Piduri-, veojõu- ja juhitavuskorrektorid (3)

Põltsamaa Ametikool
Piduri veojõu ja juhitavuse korrektorid
A3
Alvar Müür
Kaarlimõisa 2010

Sisukord

1. ABS- Anti- lock breaking system ( Blokeerumatud pidurid ) 3
3
1.2 ABS- i tööpiirkond 3
1.3 ABS-i tööpõhimõte 5
1.4 Andurid ja täiturid 5
1.4.1 Piduritulelüliti 5
1.4.2 Esi- ja tagarataste pöörlemissagedusandurid 6
1.4.5 Hüdrosõlm 8
2. EBV - Pidurdusjõu jaotur 9
3. EDS - Diferentsiaali lukustus 9
3. ASR - Kaapeväldik 12
3.1 ASR pihustite väljalülimisega 12
3.2 ASR elektroonilise gaasiklapiga 12
3.3 ASR-i töötamine diiselmootoritel 12
5. ESP – Juhitavuskorrektor 14
5.1 Ootamatu kõrvalepõige 15
6. MSR 15

1. ABS- Anti- lock breaking system ( Blokeerumatud pidurid)

Juhitavuse halvenemine on tingitud libiseva ratta külgsuunalise hõõrdejõu vähenemisest. Blokeerunud rattal on külgsuunaline hõõrdejõud nullilähedane. ABS-i olulisemad osad on hüdrosõlm,   juhtplokk ja autorataste juures asuvad pöörelemissagedusandurid. Juhtplokk võrdleb pöörlemissagedus-anduritelt saadud signaale. Kui ühe ratta pöörlemissagedus väheneb teistest kiiremini (see tähendab blokeerumisohtu), siis hakkab juhtplokk hüdrosõlmes asuvate elektromagnet-klappide abil pidurdusrõhku vähendama.  Rõhku vähendadakse seni kuni pöörlemissagedus hakkab uuesti suurenema. Seejärel suurendatakse pidurdusrõhku kuni blokeerumise ohu tekkimiseni, ning kõik kordub.
Joonis 1. ABS Skeem

1.2 ABS- i tööpiirkond

Juhtplokk jälgib rataste pöörlemissagedusandurite signaalide põhjal iga ratta pöörlemissagedust ja vajadusel reguleerib mõne ratta pidurdusrõhku. ABS/EDS-juhtplokk töötleb iga ratta andmeid eraldi võimaldades nii kõikidele ratastele antud tingimustele vastava pidurdusjõu kuid vältides blokeerumise. Külgsuunaline hõõrdejõud on suurim ratta vabal veeremisel (siduripedaal on alla vajutatud ja piduripedaalile ei vajutata).
Joonis 2. Libisemine 0%
ABS pidurid ei lase ratta libisemisel suureneda üle 10...20%. Pidurdusjõud on siin suurim ja külgsuunaline hõõrdejõud auto juhitavuseks veel piisav. Nende resultantjõud jääb hõõrdejõu ringi sisse.
Joonis 3. Libisemine 10...20%
Kui pidurdusjõud ületab haardejõu, hakkab ratas libisema. Külgsuunaline hõõrdejõud muutub niivõrd väikeseks, et auto ei ole enam juhitav. Töökorras ABS piduritel sellist olukorda tekkida ei saa!
Joonis 4. Libisemine üle 20%

1.3 ABS-i tööpõhimõte

Kui üks või rohkem rattaid hakkavad pidurduse ajal blokeeruma, siis ABS-i süsteem reguleerib igale rattale pidurdus vedeliku rõhku, et vältida rataste blokeerumistja parandada stabiilsust, juhitavust ja pidurdusmaad.ABS-i süsteem saavutab selle teatud informatsiooni rakendamisega töötlemis protsetuuris, et kontrollida sõiduki hüdraulika süsteemi tööd.

1.4 Andurid ja täiturid

1.4.1 Piduritulelüliti

Piduritulelüliti jälgib piduripedaali asendit ja saadab pedaalile vajutamisel signaali juhtplokile. Seisu- ja sõidupidurilülitid Ohutuse suurendamiseks ja diagnoosimise lihtsustamiseks kasutatakse kaksiklülitit. Ühe lüliti avanemisel teine sulgub ja vastupidi.
Pidurdamise signaali saabumisel lälitub ASR välja. Pidurituled on ühendatud läbi relee , mis väldib   ESP töötamisel piduritulede süttimise. Seisupiduri signaali saabumisel väldib juhtplokk  ESP töötamise ajal  MSR-i töö.
Joonis 5. Piduritule lüliti

