Добавлен: 30.04.2024
Просмотров: 83
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
-
Технологическая часть
2.1. Безопасность автомобиля
В своем стремлении сделать автомобили как можно более безопасными, производители оснащают их всевозможными вспомогательными системами, предназначенными для того, чтобы в нужный момент помочь водителю избежать опасности. Одна из них – это система курсовой устойчивости. На автомобилях разных марок она может называться по-разному: ESC у Honda, DSC у BMW, ESP у подавляющего большинства европейских и американских автомобилей, VDC у Subaru, VSC у Toyota, VSA у Honda и Acura, но предназначение у системы курсовой стабилизации одно – не позволить автомобилю сойти с заданной траектории при любых режимах езды, будь то разгон, торможение, движение по прямой или в повороте.
Работа ESC, VDC и любой другой может быть проиллюстрирована следующим образом: машина движется в повороте с набором скорости, внезапно одна сторона попадает на занесенный песком участок. Сила сцепления с дорогой резко меняется, и это может привести к заносу или сносу. Чтобы предотвратить уход с траектории, система динамической стабилизации моментально перераспределяет крутящего момента между ведущими колесами, и при необходимости подтормаживает колеса. А в случае, если автомобиль оснащен активной системой рулевого управления, изменяется угол поворота колес.
Рисунок 13 – Схема расположения компонентов VDC и смежных систем
| — Гидромодулятор VDC 2 — Клапан-ограничитель давления 3 — Модуль управления двигателем (ECM) 4 — Главный тормозной цилиндр (ГТЦ) 5 — Диагностический разъем 6 — Контрольная лампа ABS 7 — Контрольная лампа VDC 8 — Сигнальный индикатор активации VDC 9 — Сигнальный индикатор отключения VDC 10 — Датчик угла поворота рулевого колеса | 11 — Разъем DLC для подключения SSM 12 — Колесные датчики ABS 13 — Роторы колесных датчиков 14 — Колесные цилиндры 15 — Датчик поперечных перегрузок (G) и интенсивности увода 16 — TCM 17 — Модуль управления VDC 18 — Датчик давления 19 — Выключатель деактивации VDC |
 | |
| 1 — Силы реакции торможения | 2 — Уводящий момент |
Рисунок 14. Принцип функционирования VDC при заносе на повороте
При торможении на «миксте», когда под колесами одного борта автомобиля находится поверхность с высоким коэффициентом сцепления (асфальт), а под другим с низким (лёд или снег) тормозной путь также может увеличиться. Это связано с тем, что для сохранения устойчивости автомобиля АБС вынуждена сбрасывать давление в тормозных цилиндрах тех колёс Subaru, что имеют лучшее сцепление с дорогой, показана на рисунке (15).
 | |
| 1 — Силы реакции торможения | 2 — Уводящий момент |
Рисунок 15.Принцип функционирования VDC при недостаточной реакции автомобиля на поворот руля
В самом деле, многие водители, уверовав в то, что помощь ESC, DSC, ESP, VDC, VSC, VSA дает им практически безграничные возможности на дороге, начинают ездить, пренебрегая здравым смыслом. Итог может быть очень печальным.
Тем не менее, согласиться с противниками систем активной безопасности нельзя. Система курсовой устойчивости Subaru необходима, хотя бы как страховочная мера. Как показывают исследования, человек затрачивает намного больше времени на оценку ситуации и правильную реакцию, чем электронная система. ESP уже помогла сберечь жизнь и здоровье многим участникам дорожного движения.
2.2. Датчики частоты вращения колеса. Применение
Датчики частоты вращения колеса служат для определения скорости вращения колес автомобиля (числа оборотов колеса). Сигналы частоты вращения передаются по кабелю в блок управления ABS, ASR или ESP автомобиля, который индивидуально управляет силой торможения каждого колеса. Этот контур регулирования предотвращает блокирование (при наличии ABS) или прокручивание колес (при наличии ASR или ESP) и гарантирует устойчивость и управляемость автомобиля. Системы навигации также нуждаются в сигналах частоты вращения колеса, чтобы рассчитывать пройденный путь (например, в туннелях или при отсутствии сигналов спутника).
Сигналы для датчика частоты вращения колеса формируются с помощью стального импульсного датчика, жестко соединенного со ступицей колеса (для пассивных датчиков), или мультиполюсного магнитно-импульсного датчика (для активных датчиков). Этот импульсный датчик имеет такую же скорость вращения, что и колесо, и проходит бесконтактно чувствительную зону головки датчика. Датчик «считывает» без прямого контакта через воздушный зазор величиной до 2 мм (рис. 17).
Воздушный зазор (с небольшими допусками) служит для того, чтобы обеспечить процесс получения сигнала без помех. Возможные помехи, такие как колебания, вибрации, температура, влажность, условия установки на колесе и пр. исключаются.
| Рисунок 16 – Пассивные (индуктивные) датчики частоты вращения | |
| | а - Резцовый контактный штифт (плоский индуктор) b - Ромбовидный контактный штифт (крестовидный индуктор) |
С 1998 г. вместо пассивных (индуктивных) датчиков частоты вращения в новейших разработках используются практически исключительно активные датчики частоты вращения колеса. Пассивные (индуктивные) датчики частоты вращения состоят из постоянного магнита (рис. 17, поз. 1) и соединенного с ним магнитомягкого полюсного контактного штифта (3), который вставлен в катушку (2). Таким образом, создается постоянное магнитное поле.
