STRONA GŁÓWNA

       ABS

       ASR
       ESP
       AIRBAG
       NAPINACZE

       BEZP. BIERNE

       AUTOR
 

 

 

Układ regulacji poślizgu napędu ASR

 

Nadmierny poślizg może być niebezpieczny nie tylko przy hamowaniu, ale tak-że w przypadku kół napędowych. Przed zablokowaniem kół przy hamowaniu chroni układ przeciwblokujący. Jego rozbudowa o dalsze funkcje umożliwiła stworzenie układu zabezpieczającego przed nadmiernym poślizgiem kot napędowych. Układ ten oznaczany jest najczęściej skrótem ASR (Anti Skid Regulation -ang. lub Anti-Schlupf Regulierung -niem.) lub TCS (Traction Control System - ang.). Poszczególni producenci stosują też inne nazwy handlowe.

 

Układ ASR powinien działać w sytuacjach, gdy grozi utrata przyczepności kół napędo­wych, zwłaszcza w czasie jazdy po śliskiej na­wierzchni, a mianowicie:

- przy ruszaniu

- przy pokonywaniu wzniesienia, zwłaszcza na niejednorodnej nawierzchni

- przy przyspieszaniu na zakręcie

 

     Układ ASR, obok poprawy właściwości trak­cyjnych pojazdu, daje także dodatkowe korzyści:

- przeciwdziałając nadmiernemu poślizgowi kół napędowych zwiększa stateczność poprzecz­ną, zwłaszcza w przypadku napędu tylnego

- zmniejsza zużycie opon

- zmniejsza naprężenia w układzie napędo­wym, przeciwdziałając nagle pojawiającym się obciążeniom, występującym wtedy, gdy ślizga­jące się koło trafia na fragment bardziej szorst­kiej nawierzchni

- informuje kierowcę o wystąpieniu nadmier­nego poślizgu zapaleniem lampki kontrolnej

 

Zasada działania

           Układ ASR, podobnie jak układ ABS, śledzi prędkości obrotowe kół. W przypadku wykrycia, że prędkość obrotowa kot napędowych jest większa od prędkości obrotowej kół nie napę­dzanych, a różnica tych prędkości przekracza założoną wartość, co świadczy o wystąpieniu nadmiernego poślizgu kół napędowych, następuje zmniejszenie doprowadzanego do nich momentu napędowego. Układ ASR reguluje po­ślizg kół w taki sposób, aby pozostawał on w przedziale wartości optymalnych, a więc ta­kich, przy których uzyskuje się największą siłę przyczepności kot do podłoża. Zapewnia to uzyskanie maksymalnej możliwej w danych wa­runkach siły napędowej oraz zabezpiecza przed zerwaniem przyczepności.

Przeciwdziałanie nadmiernemu poślizgowi kół napędowych przez zmniejsza-nie doprowa­dzanego do nich momentu napędowego tylko na drodze ograniczania momentu obrotowego silnika, może być jednak w wielu przypadkach zbyt wolne, co wynika z dużej bezwładność ste­rowania silnikiem. Dla przyspieszenia działania nowo-czesne układy ASR wykorzystują hamul­ce, aby w pierwszej chwili pojawienia się nad­miernego poślizgu kół napędowych przyhamo­wać je, zanim jeszcze zostanie zredukowany moment obrotowy silnika. Dodatkową korzyścią zastosowania hamulców jest możliwość regula­cji momentu napędowego indywidualnie dla każdego z kół napędowych, co ma szczególne znaczenie w przypadku jazdy po drodze o nie­jednorodnej nawierzchni (różnej przyczepności kół w lewym i prawym siadzie).

  Sterowanie momentem obrotowym silnika

Układ ASR musi mieć możliwość sterowania pracą silnika niezależnie od rozkazów wysyła­nych przez kierowcę. Dlatego też sterowanie przepustnicą silnika z zapłonem iskrowym lub pompą wtryskową silnika z zapłonem samo­czynnym nie może odbywać się przez ich me­chaniczne połączenie z pedałem przyspiesza­nia. Układ cięgien musi być zastąpiony przez układ elektroniczny, składający się z czujnika położenia pedału przyspieszania, elektroniczne­go sterownika i silnika wykonawczego. W razie potrzeby, gdy uaktywnia się układ ASR, sterow­nik elektroniczny ma możliwość realizowania je­go sygnałów niezależnie od sygnału docierają­cego z pedału przyspieszania.

