что такое вспомогательная тормозная система
Вспомогательная тормозная система
Эта система, обеспечивающая торможение двигателем, применяется на затяжных спусках при движении ТС с постоянной скоростью с целью разгрузки тормозов рабочей тормозной системы, которые при частом пользовании могут перегреваться. Вспомогательная тормозная система в виде моторного тормоза-замедлителя имеет заслонки в выпускных трубопроводах двигателя. За счет дросселирования продуктов сгорания в цилиндрах двигателя создается сопротивление вращению коленчатого вала. Например, вспомогательный тормоз автомобилей «Урал» с дизелем состоит из привода и двух исполнительных механизмов, установленных в трубопроводах системы выпуска отработавших газов из цилиндров.
Механизм вспомогательного тормоза включает в себя корпус 7 с фланцем для крепления к выпускному трубопроводу, заслонку 3, вал 4 и рычаг поворотный 2 вала заслонки. Когда тормоз не включен, заслонка расположена вдоль потока отработавших газов по оси приемных труб глушителя.
Привод управления вспомогательным тормозом выполнен пневматическим. Он состоит из крана управления, закрепленного на панели кабины, пневмоцилиндров и кнопки управления, расположенной около педали сцепления. В системе имеются три пневмоцилиндра, два из которых предназначены для управления заслонками выпускных трубопроводов, а один — для отключения подачи топлива.
Рис. Механизм вспомогательного тормоза:
1 — корпус; 2 — поворотный рычаг вала заслонки; 3 — заслонка; 4 — вал заслонки
При нажатии на кнопку крана управления сжатый воздух из пневмосистемы подается к двум пневмоцилиндрам, поршни которых перемещаются и при помощи штоков устанавливают заслонки 3 механизмов перпендикулярно потоку отработавших газов, создавая сопротивление их выпуску. Одновременно воздух подается от крана к пневмоцилиндру, расположенному на крышке топливного насоса высокого давления. Подача топлива прекращается, и двигатель работает в тормозном режиме, т.е. при работе вспомогательного тормоза цилиндры двигателя переключаются на работу в режиме компрессора: топливо не подается, а воздух поступает и сжимается при перемещении поршней. Двигатель поглощает часть энергии ТС, затрачивая ее на сжатие воздуха в цилиндрах. Воздух, поступающий в цилиндры, сжимается, а затем под действием поршней выталкивается в выпускной трубопровод, давление в котором в результате закрытия заслонок резко возрастает. Создаваемое противодавление не должно превышать 0,3 МПа, иначе сила, действующая на выпускные клапаны цилиндров двигателя, превысит усилие их прижатия к своим гнездам. Поскольку при работе тормоза подача топлива прекращается, его сгорания не происходит, а поршни перемещаются в цилиндрах под воздействием вращения колес автомобиля и передачи этого вращения через детали трансмиссии коленчатому валу.
BAS — что это за система помощи при торможении автомобиля
Тормоза современного автомобиля прошли множество стадий усовершенствования, как на базе новых технологий, так и по опыту их использования в различных дорожных ситуациях. В итоге оказалось, что возможности тормозной системы стали превышать способности среднестатистического водителя. Так как человек уже не мог быстро и эффективно задействовать тормозную систему. Потребовался помощник в виде электронной системы. Аббревиатура BAS именно это и означает – ассистент для тормозов.
Зачем в машине нужна система экстренного торможения BAS
Хорошая тормозная система, а плохие сейчас к серийному производству не допускаются, так как автопромышленности с безопасностью всё очень строго, снабжена системой антиблокировки ABS, поэтому практически в любой ситуации от водителя требуется только максимально сильно и быстро нажать на тормозную педаль.
Все задачи управляемости автомобиля во время торможения, его устойчивости и максимальной эффективности замедления тормозная система выполнит самостоятельно.
В идеале электроника должна сработать вообще независимо от водителя. Так и делают самые современные активные тормозные помощники, но они только на самом начале пути своего развития, и на них пока рано надеяться, хотя серийные образцы и вполне работоспособны.
Но вначале появились только пассивные BAS, которым всё же нужна хоть какая-то реакция водителя на происходящее. Водитель должен, как минимум, нажать на тормозную педаль. Дальше автоматика отреагирует на происходящее с максимально возможной скоростью и совершит всё для экстренной остановки автомобиля без потери управляемости.
