Электронное управление любой системой представляет собой специализированный блок управления с программируемыми параметрами конфигурации автомобиля и программой управления для заданных режимов работы. Все блоки управления соединены в единую компьютерную сеть автомобиля по двум цифровым линиям передачи сигналов (CAN line). В качестве примера рассмотрим работу электронно-пневматической тормозной системы (EBS) — одной из основных систем повышения безопасности движения грузового автомобиля. Эта система позволяет получить оптимальное соотношение между тормозными силами отдельных колес, а также их разделение между тягачом и прицепом. Дополнительно повышается активная безопасность транспортных средств и безопасность движения за счет сокращения тормозного пути и лучшей устойчивости грузовика или автопоезда. Кроме того, при максимальной безопасности торможения снизить затраты на сервис, например, за счет уменьшения износа тормозных накладок.
Согласованное управление тормозным давлением на передней и задней осях улучшает использование накладок. За счет равномерного нагружения всех колесных тормозов уменьшается общий износ накладок. Дополнительным результатом является то, что сервис и смена тормозных накладок на обеих осях осуществляется одновременно. Это приводит к снижению затрат на простой.
Общая схема EBS для грузового автомобиля показана на рис. 2.182
Система EBS состоит из одной двухконтурной, чисто пневматической, и наложенной на нее одноконтурной электропневматической системы (рис. 13.65). Эта конфигурация названа 2P/1E.
Одноконтурная электропневматическая система состоит из центрального электронного блока управления 1, осевого модулятора для задней оси 5 со встроенным электронным блоком, тормозным краном EBS с 2-мя встроенными датчиками перемещения и выключателями, а также из пропорцио-ускорительного клапана 3, двух магнитных клапанов ABS 4 для передней оси и электропневматического крана управления тормозами прицепа 7.
Двухконтурная пневматическая система по своей структуре в основном соответствует обычной тормозной системе. Эта система является резервной и срабатывает лишь при выходе из строя электропневматического контура.
Компоненты системы. Центральный электронный блок управления.
Центральный электронный блок служит для управления электронно-пневматической тормозной системой и ее контроля. Он определяет величину необходимого замедления в зависимости от выдаваемого тормозным краном EBS сигнала. Необходимое замедление вместе со скоростями вращения колес, замеренными датчиками, являются входными сигналами для блока управления EBS, которое затем вычисляет необходимое давление для передней, задней осей и для крана управления тормозами прицепа. Необходимое давление на передней оси сравнивается с полученным, и возникающая разница компенсируется пропорциональным клапаном 3. Аналогично происходит подача управляющего давления для прицепа. Дополнительно определяются скорости вращения колес, чтобы в случае их блокирования привести в действие ABS. Центральный электронный блок обменивается данными с осевым модулятором 5 через шину обмена данных EBS.
Управление прицепом, имеющим EBS, осуществляется через специальный разъем. Центральный электронный блок связан с другими системами (управление двигателем, замедлителем и т.п.) через шину обмена данных автомобиля.
Тормозной кран EBS. Тормозной кран EBS (рис. 13.66) применяется при формировании электрического и пневматического сигналов для подачи и сброса давления в электронно-пневматической тормозной системе.
Тормозной кран, применяемый в тормозных системах EBS, служат для формирования пневматического сигнала, подаваемого в контуры торможения колес передней и задней оси, а также для передачи информации о начале торможения от двухпозиционного выключателя (а) и об истинном положении штока (b).
Принцип работы этого крана мало отличается от принципа работы двухконтурного тормозного крана обычной тормозной системы тягача. На вывод (11) подается сжатый воздух из ресивера первого тормозного контура. При нажатии на педаль тормоза этот контур подает пневматический сигнал через вывод (21) в разобщающий клапан резервного контура, который обеспечивает передачу управляющего сигнала на модулятор задней оси.
Одновременно через вывод (21) подается управляющий сигнал и на кран управления тормозами прицепа.
Через вывод (12) сжатый воздух поступает из ресивера второго контура. При нажатии на педаль тормоза включение второго контура производится после наполнения сжатым воздухом первого контура через отверстие в канале вывода (21) или через дополнительный вывод (4), соединенный с разобщающим клапаном резервного контура. Пневматический привод второго контура тормозного крана обеспечивает поступление сжатого воздуха от вывода (12) к выводу (22) с некоторым запаздыванием, что обеспечивает большее тормозное усилие и его более раннее нарастание в контуре торможения прицепа, а также в контуре задней оси.