W przypadku silników z zapłonem samo­czynnym zmniejszenie momentu obrotowego odbywa się przez zmniejszenie dawki paliwa podawanego przez pompę.

W przypadku silnika z zapłonem iskrowym zmiana kąta ustawienia przepustnicy odbywa się za pomocą układu elektronicznego sterowa­nia przepustnicą - ETC (Electronic Throtle Control - ang.). Dodatkową możliwością wpływania na moment obrotowy silnika z zapłonem iskro­wym jest sterowanie układem zapłonowym i/lub układem wtryskowym, realizowane zwykle przez odrębny układ sterowania silnika. W przy­padku układu zapłonowego polega to na wyta­czaniu pojedynczych zapłonów, gdy konieczna jest gwałtowna redukcja momentu obrotowego silnika, lub zmniejszaniu kąta wyprzedzenia zapłonu, gdy zmniejszanie momentu powinno od­bywać się łagodniej. W przypadku wykorzysty­wania układu wtryskowego zmniejszanie mo­mentu silnika uzyskuje się przez wyłączanie wtrysków w pojedynczych cylindrach.


     Rys. 4. Porównanie szybkości korygowania błędu regulacji poślizgu kół w przypadku zmiany kąta otwarcia przepustnicy i uruchomienia hamulców (1), zmiany kąta otwarcia przepustnicy i sterowania zapłonem (2) oraz tylko zmiany kąta otwarcia przepustnicy (3)

     Na rys. 4 porównano szybkość korygowania błędu regulacji momentu napędowego w zależ­ności od przyjętego sposobu regulacji: tylko zmiana kąta otwarcia przepustnicy, zmiana ką­ta otwarcia przepustnicy i zmiana kąta wyprze­dzenia zapłonu lub zmiana kąta otwarcia prze­pustnicy i wykorzystanie hamulców. Widać, że wykorzystanie hamulców przyspiesza proces regulacji.

 

Sterowanie hamulcami

     Aby układ ASR mógł uruchamiać hamulce bez ingerencji kierowcy, należało układ hamul­cowy wyposażyć w źródło energii. W pneuma­tycznych układach hamulcowych samochodów ciężarowych i autobusów takim źródłem energii, podobnie jak w przypadku zwykłego hamowania, jest sprężone powietrze zmagazynowane w zbiornikach układu hamulcowego. Schemat układu ABS/ASR samochodu ciężarowego przedstawia rys. 5.


  Rys. 5. Schemat pneumatycznego układu hamulcowego z układem ABS/ASR:

1 - czujniki prędkości obrotowych kół,

2 - siłowniki hamulcowe kół przednich,

3 - zawór sterujący hamulców kół przednich,

4 - zbiornik sprężonego powietrza zasilający dodatkowe odbiorniki,

5 - siłowniki hamulcowe kół tylnych (napędowych),

6 - zawory sterujące hamulców kół tylnych,

7 - zawory dwudrożne,

8 - zawory sterowania różnicowego,

9 - sterownik elektroniczny,

10 - zawór sterowania silnikiem,

11 - zawór dwudrożny,

12 - siłownik pompy wtryskowej,

13 - przewód sterowania zwalniaczem (przepustnica wydechu),

14 - zbiornik sprężanego powietrza hamulców kół przednich,

15 - zbiornik sprężonego powietrza hamulców kół tylnych

 

 


     Rys. 6. Schemat układu ABS/ASR samochodu z hydraulicznym układem hamulcowym: 1 - czujniki prędkości obro­towej kół, 2 - modulator hydrauliczny ABS/ASR, 3 - elektroniczny sterownik ABS/ASR, 4 - elektroniczny sterownik przepustnicy silnika (ETC), 5 - elektroniczny sterownik zapłonu i wtrysku paliwa, 6 - przepustnica silnika, 7 - pedał przyspieszania,8 - pompa hamulcowa

 

