Как работает система распределения тормозного усилия EBD
После появления в автомобилях первых антиблокировочных систем для тормозных механизмов (ABS), работавших по простейшему принципу сброса давления в гидравлике при первых признаках скольжения шин, стало ясно, что эффективность системы надо повышать. Расплатой за стабильность авто в ходе торможения стали: удлинение тормозного пути и несколько других недостатков.
В ходе развития техники появились многоканальные системы с добавочным интеллектом, позволяющие предсказывать ситуацию и более точно управлять торможением, раздавая давление на каждое колесо строго дозированно, учитывая его положение и условия работы.
Конструкция получила аббревиатуру EBD, то есть Electronic Brakeforce Distribution, распределение тормозных усилий.
Для чего в машине система EBD
Принцип работы обычной ABS из первых воплощений подразумевает наличие единого канала управления. На каждом колесе имеется датчик скорости вращения, показания которого в виде частоты электрических импульсов передаются по кабелям в общий электронный блок, где кодируются в цифровую информацию и обрабатываются микрокомпьютером.
Прибор анализирует все поступившие данные и определяет скорость движения автомобиля. Заметив начало торможения, он приступает к оценке отклонений частоты вращения отдельных колёс, фиксируя таким образом начало их проскальзывания из-за превышения предела сцепления с дорогой.
Поскольку эффективность замедления в случае перехода в скольжение сильно ухудшается, что дополнительно может быть отмечено по сигналам датчика линейного ускорения автомобиля, принимается решение на регулирование давления в тормозной магистрали.
В состав системы входят следующие устройства:
- датчики вращения колёс, обычно индукционные или те, что работают за счет эффекта Холла;
- электронный блок обработки данных и управления исполнительными механизмами;
- гидравлический блок с насосом тормозной жидкости, ресивером-аккумулятором давления, входными и выходными электрогидравлическими клапанами;
- раздельные тормозные магистрали по осям или отдельным колёсам;
- тормозная педаль и связанный с нею главный тормозной цилиндр;
- рабочие колёсные тормозные цилиндры.
Подобная организация антиблокировочной системы позволяет решить задачу стабильности и частично оптимизировать торможение, но достигается это ценой неминуемого увеличения тормозного пути в некоторых условиях.
Не учитываются особенности загрузки автомобиля, распределения массы по осям, а также динамического перераспределения веса.
Дополнением к ABS стала система распределения тормозных усилий, позволяющая почти полностью решить проблему. Достигнуто это было применением четырёхканального управления раздельно по колёсам, и более точного прогноза поведения автомобиля.
Таким образом, EBD можно считать усовершенствованной ABS, учитывающей больший объём информации и располагающей дополнительными возможностями по индивидуальному управлению каждым тормозным цилиндром или их кластерами.
Принцип работы системы распределения тормозных усилий
EBD, в отличие от ABS, работает ещё до того, как началось скольжение. Система располагает данными о загрузке осей, полученными в процессе работы и умеет управлять усилиями.
Например, если основная масса машины приходится на переднюю ось, то есть зад машины не нагружен, то естественный эффект динамического перераспределения веса машины вперёд при торможении будет усугубляться лёгкой задней осью.
В условиях экстренного торможения на скользком покрытии задние колёса начнут блокироваться слишком рано, результатом станет снижение давления во всей системе и возможности хорошо нагруженных передних колёс не будут реализованы. Тормозной путь устремится в бесконечность.
Ещё хуже ситуация может возникнуть в повороте на неровной дороге. Водителей старых автомобилей, не оборудованных тормозной электроникой, даже учили, что тормозить в повороте категорически не рекомендуется, а что происходит при подбросе колёс на ухабах во время нажатия на тормозную педаль они могли заметить сами и запомнить на всю жизнь.
Антиблокировочные системы очень облегчили управление, теперь торможение в повороте стало не только возможным, но и рекомендуемым действием.
В сложных условиях неопытному водителю надо было только нажать на тормоз с максимальным усилием и дальше корректировать машину только рулевым колесом, нужное сцепление обеспечит автоматика.
Роль EBD во всех этих случаях заключалась в минимизации тормозного пути. Если передние колёса при обычном торможении имеют запас по сцеплению, когда задние уже заблокировались и подвергнуты обслуживанию со стороны ABS, то будет очень нерационально сбрасывать давление и с них тоже.
Наоборот, надо добавить усилие на переднюю ось, не сбрасывать его равномерно со всех колёс, а перераспределить. Четырёхканальные системы на это способны, а соответствующая программа управления электронным блоком и стала основой EBD.