Кран имеет два пневматических и два электрических контура. Начало воздействия на кран распознается двойным выключателем (a). Перемещение штока (b) регистрируется и выдается в виде электрического сигнала импульсной модуляции. После этого осуществляется подача резервных тормозных давлений в 1-й контур (вывод 21) и 2-й контур (вывод 22).
Пропорциональный ускорительный клапан. Пропорциональный ускорительный клапан (рис. 13.67) применяется в электронно-пневматической тормозной системе для управления давлением передней оси.
Клапан состоит из пропорционального магнитного клапана (a), ускорительного клапана (b) и датчика давления (c). Электрическое управление и контроль осуществляется центральным электронным блоком EBS.
Поданный от электронного блока ток управления посредством пропорционального магнитного клапана преобразуется в управляющее давление ускорительного клапана. Давление на выходе 2 пропорционального клапана соответствует управляющему давлению. Пневматическое управление ускорительным клапаном (вывод 4) происходит посредством давления резервного контура, которое подается от вывода 22 тормозного крана EBS.
Разобщающий клапан резервного контура (рис. 13.68) применяется для подачи или сброса давления в тормозных цилиндрах задней оси, в случае выхода из строя электрического контура.
Клапан состоит из нескольких клапанов, которые выполняют следующие функции:
— функции 3/2 ходового клапана для запирания резервного тормозного давления при работающих электропневматических контурах;
— функция ускорительного клапана для улучшения времени срабатывания резервной системы;
— обеспечение запаздывания подачи воздуха для того, чтобы при срабатывании резервного контура синхронизировать подачу давления на переднюю и заднюю оси;
— снижение давления воздуха, чтобы при работе резервного контура не допустить перетормаживания задней оси (снижение 2:1)
Осевой модулятор (рис. 13.69) управляет давлением тормозных цилиндров по бортам на одной или двух осях.
А, В – пневматические каналы управления; 11 – соединение с ресивером и осевым модулятором задней оси; 12 – соединение с осевым модулятором задней оси; 13 – выход воздуха; 21,22,23 – соединения с контурами
Это происходит через два независимых пневматические канал управления (А и В), каждый с клапаном подачи и сброса давления, с датчиком давления и общим электронным блоком управления.
Задание необходимого давления и контроль производится центральным блоком управления. Дополнительно от двух датчиков регистрируются скорости вращения колес. При блокировании или проскальзывании поданное давление соответствующим образом изменяется.
Осевой модулятор имеет дополнительный вход для резервного тормозного контура. Через двухмагистральный клапан (по одному на борт) осуществляется подача преобладающего по величине давления на тормозные цилиндры задней оси при работе резервного контура.
Кран управления тормозами прицепа применяется в электронно-пневматических тормозных системах для управления подачей давления на соединительные головки прицепа.
Кран управления тормозами прицепа (рис. 13.70) состоит из пропорционального магнитного клапана (a), ускорительного клапана (b), клапана безопасности при обрыве магистрали (d) и датчика давления (c).
Электрическое управление и контроль осуществляется центральным блоком EBS. Поданный от электронного блока ток управления преобразуется посредством пропорционального магнитного клапана в давление управления ускорительным клапаном. Выходное давление крана управления тормозами прицепа пропорционально этому давлению. Пневматическое управление ускорительного клапана осуществляется посредством давления резервного тормозного контура от тормозного крана EBS (вывод 42) и выходного давления ручного тормозного крана через вывод 43.
Чтобы разобраться, как работает каждый из компонентов, необходим рассмотреть их совместную работу (рис. 13.71).
Сжатый воздух, прошедший предварительное осушение и очищение поступает из ресиверов I (первый контур) к верхней секции тормозного крана B, а в нижнюю секцию — из ресивера II (второй контур). Верхняя секция тормозного крана, следовательно, первый контур, снабжает тормозную систему задней оси, а нижняя секция (второй контур) – тормозную систему передней оси.
Сначала рассмотрим, как работает привод тормоза передней оси.
При нажатии на педаль тормоза воздух из ресивера контура (II) поступает на вывод (12) тормозного крана B, затем на его вывод (22) и далее на вывод (4) пропорционального ускорительного клапана . Сжатый воздух, проходящий через секцию тормозного крана B, не оказывает прямого воздействия на диафрагму камер C тормозных механизмов передней оси. Этот воздух оказывает управляющее воздействие на пропорциональный ускорительный клапан A, который обеспечивает прямое поступление сжатого воздуха от ресивера (II) на вывод (1), а затем через вывод (2) на тормозные камеры C.