Полюсный контактный штифт находится прямо над импульсным колесом (4), зубчатым колесом, жестко соединенным со ступицей. Во время вращения импульсного колеса существующее постоянное магнитное поле «нарушается» из-за постоянной смены зубца и впадины. За счет этого изменяется магнитный поток, проходящий через полюсный контактный штифт, а вместе с ним и магнитный поток, проходящий через витки катушки. Смена магнитных полей индуцирует в обмотке переменное напряжение, которое снимается на концах обмотки.
С 1998 г. вместо пассивных (индуктивных) датчиков частоты вращения в новейших разработках используются практически исключительно активные датчики частоты вращения колеса. Пассивные (индуктивные) датчики частоты вращения состоят из постоянного магнита (рис. 17, поз. 1) и соединенного с ним магнитомягкого полюсного контактного штифта (3), который вставлен в катушку (2). Таким образом, создается постоянное магнитное поле.
Полюсный контактный штифт находится прямо над импульсным колесом (4), зубчатым колесом, жестко соединенным со ступицей. Во время вращения импульсного колеса существующее постоянное магнитное поле «нарушается» из-за постоянной смены зубца и впадины. За счет этого изменяется магнитный поток, проходящий через полюсный контактный штифт, а вместе с ним и магнитный поток, проходящий через витки катушки. Смена магнитных полей индуцирует в обмотке переменное напряжение, которое снимается на концах обмотки.
Как частота, так и амплитуда переменного напряжения пропорциональны числу оборотов колеса (скорости вращения) (рис. 18). Когда колесо не движется, индуцируемое напряжение также равно нулю.
Форма зубцов, воздушный зазор, крутизна скачка напряжения и входная чувствительность прибора управления определяют минимальную измеряемую скорость автомобиля, а также минимально возможную для использования ABS чувствительность срабатывания и скорость переключения.
| Рисунок 17 – Чертеж принципа действия пасивного датчика скорости вращения |
1 Постоянный магнит
2 Магнитная катушка
3 Полюсный контактный штифт
4 Импульсное колесо из стали
5 Магнитные линии поля
Поскольку условия монтажа на колесе не везде одинаковые, существуют различные формы полюсных контактных штифтов и различные варианты монтажа. Наиболее распространены резцовый полюсный контактный штифт (рис. 16 а, также называемый плоским индуктором) и ромбовидный контактный штифт (рис. 16 b, также называемый крестовидным индуктором). Оба полюсных контактных штифта при монтаже должны быть точно направлены к импульсному кольцу.
| Рисунок 18 – Выходное напряжение сигнала пассивного датчика скорости вращения |
а Пассивный датчик скорости вращения с импульсным кольцом
b Сигнал датчика при постоянной скорости вращения колеса
с Сигнал датчика при возрастающей скорости вращения колеса
-
Активный датчик скорости вращения. Сенсорные элементы
В современных тормозных системах используются практически исключительно активные датчики скорости вращения (рис. 19). Обычно они состоят из герметично залитой пластиком кремниевой интегральной микросхемы, распложенной в головке датчика.
В качестве импульсного кольца активного датчика скорости вращения используется мультиполюснное колесо. Речь идет о поочередно расположенных постоянных магнитах, расположенных в форме кольца на немагнитном металлическом носителе. Северный и южный полюса этих магнитов выполняют функцию зубцов импульсного кольца. На интегральную микросхему датчика воздействует постоянно изменяющееся магнитное поле. Поэтому магнитный поток, проходящий через интегральную микросхему, также изменяется при вращении мультиполюсного кольца.
| Рисунок 19 – Активный датчик скорости вращения |
В качестве альтернативы мультиполюсному кольцу можно использовать стальное зубчатое колесо. В этом случае на интегральную микросхему Холла устанавливается магнит, вырабатывающий постоянное магнитное поле. Во время вращения импульсного кольца существующее постоянное магнитное поле подвергается воздействию «помех» из-за постоянной смены зубца-выемки. В остальном принцип измерения, обработки сигнала и интегральная микросхема идентичны таковым в датчике без магнита.
| Рисунок 20 – Экспозиционный чертеж с мультиполюсным импульсным датчиком |
1 Ступица колеса
2 Шарикоподшипник
3 Мультиполюсное кольцо
4 Датчик скорости вращения колеса
Типичное явление для активного датчика скорости вращения — интеграция измерительного элемента Холла, усилителя сигнала и подготовки сигнала в интегральной микросхеме. Данные о скорости вращения передаются в виде подводимого тока в форме прямоугольных импульсов. Частота импульсов тока пропорциональна числу оборотов колеса, а считывание показаний возможно почти до остановки колеса (0,1 км/ч).
| Рисунок 21 – Активный датчик скорости вращения в разрезе |
1 Сенсорный элемент
2 Мультиполюсное кольцо со сменным намагничиванием север-юг
Компактная конструкция и небольшой вес позволяют монтировать активный датчик скорости вращения на подшипнике колеса или в нем (рис. 22). Для этого подходят различные стандартные формы головки датчика.
Рисунок 22 – Подшипник колеса с датчиков скорости вращения
1 Датчик скорости вращения
Определение состояния остановки: эти данные также обрабатываются в функции «Hill Hold Control». Дальнейшая обработка данных входит в раздел самодиагностики.