. | ||
Agregat
hydrauliczny TEVES MK II |
||
9. Możliwości diagnozowania hamulców samochodowych z układami przeciwblokującymi
9.1 Wstęp
Dotychczasowy nadzór nad działaniem hamulcowych układów przeciwblokujących w okresie eksploatacji pojazdu sprowadza się do bieżącej kontroli stanu układów elektronicznych poprzez system autodiagnostyki oraz stosowanie przyrządów kontrolnych, tzw. testerów diagnostycznych. Ten system diagnozowania kontroluje poprawność zadziałania układów elektronicznych i elektrycznych. Natomiast części mechaniczne i hydrauliczne nie są na bieżąco kontrolowane. Aktualnie nie ma opracowanych przepisów i metodyki całościowej kontroli działania hamulców z układami przeciwblokującymi podczas okresowych badań technicznych pojazdów. Poniżej przedstawiono możliwości diagnozowania układów ABS w warunkach quasi statycznych, na wolnoobrotowych stanowiskach rolkowych, oraz na prototypowym stanowisku bębnowym z masami bezwładnościowymi, w warunkach kinetycznych. 9.2 Diagnozowanie w warunkach quasi statycznych
Badania hamulców.- w warunkach quasi statycznych przeprowadzane są przy małej prędkości obrotowej kół, odpowiadającej prędkości ruchu samochodu osobowego do 5 km/godz. i ciężarowego około 2 km/godz., oraz kolejno dla kół poszczególnych osi, przy pozostałych unieruchomionych. Te warunki nie pozwalają na bezpośrednie zadziałanie ABS przy blokowaniu kół badanych. Należy więc "zmusić" układ ABS na badanej osi pojazdu do uaktywnienia. Zasada tej próby diagnostycznej polega na zasymulowaniu działania ABS poprzez podanie odpowiednich sygnałów elektrycznych do modulatora ciśnienia. Taka możliwość istnieje dzięki złączu diagnostycznemu ABS i zastosowaniu odpowiednio oprogramowanego testera. Sygnały prądowe podawane poprzez tester i gniazdo diagnostyczne do zaworów modulatora ciśnienia powinny spowodować zadziałanie odpowiednich elektrozaworów ABS. Efekt tego działania (zatrzymanie narostu ciśnienia, obniżenie ciśnienia w zacisku lub cylinderku hamulca, przyrost ciśnienia) jest rejestrowany w postaci zmian przebiegu siły hamującej w czasie. Obecnie w układach przeciwblokujących stosowane są trzystanowe modulatory ciśnienia umożliwiające wzrost ciśnienia w zacisku, ustalenie wartości ciśnienia i jego obniżenie. Wzorcowy przebieg testu ABS dla pojedynczego koła, przy wymuszonym działaniu modulatora przedstawiono na rys. 1. Po uruchomieniu napędu stanowiska zwiększamy siłę nacisku na pedał hamulca powodując stopniowy wzrost siły hamującej - faza 1 na rys. 1. Po uzyskaniu siły hamującej rzędu 1500 N (dla hamulców kół przednich - samochód osobowy) i około 1000 N (dla hamulców kół tylnych) podajemy sygnał elektryczny na przekaźnik elektrozaworu odcinającego dopływ ciśnienia do zacisku. Powoduje to ustalenie wartości siły hamującej - faza 2. Faza 3 to drugi stopień działania modulatora - spadek ciśnienia w zacisku hamulca do wartości minimalnej. Uzyskuje się to przez wzrost prądu zasilającego elektrozawór i jego przełączenie w fazę otwarcia i wypływu ciśnienia z zacisku, oraz uruchomienie pompy ABS. Jeżeli w modulatorze znajdują się oddzielne zawory wylotowe, to w fazie 3 musi być podany sygnał elektryczny na przekaźnik tego zaworu i pompę ABS. W tej fazie badania siła hamująca osiąga wartość minimalną. Faza 4 to przerwanie dopływu prądu do zaworów modulatora. otwarcie przepływu płynu do zacisku i wzrost siły hamującej, aż do zablokowania koła. Podczas całego testu kierowca naciska na pedał hamulca siłą PN.