Торможение задней осью происходит по такой же схеме: нажатие на педаль тормоза сопровождается подачей воздуха от вывода (11) через тор-мозной кран B к выводу (21), а затем к выводу (41) разобщающего клапана ре-зервного контура. Следует отметить, что от контура (21) сжатый воздух поступает не к тормозным камерам F задней оси, а в виде управляющего сигнала на разобщающий клапан Е.
Вывод (1) разобщающего клапана Е соединен с ресивером первого кон-тура, а его вывод (2) с выводом (13) осевого модулятора С, обеспечивающего торможение задними колесами. Это значит, что разобщающий клапан Е тоже не обеспечивает прямую подачу воздуха к тормозным камерам задней оси вобычном режиме работы тормозной истемы. Однако подача воздуха обеспечивается в аварийном режиме при отказе электронной системы управления. При этом воздух от вывода (41) разобщающего клапана Е поступит через вывод (43) обратно в тормозной кран, на вывод (4), обеспечивающий обратную пневматическую связь с тормозами передней оси. Одновременно, воздействуя на подвижный поршень разобщающего клапана, управляющий сигнал позволит сжатому воздуху от вывода (1) через открытый ускорительный клапан пройти к выводу (2), а затем и на вывод (13) осевого модулятора. Воздействуя на два трехходовых клапана, сжатый воздух переместит их вверх, открыв прямой ток сжатого воздуха через выводы (21) и (22) непосредственно к камерам тормозных механизмов задней оси.
Режим торможения колесами задней оси производится по команде электронного блока управления EBS. Для этого внутри осевого модулятора D установлены два впускных и два выпускных электромагнитных клапана, которые, получив электрический сигнал от ЭБУ EBS, откроют проход воздуха от выводов (12) и (11) к выводам (21) и (23), а далее к тормозным камерам. Одновременно, сжатый воздух поступит через вывод (23) к выводу (42) разобщающего клапана Е, соленоид которого обесточен, поэтому сжатый воздух вдоль сердечника электромагнитного клапана начнет поступать к поршню разобщающего клапана, переместит его вниз и прервет сообщение от вывода (41) к выводу (43)поршню ускорителя разобщающего клапана. Таким образом, прервется пневматическая обратная связь по управлению торможением колес передней оси, уступив свободу выбора режима торможения электронной систее управления.
Если при торможении автомобиля возникает необходимость в работе системы ABS, электромагнитный клапан, установленный на линии, сработает осевой модулятор соединяющей с камерой тормозного механизма, однако величину тормозного усилия откорректирует осевой модулятор, периодически открывая и закрывая впускной и выпускной клапаны соответ-ствующего борта. Чтобы изменение давления в контурах тормозных камер не привело к срабатыванию аварийного торможения при помощи ускорителя разобщающего клапана Е, с некоторым опережением на его соленоид будет подано напряжение, которое возбудит электромагнит, и сердечник запрет воздух в камере разобщающего клапана. Это предотвратит подключение пневматического управления режимом торможения.
В режиме ASR модулятор может по команде ЭБУ EBS напрямую подать сжатый воздух на диафрагму тормозной камеры буксующего колеса, тем самым перераспределить тяговое усилие на второе колесо ведущей оси.
Контроль режима торможения система EBS производит не только, опираясь на сигналы колесных датчиков, но и контролирую давление подаваемого в тормозные камеры воздуха. Для этого в каждом приборе, за исключением разобщающего клапана, установлены датчики давления. Наличие датчиков позволяет более точно управлять режимом торможения, так как с их помощью производится обратная связь, позволяющая учитывать не только состояние дорожного полотна, но и износ шины и деталей тормозных механизмов. Такую систему можно назвать «самообучающейся», так как в процессе её длительной работы накапливается информация о приемлемых режимах управления торможением, что позволяет не перетормаживая задавать плавный режим снижения угловой скорости вращения колеса.
Работа системы в штатном режиме происходит по специальному алгоритму: сигналом для приведения в действие тормозной системы служит срабатывание датчика, расположенного в главном тормозном кране. Перемещение штока регистрируется в виде электрического сигнала. Этот сигнал, читающийся как необходимое замедление, вместе со скоростями вращения колес замеренными датчиками, являются входными сигналами для блока управления EBS. По полученным сигналам блок вычисляет необходимое давление для передней и задней осей, а также крана управления тормозами прицепа. Необходимое давление на передней оси сравнивается с полученным, и возникающая разница компенсируется передним модулятором. Аналогично происходит подача управляющего давления для прицепа. Дополнительно определяются скорости вращения колес, чтобы в случае их блокирования привести в действие ABS. Электронный блок EBS связан через шину обмена данных автомобиля с другими системами: управления двигателем, замедлителем и т.п.