul de frnare.
1 Electrovan de admisie.2 Electrovan de evacuare.
3 Clapet anti-retur.
4 Pomp.
5 Bobin.
6 Roat.
Funcionare :
Electrovanele sunt constituite dintr-un solenoid i un miez mobil
care asigur funcia de nchidere i de deschidere. Poziia de repaus
este asigurat prin aciunea conjugat a unui resort ncorporat i a
presiunii hidraulice. Toate intrrile si ieirile din i nspre
electrovane sunt protejate de filtre. Pentru a putea s se reduc n
toate momentele presiunea n frne, independent de starea electric a
electrovanelor, o clapet de anti-retur a fost ncorporat n vana de
admisie. Clapeta se deschide in momentul n care presiunea din
cilindrul principal este inferioar presiunii din cilindrul
receptor. Alimentarea poate s se fac prin :
intermediul unui releul,
intermediul unui etaj de putere integrat n calculator.
Ansamblul motor-pompaAnsamblul motor-pompa este constituit
dintr-un motor electric i dintr-o pomp hidraulic cu dublu
circuit.
Rol : n cursul unei faze de regulare (cdere de presiune), pompa
aspir lichidul de frn i l refuleaz spre cilindrul principal.
Aceasta refulare este perceptibil prin micarea pedalei de frn. Ea
evit n acelai timp coborrea la fund a acesteia din urma.
Fig. 2.13
1 Arborele pompei.2 Excentric.
3 Piston.
4 Clapet de aspiraie.
5 Clapet de refulare.A1 Circuit primar al cilindrului
principal.A2 Circuit secundar al cilindrului principal.
R1 Circuit de refulare al circuitului primar.
R2 Circuit de refulare al circuitului secundar.
Fig.2.14Funcionare : Arborele motorului electric este prevzut
pentru antrenarea unui excentric care transform micarea de rotaie
ntr-o micare de curse alternative a dou pistoane dispuse fa n
fa.
Procedura de control : Supravegherea motorului este efectuat
prin calculator, fie controlnd n timpul fazei de oprire tensiunea
indus generat, fie printr-un captor inductiv care detecteaz rotaia
motorului.
CalculatorulRol : Calculatorul de ABS ndeplinete urmtoarele
funcii:
-reglarea ABS, supravegherea componentelor electronice ale
sistemului, memorizarea defectelor aprute, selectare Low,
tahimetru, R.E.F. (Repartitor Electronic de Frnare), E.B.V.
(Electronic Braking Ventil) supap electronic de frnare.
i dup caz, urmtoarele funcii:
-E.S.P. : Control dinamic al stabilitii.
-M.S.R. : Regularizarea cuplului motor.
-A.S.R. : Sistemul anti-patinaj.
-A.F.U. : Asistena de frnare de urgen electronic.Mod de
operareCalculatorul comand electrovanele i pompa hidraulic utiliznd
:
Viteza vehiculului :
Calculatorul determin viteza vehiculului fcnd media vitezelor
celor 4 roi. Aceast medie este numit viteza de referin. Viteza de
referin este calculat cu ajutorul informaiilor furnizate de
captorii roilor, dac vehiculul este echipat cu 4 captori. Pentru
vehiculele echipate cu 2 captori, mai este necesar un captor de
acceleraie care particip la determinarea vitezei de referin. Pentru
vehiculele 4X4, acest tip de captor determin dac vehiculul este n
micare.Acceleraia i deceleraia fiecrei roi :
Informaiile msurate de captor sunt transformate electric i
analizate n paralel prin doua microprocesoare. Dup procesare,
semnalele de ieire asigur comanda electrovanelor i a motorului de
pomp. El calculeaz viteza de referin a vehiculului raportat la
deceleraia (sau acceleraia) roilor (captori de vitez ai roilor) i n
consecin deducnd alunecarea.
Purjarea circuitului hidraulicSunt posibile dou metode de
purjare n funcie de intervenia pe sistem :
-Purjarea grupului hidraulic, Purjarea convenional.
Purjarea grupului hidraulic se efectueaz dup nlocuirea acestuia
din urm. Aceast operaie se va efectua cel mai bine dup o purjare
clasic. nlocuirea lichidului de frn sau a elementelor situate n
aval de grupului hidraulic necesit o purjare cu ajutorul cu
ajutorul testerului (CLIP) n modul actuatori.Purjarea convenional
(clasic) se efectueaz dup o intervenie la sistemul de frnare, dac
se nlocuiesc elemente situate n amonte de grupul hidraulic (de
exemplu: nlocuirea cilindrului principal).Dup o ncercare pe drum cu
o regularizare ABS, se controleaz cursa pedalei de frn. Dac aceast
curs nu este normal, aa cum este indicat de constructor n NT sau
MR, se efectueaz o purjare a grupului hidraulic. Moduri de
funcionare
Regularizarea A.B.S.
Schema buclei de regularizare A.B.S.
Fig.2.15Circuitul hidraulic
1 : Pedal de frn.
2 : Servofrn.
3 : Cilindrul principal i rezervorul de lichid de frn
4 : Circuit primar.
5 : Circuit secundar.
6 : Bloc hidraulic.
7 : Roat fa stnga.
8 : Roat spate dreapta.
9 : Roat spate stnga
10 : Roat fa dreapta.a : Electrovane de admisie fa stnga /
dreapta.
b : Electrovane de admisie spate stnga / dreapta.
c : Electrovane de evacuare fa stnga / dreapta.
d : Electrovane de evacuare spate stnga / dreapta.
e : Acumulatori de joas presiune.
f : Pomp hidraulic.
g : Motor de pomp hidraulic.
i: Clapet anti-retur.
Fig.2.16
Faza de repausn poziia de repaus, clapetele centrale ale
cilindrului principal sunt deschise fcnd legtura dintre camerele
din amonte i din aval. Electrovanele de admisie sunt deschise,
electrovanele de evacuare sunt nchise. Pompa hidraulic este
oprit.
Frnare fr regularizarePrin acionarea pedalei de frn cu ajutorul
piciorului, dup nchiderea clapetelor centrale, se stabilete o
presiune hidraulic i determin un cuplu de frnare proporional cu
efortul aplicat. Electrovanele i pompa rmn n repaus.Faza de
regularizareDistingem trei stri :
Meninerea presiunii.
Scderea presiunii.
Creterea presiunii.Regularizarea cu meninerea
presiuniiElectrovana de admisie se nchide i izoleaz cilindrul
principal de frnele roii. Creterea presiunii de frnare n frn devine
imposibil.Regularizarea cu scderea presiuniiAceast faz nu intervine
dect dac efectul fazei de meninere a presiunii n-a fost suficient
pentru a evita blocarea roii.Regularizarea cu scderea presiunii si
activarea pompei Electrovana de admisie rmne nchis. Simultan,
electrovana de evacuare se deschide i pompa se pune n funciune.
Scderea presiunii se efectueaz instantaneu graie acumulatorului de
joas presiune. Aciunea pompei permite s refuleze lichidul
nmagazinat n acumulator spre cilindrul principal. Acumulatorii de
joasa presiune au rol doar de a absorbi creterile de debit n timpul
cderii de presiune. Pompa refuleaz lichidul de frn din acumulatorii
de joas presiune spre circuitul de frnare (cilindrul principal sau
cilindrii receptori ai roilor, n funcie de faza de funcionare a
electrovanelor de admisie).Regularizarea cu creterea presiunii
Electrovana de evacuare se nchide i electrovana de admisie se
deschide. Cilindrul principal este din nou in comunicare cu
cilindrii receptori. Alimentarea hidraulic se efectueaz graie
cilindrului principal, dar de asemenea prin intermediul pompei n
cazul n care acumulatorul nu ar fi gol. Urcarea presiunii n
circuitul de frnare determin o ntrire a pedalei de frn. Funcionarea
pompei genereaz o ridicare a pedalei de frn. Combinarea acestor dou
efecte provoac o micare a pedalei prin pulsaii i semnaleaz
conductorului c o regularizare este n curs.Not : Independent de
starea electric a electrovanelor, este posibil n toate momentele s
se reduc presiunea de frnare prin relaxarea pedalei de frn.