1.4.2 Esi- ja tagarataste pöörlemissagedusandurid

Joonis 6. Induktsioonandur
Hammastega rootori ehk impulssratta kohal paiknev pöörlemissagedusandur koosneb magnetsüdamikust ja selle ümber paiknevast mähisest. Koos rattaga pöörlev rootor indutseerib anduri mähises vahelduvpinge , mille muutumise sageduse järgi määrabki juhtplokk ratta pöörlemissageduse.
 Halli andur
Joonis 7. Halli andur
Pöörlemissagedusanduritena on kastutusel ka selliseid Halli andureid millel on sirmi asemel kasutusel samasugune hammastega impulssratas nagu indutsioonandurilgi.
Võrreldes induktsioonanduritega on Halli anduritel järgmised eelised:
- signaali ampiltuud ei sõltu pöörlemissagedusest, mistõttu teda saab kasutada ka väga aeglaste liikumiste mõõtmiseks.(võimalik mõõta ka multimeetriga).
- signaal püsib muutumatuna ka küllalt suure õhuvahe muutuse korral (0,1...1,5mm).
Puuduseks võib pidada toitepinge (lisajuhtme) vajadust ja seda, et andur ei kannata polaarsuse vahetamist ega takistuse mõõtmist. Vedrustusest tingitud liikumise tõttu esineb ABS anduritel sagedasti   juhtmete rikkeid.
Magnettakistuslik andur
Joonis 8. Magnettakistuslik andur
Magnettakistuslikud   ehk MRE andurid   (Magneto Resistive Elemnts) meenutavad väliskujult induktsioonandurit ja tööpõhimõttelt Halli andurit . Anduri sees on takisti, mille takistus sõltub magnetväljast ja magnetvoo tiheduse muutumise suunast . Pöörlev rootor tekitab anduris 7…14 mA vooluimpulsi, mille sagedus muutub koos pöörlemissagedusega.
Anduril on kaks juhet ja ta suudab mõõta ka väga väikest pöörlemissagedust. Toitepinge on tavaliselt 12 V ja väljundsignaal sammpinge, mille min./max. väärtused sõltuvad juhtplokis olevast takistist. Anduri eeliseks on ka see, et õhuvahe küllaltki suur muutus (0,5..2 mm) ei mõjuta signaali kuju. Mõnedel MRE-anduritel on hammastega impulssratas asendatud magnetrattaga. See magnetratas koosneb mitmest üksteise kõrval asuvast magnetist .
1.4.3 ABS-i diagnoosipistmik
ABS piduritel on enesediagnoosi programm, mis kontrollib süsteemi korrasolekut.
Avastatud häirete koodid talletatakse juhtploki rikkemälusse. Rikkekoode on võimalik lugeda ja vajadusel kustutada läbi diagnoosipistmiku. Enesediagnoosi programm kontrollib pöörlemissagedusandurite, piduritulelüliti, hüdrosõlme, ühendusjuhtmete ja juhtploki korrasolekut. Hüdrosõlme kontrollimisel kontrollitakse lisaks elektromagnetklappide korrasolekule ka piduritorude õiget ühendust.
Joonis 9. ABS-i diagnoosipistik
1.4.4 ABS-i  ja pidurite signaallambid
Korras süsteemi puhul süttib ABS-i signaallamp süüte sisselülimisel ja kustub mõne sekundi jooksul (enesediagnoosi lõppemisel). Sõidu ajal rikke avastamisel süttib signaalamp uuesti ja jääbki põlema. Süüte sisselülimisel süttib enesediagnoosi ajaks ka pidurite signaallamp.
Pidurite signaalamp süttib ka seisupiduri rakendamisel ja pidurivedeliku tasapinna vähenemisel.
Joonis 10. ABS-i ja pidurite signaallambid

1.4.5 Hüdrosõlm

Hüdrosõlm on paigutatud piduri peasilindri ja rattasilindrite vahele ja tema ülesanne on juhtida juhtplokilt tulevate käskude põhjal pidurdusrõhku rattasilindrites. Hüdrosõlm koosneb kerest, elektromagnetklappidest, tagastuspumbast ja summutuskambritest. Elektromagnetklappide abil välditakse rataste blokeerumine. Iga piduriharu kohta on kaks klappi: pealevoolu- ja äravooluklapp. Tagastuspumpa käitatakse elektrimootoriga ja tema ülesanne on blokeerumisohu korral pumbata pidurivedelikku rattasilindritest piduri peasilindrisse tagasi. Kogu hüdrosõlme kohta on üks tagastuspump. Summutuskambrite ülesanne on summutada pidurivedeliku tagastamisel tekkivat rõhu kõikumist (piduripedaali vibreerimist). Igal piduriharul on oma summutuskamber.
Joonis 11. Hüdrosõlm