Rys. 1. Teoretyczny przebieg siły hamowania przy wymuszonym działaniu ABS. Ph - siła hamowania, PN - siła nacisku na pedał hamulca
Analizując fazy spadku siły hamowania, jej wartości ustalonej i narastania, można dokonać diagnostycznej oceny poprawności działania układu: zacisk hamulca elektrozawór modulatora ciśnienia - pompa ABS. W przypadku mechanicznych niesprawności tych elementów (zatarcia, przytkania, nieprawidłowe luzy, nieszczelności wewnętrzne), których układ autodiagnostyczny ABS nie może wykryć, wystąpią wydłużone okresy narastania i spadku siły hamowania. Taki test można przeprowadzić kolejno dla kół osi badanej, lub równocześnie dla obu kół, sprawdzając symetrię działania modulatora koła prawego i lewego. Na rys. 2 przedstawiono wyniki testu 4-ro kanałowego układu ĄBS samochodu osobowego. W badanym samochodzie występowała nierównomierność sił hamowania kół tylnych, rys. 3 (próba bez działania ABS). Ta niesprawność ujawniła się również podczas kontroli ABS, rys. 2c), 2d), co wskazuje, że nie była spowodowana przez zawory modulatora ciśnienia lub inne elementy ABS. Ograniczone możliwości testera zezwalały tylko na przeanalizowanie fazy wzrostu siły hamującej po jej redukcji. Niemniej na podstawie tych przebiegów można stwierdzić, że część hydrauliczna ABS (modulator) działała prawidłowo.
Procedura kontroli układów ABS na stanowisku rolkowym przewidziana jest przez niektórych producentów dla badań hamulców pneumatycznych. Pomiarom podlega równocześnie: ciśnienie w siłownikach kół i siła hamowania. Przykład takiego testu z możliwością wykrycia usterek przedstawia rys. 4.
Rys. 2. Wyniki pomiarów sił hamujących przy wymuszonym działaniu ABS w, fazie minimalnej wartości siły hamującej i w fazie wzrostu siły.
Rys. 3. Przebiegi sił hamujących mierzone na stanowisku rolkowym, przy wyłączonym układzie ABS
Rys.4. Przebiegi ciśnienia i siły hamującej w hamulcach pneumatycznych, odpowiadające uszkodzeniom mechanicznym i pneumatycznym ABS.
Przedstawiona metodyka kontroli ABS podczas okresowej kontroli pojazdu może być przeprowadzana na stosowanych obecnie stanowiskach diagnostycznych, co jest korzystne ze względów ekonomicznych. Jest stosunkowo prosta i bezpieczna. Warunkiem realizacji tych badań jest ujednolicenie oprogramowania diagnostycznego ABS oraz konstrukcji gniazd diagnostycznych pod względem mechanicznym i elektrycznym tak, by diagnosta mógł poprzez to gniazdo uruchamiać zawory elektromagnetyczne w różnych typach ABS przy zastosowaniu jednego rodzaju testem. 9.3 Diagnozowanie w warunkach kinetycznych
Badanie hamulców w warunkach kinetycznych polega na rozpędzeniu kół samochodu na stanowisku bębnowym z masami bezwładnościowymi do prędkości kilkudziesięciu km/godz., a następnie hamowaniu kół, bębnów i mas bezwładnościowych stanowiska. Wytracanie energii kinetycznej kół i mas wirujących stanowiska jest równoważne wytracaniu energii przez hamujący na drodze pojazd. Widok stanowiska diagnostycznego do badań hamulców samochodów osobowych przedstawia rys. 5. Badany samochód umieszczany jest na czterech zespołach bębnów 2 i rolek podporowych 1). Zespoły bębnów i rolek dla kół tylnych zamocowane są przesuwnie w celu dopasowania ich rozstawu do rozstawu osi badanego samochodu. Bębny połączone są z masami bezwładnościowymi. Masy te podzielone są na przednie i tylne zestawy w stosunku 2:1, co stanowi w przybliżeniu wartość rozdziału sił hamowania na oś przednią i tylną samochodu osobowego.
Rys. 5. Schemat ustawienia samochodu na bębnach stanowiska.
Koła samochodu wraz z bębnami, na których stoi pojazd oraz wirujące masy bezwładnościowe i wały łączące zespoły bębnów rozpędzane są przez silnik napędowy stanowiska. Po osiągnięciu prędkości kół i bębnów odpowiadającej prędkości liniowej około 50 km/godz. następuje proces intensywnego hamowania, podczas którego uruchamia się układ ABS. W celu oceny działania układu ABS mierzone są i rejestrowane cyfrowo prędkości rolek podporowych I reprezentujące prędkości hamowania poszczególnych kół, oraz prędkość sprzężonych ze sobą bębnów 2 z masami bezwładnościowymi reprezentująca prędkość odniesienia (prędkość samochodu względem drogi). Wielkości te są następnie analizowane pod kątem poprawności działania układu ABS. Zarejestrowane prędkości kół pojazdu, oraz prędkość odniesienia (prędkość samochodu względem stanowiska) stanowią podstawę oceny działania ABS.