Diminuarea presiunii se efectueaz prin intermediul clapetei de
anti-retur, dispus n paralel cu electrovana de admisie.Exemplu de
regularizare
0 : Repaus ; 1 : Activare
Atenie : Creterea forei de frnare duce la creterea diferenei
dintre viteza vehiculului i vitezele periferice ale roilor.
Roat liber : alunecare 0 %.Roat blocat : alunecare 100
%.Regularizarea face alegerea alunecrii care s fie ntre 10% i 30%
pentru ca frnarea s fie optim.Interpretarea curbelor de tipnceputul
frnariiPresiunea de frnare se exercit integral. Viteza roii
considerat descrete i se ndeprteaz de viteza vehiculului.
Procentajul alunecrii crete i vana de admisie rmne deschis sub
aciunea resortului.Meninerea presiuniiElectrovana de admisie se
nchide i izoleaz cilindrul receptor de frn al roii. Creterea de
presiune hidraulic de frnare devine imposibil.Scderea
presiuniiAceast faz nu intervine dect dac efectul fazei de meninere
a presiunii nu a fost suficient ca s evite blocajul roii.
Electrovana de admisie rmne nchis. Simultan, electrovana de
refulare se deschide i pompa se pune n funciune. Scderea de
presiune se efectueaz instantaneu graie acumulatorului de joas
presiune. Aciunea pompei permite s refuleze lichidul nmagazinat n
acumulator spre cilindrul principal. Acumulatorii de joas presiune
servesc n mod unic pentru a absorbi creterile de debit n timpul
scderii de presiune. Pompa refuleaz lichidul de frn din
acumulatorii de joas presiune i l transmite circuitului de
frnare.Creterea de presiuneElectrovana de eapare se nchide i
electrovana de admisie se deschide. Cilindrul principal este din
nou n legtur cu frna roii. Alimentarea hidraulic se efectueaz graie
cilindrului principal, dar de asemenea i prin intermediul pompei n
cazul n care acumulatorul nu este complet gol.Consecine
Creterile de presiune n circuitul de frnare genereaz ntrirea
pedalei de frn. Funcionarea pompei genereaz ridicarea pedalei de
frn. Combinaia acestor dou efecte provoac o micare a pedalei i
semnaleaz conductorului c o regularizare este n curs. Fora de
frnare = fora de aderen longitudinal.StrategiiRegularizarea punii
faCu scopul realizrii celui mai bun cuplu de frnare n regularizare,
calculatorul comand electrovanele roilor fa n mod separat.
Fig.2.17n cazul unei frnari pe un carosabil mixt, de exemplu dou
roi de pe aceeai parte sunt pe o band de iarb sau ntr-o balt de ap,
un vehicul fr ABS are tendina de a intra ntr-un tte--queue. Cu ABS,
traiectoria iniial a vehiculului este psrat.Regularizarea punii
spate: "SELECT LOW"n regularizare, plecnd de la principiul c puntea
spate trebuie s fie mai puin frnat n raport cu puntea fa,
electrovanele roilor spate sunt comandate n acelai timp. Acesta
este principiul seleciei joase (Select Low). Pentru a determina
modularea presiunii pe cele doua roi spate, calculatorul ia n
consideraie informaia roii spate care prezint cea mai ridicat
tendin de blocare. Repartitorul Electronic de Frnare
(REF)Compensatorul mecanic dispare, el fiind nlocuit de ctre
Repartitorul Electronic de Frnare REF (Regulator Electronic de
Frnare) sau EBV (Electronic Braking Ventil). Rol : Repartitorul
electronic de frnare este o lrgire a utilitilor oferite de
sistemele ABS. El permite s se asigure stabilitatea frnarii, n
locul compensatorului, utiliznd grupul hidraulic, captorii de roat
i un modul de logic de regularizare suplimentar.
Principiul de funcionare :
REF-ul comporta un mod de calcul nainte de frnare i un mod de
calcul n timpul frnarii.
n afara frnarii: Cu ajutorul captorului roii, calculatorul nva
diferenele ntre circumferinele anvelopelor fiecrei roi. Aceast
diferen este legat de diferena de ncrcare, de presiune, de uzur a
anvelopelor i de prezena roii de rezerv.n frnare : Funcionarea REF
este operaional numai n afara regularizrii. REF-ul permite s se
amelioreze :-eficacitatea frnarii prin utilizarea optimal a punii
spate n toate circumstanele,-stabilitatea n viraj i n frnare a
vehiculului prin gestionarea punii spate diferit n acest
caz,-confortul de frnare n msura n care este posibil s se utilizeze
din plin frnele spate la scderea presiunii de frnare,-s simplifice
circuitul de frnare prin dispariia compensatorului de frnare: este
un ctig n simplitate (o pies, un montaj, un reglaj n minus) i de
greutate.El prezint numai 2 inconveniente care fac obiectul unei
atenii particulare: Atunci cnd regularizarea REF intervine, sunt
perceptibile slabe vibraii ale pedalei de frn datorate utilizrii
electrovanelor ABS: logica REF-ului este deci optimizat pentru a
minimiza ct mai mult posibil importana acestor vibraii.
Stabilitatea vehiculului depinde atunci de fiabilitatea
ABS-ului: n plus progrese de netgduit ale fiabilitii ABS-ului de
astzi, securitatea funcionarii este protejat prin realizarea a
numeroase strategii de mod degradat care permit s se conserve
prestaia REF-ului n ciuda ctorva elemente cu o fiabilitate proast
ale ABS-ului (mai ales captorii de viteza ai roii).
n aprinderea martorilor, 3 cazuri pot s survin :Martorul ABS se
aprinde singur : ABS in afara serviciului, dar REF rmne n
funcionare.Martorul NIVOCODE se aprinde singur : nivelul lichidului
de frn este prea sczut.
Martorii ABS i NIVOCODE se aprind simultan : ABS i REF n afara
serviciului. n acest caz conductorul trebuie s se opreasc (martor
rou) ( risc de "tte queue".Nota :
n timpul n care ABS-ul adiional este defect, conductorul pstreaz
o frnare clasic.
Funcia tahimetric
Calculatoarele de ABS furnizeaz mai ales semnalul de vitez a
autovehiculului tuturor utilizatorilor acestei informaii (tabloului
de bord, calculatorului de injecie, regulatorului de vitez,
direciei asistate variabil...). Aceast informaie de vitez este
calculat plecnd de la viteza roilor i de la circumferina
anvelopelor. Aceasta impune o programare a circumferinei, cu
ajutorul utilajului de diagnosticare, dac calculatorul de ABS este
nou sau dac dimensiunile anvelopei au fost modificate.
Atenie !
Pe perioada comunicrii sistemului cu testerul de diagnosticare
ABS-ul este inoperant.
Noile calculatoare menin dialogul cu testerul de diagnosticare
pe perioada rulajelor n detrimentul securitii !2.3 Avantajele ABS:
mpiedic blocarea roilor, folosind astfel la maxim aderena la
sol
Utilizarea maxim a aderenei ntre roi i carosabil i astfel
scurtarea distana de frnare
Crete stabilitatea vehiculului, acesta rmnnd manevrabil i putnd
vira chiar i la o frnare total
mai bun distribuie a forei de frnare ntre axele fa-spate
Auto-verificare i monitorizare chiar cnd sistemul nu este
activ
Sistem fr ntreinere i fr componente de uzur, fiabilitate
deosebit garantat de milioanele de sisteme Bosch instalate pe
autovehicule
Funcionare independent fa de celelalte componente ale
autoturismului i de starea acestoraExemple
Prezentarea a dou exemple n care funcionarea sistemului
Anti-Blocare ABS are ca urmare evitarea unui accident sau a unui
eveniment nedorit pe carosabil (pierderea stabilitii, intrarea n
derapaj, etc.)
