Piduri, veojõu ja stabiilsuse kontrollsüsteemid (7)

Tartu Kutsehariduskeskus
Autode ja masinate remondi osakond
Raul
PIDURI, VEOJÕU JA STABIILSUSE KONTROLLSÜSTEEMID
Tartu 2008

Sisukord

Sisukord 2
Sissejuhatus 3
Kaapeväldik – ASR 3
Elektrooniline pidurdusjõu kontroll – EBD 4
Elektrooniline stabiilsuse kontroll – ESP 5
RSC 6
EBC-mootoripidurdusleevendi 7
Hädapidurduskorrektor. 7
Kokkuvõte 7

Sissejuhatus

Iga asi muutub ajaga lihtsamaks ja ohutumaks tavakasutajale, nii ka auto ja selle kasutamine. Vastupidiselt kasutuslihtsusele ja –ohutusele, muutuvad auto ehitus ja sõitjate turvalisust tagavad seadmed ja sõlmed üha raskemaks ja keerulisemaks mõista. Kuigi paljudele ei meeldi elektroonilised ohutuskontrollid, tuues põhjuseks „ebamäärase ja ettearvatamatu kontrolli auto üle“ vms, siis tegelikult rakenduvad kõik need süsteemid töösse alles ekstreemsetes olukordades ja imeharva võib rahuliku sõidustiiliga autojuht nende töösse rakendumist märgata.
Isiklikult olen ehk kõigerohkem kokku puutunud ABSiga ja seda talvel, kuna olen nö „ laisk autojuht“, kes ei viitsi rataste plokeerimise ohu pärast rooli taga rabelema hakata ja kaks viimast isiklikku autot on spetsiaalselt valitud ka ABSi olemasolu järgi. Juhtudes uuemate autode rooli talvel olen ikka püüdnud ka ESPd tööle rakendada, sest see on minujaoks väga huvitav protseduur , kuidas auto end teepeal „ sirgeks õgvendab“.

Kaapeväldik – ASR

ASR (Anti-Slip Regulation ), tuntud ka kui TCS ( Traction Control System), on tüüpiliselt elektri ja hüdraulika kombineeritud süsteem, mis on mõeldud juhitavuse säilitamiseks, kui autojuht lisab agresiivselt gaasi või ei suju rehvide ja teepinna vaheline koostöö ja vedav ratas tahab kaapima hakata. Kuigi ASR on oma komponentidelt põhimõttelt sarnane ESP süsteemile, pole tegu siiski sama asjaga.
ASR süsteem võib kasutada väga erinevaid võimalusi, et vältida ratta kaapimist:

• Jätta süütamata töösegu ühes või mitmes silindris
  
• Takistama kütuse pihustamist ühte või mitmesse silindrisse
  
• Pidurdama ühte või mitut vedavat ratast
  
• Järgi andma segusiibrit, kui tegemist on elektroonilise gaasipedaaliga
  
• Kui tegemist on turbomootoriga, siis avama solenoid klapi ja takistamast turbot tööle hakkamast.
  

ASR hakkab tööle, kui mõni vedavatest ratastest hakkab kaapima ehk ringi käima, ilma, et tema ringi käimisest oleks abi auto edasi liigutamisel. Sellest saab ASR-i juhtplokk aru läbi ABS-iga ühise anduri, kui mõne vedava ratta pöörlemissagedus suureneb erinevalt ülejäänutest. Selleks pidurdatakse ringi käivat ratast nii palju, et diferentsiaal suunaks pöördemomenti ka teisele vedavale rattale (või teistele vedavatele ratastele). Nüüd tuleb appi ABS-i hüdroplokk, milles hakatakse pumpama kaapiva ratta piduri töösilindrisse pidurivedelikku ja ratast pidurdatakse vajaliku piirini kuni diferentsiaal hakkab vedama ka teist ratast. Kui vedavad rattad on saavutanud arvutuslikult vajaliku pöörlemissageduse (vähemalt lähendane veetavate rataste pöörlemissagedusega) ja kaapimisoht on kadunud, lülitab ASR end välja.
Et rehvi ja kehva teepinna( muda , lumi, jää, vms) napi haakuvuse kaudmiseks pole palju vaja ja võimsa mootori korral rebiks ka teine ratas end kohe kontaktist vabaks, siis on tihtipeale lisatud teisigi süsteeme, mis kahandavad mootori võimsust ja takistavad liigset pöörete lisamist.
ASR-iga olid varem varustatud just võimsa mootoriga autod, milledel oli libedaga väga oluline gaasitunnetus, et vältida ülemäärast rataste kaapimist. Tänapäeval leiab varustuse nimekirjast ASRi ka tavalistelt sõiduautodelt, mikrobussidelt ja väikeveokitelt kuid ka suurtelt liinibussidelt ja veoautodelt.
ASR on kasutusel ka motospordis, et mootori võimsust kasutataks vaid edasiliikumiseks, mitte rataste mõtetuks kaapimiseks või juhitavuse kaotamiseks kurvidest väljasõidul. Ka maasturitel kasutatakse ASRi, kuna lukustatud sildadega autod käituvad tavaliikluses kogenematu juhi käes etteaimamatult ja pole parim lahendus tänapäeva moodsale linnamaasturile.