То же самое и в повороте. Внутренние колёса могут настолько разгрузиться из-за центробежной силы, что буквально поднимаются в воздух. Естественно, при попытке торможения они мгновенно заблокируются, поскольку сила сцепления близка к нулю.
ABS отреагировала бы на ситуацию полным прекращением торможения, то есть поступила бы как водитель старой школы.
Но EBD гораздо умнее, она способна не только исключить блокировку разгруженных колёс внутренней по отношению к повороту стороны автомобиля, но и увеличить давление в тормозных цилиндрах внешней, загруженной стороны.
Машина начнёт достаточно эффективно замедляться, что в ситуациях с превышением скорости в повороте может спасти и технику, и водителя с пассажирами.
Возможны и другие ситуации, когда раздельное управление с прогнозированием может помочь быстро остановить автомобиль:
- торможение на дороге с неоднородным покрытием, когда коэффициент сцепления для всех колёс сильно различается, это попадание в лужи, локальную грязь или пятна льда;
- начало вращения автомобиля, некоторые колёса ещё способны к торможению, когда прочие уже скользят и неуправляемы;
- кратковременные подбросы колёс на неровностях;
- неисправности или загрязнения в тормозной системе, когда имеются различия в эффективности колёсных тормозных механизмов.
Принцип помощи водителю со стороны EBD именно в том и состоит, что добавляется ранее недоступная ему функция раздельного обслуживания колёс при торможении.
Если раньше он мог в какой-то степени имитировать работу ABS прерывистым нажатием на педаль, то уж управление тормозным балансом было доступно только в отдельных гоночных сериях, где самые опытные пилоты управляют сложными и дорогими автомобилями.
С появлением EBD это стало доступным каждому, причём без каких-либо особых навыков и знаний.
Устройство системы
Регулирование тормозного усилия раздельно по всем колёсам в первую очередь потребует применения многоканальной антиблокировочной системы.
Отсюда и формируется состав EBD:
- индивидуальные датчики на каждое колесо;
- впускные и выпускные клапаны, открывающие давление жидкости на рабочие цилиндры, фиксирующие его неизменным или сбрасывающие усилие;
- электрический насос тормозной жидкости, способный быстро изменять давление в системе;
- гидравлический аккумулятор давления, оптимизирующий работу насоса;
- специальная управляющая программа, которая, собственно, и составляет основу EBD, отличая её от четырёхканальной ABS;
- дополнительные датчики, расширяющие возможности системы, они могут входить в состав бортовой электроники более высокого уровня, чем отвечающей только за тормоза.
Точные алгоритмы работы EBD разных производителей по понятным причинам не афишируются, но можно выделить общие алгоритмы, образующие модель EBD в программной памяти её компьютера.
Существует некое пороговое условие, за которым EBD оживает из ждущего режима и включается в работу тормозов. Это условие формируется по результатам непрерывного анализа поступающей от датчиков информации.
Как только блок поймёт, что существует вероятность блокировки колёс, он переходит в режим фиксации давления, в результате чего перекрываются оба клапана на каждом колесе, давление стабилизируется.
Дальше оценивается развитие ситуации и подаются команды на открытие или закрытие отдельных клапанов, давление увеличивается или уменьшается, происходит импульсное регулирование торможения на грани блокировки, то есть самое эффективное.
Признаки неисправности EBD
Любой отказ системы приводит к ухудшению торможения в экстренной ситуации, что вряд ли может быть замечено водителем. Поэтому единственным признаком неисправности является зажигание контрольной лампочки на приборной панели.
Появление этого сигнала требует немедленной диагностики специальным сканером с выявлением кодов ошибки и устранением неисправностей.
Система очень надёжна, поэтому самой частой неисправностью бывает отказ колёсных датчиков. Это связано с их работой в тяжёлых условиях по влажности и загрязнённости.
Коррозия и механические поломки приводят к пропаданию сигнала, что немедленно будет замечено электронным блоком, и появится индикация контрольной лампы. Проверка достаточно проста для диагностики, ремонт сводится к замене датчика или ревизии его проводки.
Плюсы и минусы
Соотношение достоинств и недостатков EBD сильно зависит от конкретного исполнения, система непрерывно совершенствуется, количество версий уже давно перевалило через десяток.