Принцип работы Brake Assist System
Судорожные действия находящегося в экстремальной ситуации водителя будут без труда распознаны электроникой системы BAS. Для этого используются сигналы нескольких датчиков:
Разумеется, система может быть исполнена разными способами, и задействуется на конкретной машине не весь этот набор датчиков.
Все данные сводятся в электронный блок, который и принимает решение на оказание помощи, когда используется режим предельного экстренного торможения. Вырабатывается сигнал регулирующего воздействия, который подаётся на управление гидроблоком ABS и атмосферным клапаном в вакуумном усилителе.
В результате усилие со стороны ВУТ увеличивается, а на исполнительные цилиндры тормозов подаётся дополнительное давление жидкости со стороны гидронасоса и ресивера модуля ABS. Торможение становится максимально эффективным, как будто водитель сразу, резко и без промедления нажал на педаль с наибольшим усилием.
Виды BAS
Помощь может оказываться, как по увеличению давления жидкости на выходе модуля главного тормозного цилиндра с усилителем тормозов, так и внутри гидроблока ABS.
Пневматическая система
По пневматическому принципу работает вакуумный усилитель тормозов, который есть почти в каждом автомобиле. Он состоит из двух камер, разделённых гибкой мембраной, в одной из которых создаётся разрежение от впускного коллектора двигателя или отдельного вакуумного насоса, а другая может контролируемо заполняться воздухом под атмосферным давлением.
Усиление, то есть дополнительная сила, прилагаемая к штоку главного тормозного цилиндра, зависит именно от разности этих двух давлений.
При обычном торможении усилитель работает в штатном режиме, снимая часть напряжения с ноги водителя на педали. Но если шток перемещается слишком быстро и со значительным усилием, включается дополнительная система клапанов, прикладывающая к мембране сразу всю силу атмосферного давления.
Получается, что при том же усилии ноги водителя к поршню главного цилиндра приложена уже значительно большая сила. ВУТ действует по правилам чрезвычайной ситуации.
Гидравлическая система
На машинах, оснащённых ABS, уже имеется гидроблок, объединяющий в себе систему клапанов, разрешающих или перекрывающих давление жидкости к исполнительным колёсным механизмам, гидравлический насос с ресивером, создающий и аккумулирующий значительную энергию жидкости под давлением и управляющую электронику. Для создания гидропривода BAS используются также и датчики ABS.
При наличии подобных инструментов вполне достаточно распознать ситуацию возникновения экстремального случая и заставить работать гидроблок по алгоритму помощи водителю, если он сам не справляется. То есть подать давление от насоса на колёсные тормоза в максимальной мере, одновременно позволяя работать ABS и прочим системам в штатном режиме для сохранения устойчивости и управляемости.
Так и поступает электронный блок, анализируя поведения водителя иногда даже в таких мелочах, как скорость переноса ноги с акселераторной педали на тормозную.
Отличие BAS от EBD, ABS, ESP
Основное отличие системы BAS от всех прочих, базирующихся на уже ставшем типовом наборе датчиков, гидравлики и электроники, состоит в том, что только она бескомпромиссно и напрямую заточена на сокращение тормозного пути автомобиля при возникновении экстренной ситуации.
Все прочие системы в разной мере больше внимания обращают на сохранение стабильного поведения автомобиля, сохранение возможности его реагирования на рулевое управление, парирование всевозможных сносов, заносов и скольжений.
Разумеется, та же ABS, ставшая базой для всех электронных помощников, тоже во многих ситуациях способна уменьшить тормозной путь, даже скорее обратное будет исключением, подлежащим устранению в новых версиях системы.
Но она может снять давление с поршней тормозов для каких-то других целей, не связанных с сокращением пути остановки, а BAS нет. Помощь при быстром замедлении может отключиться только при снятии ноги с педали, за стабильность пусть отвечают другие системы.
BAS – система помощи при экстренном торможении
Аварийные ситуации бывают разные. В одних случаях водитель может просто растеряться, и тогда его реакция на критическую ситуацию будет неадекватной либо вовсе отсутствовать. Но очень часто печальные последствия ДТП происходят только потому, что находящийся за рулём тормозил недостаточно сильно, используя мощь тормозной системы на 70-80%. Безусловно, сила нажатия на педаль тормоза зависит от нескольких факторов, но в любом случае эти недостающие 20-30% – это очень весомая величина, которая позволила бы спасти огромное количество жизней. И автопроизводители не могли пройти мимо столь важного фактора. В результате появились первые устройства оказания помощи водителям при вынужденном экстренном торможении, предоставляющие возможность сокращения тормозного пути примерно на 25-40%.