Frn i evitarea unui obstacol:Fr ABS:1. oferul recunoate
pericolul i frneaz2. oferul ncearc s vireze pentru a evita maina
care staioneaz3. Maina nu reacioneaz la rotirea volanului i rmne pe
traiectoria iniial
Cu ABS:1. oferul recunoate pericolul i frneaz2. oferul ncearc s
vireze pentru a evita maina care staioneaz3. Maina vireaz i reuete
s opreasc, evitnd accidentul
INCLUDEPICTURE
"http://www.bosch.com.ro/products/Brakes/shared/00.gif" \*
MERGEFORMATINET Frn pe carosabil parial acoperit cu ghea, zpad, ap,
ulei sau frunze uscate:
Fr ABS:1. oferul frneaz i roile de pe partea dreapt se
blocheaz2. oferul ncearc s evite deraparea3. Maina nu reacioneaz la
rotirea volanului i derapeaz
Cu ABS:1. oferul frneaz i ABS-ul recunoate tendina roilor din
dreapta de a se bloca2. ABS-ul mpiedic blocarea roilor 3. Maina
rmne pe band i oprete n siguran
Ce trebuie s tim despre ABS: Pentru celmai bun randament de
frnare pedala trebuie inut apsat constant
Pulsaiile pedalei sunt un lucru normal ce arat c sistemul
funcioneaz
ABS-ul asigur fora maxim posibil pentru frnare i deci cea mai
scurt distan de frnare
Autoturismul rmne manevrabil n timpul frnrii
ABS-ul nu poate modifica legile fizicii. Prudena, anticiparea
reaciilor celorlali oferi, pstrarea unei distane de siguran fa de
vehicolul din fa precum i adaptarea vitezei la condiiile de drum
sunt cele mai bune msuri de siguran!3. PROGRAMUL DE STABILITATE
ELECTRONIC ESP
3.1. Limite
ESP este un sistem bazat pe sistemul de frnare al
autovehiculului ca un instrument de conducere al autovehiculului.
Atunci cnd funcia de control a stabilitii este activat comut
prioritiile care guverneaz sistemul de frnare. Funcia de baz a
frnei roii este decelrarea sau oprirea autovehiculului i devine
secundar atunci cnd ESP este activ pentru a menine rularea stabil
pe traiectorie, indiferent de condiii.
Fig.3.1. Forele care acioneaz asupre autovehiculelor
Funcii specifice de frnare sunt dirijate individual la roi (de
exemplu roata stng pentru a contracara subvirarea sau roata fa
dreapta pentru a compensa supravirarea aa cum se arat n figura 1 i
2. Pentru implemetare optim a obiectivelor de stabilitate ESP nu
intervine numai asupra funciei de frnare ci i de partea motorului
pentru a accelera roile motoare.
Fig.3.2. Modul de aciune al ESP n cazul subvirrii i
supravirriiDeoarece acest concept discriminator de control se
bazeaz pe dou strategii idividuale de inetrvenie, sistemul are dou
opuni pentru virarea autovehiculului: poate frna individual
roile(frnarea selectiv) sau accelera forele motoare. n cadrul
limitelor impuse de legile fizicii ESP menine autovehiculul pe osea
i reduce riscul de accidente i momentul girator al autovehiculului.
Se prezint patru exemple comparative pentru vehicule cu i fr ESP n
timpul rulrii la limit. Toate manevrele de conducere analizate
reflect condiiide operare actuale se bazeaz pe programe de simulare
actuale care folosesc date experimentale . rezultatele au fost
confirmate n teste pe traseu repetate.
Cazul I virare i contravirare rapid
Aceast situaie apare frecvent n conducerea zilnic. Reflect
manevre reale care apar la schimbarea de band i virri rapide
precum: Pot apare cnd un vehicul se deplaseaz cu vitez prea mare
intrnd ntr-o serie de curbe consecutive sau:-Se iniializeaz atunci
cnd apare brusc un obstacol sau
-Este necesar atunci cnd o manevr de depire trebuie anulat.
Fig. 3.3. Manevrabilitatea unui autovehicul cu i fr sistem
ESPFigurile 3.3. demonstreaz manevrabilitatea a dou autovehicule
(cu i fr ESP) abordnd o serie de curbe n S cu virri i contravirri
rapide. Pe o cale de rulare cu capacitate de traciune ridicat
((=1); Fr frnare din partea conductrului; Vitez iniial 144
km/h.
Iniial, cnd se aporpie de seria de S-uri, condiiile pentru
ambele autovehicule sunt identice. Urmeaz prima acionare din partea
conductorilor (faza 1).
Autovehiculul fr ESP (fig.3.3 stnga). Dup cum se observ, n
perioada ce urmeaz virrii rapide, autovehiculul fr ESP are tendina
de a deveni instabil (faza 2). Aciunea de virare a generat rapid
fore laterale semnificative la roile frontale, fiind o ntrziere fa
de momentul cnd roile spate sunt supuse acelorai fore.
Autovehiculul reacioneaz cu o deplasare n sens orar n jurul axei
verticale. Etapa urmtoare este faza 3 cu a doua intervenie asupra
direciei. Autovehiculul fr ESP nu rspunde la solictarea
conductorului de a contravira devenind incontrolabil. Fora de
giraie i alunecarea lateral cresc radical (faza 4). Autovehiculul
cu ESP (fig.3.3 dreapta). La acest vehicul ESP frneaz roata stnga
fa pentru a contrabalansa pericolul de instabilitate (faza 2) care
urmeaz primei intervenii se virare. n contextul ESP aceasta
semnific o frnare activ i are loc fr nici o intervenie din partea
conductorului. Aceast aciune reduce tendina de girare spre colul
interior i aceast reducere limiteaz alunecarea lateral. Urmnd
intervenia de contravirare momnetul de giraie i schimb sensul (faza
3). n faza 4 se aplic o a doua frnare scurt, de data aceasta la la
roata fa dreapta, ceea ce duce la rulare stabil. Autovehiculul rmne
pe direcia impus de unghiul de virare.
3.2. Conceptul ESPAplicarea controlului stabilitii n bucl nchis
pentru situaiile limit definite de dinamica autovehiculului are ca
scop controlul:
-vitezei longitudinale
-vitezei laterale
-gradul de giraie definit ca unghiul de rotaie n jurul axei
verticale
-care depesc limitele de stabilitate.
Presupunnd semnale de intrare ale conductorului, acestea sunt
transpuse n rspuns dinamic al autovehiculului adaptat la
caracteristicile cii de rulare ntr-un proces menit s asigure
maximum de siguran. Dup cum se arat n figur primul pas este
determinarea modului de rspuns la solictarea conductorului n timpul
funcionrii n limitele de siguran (rspuns ideal) i cum rsounde n mod
real. Sunt prevzute elemente de execuie pentru a minimiza diferena
dintre rspunsul ideal i cel efectiv prin influenarea indirect a
forelor care acioneaz pe pneuri. 3.2.1. Sistemul i structura de
comand
Sistemul de stabilitate ESP cuprinde faciliti care includ
funciile ABS i TCS. Pe baza elementelor confirmate ale sistemelor
integrate ABS/TCS permite frnarea activ pe toate patru roile cu o
sensibilitate dinamic de mare acuratee. Rspunsul este adoptat ca un
element n bucla nchis de comand. Sistemul controleaz frnarea,
forele de traciune i pe cele laterale astfel nct rspunsul efectiv
converge spre rspunsul ideal pentru circumstane date. Un sistem de
management al motorului cu interfa CAN, poate determina modificarea
momentului motor pentru a corecta rata de alunecare la roat.
