31) ABS

Protiblokovací zařízení ( ABS ) zabezpečuje stabilitu automobilu při brzdění a brání zablokování kol při jakékoliv velikosti ovládací síly na brzdový pedál. ABS při brzdění sleduje každé kolo. Může tedy brzdný tlak dávkovat tak, že na každé kolo působí maximálně možná brzdná síla, aniž se některé z kol zablokuje. Regulace brzdné síly probíhá 4 až 12 krát za sekundu, v závislosti na tření kol o vozovku. Brzdná síla je při tom nastavena tak, že vždy ještě zbývá dostatečná boční vodící síla kola, vozidlo tedy zůstává řiditelné. Úlohou ABS není zkrácení brzdné dráhy. ABS má při brzdění : • Zaručit řiditelnost • Udržet stabilitu při jízdě • Ulehčit činnost řidiče • Zabránit zablokování brzděných kol • Snížit opotřebení kol Z toho vyplývají následující požadavky na ABS :  Funkce ABS musí být zachována i při nízké rychlosti  Při provozu ABS musí být zachován rovný rozjezd  Musí být minimalizováno rozhoupání vozidla při brzdění  ABS má systém sebekontroly a při výpadku musí brzdová soustava vozidlo bezpečně zabrzdit Správnou činnost celého zařízení ABS signalizuje řidiči žluté kontrolní světlo na přístrojové desce. Rozsvítí se při zapnutí zapalování a po spuštění motoru zhasne teprve tehdy, až zvláštní kontrolní zařízení elektronické řídící jednotky ověří, že zařízení funguje bez závady. Kontrolní zařízení ovšem „hlídá“ činnost celé soustavy při jízdě neustále a při jakékoli závadě se kontrolní světlo znovu rozsvítí. Při selhání protiblokovacího zařízení funguje celá brzdová soustava dále tak, jako by vozidlo nebylo ABS vybaveno. Rozdělení systémů ABS 1. Podle zpracování informací : • Mechanický systém ( již se nevyrábí ) – sériově použit u vozu Ford Scorpio • Elektronický systém 2. Podle skladby : • Skladba volná ( ADD ON ) – jednotlivé funkční složky volně – systém BOSCH • Integrovaná skladba – gunkční složky v kompaktním celku – systém ATE ( např. Škoda Felicie ) 3. Podle počtu kanálů a snímačů : • Varianta I (individuální regulace ) – ABS se 4 kanály a 4 snímači, rozdělení na přední a zadní část. Každé kolo má vlastní snímač otáček a každé kolo je individuálně řízeno. Z tohoto důvodu může při brzdění na různém povrchu vozovky dojít k velmi výraznému rozdílu tření, což může velice negativně ovlivnit stabilitu jízdy. Proto jsou při velkých třecích rozdílech řízeny brzdy zadních kol společně podle kola s nejmenším součinitelem přilnavosti. Tím se kolo s větším součinitelem přilnavosti při funkci ABS nepatrně nedobrzdí. Následkem toho je brzdná dráha o něco delší, což se však vrátí zpět ziskem stability vozidla. • Varianta II ( smíšená regulace ) – je charakteristická tím, že každé kolo má vlastní snímač, přední kola jsou řízena jednotlivě, zadní kola mají sice vlastní ventil, ale jsou řízena podle kola s nejmenším součinitelem přilnavosti. Moment rozdílu tření je proto velice nízký. Jenom u osobních motorových vozidel s malým rozchodem kol je zapotřebí ještě regulace rozdílu tření. Ta bývá často u osobních vozidel nainstalována. • Varianta III ( modifikovaná individuální regulace ) – je vlastně obměněná regulace varianty I. Během regulace přední nápravy není při blokování jednoho kola zvyšován brzdný tlak v neblokujícím kole, ale je udržován na stálé hodnotě. Tlak v brzdovém válci blokujícího kola je snižován do té míry, až je dosažena příslušná obvodová rychlost. Pak může být brzdný tlak na tomto kole zvýšen. Poté je zvýšen také tlak na kole s vyšší přilnavostí do té míry, že druhé kolo opět blokuje. Regulační proces se opakuje a pokračuje až do zastavení vozidla. Funkční složky a schéma ABS Každý ABS má tři hlavní funkční složky : 1. Snímače otáček ( u kol, popř. na hnacím kuželovém pastorku zadní nápravy ) 2. ABS elektroniku – elektronickou řídící jednotku 3. Hydraulickou jednotku Princip funkce jednotlivých složek Snímače předávají impulsy otáček kol do elektronické řídící jednotky. Elektronická řídící jednotka provádí výpočet, regulaci, kontrolu, hlídání a varování, ukládání chyb. Hydraulická jednotka na příkaz elektronické řídící jednotky nezávisle upravuje tlak v brzdových válcích. Její hlavní částí jsou elektromagnetické ventily a čerpadlo brzdové kapaliny. Konstrukce jednotlivých složek a) Snímače – pro snímání otáček kol se používají indukční snímače. Na hřídel ( náboj ) kola se namontuje ozubený kotouč, tzv. pólové kolo, jehož otáčky snímá indukční snímač. b) Hydraulická jednotka má tyto části : • Elektromagnetické ventily • Motor pro pohon zpětného dopravního čerpadla kapaliny • Dopravní čerpadlo • Zásobník tlaku kapaliny • Zástrčka a relé Princip regulace Na začátku brzdění stoupá brzdný moment, moment tření vozovky působící v tomto okamžiku