При движении автомобиля довольно часто встречается ситуация, когда сцепные условия различных колес различаются. Например, выбоины дорожного полотна бывают заполнены щебнем или разные части дорожного полотна могут иметь разную степень износа. При торможении на таких участках возникают разворачивающие моменты, стремящиеся повернуть автомобиль относительно вертикальной оси. Программное расширение системы ABS дает возможность отреагировать на возникновение разворачивающего момента за счет того, что установление различного давления в правых и левых тормозных механизмах будет происходить по-разному. При этом говорят о воздействии на возникновение разворачивающего момента. Разница давлений в тормозных механизмах увеличивается медленнее, давая водителю больше времени, чтобы отреагировать. Колеса, находящиеся со стороны участка дороги с хорошим сцеплением, тормозятся сильнее, чем те, которые находятся со стороны более скользкого покрытия. Возникающий при этом момент сил (вокруг вертикальной оси) приводит к разворачиванию автомобиля, отреагировать на которое поворотом рулевого колеса водитель не может.
Антипробуксовочная система (другое наименование — противобуксовочная система) предназначена для предотвращения пробуксовки ведущих колес.
В зависимости от производителя антипробуксовочная система имеет следующие торговые названия:
- ASR (Antriebsschlupfregelung Automatic Slip Regulation, Acceleration Slip Regulation) на автомобилях Mercedes, Volkswagen, Audi и др.;
- ASC (Anti-Slip Control) на автомобилях BMW;
- ETC (Electronic Traction Control) на автомобилях Range Rover;
- ETS ( Electronic Traction System) на автомобилях Mercedes;
- A-TRAC (Active Traction Control) на автомобилях Toyota;
- DSA (Dynamic Safety) на автомобилях Opel;
- DTC (Dynamic Traction Control) на автомобилях BMW;
- STC (System Traction Control) на автомобилях Volvo;
- TCS (Traction Control System) на автомобилях Honda;
- TRC (Traking Control) на автомобилях Toyota.
Несмотря на многообразие названий, конструкция и принцип работы данных противобуксовочных систем во многом похожи, поэтому рассмотрены на примере одной из самых распространенных систем — системы ASR.
Антипробуксовочная система построена на конструктивной основе антиблокировочной системы тормозов. В системе ASR реализованы две функции: электронная блокировка дифференциала и управление крутящим моментом двигателя.
Для реализации противобуксовочных функций в системе используется насос обратной подачи и электромагнитные клапаны (впускной, выпускной и клапан высокого давления) на каждое из ведущих колес в гидравлическом блоке ABS.
Управление системой ASR осуществляется за счет соответствующего программного обеспечения, включенного в блок управления ABS. В своей работе блок управления ABS/ASR взаимодействует с блоком управления системы управления двигателем.
Система ASR предупреждает пробуксовку колес во всем диапазоне скоростей автомобиля:
- при низких скоростях движения (0…80 км/ч) система обеспечивает передачу крутящего момента за счет подтормаживания ведущих колес;
- при скорости выше 80 км/ч усилия регулируются за счет уменьшения передаваемого от двигателя крутящего момента.
Если дорожное покрытие под одной стороной автомобиля скользкое, вследствие чего при скорости до 80 км/ч возникает различие в частоте вращения ведущих колес примерно в 100 об/мин, то путем подтормаживания пробуксовывающего колеса частота вращения колес выравнивается, а на другое колесо посредством действия дифференциала передается повышенное тяговое усилие. Для того чтобы тормозной механизм приторможенного колеса слишком сильно не нагревался, блокировка дифференциала при больших нагрузках автоматически отключается. Как только тормозной механизм охлаждается, антипробуксовочная система колеса автоматически включается вновь.
В исходном положении (рис. 1, а) электронный блок управления ЭБУ системой не подает управляющих сигналов на исполнительные механизмы и подтормаживания колес не происходит (рис. 2, а).
Рис. 1. Принципиальная схема работы контура одного колеса системы стабилизации управления автомобилем: а — исходное положение (система не работает); б — увеличение давления в контуре; в — поддержание давления в контуре; г — снижение давления в контуре; 1 — распределительный клапан; 2 — тормозной сервопривод; 3 — клапан высокого давления; 4 — возвратный насос ABS; 5 — выпускной клапан; 6 — рабочий тормозной цилиндр колеса; 7 — впускной клапан
Рис. 2. Характер торможения на дороге с разным коэффициентом сцепления: а — без антипробуксовочной системы; б — с антипробуксовочной системой
Если блок управления ABS устанавливает, что при выполнении торможения угловая скорость левых колес отличается от угловой скорости правых, система делает вывод о возможном развитии нежелательного разворачивающего момента (рис. 2, а). В этом случае тормозное усилие с той стороны, где колеса вращаются с большей угловой скоростью, уменьшается так, чтобы угловые скорости колес с левой и правой сторон снова уравнялись (рис. 2, б). Возвратный насос ABS 4 (рис. 1, а) через открытый впускной клапан 7 подает жидкость в тормозной контур, и давление быстро нарастает, при этом колодка тормозного механизма прижимается к диску и происходит подтормаживание колеса (рис. 1, б). В случае необходимости поддержания давления в тормозном контуре впускной клапан 7 закрывается (рис. 1, в), а выпускной клапан 5 остается закрытым. Давление в рабочем тормозном цилиндре остается неизменным. Возвратный насос ABS 4 останавливается, и клапан высокого давления 3 закрывается.
Если ЭБУ определяет необходимость снижения давления в системе для растормаживания, распределительный клапан 1 открывается, изменяя направление течения жидкости на противоположное (рис. 1, г). Впускной клапан 7 остается закрытым, выпускной клапан 5 открыт. Тормозная жидкость свободно течет обратно через главный тормозной цилиндр в бачок.
На основании сигналов датчиков частоты вращения колес блок управления ABS/ASR определяет:
- угловое ускорение ведущих колес;
- скорость движения автомобиля (на основании угловой скорости неведущих колес);
- характер движения автомобиля — прямолинейное или криволинейное (на основании сравнения угловых скоростей неведущих колес);
- величину проскальзывания ведущих колес (на основании разницы угловых скоростей ведущих и неведущих колес).
В зависимости от текущего значения эксплуатационных характеристик производится управление тормозным давлением или управление крутящим моментом двигателя.
Управление крутящим моментом двигателя осуществляется во взаимодействии с системой управления двигателем. На основании информации о проскальзывании ведущих колес, получаемой от датчиков угловой скорости колес, и фактической величине крутящего момента, получаемой от БУ двигателем, БУ противобуксовочной системы вычисляет величину необходимого крутящего момента. Данная информация передается в БУ системы управления двигателем и реализуется с помощью:
- изменения положения дроссельной заслонки;
- пропуска впрыскиваний топлива в системе впрыска;
- пропуска импульсов зажигания или изменения угла опережения зажигания в системе зажигания;
- отмены переключения передачи в автомобилях с автоматической коробкой передач.
При срабатывании антипробуксовочной системы загорается контрольная лампа на панели приборов. Система имеет возможность отключения.