Система ABS грузовых автомобилей содержит пневматическую и электрическую подсистему. Принцип пневматического управления режимом торможения состоит в следующем.
Во время торможения двухосного или трехосного автомобиля пневматическая система, снабженная электромагнитными клапанами ABS, управляет давлением в каждом из колесных тормозных цилиндров (тормозных камер). В зависимости от ситуации давление в колесных цилиндрах (тормозных камерах) может:
- увеличиваться;
- снижаться;
- удерживаться на постоянном уровне;
- снижаться.
Управление режимом торможения предусматривает предотвращение полной блокировки колес автомобиля.
В системе торможения грузового автомобиля используются ускорительные или магнитные клапаны, в состав которых входят пневматическая и электрическая часть.
Устройство и принцип работы магнитного клапана ABS. Рассмотрим совместную работу электрической и пневматической части. При торможении сжатый воздух поступает в магнитный клапан ABS через вывод G (рис. 13.62, а). Так как на соленоиды электромагнитов I и II не поступает напряжение, сердечники 1 и 2 прижаты пружинами к соответствующим перепускным отверстиям. Воздух, отжимая клапан 3 кверху, получает возможность прохода через камеру b к выводу H. Одновременно сжатый воздух имеет возможность проходить мимо сердечника 1 в камеру g, где, воздействуя на капан 6 снизу, прижимает его к отверстию 5 перепускного канала.
а, в, g – камеры; I, II – соленоиды; 3 – выпускное отверстие; 1 – подача воздуха к клапану; 2 – подача воздуха к тормозным камерам; 1, 2 – сердечник; 3,6 – клапаны; 4 – канал; 5 – отверстие перепускного клапана; 7,8 – соединительное отверстие
а) – фаза увеличения давления; б) – фаза удержания давления: в) – фаза сброса давления из тормозной камеры; г) – фаза окончания торможения
Клапан 6 препятствует выходу сжатого воздуха из камеры b через перепускное отверстие 8 и вывод 3 в атмосферу. Через вывод 2 воздух поступает в тормозные камеры обслуживаемых магнитным клапаном колес оси.
ЭБУ ABS при нажатии на педаль тормоза начинает отслеживать угловую скорость каждого из колес транспортного средства. Если какое-либо из колес проявит тенденцию к блокировке, его окружное ускорение будет резко отличаться от окружных ускорений других колес. Определив, какое из колес подвергается риску блокировки, ЭБУ ABS подаст электрическое напряжение на соленоид I магнитного клапана, который втянет сердечник в катушку, перекрыв отверстие выпуска воздуха в атмосферу, открывая противоположное отверстие, через которое сжатый воздух поступит в камеру, а через перепускное отверстие 7 (рис. 13.62, б). Сжатый воздух, поступивший в камеру, закроет клапан 3. Начинается фаза удержания давления в тормозной камере обслуживаемого электромагнитным клапаном колеса. Однако риск блокировки колеса не исчез, так как тормозные колодки остались прижатыми к тормозному барабану или тормозному диску. Очевидно, чтобы уменьшить силу прижатия колодок, необходимо снизить давление в тормозной камере.
Для этого ЭБУ ABS подает напряжение на соленоид II, не снимая напряжения с соленоида I (рис. 13.62 г). Якорь электромагнитного клапана II поднимается вверх, перекрывая поступление сжатого воздуха из канала 4 в камеру h и камеру g. Нижнее торцевое уплотнение якоря электромагнитного клапана II открывает сообщение камеры h и g с атмосферой, в результате давление в этих камерах снижается. Теперь на клапан 6 снизу действует атмосферное давление, а сверху давление в тормозных камерах.
Перепад давлений, действующих на клапан 6 сверху и снизу, приводит к тому, что клапан 6, нагруженный сверху более высоким давлением, выгибается, открывая сообщение камеры b с П- образным каналом (рис. 13.62, в). Через П-образный канал воздух от вывода 2, следовательно, из камеры колесного тормоза, получает возможность выхода в атмосферу через перепускное отверстие 8 и вывод 3. Эта фаза носит название сброса давления из колесной тормозной камеры.
Важно отметить, что сброс давления из тормозной камеры не вызовет мгновенного увеличения скорости вращения колеса. Это произойдет из-за некоторого запаздывания, вызванного необходимостью выпуска воздуха из тормозной камеры и отвода тормозных колодок от барабана (диска). Это запаздывание называют гистерезисом тормозного механизма. Термин «гистерезис» означает запаздывание изменения, характеризующее состояние тела, после снятия причины, вызвавшей изменение его состояния.