Figura 3.4. ilustreaz sistemul ESP schematizat cu: senzori care
determin parametri de interare pentru controler, unitatea central
cu controlerul ierarhizat structural compus din controlerul ESP i
elementele de control a alunecrii, actuatorii utilizai pentru
controlul definitiv al frnrii, traciunii i forelor laterale.
Ierarhia controlerului
Controlerul ESP are prioritatea principal (nivelul 1) n cadrul
ierarhiei controlerului. Definete rata ideal de alunecare a pneului
pentru controlere subordonate ale ABS i TCS. Monitorizarea realizat
de ESP vizeaz alunecarea lateral (diferen dintre direcia momentan i
axa longitudinal a autovehiculului. Urmtoarele componente
nregistrarea opiunea conductorului; i sistemul proceseaz semnalul
ca baz pentru definirea rspunsului ideal:
-managementul motorului (de ex. presiunea pe pedala de
acceleraie);
-presiune de frnare i
-senzor poziie volan.
Fig.3.4. Schema bloc a ESP
La acest punct rspunsul specificat este definit ca intenia
conductorului. Coeficientul de frecare i viteza autovehiculului
sunt de asemnea procesate ca parametri suplimentari. Sistemul de
monitorizare evalueaz aceti factori pe baza semnalelor transmise de
senzori pentru: turaia roii, acceleraie lateral, presiune de
frnare, unghi de giraie.Controlerul ESP de nivel 1Funciile
realizate de controlerul ESP sunt:
-determinarea poziiei actuale a autovehiculului pe baza
semnalului unghiului de giraie i alunecarea lateral estimat de
sistemul de monitorizare, i apoi
-obinerea convergenei maxime posibile ntre rspunsul
autovehiculului n domeniul impus de limite i carcateristcile n
domeniul normal de operare.
Deaorece este imposibil de a modifica direct forele laterale,
ele nu pot fi utilizate direct pentru modificarea vitezei laterale
i a unghiului de alunecare. Pe de alt parte, micarea lateral este
generat printr-un moment de giraie care determin rotaia
autovehiculului, determinnd modificarea unghiurilor roii. Pentru a
genera momentul degiraie necesar controlerul poate interveni n
alunecarea pneului pentru a modifica indirect forele longitudinale
i laterale care acioneaz pe fiecare roat. Sistemul realizeaz
aceasta prin modificarea specificaiilor ratei de alunecare, care va
fi executat de controlerele subordonate ale ABS i TCS.
Procesul de intervenie este proiectat pentru a menine
carcteristicile de manevrabilitate pe care productorul a intenionat
s le imprime autovehiculului i s realizeze baza pentru un control n
condiii de siguran. Controlerul ESP genereaz momentul de giraie
specificat prin generarea unei modulri corespunztoare a alunecrii
la roile controlate. Controlerele subordonate ale ABS i TCS
acioneaz elementele de execuie care comand sistemul hidraulic de
frnare i sistemul de management al motorului folosind datel
generate de controlerul ESP.
Fig.3.5. Schema de control a ESPn figura 3.6. este ilustrat
schema bloc simplificat a controlerului ESP. Ea reprezint traseul
semnalului pentru intrare i ieire.Pe baza
-unghiului de giraie (parametru msurat)
-unghiului de bracare a volanului (parametru msurat)
-acceleraiei laterale (parametru msurat)
-vitezei longitudinale a autovehiculului (parametru estimat)
-forelor longitudinale din pneu i a alunecrii (parametru
estimat)
Fig. 3.6. Schema bloc simplificat a ESP
sistemul de monitorizare determin:
-forele laterale care acioneaz pe roat
-unghiurile roii
-viteza lateral a autovehiculului.Specificaiile pentru
unghiurile roii i unghiul de giraie sunt determinate pe baza
urmtorilor parametri, care pot fi definii direct sau indirect de
ctre conductor:
-unghiul de rotaie al volanului,
-viteza estimat a autovehiculului
-coeficientul de frecare determinat pe baza datelor de dinamic
longitudinal i a vitezei laterale calculate
-cursei pedalei de acceleraie (cuplu motor) sau presiunea din
circuitul de frnare (fora pe pedala de acceleraie).
Acest proces ia n considerare caracteristcile dinamicii
autovehiculului, precum i situaii accidentale precum denivelri ale
cii de rulare sau cu coeficieni de aderen diferii.
Metoda de lucru:Controlerul ESP gestioneaz cei doi parametrii de
stare unghi de giraie i unghi de nclinare i calculeaz momentul de
giraie necesar pentru asigurarea convergenei a parametrilor de
control. Cu ct unghiul de nclinare crete cu att crete semnificaia
sa n procesul de control. Programul de control este bazat pe datele
semnificative pentru acceleraia lateral maxim i alte date selectate
pentru a reflecta rspunsul n dinamica autovehiculului. Acestea sunt
determinate pentru fiecare autovehicul n probe individuale care
stabilesc relaia efectiv dintre unghi de rotaie volan i viteza
autovehiculului ca baz pentru definrea micrii autovehiculului.
n funcionarea curent blocarea pneului se reralizeaz mai puin
dect este nevoie pentru a menine rata obiectiv pentru acceleraia
lateral n lungul traiectoriei staionare (cu alte cuvinte poziia
autovehiculului poate deveni instabil). n acest caz coeficientul de
frecare determinat este prea mare (situaia a fost evaluat prea
optimist fa de situaia actual). Funcia de control a unghiului de
alunecare lateral trebuie s intervin pentru a reduce acceleraia
lateral pentru a menine autovehiculul pe traiectoria predefinit i
fizic fezabil.
De exemplu, dac un autovehicul frneaz supravirator abordnd o
curb pe dreapta i unghiul de giraie speificat este depit
(autovehiculul tinde s se roteasc), sistemul ESP rpunde prin
frnarea roii stnga fa pentru a genera o alunecare definit prin
frnare care modific momentul de giraie n sens antiorar, suprimnd
tendina autovehiculului de a deveni instabil.
3.2.2.Componentele programului de stabilitate
electronicProgramul de stabilitate electronic ESP cuprinde
urmtoarele componente(fig.3.7. ):
-Senzori
-Unitatea central de control
-Modulatorul hidraulic
-Pompa principal (primar) i senzorul de presiune primar.
Fig. 3.7. Dispunerea componentelor ESP-ului pe
autovehiculUltimele componente pot lipsi total sau partial din
unele versiuni. Ansamblul pistonului de ncrcare a fost utilizat la
primele versiuni.
SenzoriCerine i sarcini:Primul scop al unui senzor este acela de
a converti o marime fizic n mrime corespunztoare electric .
Urmtoarele condiii sunt absolut necesare pentru asigurarea unei
eficiene i fiabiliti a senzorilor, ECU i a actuatorilor ntr-un
singur sistem de coordonate:O monitorizare constant i o auto
diagnosticare; Rezisten la factorii de mediu i la cei de
exploatare; Mentenan i o durabilitate ridicat o lung perioad de
timp.Datorit programului de stabilitate electronic , senzorii i
asum o nsemntate semnificativ , deoarece sigurana vital att a
ocupanilor mainii ct i a celorlali participani la trafic.
Datele provenite din exploatarea autovehiculelor i din testele
de simulri ale autovehiculelor sunt evaluate si pe baza lor sunt
definite criteriile de performan ale senzorilor utilizai la ESP.