- уменьшается тормозной путь, даже по сравнению с ABS;
- машина стабильно ведёт себя при торможении в повороте;
- характер замедления меньше зависит от загрузки автомобиля, что особенно важно для коммерческого транспорта;
- минимизируется набор условий, при котором может возникнуть занос при торможении.
- возможны ситуации, когда срабатывание системы удлиняет тормозной путь, вплоть до ощущения полного отказа тормозов, ведь случаются ситуации, в которых более эффективно машина замедляется именно в скольжении, а его EBD призвана исключать;
- не до конца отработаны алгоритмы работы на автомобилях с полным приводом, такие шасси могут создавать проблемы даже опытным водителям;
- система недостаточно совершенна для работы на скользких склонах, поэтому до сих пор она автоматически отключается в таких условиях на малых скоростях.
Каждая ситуация, в которой EBD раскрывает свои возможности недостаточно полно, анализируется, и в алгоритмы её работы вносятся коррективы.
Кроме того, с развитием техники идёт повышение быстродействия работы её элементов. Поэтому каждая последующая версия имеет всё меньше недостатков, а достоинства не оспариваются.
Горит ебд на газели что это
Величина тормозного пути с EBD и без нее
При экстренном торможении центр тяжести автомобиля смещается в переднюю часть, уменьшая нагрузку на заднюю ось. Если в этот момент тормозные усилия на все колеса будут одинаковыми (что происходит в автомобилях, на которых не используются системы, регулирующие тормозное усилие), задние колеса могут быть полностью заблокированы. Это приводит к потере курсовой устойчивости под воздействием боковых сил, а также к заносам и потере управляемости. Также регулировка тормозных сил необходима при загрузке автомобиля пассажирами или багажом.
В случае, когда торможение выполняется в повороте (при этом центр тяжести переносится на колеса, идущие по внешнему радиусу) или произвольные колеса попадают на поверхности с различным сцеплением (например, на лед), действия одной системы ABS может быть недостаточно.
Решить эту проблему позволяет система распределения тормозных усилий, которая взаимодействует с каждым колесом в отдельности. На практике это включает следующие задачи:
- Определение степени проскальзывания на дорожном покрытии для каждого колеса.
- Изменение давления рабочей жидкости в тормозных механизмах и распределение тормозных усилий в зависимости от сцепления колес с дорогой.
- Сохранение курсовой устойчивости при воздействии боковых сил.
- Снижение вероятности заноса автомобиля в процессе торможения и поворота.
Основные элементы системы
Схема расположения элементов EBD (АВS) в конструкции автомобиля
Конструктивно система распределения тормозных усилий реализована на базе системы ABS и состоит из трех элементов:
- Датчики. Они фиксируют данные о текущей частоте вращения каждого колеса. При этом EBD использует датчики ABS.
- Электронный блок управления (общий для обеих систем управляющий модуль). Получает и обрабатывает информацию о скорости, анализирует условия торможения и приводит в действие соответствующие клапаны тормозной системы.
- Гидравлический блок системы ABS. Выполняет регулировку давления в системе, изменяя тормозные усилия на всех колесах в соответствии с сигналами, подаваемыми блоком управления.
Процесс распределения тормозных усилий
Распределение тормозных усилий по осям автомобиля
На практике работа электронной системы распределения тормозных усилий EBD представляет собой цикл, схожий с работой системы АБС и состоящий из следующих этапов:
- Анализ и сравнение тормозных усилий. Выполняется блоком управления ABS для задних и передних колес. В случае превышения заданной величины в работу включается алгоритм действий, предустановленный в памяти блока управления ЕБД.
- Закрытие клапанов для удержания заданной величины давления в контуре колеса. Система определяет момент начала блокировки колеса и фиксирует давление на текущем уровне.
- Открытие выпускных клапанов и уменьшение давления. Если риск блокировки колес сохраняется, блок управления открывает клапан и уменьшает давление в контурах рабочих тормозных цилиндров.
- Повышение давления. Когда угловая скорость колеса не превышает пороговое значение блокировки, программа открывает впускные клапана и таким образом повышает давление в контуре, создаваемое водителем при нажатии на педаль тормоза.
- В момент начала блокировки передних колес система распределения тормозных усилий выключается, и в работу включается ABS.
Таким образом, система непрерывно контролирует и наиболее эффективно распределяет тормозные усилия на каждом колесе. При этом если в автомобиле перевозится багаж или пассажиры на задних сидениях, распределение усилий будет осуществляться более равномерно, нежели при сильном смещении центра тяжести в переднюю часть автомобиля.