Na rys. 6 przedstawiony jest natomiast schemat układu ABS/ASR, stosowanego w sa­mochodach osobowych z hydraulicznym ukła­dem hamulcowym. W stosunku do układu ABS, z którego się wywodzi, konieczne było w tym przypadku zmodyfikowanie modulatora hy­draulicznego tak, aby istniejąca w tym układzie pompa mogła tłoczyć płyn do siłowników me­chanizmów hamulcowych wtedy, gdy układ pracuje w trybie regulacji ASR, Schemat takie­go układu z modulatorem ABS/ASR przedsta­wia rys. 7. Obok elementów, które występowa­ły już w układzie ABS, a mianowicie: pompa, tłumik, akumulator ciśnienia oraz zawory dolo­towy i wylotowy dla każdego z kół, występują tu dodatkowo po dwa zawory dla każdego z kół napędowych, umożliwiające zmianę kierunku przepływu płynu hamulcowego przez pompę. Dzięki tym zaworom pompa może być wyko­rzystywana do zasilania hamulców, gdy układ pracuje w trybie ASR. W normalnym trybie pra­cy układu hamulcowego i przy regulacji ABS zawór ssący pozostaje zamknięty, a zawór ste­rujący - otwarty. W przypadku konieczności zmniejszania siły hamowania (regulacja ABS) pompa powrotna przez otwarty zawór wylotowy i przy zamkniętym zaworze dolotowym wysysa płyn hamulcowy z siłownika hamulca. W trybie regulacji ASR zawór sterujący pozostaje za­mknięty, a przez otwarty zawór ssący pompa powrotna zasysa płyn hamulcowy z pompy ha­mulcowej i tłoczy go przez zawór dolotowy do siłownika hamulca.

Rys. 7. Schemat układu hydraulicznego z modulatorem ABS/ASR: 1 - pompa hamulcowa, 2 - modulator, 3 - zawory ssące, 4 - zawory sterujące, 5 - tłumiki, 6 - silnik pompy, 7 - pompa powrotna, 8 - akumulatory ciśnienia, 9 - zawory dolotowe, 10 - zawory wylotowe. Samochód z napędem kół przednich i układem hamulcowym z krzyżowym podziałem na obwody: TP - koło tylne prawe, PL - przednie lewe, PP - przednie prawe, TL - tylne lewe

 

  Działanie układu ASR przy jeździe po niejednorodnej nawierzchni

Układ ASR w przypadku ruchu po niejedno­rodnej nawierzchni daje podobny skutek, jak mechanizm różnicowy o zwiększonym tarciu lub z blokadą; nie jest jednak w stanie w pełni go zastąpić. Jest rozwiązaniem prostszym i tań­szym, ale nie nadaje się do długotrwałego sto­sowania. Doraźnie jednak ułatwia wydostanie się z trudnej sytuacji drogowej. Przed zniszcze­niem hamulców chroni wyłącznik czasowy, w który wyposażony jest układ ASR.

Układ ASR, wykorzystujący hamulce do re­gulacji poślizgu kół napędowych, może w istot­ny sposób poprawić możliwość wykorzystania siły napędowej silnika w czasie jazdy po dro­dze, charakteryzującej się różną przyczepno­ścią kół do nawierzchni w lewym i w prawym śladzie (rys. 8).

Rys. 8. Śliska nawierzchnia w prawym śladzie uniemożliwia wykorzystanie przyczepności kół w lewym śladzie
 


Większość samochodów jest wyposażanych w konwencjonalne mechanizmy różnicowe bez blokady lub zwiększonego tarcia, które umożli­wiają poruszanie się kół napędowych z różnymi prędkościami i rozdzielają moment napędowy mniej więcej równomiernie pomiędzy oba koła. Niedogodnością tego typu mechanizmów różni­cowych jest to, że wielkość momentu napędo­wego ograniczona jest przez przyczepność koła, poruszającego się po śliskiej nawierzchni (rys, 9a).

 

Rys. 9. Siłą napędowa możliwa do przeniesienia przez koła w czasie ruchu po niejednorodnej nawierzchni w samochodzie z konwencjonalnym mecha­nizmem różnicowym (a), z mechanizmem różnicowym z blokadą (b) i z układem ASR wykorzystującym hamulce. W prawym śladzie nawierzchnia śliska, w lewym – szorstka

 

 

 

 

Jeśli prawe koło, znajdujące się na śliskiej nawierzchni o współczynniku przyczepności przylgowej p może przenieść siłę napędową większą od wartości siły napędowej w kole pra­wym, powiększonej o wartość wynikającą z tar­cia wewnętrznego mechanizmu różnicowego

F, = Fp + Mt/r

gdzie: M, - moment tarcia wewnętrznego, r - promień koła

 

 

Podsumowanie

 

