C тех пор, как в автомобильную промышленность пришла электроника, машины начали оснащать все большим количеством вспомогательных систем, которыми управлял электронный интеллект. Это, в частности, касалось и активной безопасности автомобиля: конструкторы усовершенствовали систему торможения, снабдив ее антиблокировочной системой, помогавшей избежать блокировки колес в экстренных ситуациях. Эволюционным развитием систем активной безопасности, связанных с торможением, стало появление еще одного механизма – системы распределения тормозных усилий.
Что представляет собой EBD
EBD (Electronic Brake Distribution), что по-русски означает «система распределения тормозных усилий», начала появляться на автомобилях в конце 1980-х – начале 1990-х годов. Именно тогда инженеры ведущих автомобильных компаний заметили, что антиблокировочная система торможения не может обеспечить стопроцентного эффекта разблокировки колес. Особенно это стало заметным, когда при торможении передние колеса получали большую загрузку, чем задние. При этом, система ABS успешно разблокировала передние колеса, а вот задние оставались заблокированными, из-за чего автомобиль разворачивало. Проведя исследования, специалисты выяснили, что тормозное усилие, которое развивается в подобной ситуации, распределяется между всеми колесами одинаково. Но колеса при этом пребывают в разных условиях – их сцепление с дорожным покрытием различно, следовательно, и ведут они себя по-разному: к примеру, передние разблокированы и «позволяют» водителю управлять авто, а задние – заблокированы, из-за чего машину заносит. Чтобы решить эту проблему, была разработана система распределения тормозных усилий.
EBD состоит из трех основных компонентов: датчиков скорости вращения колес (используются те же датчики, от которых получает информацию ABS), электронного блока управления (опять-таки, общего с ABS), и клапанов в тормозной магистрали – обратных и редукционных. Когда автомобиль экстренно тормозит и срабатывает ABS, автоматически приводится в действие и система распределения тормозных усилий. Ее блок управления принимает информацию с датчиков о том, с какой скоростью вращаются колеса. На основании этих данных, система делает вывод, какие колеса имеют лучшее сцепление с дорогой, а какие – худшее. Затем происходит сам процесс распределения тормозных усилий: блок управления дает команду клапанам, которые, регулируя давление в тормозной системе, распределяют усилие торможения – передние колеса получают его меньше, задние – больше. Таким образом, усилие на всех колесах выравнивается.
Одновременно система ABS, получив сигнал, что тормозное усилие распределено равномерно, разблокирует колеса, а это позволяет водителю обрести контроль над управляемостью и избежать столкновения с препятствием.
Основное отличие EBD от ABS в том, что эта система работает постоянно, контролируя распределение тормозных усилий вне зависимости от дорожных условий и деятельности водителя, а не только в экстремальной обстановке, как та же ABS. Тем не менее, сегодня зачастую автомобили, оснащенные антиблокировочной системой торможения, обладают и системой распределения тормозных усилий – настолько эти механизмы объединены и дополняют друг друга.
Достоинства и недостатки EBD
У этой системы эксплуатационных недостатков не выявлено. А вот достоинств у EBD – много. Ведь, распределяя тормозное усилие между колесами, система помогает водителю сберечь траекторию управления автомобилем, снижает риск уйти в снос или занос. Она одинаково эффективна как при прямолинейном торможении, так и при торможении в крутом повороте. В последнем случае система распределяет тормозное усилие не между передними и задними колесами, а между колесами, идущими по внешнему и внутреннему радиусу поворота.
У разных производителей имеет названия:
Electronic Brake Force Distribution – EBD
Elektronishe Bremskraftverteilung – EBV
Система электронного распределения тормозных сил (РТС) обеспечивает одинаковое торможение всех колес автомобиля. РТС перераспределяет тормозные усилия между колесами так, чтобы обеспечить наибольшую эффективность торможения без потери управления автомобилем даже при максимальном усилии торможения. Это обеспечивается вне зависимости от количества находящихся в салоне пассажиров, массы груза и соответственно нагрузки на каждое колесо. Система также срабатывает, когда под действием сил инерции на поворотах или при торможении колеса нагружаются по-разному.