Elektrooniline pidurdusjõu kontroll – EBD

Elektrooniline pidurdusjõu kontroll alustab oma tööd juba ammu enne ABSi, kuigi ei tee tööd ABSi eest siiski ära. EBD jagab pidurdusjõudu esi- ja tagasilla ning vasaku ja parema poole pidurite vahel. Eelkäijaks võib lugeda mehaanilist tagapidurijõu regulaatorit, mis reguleeris tagumistele piduritele rakenduvat jõudu vastavalt sellele, kui palju oli auto tagaosa koormatud . Ühendatud oli selline hüdroklapp tagasilla ja kere vahele ja nende kahe kaugusest sõltus klapi avatus .
Tänapäeval on kõik juba elektrooniline ja palju efektiivsem. EBD on süsteem, mis kasutab iga ratta ABS andurit ja teisi komponende, et koguda infot, mille põhjal arvutatakse välja võimalik maksimaalne pidurdusjõud. EBD-süsteem hoolitseb külgsuunalise haardumise säilitamise ja pidurdusjõu reguleerimise eest. Kui tagasild hakkab esimesest rohkem libisema, saadab aju signaali hüdraulikasõlme, mis sulgevad vedeliku juurdevoolu tagapiduritele. Kui tagasild pidurdab ikka esimesest rohkem, hakatakse pidurivedeliku survet vähendama. Kui esisild pidurdab rohkem, avatakse tagapidurite juurdevoolu klapid täielikult. Et pidurdusjõud võimalikult suureks saada, jagab EBD pidurdusjõudu isegi vasaku ja parema poole vahel. See vähendab oluliselt pidurdusteekonda ja säilitab auto stabiilsuse isegi tugevatel pidurdustel ja kurvides manööverdamisel. Süsteemi rakendumist võib põhjustada ebaõige kiirus, häda- või mõnes muus olukorras ootamatud olukorrad.

Elektrooniline stabiilsuse kontroll – ESP

ESP on praegu käsitlevatest süsteemidest kõige keerulisem. Lisaks auto kiirusele ja rataste pöörlemissagedusele arvestab ESP ka rooliratta pöördenurka, mille järgi arvutab juhtplokk välja soovitud sõidusuuna ja sõidutingimused. Soovitud sõidusuunast erineva liikumise tajuvad ära külgkiirenduse andur (näitab auto liikumist külg ees) ja pöörlemisandur (mis näitab auto pöörlemist ümber oma vertikaaltelje), mis näitavadki auto tegeliku liikumissuuna. Kui need kaks suunda teineteisest erinevad, alustab tööd ESP.
Juhtplokk arvutab välja kui palju ja millist ratast on vaja pidurdada või kiirendada ning kas on vaja vähendada mootori pöördemomenti, et saavutada soovitud liikumissuund. Kui juhitavust ei saavutata, korrigeeritakse tehtud pidurdused -kiirendused uute katsetega, kuni soovitud tulemus siiski saavutatakse või auto allub kraavi külgetõmbejõule. ESP töötamise ajal vilgub armatuuris vastav signaallamp.
Kui auto tegelik liikumissuund erineb autojuhi soovitust, on tegemist ala- või ülejuhitavusega. Erinevates olukordades võib ESP tegutseda erinevalt, aga tavaliselt on juhitavuse kaotuse korral süsteemi tegevus järgmine:

• Alajuhitavuse korral (auto ei kuuletu roolile ja liigub otse) pidurdatakse tagumist kurvi seespoolset ratast ja reguleeritakse mootori pöördemomenti.
  
• Ülejuhitavuse korral (auto püüab hakata pöörlema ümber oma vertikaaltelje) pidurdatakse esimest kurvi välispoolset ratast ja reguleeritakse mootori pöördemomenti.
  

Olenevalt teeoludest võib mõni tegevuselement ära jääda või mõni lisanduda.
ESP on juba praegu paljude autotootjate mudelirivi kõigis mudelites standardvarustuses ( Mercedes - Benz , BMW, Volvo , Audi ja Lexus ) kuid autode arv, kus standardvarustuse nimekirjas hakkab ilutsema ESP, tõuseb kiiresti ja osa autotootjaid on välja hõisanud numbri, mis aastal nendegi mudelirivi standardvarustus rikkamaks saab.