Tot timpul vieii lor , senzorii trebuie n continuu s monitorizeze i
s transmit date ECU-lui cu o nalt precizie. O funcionare eficient
este necesar pentru o evaluare rapid i un rspuns precis n toate
condiiile de operare.Versiuni
LWS senzori de determinare a unghiului de direcie Sistemul se
bazeaz pe determinarea unghiului de bracaj pentru calculul
anticipat al cursului autovehiculului. Generic , senzorul de
monitorizare al unghiului este definit de de poziia senzorului, i
nregistreaz deplasarea utiliznd un contact cu perii (poteniometric)
sau un senzor de proximitate , depinznd de destinaia aplicaiei.
Sistemul ESP poate ncorpora o mulime de diferii senzori proiectai
pentru a nregistra unghiul de bracaj folosit ca baz de calcul
pentru determinare cursului autovehiculului. Aceste semnale pot fi
utilizate pentru a calibra ceilali senzori. Cmpul operaional al
acestor senzori este de +720. Limitele toleranei sunt de 5 pe
ntraga via a senzorului.LWS 1: Senzorul de direcie LWS 1 opereaz cu
paisprezece componente HALL. El utilizeaz un cod definit digital
pentru o monitorizare gradual a unghiurilor absolute a ambelor roi
i a numrului de rotaii a volanului. Senzorii Hall integrai
monitorizeaz poziia bazndu-se pe fluctuaiile cmpului electric n
prezena unui cmp magnetic permanent. O rotaie a unui disc slab
magnetizat la care golurile corespund cu codul digital specific
furnizat de semnalele digitale ale unghiurilor care sunt direct
procesate n ECU.LWS 3: Acest tip de senzor de determinare a
direciei autovehiculului exploateaz propietile speciale gsite n
trsturile cristalelor n strns legtur cu orientarea opus a magneilor
(elementele AMR :Anisentropic Magnetic Rezistiv). Dou din aceste
elemente inregistrez rotaia a doi rotori fiecare avnd un magnet
ataat. Un inel dinat inconjuar coloana volanului i rotete odat cu
volanul.
Fig.3.8. Senzorul de unghi al volanului
Acest inel dinat se rotete cu roata dinat de ghidare , care n
micarea sa transfer micarea rotorilor, care genereaz un semnal de
ieire pentru prelucrare cu o rezoluie nalt. Aceste roi localizate
mai jos de elementele AMR, au diferite numere de dini, cea ce duce
la o alt indexare a unghiului volanului. Aceast configuraie face
posibil inregistrarea nceputului unghiului absolut al volanului
(numrul de rotaii ale volanului ) de indat ce curentul electric
pornete senzorul. Aceasta face ca nregistrarea iniial a poziiei
senzorului s nu mai fie necesar, i deoarece ambele elemente produc
o indexare a unghiului volanului, senzorii au ncorporai redundan
intrinsec (astfel se automonitorizeaz)
Senzorii de acceleraie lateral
Msurtorile acceleraiei conduc la determinarea forelor fizice
care apar la corpurile accelerate. Preluate att de elementelor
elastice ct i de elementele rigide ale suspensiei, forele determin
micarea corpurilor. Magnitudinea forelor corespunztoare reaciunii
ineriale servete la msurarea acceleraiei.
Fig.3.9. Senzorul de acceleraie i senzorul de presiune
Senzorii de acceleraie se bazeaz pe conceptul Hall asigur extrem
de eficient msurarea accelleraiei laterale. Ansamblul magnet mas
arc rspunde bine la descrcarea electrodinamic (reducerea curenilor
turbionari), permind furnizarea eficient i indezirabil a
oscilaiilor autoinduse.
Fig.3.10. Senzorul de acceleraie lateral i senzorul de
giraie
Senzorul de giraie Senzorul de giraie monitorizeaz rotaia
vehiculului n jurul axei sale verticale. Atta timp ct unghiul de
giraie este perfect normal in timpul desfurrii virrii, giraia poate
indica alunecarea i traciunea pierdut. Dispozitivele utilizate
pentru a msura rata de giraie (viteza de rotaie) sunt cunoscute sub
numele de giroscoape. Senzorii convenionali cu aceast strategie de
monitorizare sunt incomparabili pentru aceste aplicaii. Conceptul
de monitorizare al giraiei valorific generarea forei Coriolis de un
sistem nestaionar. Rotaia sistemului ca un ntreg va afecta dinamic
orice mas oscilant din acest tip de sistem. Fora pe care un
mecanism de control ar trebui s o exercite pentru a readuce masa in
modul original de oscilaie servete ca o msur a unghiului de giraie,
reflectnd faptul c fora de control necesar va crete cu creterea
turaiei.DRS50/DRS100:
Una din versiunile sistemului ESP utilizeaz un mic cilindru cu
elemente piezoelectrice (cilindru girometric). Oscilaiile de
amplitudine controlat sunt generate de periferia acestui
cilindru(similar cu vibraiile auditive produse de un pahar de vin
atunci cnd alunecm cu un deget umed pe marginea lui). Un
servocircit reacioneaz deplasnd rata de oscilaie catre modelul
original de oscilaie.
Senzorul de presiuneConceptul predominant al proiectrii
senzorilor de presiune se bazaez pe deplasarea indus de presiune a
unei diafragme ca baz pentru msurri. Metode variate pentru msurarea
deplasrii (mijloace de msurare a tensiunii, variaiile cmpurilor
magnetice) se bazeaz pe modificarea tensiunii i frecvenei generate,
reflectnd nivelul de presiune.programul de stabilitate electronic
utilizeaz senzori capabili de a rezista la presiunii din sistemul
hidraulic mai mari de 350 de bari i la temperaturi ridicate (n
cazul n care se afl n compartimentul motor).Aceste criterii sunt
satisfcute de cipurile micromecanice ale senzorilor siliconici
(senzor de presiune semiconductor) capabil de procesarea semnalelor
ieite n circuitul PCB din interiorul carcasei senzorului.O alt
versiune de senzor de presiune o reprezint un senzor de presiune
foarte mic cu o unitate de monitorizare ncorporat n interiorulunui
cip semiconductor.unitatea electronic central poate declana funcia
de monitorizare i monitorizarea modificrilor.Senzorul de vitez al
roiiDe la semnalele transmise ctre unitatea central ECU rezult
viteza de rotaie a roilor, dou concepte de operare sunt n general
utilizate.1. senzorul de vitez inductiv
2. senzorul cu efect Hall
Fig.3.11. Traductorul de turaie inductiv Statorul traductorului
de turaie inductiv DF6 cu nfurrile sale este aezat deaupra unui
inel reluctor (rotor de impuls) ataat roii. Polul stator este legat
la un magnet permanent, proiectnd un cmp magnetic n jurul inelului
reluctor. Secvenele alternante generate de dini i goluri, care
acompaniaz n mod continuu rotaia roii, genereaz fluctuaii n cmpul
magnetic nchis prin polul statoric. Aceast variaie ritmic a cmpului
magneticafecteaz nfurarea inducnd un curent alternativ, capabil de
a fi nregistrat la captul nfurrii. Frecvena curentului alternativ
este proporional cu turaia roii. Diferite configuraii ale polului
sunt disponibile pentru adaptarea la diferitele soluii constructive
de roi. Varianta obinuit este polul plan pentru instalare radial la
unghi drept fa de rotorul de impulsuri. Tipul rombic este destinat
pentru funcionare radial i montaj axial cu axa polului
perpendiuclar pe raza rotorului. Indiferent de variant este vital
alinierea precis ntre polul statoric i inelul reluctor. Alinierea
precis nu este aa important fa de polul rotund, inelul reluctor
trebuie s aibe un diametru suficient de mare sau o reducere a
numrului de dini.