Z przebiegów prędkości kół przednich widać, że proces regulacji prędkości odbywał się indywidualnie dla każdego z kół. Natomiast regulacja prędkości kół tylnych odbywała się na zasadzie select low. Niewielkie odchyłki są możliwe i dopuszczalne. Mogą wynikać z możliwej różnicy przyczepności kół do bębnów, spowodowanej np. zabrudzeniem opon, lub z różnicy w obciążeniu pionowym kół. Przedstawione przebiegi, rys. 6, wykazują wystarczającą symetrię działania ABS, świadczącą o prawidłowym działaniu zaworów hydraulicznych ABS i dobrym stanie zacisków hamulcowych. Zdolność układu do adaptacji do zmiennych warunków przyczepności między kołem, a nawierzchnią stanowiska. Skokowa zmiana przyczepności wywoływana jest na stanowisku przez nagły natrysk wódy na suchą powierzchnię bębnów, po której toczą się koła. Hamowane koła lewej strony pojazdu "przechodziły" z nawierzchni o większej przyczepności (suchej) na nawierzchnię o mniejszym współczynniku przyczepności (nawilżoną), rys. 7. W analizowanym przypadku nastąpiło chwilowe przesterowanie układu, ale nie doszło do blokowania kół. Układ sterujący ABS przeszedł do programu hamowania na nawierzchni o niskim współczynniku przyczepności. Przebieg poślizgów kół hamowanych i ich odchyłka od wartości optymalnej. Ponieważ kryterium diagnostycznej oceny stanu układu hamulcowego musi być jednoznaczne i stałe dla określonej kategorii pojazdów, zachodzi konieczność ustalenia konkretnych wartości poślizgu optymalnego. Dla celów diagnostyki pojęcie to oznacza poślizg, przy którym współczynnik przyczepności opony do jezdni osiąga największą wartość. Zależy on od rodzaju nawierzchni, modelu ogumienia koła, charakteru współpracy koła z bębnem bieżnym stanowiska, zmienia się z prędkością koła badanego [7]. Dla warunków badań stanowiskowych, na stalowej nawierzchni bębnów, wartość poślizgu optymalnego przyjęto na sopt= 0.18. - współczynnik wykorzystania przyczepności
Jest to stosunek opóźnienia mas bezwładnościowych stanowiska e ABS, przy hamowaniu z uruchomionym ABS, do maksymalnego opóźnienia tych mas e max przy hamowaniu bez ABS, w momencie, gdy pierwsze z kół dochodzi do granicy blokowania. Wyniki badań wykazały, że wartość współczynnika wykorzystania przyczepności w badaniach stanowiskowych zawierała się w przedziale 0.82 ¸ 0.89. 9.4 Podsumowanie
1) Kontrola działania układu ABS na wolnoobrotowych stanowiskach rolkowych do badań hamulców pozwala na sprawdzenie stanu modulatora ciśnienia pod względem mechanicznym i hydraulicznym. Może być przeprowadzana na obecnie stosowanych stanowiskach diagnostycznych. Praktyczne wprowadzenie tej metody do okresowych badań kontrolnych pojazdów wymaga jednak unifikacji przez producentów gniazd diagnostycznych i wprowadzenia standardowych testerów z funkcją indywidualnego sterowania elektrozaworami modulatora ciśnienia.
2) Diagnozowanie układów przeciwblokujących ABS na szybkoobrotowych stanowiskach z masami bezwładnościowymi pozwala na całościową ocenę hamulców na podstawie próby ich działania. Analizowane są skutki działania ABS (prędkości, przyspieszenia i poślizgi kół), a wiec parametry, od których zależy przebieg hamowania samochodu i stateczność jego ruchu .
Rys. 6 Przebiegi prędkości i poślizgu kół samochodu osobowego. Hamowanie na stanowisku, nawierzchnia sucha stalowa. vk - prędkość koła, vs - prędkość samochodu, s – poślizg.
Rys. 7 Przebiegi prędkości i poślizgu kół samochodu osobowego. Hamowanie na stanowisku. Koła lewej strony pojazdu przechodzą z suchej na mokrą nawierzchnię. |