RSC

See, et ESP on arendatud välja ABSist pole mingi uudis. Aga et inseneridel igav poleks, mõtlevad nad igasugu vigureid välja, et muuta autosõit veelgi ohutumaks. ESPst arendatakse edasi RSC-kontrolli, mida võiks lihtsasse eesti keelde tõlkida kui „Üle katuse rullumise vastane seade“. Sarnaselt ESP ümber vertikaaltelje pöörlemise andurile, on RSCs kasutusel ümber horisontaaltelje pöörlemise andur. Sellist süsteemi kasutatakse juba näiteks Volvo maasturil XC90.
RSC on kasutusel peamiselt maasturites või mikrobussides, sest seal on „üle kuudi käimise oht“ kõige suurem. RSC püüab käituda nagu kogenud juht ümbermineku ohu korral – kutsub esile alajuhitavuse. Muidugi tuleb arvuti sellega toime kordi kiiremini ja efektiivsemalt, kuna saab pidurdada erinevaid rattaid üksteisest eraldi. RSC blokeerib kurvi välimised rattad ja auto „libiseb“ külili rullumis ohust läbi. Miinuspooleks võib märkida seda, et sellega kaasneb kurvivõtmise raadiuse suurenemine, 80km/h juures umbes ½ meetrit. Pole just ülearu palju, arvestades võimalikku ohtu küljepeale maanduda.
Eriti ohtlikud olukorrad võivad tekkida meie teedel igapäevaselt liikuvatel raskeveokitel, kui juht kaotab hetkeks kontrolli veoki üle ja viimane võib minna ümber või külglibisemisse sattuda. Sellist süsteemi saab kasutada kõikidel elektrooniliste ketaspiduritega 4x2 sadulveokitel. Sellised pidurid on spetsiaalselt konstrueeritud  märjal ja libedal teel toimetulekuks (eesmärk vältida külglibisemist, mis tekib üle-või alajuhitavusest) ja kuivadel teedel (kus peamine risk on ümberminek, mis on tingitud suurest kiirusest ja kurvide ebasoodsast kaldest). Süsteemis on sensorid , mis mõõdavad lateraalset kiirendust veoki raskuskeskmes. Kui lateraalne kiirendus ületab lubatud limiidi , siis mootori pöördemoment lülitatakse välja ja tööle hakkavad rattapidurid. Ekstreemsetes oludes võib toimuda sadulveoki ja haagise täielik hädapidurdus. See süsteem määrab ära juhi reaktsiooni ja võrdleb kursist kõrvalekalde nurka roolimisnurgaga. Kui need pole vastavuses, siis mootori pöördemoment katkeb ja rattapidurid hakkavad tööle, püüdes veokit stabiliseerida. Millised pidurid aktiveeritakse (millisel rattal ja millisel teljel )  sõltub ebastabiilsuse põhjusest. Süsteemil on ka väljalülitusrežiim. See on mõeldud täislastis kõrge raskuskeskmega veokitele, mille raskuskese tühjana asub väga madalal. See eriomadus välistab ebakohase käivitumise riski laadimata olekus.
Kui ESP käivitub, siis süsteemimälu salvestab andmed andmebaasis. Sagedane käivitumine viitab vajadusele veokijuhti koolitada

EBC-mootoripidurdusleevendi

EBC ülesandeks on vältida vedavate rataste libisemist mootoriga pidurdamisel ehk gaasipedaali vabastamisel tekkiv aeglustus ja kui võtad käigu alla EBC rakendub tööle kui vedava silla rattad libisevad mootoriga pidurdamisel ehk siis gaasi ei vajuta käik sees
Ka EBC süsteemi kasutab ABS komponente .ABS tarkvara on õhendatud EBC tarkvaraga. Rataste andurite ja mootoriaju info põhjal saab EBC vedavate rataste libisemise. EBC töötamise ajal säilitatakse optimaalne mootoripidurdus ja auto on juhitav. EBC töö lõppeb kui hakkad uuesti kiirendama .

Hädapidurduskorrektor.

Hädapidurduskorrektor rakendub tööle siis, kui liiga järsku ja tugevalt vajutada piduripedaalile . Siis saab absi juhtplokk signaali ja rakendab ise maksimaalselt pidurid tööle.

Kokkuvõte

Erinevaid süsteeme autojuhi ohutuse tagamiseks on palju ja erinevatel autotootjatel erinevad teinekord ka sarnaselt käituvad süsteemid oma ehituselt päris palju. Ma ei kahtlegi, et ainult ühest süsteemist ja selle erinevatest nüansidest võiks kirjutada pakse raamatuid, aga minujaoks käib 5 lk puhast teksti natukene üle jõu. 