Republika Srbija
Visoka škola primenjenih strukovnih studija
Vranje
SEMINARSKI RAD
Predmet:
Dijagnostika motornih vozila
Tema: ABS Sistemi vozila
Profesor
:
Student:
Mr. Nenad Janjić
Ivica Nikolic /SI
Vranje, 2014.
Ivica Nikolic /SI
ABS sistemi vozila
Profesor: Nenad Janjic
Page 2
1. Uvod
Sisteme u modernim motornim vozilima karakteriše mnoštvo kompleksnih kontrolnih I
regulacionih sistema koji optimalno prilagođavaju karakteristike vozila prema
odgovarajućim uslovima vožnje. Poznati sistemi su elektronski uređaji za regulaciju
kočnog sistema u cilju veće bezbednosti, u smislu regulisanja automatskog klizanja pri
kočenju (ABS, ESP itd) ili pri ubrzavanju. Anti Lock Bracking Systems (ABS) postao je
standardni uređaj u svim savremenim vozilima. U današnje vreme veliki procenat vozila
starosti od 0 do 10-12 godina, je opremljen sa ABS.
Postojeće informacije o dostupnosti i pouzdanosti ovih sistema su nedovoljni. Dalje, nije
definisan način na koji funkcionisanje ovih sistema može biti efikasno provereno.
Danas, efikasnost ovih sistema testira se samo nakon proizvodnje vozila, te se tokom
celog radnog veka vozila, ne vrše nikakva dalja testiranja ili periodični pregledi ovih
sistema. Sprovode se jedino samo-kontrole koje vrši sistem za samodijagnostiku, te se
rezultati beleže u memoriju ECU kao greške. Nepoznato je da li su ove samo-kontrole
dovoljne da obuhvate većinu grešaka koje se javljaju u sistemu, ili su neophodni dodatni
testovi. Ipak, ova informacija je neophodna za procenu uticaja ovih sistema na
bezbednost u saobraćaju.
Zbog toga, u ovoj studiji ispitano je funkcionalno ponašanje starijih ABS sistema
pomoću ABS Test Bench na 4 točka, od TUEV Rheinland. Veliki broj vozila (više od
250) je ispitan u cilju obezbeđivanja korektnosti statistike. Vozila za testove
obezbeđivana su tokom periodičnih tehničkih pregleda u ispitnim objektima TUEV
Kraftfahrt. Ispitna sekvenca za ABS Test Bench definisana je tako da omogući
detektovanje kvarova ABS-a. Nakon sakupljanja podataka, sprovedena je detaljna
analiza podataka. Rezultat ove analize određuje stopu neispravnosti ABS.
Analizirano je funkcionalno ponašanje tokom ispitivanja efikasnosti i kvarovi koji su se
javili upoređivani su sa sadržajem memorije greške pre i posle ispitivanja efikasnosti. Uz
to, generisana je važna informacija o stopi detekcije kvara dva ispitna tipa. Dalje, vršena
su ispitivanja da li je praktično ostvarljivo uvođenje ovih testiranja u trenutnoj proceduri
koja važi na linijama TEHNIČKOG PREGLEDA.
Ivica Nikolic /SI
ABS sistemi vozila
Profesor: Nenad Janjic
Page 4
ABS se, u osnovi, sastoji od sledećih glavnih komponenti (vidi sliku 2.1):
Senzori brzine točka – mere brzinu točka i prenose informaciju do elektronske
kontrolne jedinice (ECU)
Elektronska kontrolna jedinica (ECU) – prima informacije od senzora, određuje
kada će se točak blokirati i kontroliše hidrauličnu kontrolnu jedinicu.
Hidraulična kontrolna jedinica (HCU) – kontroliše pritisak u kočnim vodovima
vozila.
Ventili – nalaze se na kočnom vodu svake kočnice; kontroliše ih HCU i njima
reguliše pritisak u kočnim vodovima.