Amplitudinea tensiunii induse n nfurarea traductorului de turaie
inductiv este proporional cu turaia roii. Tensiunea indus este nul
atunci cnd roata staioneaz. Rotaia minim detectabil este definit de
factori ca: geometrie dinilor, interfier, creterea de tensiune i
sensibilitatea ECU. Turaia corespunztoareeste coincident cu viteza
minim de comutare disponibil pentru aplicaiile ABS.
Pentru a asigura detectarea semnalului fr interferene,
interfierul ce separ traductorul i inelul reluctor este aproximativ
1 mm, iar toleranele de montaj sunt strnse. Traductorul este montat
pe un suport stabil pentru a evita oscilaii n timpul frnrii i
distorsionarea semnalului. n final senzorul capt o acoperire cu
unsoare pentru a fi protejat de murdrie i ap pulverizat de roile n
micare.
Traductorul de turaie DF10 nlocuiesc unitile inductive
convenionale. Cu acest concept formal, funcia de descrcare a
inelului reluctor este preluat de magnei aranjai perifieric pe un
inel alternnd polaritatea . Elementul de referin a tarductourlui
activ de turaie este localizat n cmpul generat de aceti magnei.
Rotaia inelului este acompaniat de o continu alternare a fluxului
magnetic prin elementul de referin. Dimensiunile compacte combinate
cu masa redus fac ca traductorul activ de turaie s fie potrivit
pentru montarea pe rulmenii roii cu magneii localizai pe elementul
de protecie a rulmentului. Elementul de etanare devine un
dispozitiv multipolar.
Unitatea de comand (ECU)Funcia Unitatea de comand acoper toate
funciile de control electrice, elctronice i de comand n bucl nchis.
Acestea includ:
-alimentarea electric a tuturor senzorilor
-nregistrarea condiiilor de funcionare
-conversia analog/digital a datelor
-calculul datelor folosind variabile i reprezentri
cartografice
-transmisia de date (amplificare i alimentarea elementelor de
execuie)
-conexiunea n reea cu alte sisteme de comand
Sistemul de comand instalat n compartimentul motor trebuie s
satisfac criterii speciale de operare n condiii extreme (cldur,
vibraii, contaminare). ECU sunt disponobile n variant tandem pentru
combinaie cu modulatorul hidraulic i n versiuni pentru montaj
separat.
Fig.3.12. Traductorul de turaie inductiv
ConceptulECU poate fi privit ca o combinaie a urmtoarelor
elemente (Fig.3.13.).Circuitul de intrareAcesta este sistemul unde
semnalele de intrare sunt convertite pentru a putea fi procesate n
sistemul digital. Convertorul analog/digital transform semnalele
analoge n form digital, n timp ce semnalele digitale sunt preluate
direct. Semnalele de intrare asigur pentru ECU urmtoarele date ale
autovehiculului:
-poziia de aprindere a cheii de contact
-unghiul de rotaie al volanului
-turaia fiecrei roi
-unghiul de girare
-acceleraia lateral
-presiunea de frnare
-poziia pedalei de frnare sau a frnei de staionare.
Controlerul digital
Controlerul digital compar continuu datele de feedback preluate
de la senzori cu specificaiile programate. Orice deviaie ntre
valoarea specificat i efectiv sunt comparate cu hrile memorate a
fiecrui tip de autovehicul. Acesta asigur pentru microprocesor
datele necesare pentru definirea coreciilor necesare pentru o
convergen mai bun ntre cele dou condiii. Microprocesorul poate s
genereze datele de control necesare pentru transmiterea
informaiilor spre actuator. Procesul continu pn cnd divergena ntre
condiiile actuale i specificate scade la un nivel insignifiant.
procesul de comand n bucl nchis este ncheiat.
Circuitul de comand
Cu semnalele de ieire procesate ECU comand:
-modulatorul hidraulic prin supapele electromagnetice
-pompa primarpentru a implementa selectiv fora de frnare cerut
pe roiel individuale.
Energia necesar pentru a transmite funciile de control la
componentele individuale este asigurat de alimentator. Semnalele de
ieire din microprocesor i convertoare digital/analoge sunt prea
slabe pentru a fi transmise direct la actuatori. Alimentatorul
convertete aceste semnale n semnale de putere efective pentru
elementele de execuie.
Comunicarea de date:ECU incorporeaz o interfa CAN care suport
comunicarea cu alte uniti de comand i cu senzorii. ECU ESP-ului
poate valorifica aceast capacitate transmind datele pentru a adapta
factori ca ieirile motorului i momemntul efectiv prin intermediul
CAN.
Dac conductorul aplic presiune prea mare asupra pedalei de
acceleraie pentru condiiile de funcionare date, sistemul rspunde
prin transmiterea unei apelri a ECU pentru a reduce ieirea de la
motor. ESP are acces la date nregistrate de alte sisteme, care pot
fi procesate i aplicate.
Stabilizatorul de tensiune
ECU asigur puterea necesar pentru funcionarea senzorilor (numai
senzorul de giraie are propria surs de alimentare). Aceast tensiune
trebuie stabilizat i portejat fa de interferene pentru a asigura
funcionarea senzorilor.
Monitorizare i diagnoz
Inclus n soft-ul ECU este un program care realizeaz verificarea
permanent a funcionrii satisfctoare a sistemului:
-semnalele senzorilor sunt supui unui test de plauzibilitate n
care datele sunt analizate pentru conformitate logic
-rspunsul actuatorilor este monitorizat
-microprocesorul asigur performanele sistemuluiprin memorarea
unor date eantion pentru verificare periodic.
Programul intern de securitate alimenteaz sistemul de
avretizare, asigurnd asisten maxim la reparaie.
Metoda de lucru
Pe baza unghiului volanului, factorului de sarcin al motorului i
a condiiilor de operare, ECU determin starea de deplasare a
autovehiculului. Simultan analizeaz acceleraia lateral i unghiul de
giraie pentru a determinastarea momentan a autovehiculului.
Utiliznd fiecare deviaie a parametrilor comandai ca punct de
plecare, microprocesorul proceseaz funcia de corecie, calculnd
parametri de control corespunztori. Procesorul se bazeaz pe datele
disponibile ca baz pentru parametrii de referin care nu sunt msurai
direct. Procesul de comand este monitorizat permanent i modificat
dup cum este necesar (ca rspuns la factori perturbatori).
Fig.3.13. Schema bloc a ECU Modulatorul
hidraulicFunciaModulatorul hidraulic implementeaz comenzile ECU
reglnd presiunea n cilindrii de frnare individuali ai roilor prin
intermediul supapelor electromagnetice independnet de presiunea de
frnare generat de conductor prin intermediul pedalei de frn. Ca
element de legtur hidraulic ntre pompa de frn central i cilindrii
de frnare individuali ai roilor, modulatorul este montat n
compartimentul motor pentru a menine conductele la pompa central i
cilindrii de frn ct mai scurte.Modulatorul hidraulic include supapa
electromagnetic de intrare i de ieire utilizate pentru a regla
nivelul de presiune n cilindrii individuali. Fluidul n exces
rezultat din procesul de control este stocat n acumulatori nainte
de a fi returnat n sistemul principal de pompa de retur.