2. EBV - Pidurdusjõu jaotur

- on ABS pidurite lisafunktsioon. Kasutab töötamiseks ABS-i andureid ja elektromagnetklappe;
- aitab säilitada tagarataste külgsuunalist hõõrdejõudu hoides pidurdamisel tagarataste libisemise esirataste omast 0 ... 2 % võrra väiksemana;
- on koormustundlik, st  tugeva pidurdamise ja tühja auto korral on lubatud suurem libisemiste erinevus kui nõrga pidurdamise ja koormaga auto puhul;
- asendab vanemate pidurisüsteemide mehaanilist pidurdusjõuregulaatorit.
EBV tööpõhimõte
Mõnedel mudelitel on peasilindri esipiduriharu poolel rõhuandur, mille kaudu jälgib juhtplokk haru korrasolekut. Juhul kui tagarataste libisemine ületab lubatud piiri, suletakse pealevooluklapp ning peasilindri ja rattapidurite vaheline ühendus katkeb. Juhul kui libisemine ikkagi ei vähene, avatakse äravooluklapp ja rattasilindritest lastakse osa pidurivedelikku rõhuakudesse. Pumpa tööle ei rakendata!

3. EDS - Diferentsiaali lukustus

Kuna libedal teel auto liikumahakkamisel , kui rattad hakkavad kaapima, tavaliselt pidurit ei vajutata, siis on EDS-i töölerakendamiseks vaja eraldi, rõhku tekitavat pumpa. EDS aitab libedal teel alustada liikumist. Sõidu alustamisel pidurdatakse kaapivat ratast ja pöördemoment siirdatakse läbi diferentsiaali teisele rattale.
www.hmv-systems.fi
EDS tööpõhimõte
Piduripedaalile vajutamisel kandub rõhk peasilindrist hüdraulilisele ümberlülitusklapile ja klapp sulgub. Samal ajal kandub rõhk ka läbi avatud eraldusklapi ja pealevooluklapi rattapiduritesse. Pealevooluklapp on normaalolukorras, kui vool mähist ei läbi, avatud ja äravooluklapp suletud.
Rõhu suurendamine
Ühe vedava ratta kaapimisel sulgeb juhtplokk eraldusklapi ja käivitab pumba.
Pump hakkab pumpama pidurivedelikku rattapidurisse.
Ratast pidurdatakse kuni kaapimise vähenemiseni.
Rõhu hõoidmine
Rataste pöörlemissageduse erinevuse vähenemisel lülitab juhtplokk pumba välja ja sulgeb pealevooluklapi.
Äravooluklapp on endiselt suletud.
Rõhu vähendamine
Rataste pöörlemissageduste võrdsustumisel katkestab juhtplokk pealevooluklapi vooluahela ja klapp avaneb .

3. ASR - Kaapeväldik

- väldib sõidu ajal rataste kaapimise (EDS - töötas ainult sõidu alustamisel);
- veojõudu reguleeritakse vastavalt ratta haardumisele. Kaapimise vältimiseks vähendatakse mootori pöördemomenti:
      -silinderhaaval pihusteid välja lülitades;
      -elektroonilise gaasiklapi abil;
      -pritsekoguse vähendamisega (diiselmootoritel).

3.1 ASR pihustite väljalülimisega

Kaapeväldik - ASR võrdleb pöörlemissagedusandurite abil esitelje ja tagatelje rataste pöörlemissagedusi. ASR-i töötamise ajal süttib armatuurlaual vastav signaallamp. Armatuurlaual on ka lüliti, kust on võimalik ASR ajutiselt välja lülitada. Juhul kui veotelje rataste pöörlemissagedus muutub mittevedavatest ratastest suuremaks , saadab ASR-i juhtplokk mootori juhtplokile "palve" vähendada mootori pöördemomenti.
Seejärel hakkab mootori juhtplokk kuni kaapimise lõppemiseni silindreid ükshaaval välja lülitama.

3.2 ASR elektroonilise gaasiklapiga

Koos elektriliste gaasiklappide bensiinimootoritele ilmumisega on ASR-i tööpõhimõte tunduvalt lihtsustunud. Kuna gaasipedaali ja - klapi vahel enam mehaanilist ühendust ei ole siis on mootori pöördemomenti väga lihtne vähendada. Selleks tuleb gaasiklapp sulgeda.
Juhul kui veotelje rataste pöörlemissagedus muutub mittevedavatest ratastest suuremaks, saadab ASR-i juhtplokk mootori juhtplokile "palve" vähendada mootori pöördemomenti. Seejärel hakkab mootori juhtplokk kuni kaapimise lõppemiseni sulgema gaasiklappi.
Tavaliselt toimub juhtplokkidevaheline suhtlemine läbi CAN võrgu ja ASR-i reguleering on väga kiire ja täpne.