Система РТС работает совместно с АБС и вступает в действие раньше ее.
Рисунок:
Схема работы РТС:
а – вход в поворот без торможения;
б – начало торможения (тормозное усилие равномерно распределено по колесам на осях – риск заноса);
в – РТС подключена – перераспределение тормозных сил на колесах
EBD заменяет собой известные по обычным тормозным системам клапаны управления давлением в тормозной системе или межосевые регуляторы тормозных сил. Задача EBD – предотвращение создания избыточного тормозного усилия на задних колесах еще до срабатывания ABS.
Если проскальзывание одного из колес, определенное датчиком АБС, превышает критическое значение, открывается выпускной клапан и давление в тормозном контуре снижается.
Насос высокого давления при этом не задействуется.
Если, несмотря на это, колесо блокируется, включается система ABS. EBD требует точной регулировки давления, поэтому в ней часто применяются пропорциональные клапаны, открытием которых можно управлять плавно, тем самым точно регулируя давление в тормозных контурах.
EBD в поворотах обеспечивает стабильность автомобиля при торможении в повороте, включается она "в предзоне" срабатывания ABS.
Из-за динамического перераспределения нагрузок при прохождении поворота, относительные нагрузки на внешние колеса увеличиваются, а на внутренние — уменьшаются. Поэтому при торможении внутренние в повороте колеса будут более подвержены блокированию. Система распределения тормозных сил в поворотах снижает давление в тормозных контурах внутренних колес, в результате чего боковая сила остается неизменной. Оценка необходимости снижения давления в тормозной магистрали делается по степени проскальзывания колес.
При проезде крупных неровностей на проезжей части может происходить кратковременный разрыв контакта колеса с дорогой, когда колесо не успевает "вовремя опуститься". Если в этот момент водитель нажмет на педаль тормоза, то такое колесо окажется мгновенно заблокированным. В обычной системе ABS блокирование колеса вызовет немедленное и снижение тормозного давления в соответствующем контуре. В результате этого колесо не будет заторможено и после восстановления контакта с дорожным покрытием не будет создавать тормозного усилия, увеличивая тормозной путь. Система управления амортизаторами получает сигналы от датчиков хода подвески и на их основе оценивает состояние дорожного покрытия. Сигнал передается модулю управления ABS, и он переключается в специальный режим, в котором снижение давления в тормозных контурах замедляется.
Аббревиатура EBD расшифровывается как «Electronic Brake Distribution», что в переводе означает «электронная система распределения тормозных усилий». EBD работает в комплексе с четырехканальной ABS и является ее программным дополнением. Она позволяет более эффективно распределять тормозное усилие на колесах в зависимости от загрузки автомобиля и обеспечивает более высокую управляемость и устойчивость при торможении.
Принцип действия и конструкция EBD
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
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
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.
Преимущества и недостатки
Основным преимуществом является то, что электронный распределитель тормозных сил позволяет наиболее эффективно реализовать потенциал торможения автомобиля в зависимости от внешних факторов (загрузка, движение в повороте и т.д.). При этом система работает автоматически, и для ее запуска достаточно нажатия на педаль тормоза. Также система EBD позволяет тормозить при затяжных поворотах без риска уйти в занос.
Основным недостатком является то, что, в случае использования шипованных зимних шин, при торможении с применением системы распределения тормозного усилия EBD, по сравнению с обычным торможением, возрастает тормозной путь. Этот минус также характерен для классических антиблокировочных систем.
Фактически электронная система распределения тормозных усилий EBD является отличным дополнением ABS, делая ее более совершенной. Она вступает в работу до начала запуска антиблокировочной системы, подготавливая автомобиль к более комфортному и эффективному торможению.