ConceptModulatorul hidraulic este format dintr-o pomp de
amorsare, un amortizor i un acumulator pentru fiecare circuit de
frnare. Alte componente sunt supape unisens i distribuitoare tip
2/2 acionate electromagnetic. Toate aceste componente sunt
instalate n carcasa pompei n timpul ce motorul de antrenare al
pomei este montat n afara carcasei. Pompa cu autoamorsare de
returMotorul electric care antreneaz pompa este poziionat opus fa
de distribuitoarele elctromagnetice. Elementele de pompare sunt n
seciunea central a modulatorului hidraulic. n timpul reducerii de
presiune pompa dirijeaz lichidul de frn prin acumulator i amortizor
n cilindrul principal. Servete de asemenea ca surs de energie
pentru frnarea activ. Acumulatorul i amortizorulAcumulatorul i
amortizorul sunt situate n partea inferioar a modulatorului
hidraulic. Acumulatorul servete ca un sistem temporar de stocare
pentru fluidul de frnare returnat din sistem n timpul reducerii de
presiune n timp ce amortizorul atenueaz fluctuaiile de presiune din
sistemul hidraulic pentru a reduce vibraiile pedalei de frn. n
acelai timp este redus i zgomotul.Distribuitorul 2/2Patru perechi
de supape de alimentare i de ieire mpart partea superioar a
modulatorului hidraulic. Acestea moduleaz presiunea de frnare n
cilindrii de frn individuali n timpul controlului activ al frnrii.
Cele dou supape de comutare i absorbie susin creterea de presiune
fr intervenai conductorului. Supapa de comutare conine o supap de
presiune pentru limitarea presiunii n sistem. Supapa de aspiraie n
dou trepte leag pompa de alimentare cu coenxiune la pompa central.
Cele dou trepte sunt:-treapta 1: supapa de aspiraie asigur o
seciune deschis larg atunci cnd sistemul de frnare este pasiv
-treapta 2: supapa de aspiraie rspunde la frnarea indus de
conductor sau activarea pompei centrale prin nchiderea treptat
pentru a crea o rezisten de curgere mrit.
Supapele unisensPretensionarea arcului supapei unisens are rol
de a evita autoamorsarea pompei prin generarea unei depresiuni n
cilindrii de frnare. Altfel pistoanele s-ar putea retrage prea
departe i determina o reducerea prea pronunat a forei de
frnare.Modul de lucruLichidul de frnare este presat afar din
cilindrul central spre circuitul de frnare atunci cnd conductorul
acioneaz pedala de frn. Lichidul curge prin supapele de aspiraie i
cea de comutare pe traseul spre cilindrii de frn din roi. Atunc cnd
conductorul elibereaz pedala, lichidul de frn se ntoarce de la
cilindrii la pompa central pe acelai traseu. Aplicarea unei fore
mrite pe pedala de acceleraie astfel nct blocarea devine iminent
necesit reducerea presiunii de frnare n cilindrii fa de presiunea
generat n pompa central.Frnarea activ este iniializat pentru a
menine stabilitatea autovehiculului fr intervenia conductorului. n
acest mod supapa de comutare se nchide, supapa de aspiraie se
deschide i pompa reversibil intr n funciune.Creterea de
presiuneConductorul apas frna. Supapa de intrare este decuplat (se
deschide) i fluidul curge de la pompa central spre cilindrii
roilor. (de ex, cnd ABS urmeaz s devin activ). Cnd ESP necesit
frnare activ (fr input de la conductor) supapa de aspiraie este
acionat i lichidul de frn curge direct de la pomp reversibil spre
cilindrii de frn ai roilor. Modul de meninere a presiuniiCnd este
detectat blocarea incipient a roilor, supapa de intrare trebuie s
ntrerup legtura dintre cilindrul central i roi pentru a preveni
creterea suplimentar a presiunii. Aceast funcie necesit acionarea
supapei de intare. n timpul frnrii active, pompa reversibil menine
curgerea lichidului de frn rezidual prin supapa limitatoare de
presiune (din supapa de comutare) i napoi spre pompa central.
Dac ambele supape de intrare a circuitului de frnare au fost
acionate (nchise) n timpu fazei de frnare activ, semnalul de
acionare a supapei de admisie este ntrerupt, pentru a evita uzura
inutil a pompei reversibile. Modul de reducere al presiunilorDac o
roat este pe cale de a se bloca, aceasta arat c n circuitul ei de
acionare este prea mult presiune. Acest exces de presiune trebuie
descrcat ct mai rapid posibil ntr-o operaie care leag cilindrul
roii cu circuitul de retur i acumulator. Aceasta este implementat
prin acionarea supapei de evacuare, astfel nct aceasta se deschide.
O dat cu reducerea presiunii, supapa de ieire nu mai este acionat,
revenind n poziia iniial. Avantaje
ESP reduce pericolul de derapare i astfel riscul de accident
ESP inlcude sistemele ABS i ASR. Astfel este eliminat riscul de
blocare al roilor la frnare (ABS) precum i patinarea (ASR) i astfel
riscul de accident
ESP este instantaneu: Sistemul analizeaz de 25 de ori pe secund
traiectoria autovehiculului i recunoate situaiile critice,
reacionnd instantaneu.
ESP nu trebuie activat. El este pornit n mod automat pentru a v
proteja ESP nu poate fi echipat ulterior. De aceea, luai cea mai
bun decizie nainte de a achiziiona un automobil nou
ESP salveaz viei. Studii ale principalilor productori de
autovehicule au demonstrat c ESP scade semnificativ numrul
accidentelor.
n ce situaii v ajut
Exemplul 1: Evitarea unui accident1. Frn puternic, volanul este
tras spre stnga. Maina risc s derapeze2. Se crete presiunea de
frnare la roata stnga spate: autoturismul rspunde3. Viraj pentru
redresare: vehicolul risc s supra-frneze. Se acioneaz frna stnga
fa4. Autoturismul este din nou stabil
INCLUDEPICTURE
"http://www.bosch.com.ro/products/Brakes/shared/00.gif" \*
MERGEFORMATINET Exemplul 2: Manevre brute, neateptate1. Maina risc
de derapeze. ESP-ul acioneaz automat frna dreapta fa.2. Vehiculul
este stabil3. Maina risc de derapeze. ESP-ul acioneaz automat frna
stnga fa.4. Vehiculul este din nou stabil
INCLUDEPICTURE
"http://www.bosch.com.ro/products/Brakes/shared/00.gif" \*
MERGEFORMATINET Exemplul 3: Suprafee cu aderen diferit a
carosabilului (ghea, zpad, ap, frunze uscate, nisip, pietri,
etc)
1. Maina risc de derapeze (sub-virare). ESP-ul acioneaz i frneaz
roata dreapta spate concomitent cu reducerea puterii motorului.2.
Vehiculul este stabil
Sistemul Anti-Patinare ASR
De ce avem nevoie de ASR? La demaraj, n special pe suprafee
alunecoase, se creaz condiii ca una sau mai multe roi s patineze.
Roile care patineaz nu pot transmite traciunea i nici nu pot
controla autoturismul sau vira. Sistemul anti-patinare recunoate
cnd trac'iunea exercitat de roi este mai mic dect cea cerut de ofer
i elimin patinarea ntr-o fraciune de secund astfel nct
autovehiculul pstreaz traciunea necesar.
Principalele componente ale unui sistem ASR sunt:
1. Agregatul hidraulic ABS, format din unitatea hidraulic ce
intervine asupra forelor de frnare i unitatea de comand dotat cu
microprocesor
2. Senzori de turaie ce monitorizeaz viteza de rotaie a fiecrei
roi
3. Comunicaia cu sistemul de management al motorulu
Avantajele ASR: mpiedic patinarea roilor
Crete stabilitatea vehiculului chiar la demaraj pe suprafee
foarte alunecoase (zpad, polei)
Autovehiculul rmne manevrabil
Scade drastic uzura cauciucurilor datorit eliminrii patinrii
Exemplul 1: Urcarea unei pante acoperite cu poleiFr ASR:Exemplul
1 - Fr ASR
1. oferul vrea s urce panta dar roile patineaz
2. Roile nu pot transmite traciunea datorit slabei aderene
3. Maina derapeaz incontrolabil
Cu ASR:Exemplul 1 - Cu ASR
1. oferul vrea s urce panta i roile au tendina s patineze
2. Unitatea de comand ASR regleaz traciunea independent pe
fiecare roat i elimin patinarea
3. Maina urc stabil panta cu traciunea maxim posibil
Exemplul 1: Accelerarea la ieirea dintr-o curb Fr ASR:Exemplul 2
- Fr ASR
1. oferul accelereaz prea puternic
2. Roile patineaz i maina pierde controlul i derapeaz
3. Maina nu mai poate fi controlat
Cu ASR:Exemplul 2 - Cu ASR
1. oferul accelereaz prea puternic dar unitatea de comand ASR
sesizeaz tendina roilor de a patina
2. ASR reduce traciunea individual pe roile respective i elimin
astfel riscul de patinare
3. Maina se nscrie stabil pe traiectoria dorit
4. CONCLUZIIAvnd n vedere faptul c numrul autovehiculelor care
circula pe drumurile publice au crescut vertiginos se impune creare
de autoturisme ct mai sigure att pentru cei care circul cu aceste
autoturisme ct i pentru pietoni.