Układ regulacji poślizgu kół przy ruszaniu ASR jest uzupełnieniem, a zarazem rozszerzeniem funkcji ABS. Ogranicza obracanie się kół napędowych z poślizgiem, zwłaszcza przy dostarczeniu zbyt dużej mocy na śliskiej nawierzchni. Oba układy ABS i ASR we współczesnych samochodach są ze sobą tak silnie zintegrowane, że posiadają wspólną centralkę elektroniczną, w której zapisane są programy pracy obu systemów. Stan pracy układu przeciwpoślizgowego polega na przyhamowywaniu jednego lub obu kół napędzających przy pomocy układu hamulcowego wyposażonego w centralę elektrohydrauliczną. Czasami jednak za pomocą tych czynności nie udaje się zlikwidować poślizgu. Niezbędnym wiec wymogiem dla pojazdów posiadających ASR jest zastosowanie tzw. "elektronicznego pedału przyspieszenia". Zasada działania tego urządzenia polega na umożliwieniu integracji układu elektronicznego ASR w stopień otwarcia przepustnicy nawet wbrew woli kierującego. Dzieje się tak tylko w skrajnych przypadkach gdy moment napędowy przekazywany na koła napędzające będące w stanie poślizgu jest zbyt duży i skuteczność przyhamowywania dla odzyskania przyczepności jest niewielka. Wówczas to zostaje automatycznie przymknięta przepustnica w celu zmniejszenia rozwijanej mocy przez silnik.

Rys. 10. Schemat blokowy zintegrowanego systemu ABS/ASR firmy BOSCH:
1 - elektroniczna jednostka sterująca,                  13 - poślizg koła1,
2 - jednostka sterująca pracą silnika MOTRONIK,    14 - poślizg koła 2,
3 - EMS elektroniczny pedał przyspieszenia,          15 - masa wirująca,
4 - silnik, sprzęgło, skrzynia biegów,                      p - ciśnienie płynu hamulcowego
5 - mechanizm różnicowy,                                  v1 - prędkość koła
6 - elektrohydrauliczna centralka ASR,                  vf - prędkość samochodu,
7 - elektrohydrauliczna centralka ABS,                    l - poślizg,
8 - pompa hamulcowa,                                      QR - moment bezwładności koła,
9 - hamulec,                                                   MA - moment napędowy skrzyni biegów,
10 - koło 1,                                                     MB - moment hamujący,
11 - koło 2,                                                     MR - moment wypadkowy na kole,

12 - czujnik prędkości kół,                                 MS - moment indukowany.
 

 

 

Głównym elementem całego systemu jest oczywiście elektroniczny zespół sterujący ABS/ASR. Firma WABCO będąca również producentem tego typu układów zaopatruje swój zespół sterujący w 35-biegunowych przyłączy wtykowych z bogatą liczbą końcówek dla przyłączy diagnostycznych jak również przyłączy elektroniki silnika i wyjścia do lampki ASR. Specjalnie zintegrowane obwody wejściowe łączą czujniki indukcyjne kół z zespołem sterującym, przetwarzają sygnały na kompatybilne do komputerowych i sprawdzają tor sygnałowy czujników, obwód wyjściowy i licznik. Cztery wejściowe kanały umożliwiają przedstawienie wszystkich konfiguracji układów ABS/ASR. Właściwe filtrowanie i obróbka sygnału według algorytmu ABS/ASR dokonuje się w komputerze wyposażonym w 16 bitowy mikroprocesor posiadający 8kB pamięci ROM. Każdemu licznikowi kanałowemu lub głównemu jest przyporządkowany jeden 8 bitowy mikroprocesor, który ma zadanie zabezpieczające. Oprócz tego występuje licznik mocy, który połączony jest z zaworami elektromagnetycznymi układu ABS. Elementy dozorujące muszą działać jako niezależne od dozorowanych elementów hardware. W związku z tym we własne systemy kwarców zaopatrzone są nie tylko główne liczniki lecz także liczniki zabezpieczające.

Zasilanie zapewniające działanie zaworów elektromagnetycznych centrali elektrohydraulicznej uzyskane jest oddzielnym przyłączem. Nowością tego rozwiązania są wejścia do przełączników funkcji ABS i ASR, jak również przyłączy do przeprowadzenia diagnostyki, elektronicznego wpływu na silnik i elementów pamięci dla zarejestrowania parametrów i uszkodzeń.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

copyright© kamil 'kamilek' szamreta 2003                                                                                   Mechaniak Developez Team