Сучасні тенденції розвитку автоматичних електронних систем керування гальмівними механізмами з штучним інтелектом

Антиблокувальна система (АБС, ABS)

З метою забезпечення ефективного керування автомобілем, водії застосовують в екстрених ситуаціях переривчасте або східчасте гальмування. Для забезпечення ефективного гальмування автомобіля використовуються автоматичні електронні системи гальмування з штучним інтелектом.

Типова АБС складається з електронасоса, акумулятора тиску, електронного блоку керування, датчиків контролю обертання коліс і блоку електромагнітних клапанів. Як тільки яке-небудь колесо починає ковзати, система знижує тиск у гальмовій магісиралі до колеса і колесо на якийсь момент розблокується, ковзання припиняється, і все починається спочатку - тиск у системі починає рости доти, поки знову колесо не виявиться заблокованим. АБС дозволяє перетворити безперервне гальмове зусилля, що прикладається водієм до педалі, у серію гальмових імпульсів на колесах і тим самим уникнути їхнього блокування. Це не тільки скорочує гальмовий шлях на однорідному дорожнім покритті, але й дає можливість зберегти керованість.

Рис. 44. Схема антиблокувальної системи другого покоління фірми Bosch для легкового автомобіля:

1- датчик; 2- сигнальна лампа; 3- блок керування; 4- модулятор.

Brake Assist System (BAS)

Під час «панічного» натискання на педаль гальма велика кількість водіїв не натискає на педаль із силою, достатньою для активування АБС, що приводить до збільшення гальмового шляху. Система Brake Assist бере до уваги цей факт і в ситуаціях екстреного гальмування приблизно на 40% знижує необхідне для активації АБС гальмове зусилля. BAS допомагає водієві в критичній ситуації реалізувати максимальне зусилля на педалі гальма в перші ж миті екстреної зупинки. Іншими словами, BAS при різкому гальмуванні оцінює не зусилля натискання на педаль, а швидкість переміщення педалі й швидше вводить у дію робочу гальмову систему.

Таким чином, більшість водіїв виявляються здатними зупинити автомобіль настільки швидко, наскільки дозволяють дорожні умови. Система Brake Assist установлюється тільки на автомобілях з АБС.

Професіональному водієві система Brake Assist покращує комфорт керування. Досвідчений водій навіть у критичній ситуації дозує зусилля на педалі гальма досить точно (робить це різко, але не панічно). А от для переважної більшості водіїв з недостатнім досвідом керування система Brake Assist необхідна.

На відміну від SBC, Brake Assist не може перерозподіляти зусилля між колесами, а тільки «дотискає» педаль, гарантуючи включення АБС у роботу.

У пневматичний підсилювач гальм убудований датчик швидкості переміщення штока й електромагнітний привод. Як тільки в керуючий центр із датчика швидкості надходить сигнал про те, що шток рухається дуже швидко (це значить, що водій різко натискає на педаль), спрацьовує електромагніт, що збільшує силу впливу на шток. Таким чином, уже через частку секунди автоматика допомагає водієві домогтися найбільш ефективного гальмування. Крім того, BAS «запам'ятовує», як гальмує даний водій у штатних режимах, тому їй легше «розпізнати» критичну ситуацію. У той же час навіть на вологому покритті зриву коліс у юз не відбувається - у дію встигає вступити АБС. Тобто BAS допомагає водієві в найперший момент гальмування, а якщо в наступний момент зусилля занадто велике, то АБС виключає блокування колеса й забезпечує керованість автомобіля. Випробування показали, що при зупинці зі швидкості 100 км/год з використанням BAS дозволяє скоротити гальмовий шлях з 46 до 40 метрів.

Electronic Stability Programm (ESP)

Electronic Stability Program розшифровується як електронна система контролю стійкості автомобіля. Завдяки всіляким датчикам, ESP у критичний момент пригальмовує одне або кілька коліс, перешкоджаючи розвитку заносу задньої осі або зносу передньої. Блок керування системи - це процесор, що крім безпосереднього керівництва функцією стабілізації автомобіля поєднує в антиблокувальній системі (ABS) ще й антипробуксовочную систему й підсилювач гальм в екстрених випадках Brake Assist (BAS). Крім датчиків швидкості на колесі, у автомобілі встановлюють датчики кута повороту на рульоворму колесі, датчик рівня поперечних прискорень і повороту автомобіля навколо своєї осі. На основі всієї цієї інформації блок керування розпізнає момент, коли автомобіль відхиляється від заданого напряму руху і приймає рішення щодо гальмування одного з коліс.

Рис. 45. Схема комплексної антиблокувальної та антибуксувальної систем:

1-датчик швидкості колеса; 2- модулятор АБС; 3- модулятор антибуксувальної системи. блок керування АБС; 5- блок керування антибуксувальною системою.

Якщо під час повороту на задньоприводному автомобілі починається занос задньої осі, то система пригальмовує переднє зовнішнє колесо.

Переднє внутрішнє колесо буде обертатися, і в такий спосіб створюється момент протидії заносу. ESP працює таким чином, що якщо ковзання й почалося, то воно повинно бути рівномірним і плавним. Час реакції системи на зміну положення автомобіля становить близько 20 мілісекунд.

Завдяки ESP водій, що вперше сів за кермо, зможе безпечно управляти автомобілем на будь-якій дорозі.

Sensotronic Brake Control (SBC)

Ця електронна система керування гальмами є наступним кроком розвитку після АБС, ESP і Brake Assist.

При натисканні на педаль гальма мікрокомпютер отримує інформацію від різних систем і датчиків оцінює швидкість перенесення ноги з педалі подачі палива на педаль гальма, силу натиску на педаль, включену передачу, стан дорожнього покриття, траекторію руху, швидкість та прискорення, завантаженість автомобіля і інші параметри. Оцінивши ці данні, видається сигнал на створення оптимального гальмівного зусилля на кожне колесо, яке може бути різним. При інтенсивному гальмуванні, наприклад, у передніх гальмівних циліндрах тиск може бути більшим ніж у задніх, не визиваючи блокування коліс через перерозподіл маси автомобіля між осями коліс.

Рис. 46. Конструкція електрогідравлічної гальмівної системи SBC

Під час руху на повороту дороги зовнішні колеса завантажуються більше ніж внутрішні. У цьому випадку система керує кожним гальмом колеса індивідуально. При зміні параметрів руху гальмівні зусилля перерозподіляються миттєво. Колеса зовнішньої сторони навантажуються більше, ніж колеса внутрішньої сторони. Система працює також у режимі частих зупинок та рушань, зупиняючи автомобіль після забирання ноги з педалі подачі палива, функція «повільної зупинки» забезпечує плавне гальмування без «клювків».