Faptul de a avea o main care s corespund celor mai nalte norme
de siguran a devenit unul din cele mai importante criterii atunci
cnd cineva opteaz s cumpere un autoturism.
S-a constatat faptul ca existena ABS lui pe main reduce numrul
de accidente pe drumuri alunecoase cu 50%, ceea ce impune folosirea
ABS ului. Dac lum in calcul si celelalte sisteme de securitate
activ care au fost studiate si le aplicm pe autoturisme atunci
putem obine o reducere a accidentelor cu peste 70% fa de
autoturismele care nu sunt echipate cu astfel de sisteme.n general
toate sistemele de siguran mai sus menionate duc la un cost total
suplimentar pentru un autoturism de aproximativ 1700 de euro,
aceast sum poate varia de la productor la productor. Un simplu ABS
cost intre 500 600 de euro, dar avnd in vedere eficiena acestui
sistem nu este un cost care s fac cumprtorul s opteze pentru o
masin fr acest sistem.
Fig. 1.1.2. Elementele sistemului ABS/ASR
Pompa de injectie
Sistem de
Management
motor
franare
Operatii franare
Unitate control
ABS/ASR
modulator
electrovalva
Operatii motor
G
Fz
Fx
Fa
w
Fa : Fora de aderen
Ulei.
Fa
Fa = Fz (
Roile deblocate
Frnare pn la blocarea roilor.
Roile fa deblocate.
Roile fa blocate.
1.Unitate hidraulic
2.Captor vitez roat
3.Coroan dinat
4.Contactor STOP
5.Rulment instrumentat
6.Martor Nivocode+Stop+Service
7.Martor ABS
Disc
Tambur
- - - - Circuit electric
____Circuit hidraulic
Bloc hydraulique
Roi
Bloc hydraulique
Bloc hidraulic
Ro
EVITER
LE BLOCAGE
DES ROUES
Capteurs vitesses de roues
Contacteur de stop
Information vitesse vhicule
Voyants +
SyP
Electrovannes
Moteur
-
Pompe
Outil de diagnostic
Systme Antiblocage de Roues
Alimentation
EVITER
LE BLOCAGE
DES ROUES
Capteurs vitesses de roues
Contacteur de stop
Information vitesse vhicule
Voyants +
SyP
lectrovannes
Moteur
-
Pompe
Outil de diagnostic
Systme Antiblocage de Roues
Alimentation
EVITER
LE BLOCAGE
DES ROUES
Capteurs vitesses de roues
Contacteur de stop
Information vitesse vhicule
Voyants +
SyP
Electrovannes
Moteur
-
Pompe
Outil de diagnostic
Systme Antiblocage de Roues
Alimentation
EVITAREA
BLOCAJULUI
ROTII
Captorul de vitez al roii
Contactorul de stop
Informaia de vitez
Martor +
SyP
Electrovane
Motor
-
Pompa
Utilaj de diagnostic
Sistemul de Antiblocare al Roilor
Alimentare
U
0
t
U
0
timp
U
0
Alimentare
Informa
Calculator ABS
Calculateur ABS
Informatie
Pedal de frn
Grupul hidraulic
Calculator.
Motorul pompei.
.
Calculatr.
Calculat.
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
Pompe
Electrovann
Cylindre
rcepteur
Matre
cylindre
Rservoir
Pomp
Electrovane
Cilindru
receptor
Cilindru
principal
Rezervor
n verde: partea numai hidraulicn albastru : comanda
electrovanelor i a motorului pompei (M).
Evacuare
Viteza de referinta
Timp
Viteza
Admisie
Presiunea
Pomp
Maxi
Mini
1
0
1
0
1
0
PL
PF
Meninere
Coborre
Cretere
Curs pedal
Viteza unei roti
Viteza vehiculului
Vi
Vite
Admisi
P
hidraulic
Maxi
Mini
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
PL
PF
M
C
Controlul stabilitatii
Controlul stabilitatii
Fara
Inceperea
franarii
Cu
Inceperea
franarii
Cu
Faraa
Manevrabilitetea uniu autovehicul intr-o succesiune de curbe
stanga dreapta cu si fara ESP (stanga imaginii fara ESP, dreapta
imaginii cu ESP)
Elemente finale de control
Lantul elementelor ESP pe vehicule: 1 senzor de giratie si
acceleratie laterala, 2 senzor de inclinare a rotii, 3 senzor de
presiune primara, 4 Senzor de viteza a rotii, 5 Unitate control
ESP, 6 Moduplator hidraulic, 7 Franele, 8 Unitate de control
electronic a motorului, 9 Unghi de initiere, 10 Injectia de
combustibil, 11 Supapa de reglare.
Senzori
Unitate control ESP
ABS/TCS Regulator
MSR Motor
Regulator moment de franre
Regulator ESP
Functionarea si componentele ESP-ului
Senzor acceleratie laterala si rata de giratie
Senzori de viteza roata
Senzor rotire
volan
Asistent mecanic
la franare
Calculator motor
Unitate de control hidraulic cu controler electronic
integrat
Ilustrarea structurii generale a LWS3 cu elementele AMR
1 elemente AMR
2 Magneti
3 Rotor 1
4 Rotor 2
5 Roata dintata intermediara
6 Roata dintata conducatoare pe colana de directie
Senzor de giratie cu senzor de acceleratie laterala
(Senzor dual)
Senzor de presiune semiconductor
1 Silicon, 2 Vacuum, 3 sticla, p Presiunea
Sectiune a rotorului multipolar cu DF10 senzor de viteza a rotii
activ
Schema bloc ECU
1. Senzor de viteza a rotii, 2. Senzor de giratie cu senzor de
acceleratie laterala, 3. Senzor unghi de rotire volan, 4. Initiere,
5. Senzor presiune de franare, 6. Swich pedala de franare, 7.
Baterie, 8. Circuit de intrare, 9. Stabilizator de tensiune, 10.
Controler digital, 11. Interfata CAN, 12. Circuit de conducere, 13.
Memorii pentru erori si greseli, 15. Electrovalva pentru
modulatorul hidraulic, 16. Interfata de diagnoza, 17. Lampa
indicatoare,18. Lampa de avertizare.
PAGE 56
_1210935038.doc
_1210936043.docjdfgdfd
Rata de folosire a ESP-ului
Germania
Europa
Lume
Japonia
NAFTA
_1134895433.ppt
DISTANA PARCURS N FAZA DE REACIE
DISTANA TOTAL PN LA OPRIRE
_1134985024.ppt
Semnal captor
Vitez roat
Analiz semnal
Stategie reglare
Ordinea de reglare
Aciune hidraulic
Modificarea vitezei
Modification
de la vitesse
Intervention hydraulique
Stratgie de rgulation
Ordre de rgulation
Analyse du signal
Vitesse de roue
Signal Capteur