Несмотря на впечатляющее количество реализаций таких систем, все они подразделяются на две большие подгруппы: те, которые помогают затормозить эффективнее посредством дожатия педали, и системы, притормаживающие автотранспортное средство самостоятельно, до момента полной его остановки.
Мы рассмотрим особенности каждого из этих подкатегорий.
Что такое BAS
Brake assistant – наиболее ёмкое название этих устройств – дословно переводится как «помощник (ассистент) при торможении». Но с подачи автоконцерна Mercedes-Benz, впервые применившую такую систему в серийном автомобиле в 2005 году, за ними закрепилось более ёмкое название – Brake assist system, или сокращённо BAS. Но это, так сказать, обобщённое название группы – каждый автопроизводитель именует свою систему по-своему.
В рамках устройств данного типа различают две подгруппы:
Задача первых – усилить резкое нажатие на тормоз (которое, как уже говорилось, редко когда бывает полным) до максимально возможного. Вторые выполняют практически ту же работу, но полностью автономно, не рассчитывая на реакцию водителя. Рассмотрим, что такое ассистент BAS в автомобиле, выбрав устройства первого типа.
Системы, усиливающие тормозное усилие, делают это посредством использования пневматического или гидравлического механизма.
Пневматическая система BAS
Её основные элементы располагаются в вакуумном усилителе. Собственно задача устройств пневматического типа сводится к увеличению КПД ВУ. Состав типичной пневмосистемы:
Как правило, пневматический ассистент работает в паре с ABS.
Принцип действия заключается в распознавании ассистентом характера торможения транспортного средства. Экстренность определяется при превышении скорости перемещения штока ВУ некоего порогового значения. Эта величина измеряется датчиком и передается в ЭБУ, который и принимает решение об активации BAS.
Происходит это посредством включения электромагнитного привода, толкающего шток до упора, причём скорость срабатывания системы выше, чем у ABS, что и позволяет усилить торможение до максимального, при котором, как уже отмечалось, тормозной путь сокращается минимум на четверть.
Гидравлическая система
Функционирование системы вспомогательного торможения гидравлического ассистента BAS основана на взаимодействии ассистента со штатным устройством курсовой устойчивости: рост усилия, прикладываемого к педали находящегося за рулём водителя до максимального уровня происходит за счёт увеличения уровня давления ТЖ в узлах системы ESC.
Состав гидравлического ассистента:
Анализируя информацию, поступающую от датчиков, бортовой компьютер при необходимости запуска экстренного торможения активирует гидронасос системы ESC, формируя максимальное давление в ТЦ в режиме реального времени, которое поддерживается до остановки транспортного средства.
Особенности функционирования автоматической системы BAS
В отличие от ассистентов, максимализирующих тормозное усилие, автоматическая система BAS оказания водителю экстренной помощи при выполнении торможения представляет собой более совершенное устройство, реагирующее не столько на нажатие педали, могущее оказаться запоздалым, сколько принимающая во внимание дорожную обстановку с помощью радаров и высокоскоростных видеокамер. В случае снижения расстояния между машиной и любым другим препятствием, расположенным перед камерами, начинается торможение авто с целью увеличения расстояния до безопасного. При критическом уменьшении расстояния торможение будет максимально возможным, вне зависимости от того, среагировал ли на ситуацию водитель.
Автоматический ассистент, кроме функции экстренного торможения, может выполнять и другую работу. Например, заранее предупреждать водителя о недопустимом сближении с впереди едущим автотранспортным средством, а также активировать срабатывание пассивных средств безопасности. Неслучайно системы подобного тира иногда именуют превентивными.
Работа автоматической системы BAS основана на использовании элементов других систем:
С тоски зрения конструктивной реализации автономная система вспомогательного торможения, спроектированная по типу BAS, может иметь и гидравлический, и пневмопривод. Единственная разница – в использовании большего количества информации, поступающей в ЭБУ, включая такие факторы, как расстояние до препятствия спереди. В данном случае на бортовой компьютер приходится большая часть работы, поскольку он должен в режиме реального времени регулировать силу торможения в зависимости от дорожной обстановки.