Pri kočenju, ECU očitava signale dobijene od elektronskih senzora koji prate obrtanje
točka. Ako stepen obrtanja nekog točka naglo opadne, ECU šalje signal hidrauličnoj
kontrolnoj jedinici (HCU) da smanji pritisak u kočnom vodu tog točka. Kada točak počne
opet da se obrće normalnom brzinom, kontrolna jedinica vraća pritisak u kočnom vodu.
U zavisnosti od sistema, ovaj ciklus može da se javi i do 15 puta u sekundi. Sistemi
ABS koriste različite šeme u zavisnosti od tipa kočnice koji se koristi: 4 kanala – 4
senzora ABS; 3 kanala – 3 senzora ABS, 2 kanala – 2 senzora ABS.
2.4. 3-kanalni ABS naspram 4-kanalnog ABS-a
U 3-kanalnom ABS-u, hidraulični pritisak na prednje i na zadnje kočnice se obezbeđuje
individualno, kao kad bi bila samo jedna, iako se brzina točka može meriti na sva četiri
točka posebno. Ovaj sistem je manje komplikovan i jeftiniji je za izradu, ali ne daje
bezbednost i kontrolu kao četvorokanalni ABS. U 4-kanalnom ABS, hidraulični pritisak
se obezbeđuje na sve četirikočnice individualno, a brzina točka se takođe meri na sva 4
točka pojedinačno. Blokiranje točka se može kontrolisati i sprečiti na sva 4 točka
posebno. Ova arhitektura sistema povećava bezbednost I kontrolu u odnosu na 3-
kanalni ABS.
3. ABS Ispitni uređaj TÜV Rheinland
Konvencionalni ispitni uređaji sa jednom osovinom i/ili konvencionalni uređaji za
ispitivanje kočnica nisu adekvatni za razvoj i ispitivanje kompleksnih sistema kao što je
ABS, jer su kod njih ispitni uslovi kreirani tako da mogu samo neadekvatno simulirati
zbirna opterećenja koja se javljaju tokom vožnje kao i dinamičke radne uslove. Do sada,
ispitna oprema koja se približila realnosti, sastojala se od skupe dvoosovinske "ispitne
klupe" za masu zamajca, ili veoma skupe elektronski kontrolisane ispitne klupe
(uređaja). Takvi uređaji su bili dizajnirani da simuliraju iste sile koje se javljaju na točku
vozila tokom kočenja ili ubrzavanja na putu. Kompleksni uslovi klizanja između
pneumatika i puta zahtevali su, ne samo primenu skupljih elektronski kontrolisanih
sistema za simulaciju koja približno odgovara realnim uslovima na putu, već i u ispitni
uređaj moraju biti instalirane visoke pogonske snage zbog dinamičkih procesa koji se
moraju uzeti u obzir zajedno sa efektivnim momentima inercije u vožnji. Zbog toga se
troškovi simulacije puta na ispitnim uređajima moraju smatrati relativno visokim.
Ivica Nikolic /SI
ABS sistemi vozila
Profesor: Nenad Janjic
Page 5
3.1. Mogućnosti testiranja ABS-a
Postoji mnogo aplikacija koje ne zahtevaju uvek ispitni uređaj, omogućavajući simulaciju
svih radnih uslova koji se mogu pojaviti tokom vožnje i kočenja. Primarni cilj ovog rada
koji se vrši u Institutu za bezbednost u saobraćaju na TÜV Rheinland (Agencija za
tehničko ispitivanje Rhineland) treba da bude kreiranje jeftine ispitne opreme za proveru
sistema za regulisanje proklizavanja, na primer, za serije ispitivanja vozila, kao i
omogućavanje razvojnog rada u ograničenoj meri. Analize tržišta uređaja koji su
trenutno u ponudi za ovu svrhu, otkrile su da su ti uređaji neodgovarajući za ispitivanje
ABS-a, usled najmanje jednog od navedenih razloga:
Konvencionalni uređaji za ispitivanje kočnica koštaju do 30.000 eura i ne
omogućavaju ispitivanje ABS-a jer su ispitne brzine od 5 km/h previše niske; tu
još uvek ne postoji nikakva ABS regulacija.