následuje s malým časovým opožděním. Zpoždění kol je malé. Brzdový prokluz stoupá. Jestliže prokluz brzd překročí stabilní oblast, pak sice brzdný moment stoupá dál, ale moment tření vozovky z§stává konstantní. Z toho vyplývá zvyšující se rozdíl mezi brzdným momentem a momentem tření vozovky. Zpoždění kol silně stoupá, až dosáhne maxima. ABS využívá k výkonu regulace vzájemný poměr kola ve stabilní a nestabilní oblasti. Řídící okruh ABS se skládá z následujících částí : 1. Řídící prostor : • Třecí pár ( pneumatika/ vozovka ) 2. Rušivé veličiny : • Stav vozovky • Zatížení vozidla • Stav pneumatik 3. Regulátor : • Řídící jednotka se snímači o počtu otáček kol 4. Řídící veličiny • Brzdný prokluz – vypočítává se z referenční rychlosti a obvodové rychlosti kola • Referenční rychlost – rychlost při optimálním brzdném prokluzu ( při částečném brzdění je referenční rychlost zjišťována z obvodových rychlostí dvou úhlopříčně ležících kol ), při náběhu ABS je referenční rychlost z počáteční rychlosti stupňovitě snižována • Počet otáček kol a z toho odvozené zpoždění kol a zrychlení kol Činnost protiblokovacího zařízení Snímače při jízdě převádějí otáčky kol na elektrický signál a ten se přivádí do řídící jednotky. Když při prudkém zabrzdění řídící jednotka zjistí nebezpečí zablokování kol, automaticky vydá hydraulické jednotce signál ke zmenšení tlaku brzdové kapaliny v okruhu blokujícího kola, aby se kolo uvolnilo a brzdilo jen tak, aby se nezablokovalo. Když se otáčky kola potom zvýší a nebezpečí zablokování pomine, řídící jednotka vydá opačný signál. Tlak brzdové kapaliny v soustavě se tím trochu zvýší a brzdění se zintenzivní. Všechny tyto děje proběhnou za několik tisícin sekundy. Princip činnosti hydraulické jednotky 1. Fáze – zvýšení tlaku. Elektromagnet je bez proudu, pružina udržuje píst ve spodní poloze, horní kuželový ventil na zvýšení tlaku je otevřený ( kapalina může proudit k pracovnímu válci ). Systém pracuje jako bez ABS. 2. Fáze – udržování tlaku. V důsledku překročení prahové hodnoty zpomalování kola dává elektronika signál k udržení tlaku, kdy elektromagnet budí tzv. udržovacím proudem. Píst je vtažen oproti pružině, oba kuželové ventily se zavřou. Tlak brzdové kapaliny v pracovním válci zůstává stejný, přestože řidič nadále zvyšuje tlak v hlavním válci brzdy tlakem nohy. 3. Fáze – snížení tlaku. Není – li udržení tlaku dost účinné pro zabránění blokování kola, elektronika přepne elektromagnet na vyšší hodnotu buzení. V důsledku toho píst postupuje dále nahoru a dolní ventil se otevírá. Do zásobníku tlaku proudí brzdová kapalina a tlak v pracovním válci poklesne. Paralelně s tím spustí elektronika spínacím relé motor čerpadla, které ze zásobníku přečerpá brzdovou kapalinu do hlavního válce brzdy ( je cítit mírné vibrace, pulsování na pedálu ). Z této fáze se systém vrací zpět do 1.fáze tj. zvýšení tlaku. Brzdový tlak modulují elektromagnetické ventily na každém kole zvlášť, a to na příkaz ABS elektroniky v souvislosti s naměřeným počtem otáček 109 až 20 krát za sekundu. Do systému ABS bývá integrován systém EBV – je to dodatečný program k původnímu programu ABS, který umožňuje jemnější regulaci brzdného tlaku u zadních kol. Může působit i u normálního brzdění ( tedy nejen při prudkém/ panickém brzdění ), a to závisí na stavu zatížení vozidla a přilnavosti vozovky. Na rozdíl od ventilu omezujícího tlak na zadních brzdách ( regulátor, příp. AZR ) není regulace EBV určována brzdným tlakem, ale skluzem kol. V závislosti na skluzu umožňuje elektronické rozdělování brzdných sil EBV snížení brzdného tlaku na zadních brzdách, čímž se zvyšuje jízdní stabilita v porovnání s konvenčními systémy. Výpadek regulace ABS neznamená nutně výpadek funkce EBV. Mechanický brzdový asistent „pozná“ z brzdění řidiče, že vznikla nouzová situace a zahájí automaticky plné brzdění, projeví se funkce ABS. To se děje během milisekund. Po počátečním silném brzdění řidič příliš brzy sníží sílu na brzdový pedál. Brzdový asistent zajistí, že brzdový účinek ABS nepřestane. Brzdovým asistentem se zkrátí brzdná dráha o 15 až 40%. Protože asistent zpomaluje vozidlo až na meze blokování kol, používá se brzdový asistent výhradně u vozidel se systémem ABS. Pracuje čistě mechanicky a je zabudován do posilovače brzdného účinku. Vývoj systémů ABS První generace ABS byl systém firmy Lucas s hydraulicko – mechanickou regulační jednotkou ( např. Ford Escort, Orion ). Druhá generace má elektronické zařízení s klasickým brzdovým systémem ( Bosch, Lucas ). Třetí generace je integrovaný ABS s elektronickým řízením. Výrobci ATE, BENDIX aj. Systém ATE Mark 20 je používán i ve vozech Škoda Felicia.