В целом всё большее количество автопроизводителей оснащает свои машины такими активными средствами безопасности, позволяющими эффективно тормозить начинающим водителям, у которых отсутствует опыт правильного поведения в критических ситуациях, а также физически слабым людям (прежде всего – женщинам), которые в случае необходимости просто не могут до упора выжать тормозную педаль.
Отметим, что система BAS активации помощи при торможении, независимо от типа, наиболее эффективно срабатывает в связке с другими устройствами:
Применение устройств экстренного торможения
Исторически первой внедрённой активной системой безопасности стала ABS, появившееся в конце 70-х годов прошлого столетия и первоначально устанавливающаяся исключительно на элитные модели. Помощники типа BAS начали внедряться гораздо позже, когда антиблокировочные системы уже стали стандартом для среднего класса автомобилей. Но со временем удешевление электронных компонентов и старт массового производства привели к тому, что и устройства, обеспечивающие экстренное торможение, сегодня уже далеко не редкость.
Этому способствовало и то обстоятельство, что, начиная с 2014 года, получить максимальную оценку в краш-тестировании, проводимому под эгидой EuroNCAP, невозможно, если автомобиль не оснащён системой экстренного торможения типа BAS, что заставило многих автопроизводителей заняться её внедрением на большей части моделей, за исключением наиболее бюджетного уровня.
Впрочем, только усиления нажатия на тормоз стало недостаточно, ведь нередко водители попадают в ситуации, когда просто не успевают, или не имеют возможности среагировать на неожиданное возникновение препятствия.
Такие ассистенты представляют собой достаточно сложные комплексы, оснащённые, кроме стандартных датчиков, устройствами, позволяющими определить расстояние до объектов по ходу движения транспортного средства (радарами, лазерными дальномерами, скоростными видеокамерами).
Для их нормальной работы к бортовому компьютеру предъявляются повышенные требования, ведь нагрузка на него с каждым годом увеличивается, как и количество различных датчиков, информацию от которых он должен обрабатывать фактически одновременно.
Многие автопроизводители дают таким устройствам оригинальные названия. В частности, в настоящее время существуют следующие системы BAS пневматического типа:
У систем BAS гидравлического типа тоже имеется несколько реализаций с разными наименованиями:
Хотя в целом принцип работы таких помощников одинаков, их реализация может отличаться. В частности, система SBC принимает во внимание не только скорость нажатия ногой на тормозную педаль, но и прикладываемое водителем усилие, а также состояние дороги и вектор движения автомобиля. ЭБУ анализирует эту информацию, формируя наиболее эффективное тормозное усилие в конкретный момент времени, причём оно может быть разным для разных колёс.
Усилитель BAS экстренного торможения в варианте BA Plus умеет также определять расстояние до расположенного впереди объекта, предупреждая водителя о появлении опасности и в случае необходимости – дотормаживая машину.
Разумеется, подобными устройствами оснащают далеко не все модели – в основном только самые топовые комплектации. Остаётся надеяться, что в скором времени помощники торможения станут такими же обыденными, как подушки безопасности и системы АБС.
Еще более сложными и дорогими считаются автоматические BAS. На сегодня можно встретить следующие их модификации:
Во многих из представленных систем BAS для автомобиля, кроме функции автоматического включения экстренного торможения, наличествуют и другие возможности, включая оповещение водителя о ситуации, грозящей столкновением с другим объектом, а также активация пассивных СБ.
Обслуживание BAS
Состояние помощников типа Brake assist в принципе входит в базовую диагностику любой ЭБУ, поддерживающей работу таких систем. На автомобилях марки Мерседес, если на дисплее появляется фраза «BrakeAssist visit workshop», вам следует обратиться в автосервис, о чем, собственно и говорит такая надпись, свидетельствующая о возникновении неисправности. Работа тормозной системы в этом случае не нарушена, речь идёт только об экстренном торможении.
Иногда после выключения/включения силового агрегата предупреждение исчезает, но в большинстве случаев со временем появляется вновь.
Самостоятельно выявить причину отказа достаточно сложно, особенно в случае наличия автоматизированной BAS. Дело в том, что здесь задействовано немалое количество датчиков, некоторые из которых проверить без наличия современного диагностического оборудования непросто или вовсе невозможно.