Uređaji koji koštaju do približno 250.000 eura pokreću točkove vozila tako da to
odgovara brzini od oko 20 km/h čime se dobija signal brzine od senzora.
Ispitivanje se sprovodi na ovaj način kao i putem ispitnog programa ABS
elektronike. Ovi uređaji instalirani su na krajevima linije za sklapanje u
proizvodnim pogonima proizvođača vozila, za završnu proveru. To je ispitna
procedura koja je tipski specijalizovana i ona ima previše ograničenu
upotrebljivost da bi se mogla generalno upotrebljavati.
Uređaji čija je cena koštanja oko 500.000 eura obično se baziraju na konceptu
mase zamajca i dozvoljavaju ispitivanje ABS-a nezavisno od tipa i to merenjem i
vrednovanjem brzina točkova. U ovom slučaju, ABS regulacioni krugovi su
dokazivi.
Najskuplji uređaji opremljeni su sa d.c. motorima sa 4 brzine kontrole, čija izlazna
snaga prelazi 40 kW po točku. Ovi uređaji koštaju više od milion eura! Ispitivanja
na uređajima sa panelima koji su konstruisani tako da omogućavaju
demonstriranje potpunog ABS regulacionog kruga na njima, nisu se pokazala
kao uspešna. Može se zaključiti, prema trenutnim informacijama, da, još uvek,
jeftini uređaji za testiranje ABS-a nisu dostupni na tržištu.
Ivica Nikolic /SI
ABS sistemi vozila
Profesor: Nenad Janjic
Page 7
3.3.1. Klizni element
Sile na točku koje se prenose pri kočenju proizvode klizanje pneumatika uzrokujući
habanje pneumatika tokom kočenja. Ova pojava može da se minimalizuje dobijanjem
prenosa sila bez klizanja između pneumatika i valjka (u optimalnom slučaju, pneumatici
i valjak se ponašaju kao dva zupčanika) i prenos klizanja koje proizvodi habanje na
pojedinačne klizne elemente, kao što je prikazano na slici 3.2.
Slika 3.2
Postoje različiti tipovi ovih elemenata klizanja, kao što su regulisane frikcione, fluidne ili
magnetne spojnice, preduslov je uvek da ovi elementi uspostavljaju isti odnos između
obrtnog momenta I klizanja, kao što bi bilo i pri stvarnoj frikcionoj kombinaciji
pneumatik/led. Primena odvojenog frikcionog elementa stvara merenu vrednost
nezavisno od određene kombinacije pneumatik/led. Zato nema nikakvog značaja da li je
pneumatik na ispitnoj klupi vlažan ili suv; samo se mora osigurati da se momenti koji se
javljaju u kliznim elementima mogu preneti na kontaktnu površinu između pneumatika i
valjka. Tako ABS regulator uvek deluje na regulatorni deo koji se može reprodukovati.
3.3.2. Pogonski i klizni elementi
Dodatna cena kliznog elementa, povećani konstruktivni i energetski zahtevi, rezultirali
su potrebom za dizajniranjem pogona koji bi objedinio pogonske i klizne funkcije. To
mora biti pogon koji sadrži odnos između obrtnog momenta motora i klizanja ili brzine,
odnosno, ono što je na Slici 3.1 označeno kao radne karakteristike. Odgovarajući pogon
je specijalni tip trofaznog asinhronog motora sa kaveznim rotorom na čije je
karakteristike momenat/brzina uticano tako da odgovaraju koeficijentu trenja/klizanja
pneumatika na ledu. Posledično, obrtni momenat MR koji se javlja na putu tokom
vožnje, na ispitnom uređaju se stvara pomoću asinhronog motora. U principu, u ovom
konceptu, motor može direktno da pogoni glavčinu točka (bez točka i pneumatika) pošto
je klizanje koje se uglavnom javlja između pneumatika i valjka na konvencionalnim
ispitnim uređajima, prebačeno na obrtno polje klizanja asinhronog motora. U asinhronoj