3.3 ASR-i töötamine diiselmootoritel

Tänapäeva diiselmootoritel töötab ASR analoogiliselt bensiinimootori omaga . ASR juhtplokk võrdleb vedavate ja mittevedavate rataste pöörlemissagedust ja erinevuse korral "palub" mootori juhtplokil vähendada pöördemomenti. Seepeale vähendab mootori juhtplokk kuni kaapimise lõppemiseni pritsekogust.
4. BAS - Hädapidurduskorrektor
Paljud autojuhid vajutavad hädaolukorras piduripedaalile harjumuspärase tugevusega oodates piduritelt samasugust aeglustust nagu aeglase piduripedaalile vajutamise korral. Tegelikult on aga järsul pedaalile vajutamisel alguses aeglustus väiksem (vt. piduriassistendi mõju).
Piduriassistendi abil saavutavad pidurid hädapidurduse korral maksimaalse aeglustuse kohe, kui liikumiskiirus on kõige suurem, ja seetõttu on ka peatumisteekond oluliselt lühem.
Rataste blokeerumise hoiab ära ABS. Hädapidurduse korrektori ülesanne on tekitada hädaolukorras, kui autojuht vajutab kiiresti piduripedaalile, pidurisüsteemis kiire rõhutõus. Hädapidurduse korrektor - BAS võib olla integreeritud juhitavuskorrektoriga - ESP ja tekitada ESP töötamiseks vajalikku eelrõhku. Hädapidurduse korrektor millele lisafunktsioone integreeritud ei ole, võib olla ka ilma elektrilise juhtimiseta.  
Aeglustuse graafik:
1 = BAS võimendiga  
2 = ilma BAS võimendita  
3 = nõrk pidurivajutus

5. ESP – Juhitavuskorrektor

Väldib üksikute rataste pidurdamisega ning mootori ja jõuülekande töö korrigeerimisega auto muutumist üle- või alajuhitavaks.Juhitavuskorrektori tähistamiseks kasutatakse ka lühendeid ASMS, DSC, FDR, VSA, VSC
Ala- ja ülejuhitavus
Alajuhitavuse korral pöördub auto vähem kui rooliratta asend seda eeldab.
Auto üritab kurvist välja sõita.
Auto alajuhitavuse vähendamiseks pidurdab ESP kurvi sisepoolset tagaratast.
Ülejuhitavuse korral pöördub auto rohkem kui rooliratta asend seda eeldab.
Auto üritab kurvist sisse sõita.
Auto ülejuhitavuse vähendamiseks pidurdab ESP kurvi välispoolset esiratast.

5.1 Ootamatu kõrvalepõige

Ilma ESP- ta
Autojuht märkab takistust ja keerab rooli järsult vasakule. Rehvide läbipaindumise tõttu muutub auto alajuhitavaks. Autojuht pöörab rooli veel rohkem. Auto alustab pööramist ja juht keerab rooli kiiresti paremale tagasi. Auto alustab parempööret. Rehvid painduvad nüüd vastassuunas , auto muutub ülejuhitavaks ja läheb külglibisemisesse. Auto muutub juhitamatuks ja hakkab ümber oma püsttelje pöörlema.
ESP-ga
Auto alustab pööramist. ESP saab andmed auto alajuhitavusest ja pidurdab pööramise suurendamiseks vasakut tagaratast. Auto pöördumisel vasakule hakkab autojuht pöörama rooli paremale. Juhitavuse säilitamiseks pidurdab ESP parempoolset esiratast. Tagarattad veerevad vabalt. Kiire suunavahetus võib muuta auto ülejuhitavaks. Juhitavuse säilitamiseks pidurdab ESP nüüd vasakpoolset esiratast. Kui auto juhitavus on taastatud (auto ei ole üle- ega alajuhitav), lõpetab ESP töötamise.

6. MSR

MSR on ABS-i lisafunktsioon, mis väldib rataste blokeerumise gaasipedaali järsul vabastamisel. Eriti hästi on MSR-i efektiivsus tunda võimsa mootoriga tagaveolisel masinal. Gaasipedaali järsul vabastamisel võib libedal teel tekkida olukord, kus mootorpidurduse tõttu hakkavad vedava silla rattad libisema. Selle vältimiseks saadab ABS/MSR juhtplokk, hetkel kui rataste libisemine ületab lubatud piiri (8...20%), läbi CAN võrgu mootori juhtplokile teate ning mootori juhtplokk suurendab mootori pöörlemissagedust.