Полного сброса давления происходить не будет, через непродолжительное время ЭБУ ABS отключит напряжение, поступающее на соленоид (II) магнитного клапана. Сердечник силой сжатия пружины опустится вниз, перекрыв выпускной канал. Одновременно откроется впускное отверстие, через которое сжатый воздух из канала 4 начнет поступать в камеру (g). Нагружая клапан 6 снизу, сжатый воздух прижмет его к выпускному отверстию П-образного канала, прервав возможность выхода воздуха из тормозных камер в атмосферу. Повторится фаза удержания давления на более низком уровне. После непродолжительного удерживания давления на пониженном уровне ЭБУ ABS вновь подаст воздух в камеру колесного тормоза.
Если колесо вновь проявит склонность к блокировке, цикл будет повторяться с частотой примерно 3…5 Гц, но на мокром льду цикл может повторяться реже.
На рис. 13.63 показано, как будет происходить снижение скорости движения автомобиля, скорости вращения колеса, а также изменение давления в камере тормозного механизма.
После окончания торможения (рис. 13.62, г), ЭБУ ABS получит сигнал от концевого выключателя, установленного на педали тормоза и отключит напряжение с соленоида (I). Сердечник клапана пружиной прижмется к перепускному отверстию, обеспечивая возможность выпуска воздуха из камеры (а) в атмосферу через вывод (3). Клапан (с) давлением воздуха, находящегося в тормозных камерах, через вывод (2) возвращается в камеру (b). Отжимая клапан (с) вверх, сжатый воздух поступает в тормозные камеры.
Ускорительный клапан. В ABS могут применяться кроме описанных выше магнитных клапанов и ускорительные клапаны (рис. 13.64). Выбор того или иного клапана зависит от конструкции тормозной системы и от необходимого времени срабатывания. При этом необходимо применять соответствующий электронный блок.
Задачей ускорительного клапана ABS является быстрое (миллисекунды) повышение, снижение или поддержание давления в тормозных камерах в тормозной системе прицепа.
Принцип действия:
а) В питающей магистрали имеется сжатый воздух, однако отсутствует управляющее давление.
Кольцевой поршень 4 под воздействием пружины сжатия 5 прижимается к седлу 3, разобщая вывод G (подача воздуха к клапану) и камеру В (и соответственно вывод Н – подачу воздуха к тормозному крану и тормозным камерами). Если на выводе D (подача воздуха от тормозного крана) создается управляющее давление (например, 0,1 МПа), то воздух проходит через отверстие 1 магниты (М1 и М2) в верхнюю камеру А и прижимает поршень 2 вниз. В седле 3 открывается узкая щель и сжатый воздух от вывода G проходит в камеру В. На выводе Н и соответственно в тормозных камерах повышается давление. Так как верхняя и нижняя стороны поршня 2 имеют одинаковые активные поверхности, поршень (как только давление на выводе Н станет равно давлению на выводе D) встанет в первоначальное положение. Кольцевой поршень 4 снова прилегает к седлу 3 и проход от вывода G в камеру В перекрывается.
А. В – камеры; М1. М2 – магниты; 1 – отверстие перепускного клапана; 2,4 – кольцевой поршень; 3 – седло; 5 – пружина сжатия; G – подача воздуха к клапану; B – подача воздуха к тормозным камерам; C – выпускное отверстие; D – подача воздуха от воздушного фильтра; Н – подача воздуха к тормозному крану и тормозным камерами
Если управляющее давление падает, то поршень 2 приподнимается и воздух под давлением на выводе Н выходит в атмосферу через камеру В на выпуск С.
б) Принцип действия управления ABS. Повышение давления. Магниты (М1 и М2) обесточены и в камере А имеется управляющее давление. Поршень 2 находится в крайнем нижнем положении и сжатый воздух проходит от вывода G к выводу Н.
Поддержание давления. Магнит М1 возбужден и сердечник притягивается. Таким образом (несмотря на повышающееся управляющее давление) прерывается подача воздуха от вывода D к камере А. Между камерами А и В устанавливается равновесие давлений. Кольцевой поршень снова прилегает к седлу 3. Сжатый воздух не может проходить ни от вывода G к выводу Н, ни от вывода Н к выводу С (внешний).
Снижение давления. Магнит М2 возбужден, таким образом проход в камеру А закрыт. Приподнявшаяся с М2 прокладка на седле освобождает проход к выпуску С и давление из камеры А выходит в атмосферу через внутреннее отверстие кольцевого поршня 2. Затем поршень 2 приподнимается и давление от вывода Н и подключенных тормозных цилиндров выходит в атмосферу через камеру В и выпуск С.