Наиболее точно установить причину отказа устройства экстренного торможения можно, анализируя коды ошибок, выдаваемых автосканером. При этом следует учесть, что подобный прибор может оказаться несовместимым с программным обеспечением, используемом в конкретной модели авто.
Разновидности вспомогательных тормозных систем и их принцип действия
Эксплуатация тяжёлого автотранспорта в горных условиях требует применения эффективного торможения на затяжных спусках. Штатная системе тормозов в таких условиях выделяет значительное количество тепла, которое не в состоянии отвести, что ведёт к перегреву и отказу. Отсюда и произошло появление горных тормозов, называемых вспомогательной тормозной системой (ВТС).
Требования к ВТС
Дополнительные тормоза должны обеспечивать:
Система должна работать мягко, не вызывая повышенного износа шин и тем более срыва их в скольжение на различных типах покрытия. Дополнительное требование по исключению второго набора тормозных механизмов на всех колёсах привело к варианту размещения ВТС в трансмиссии автомобиля или двигателе.
Различные варианты исполнения
Решить задачу можно было путём простого увеличения тормозного момента от двигателя или введением дополнительных специализированных устройств. Используются три решения:
Все три типа успешно разработаны и применяются на тяжёлой технике.
Горный тормоз на выпуске двигателя
Холостым ходом двигателя внутреннего сгорания считается не только его работа на минимальных оборотах и отсутствии внешней нагрузки, но и принудительная его раскрутка со стороны трансмиссии при сброшенном газе. Режимы принудительного холостого хода известны давно, но развиваемого при этом тормозного момента оказывается недостаточно на крутых спусках.
Одной из составляющих, снижающих КПД мотора, являются насосные потери, когда в цилиндрах сжимаются газы, а выделяющееся при этом тепло сбрасывается через систему охлаждения. Обычно их стремятся свести к минимуму, но при торможении двигателем этот эффект полезен. Чтобы повысить насосные потери, достаточно создать на пути прокачиваемых газов дополнительные преграды. Так и организован горный моторный тормоз.
При переключении в режим торможения, в цилиндры прекращается подача топлива, мотор просто превращается в компрессор. Для увеличения потерь выпускной тракт перекрывается специальной заслонкой, имеющей сервопривод. Температура газов растёт, сопротивление вращению вала значительно увеличивается. За счёт массивности двигателя и качественного охлаждения, особенно на спусках, энергия без проблем утилизируется.
Гидротормоз
Работа гидравлического замедлителя основана на взаимодействии двух турбинных колёс подобно тому, как это сделано в гидротрансформаторах автоматических трансмиссий. Только здесь ведомое колесо жёстко закреплено, а ведущее приводится от связанного с колёсами вала. Жидкость интенсивно перемешивается в подобных условиях, разогревается из-за невозможности раскрутить закреплённую турбину и отводит образовавшееся тепло на корпус, снабжённый рёбрами воздушного охлаждения или рубашкой жидкостного.
Остановить грузовик такой тормоз, конечно, не сможет, но замедляет движение он достаточно эффективно. Регулировать степень замедления можно изменением интенсивности раскрутки, располагая гидротрансформатор со стороны двигателя и переключая передачи в коробке.
Электромагнитное торможение
Тот же эффект можно получить, используя перемещение проводника в магнитном поле. При этом в нём наводится ЭДС, которая вызывает при замыкании цепи прохождение тока, зависящего от скорости пересечения силовых линий магнитного поля.
Если организовать устройство в виде двух электромагнитов – ротора и статора, то один из них создаст мощное магнитное поле, а в обмотках второго потечёт значительный ток, выделяющий на резистивной нагрузке мощность, пропорциональную скорости вращения и силе магнитного поля. Образуется эффективный и хорошо управляемый электромагнитный тормоз-замедлитель. Сбросить тепло можно способами, аналогичными предыдущему случаю.
Компактность и автономность двух последних устройств позволяют их установку не только на тягачах, но и на прицепах, что ещё больше повышает эффективность торможения тяжёлых автопоездов на горных спусках. Совмещая их с заслонками моторного горного тормоза, можно получить комплексную вспомогательную тормозную систему, способную полностью разгрузить основные тормоза в самых тяжёлых условиях движения. Иначе остановить многотонный грузовик в конце спуска вообще не получится, что чревато самыми тяжёлыми последствиями.