Bezpieczeństwo było kiedyś dodatkiem luksusowym. To obecnie podstawowy standard. Producenci samochodów wydali dziesięciolecia i miliardy dolarów na poprawę standardów bezpieczeństwa. Nawet najtańsze obecnie samochody kompaktowe zapewniają lepszą ochronę niż luksusowe sedany z lat 90-tych. Nie musisz opróżniać konta bankowego, aby chronić swoją rodzinę. Nowoczesne samochody to fortece czujników i obwodów elektronicznych.
Systemy te opierają się na mikrochipach. Śledzą Twoje działania. Obserwują pracę samochodu. Jeśli coś pójdzie nie tak, interweniują. Największy wzrost bezpieczeństwa osiąga się właśnie podczas hamowania. Bezpieczne zatrzymanie jest najważniejszym czynnikiem pozwalającym uniknąć kolizji. Prawie wszystkie nowoczesne samochody są wyposażone w układ przeciwblokujący (ABS). Dodaj do tego elektroniczną kontrolę stabilności (ESC), a otrzymasz ustawienia, które pomogą zapobiec wypadkom.
Jednak w układzie hamulcowym zastosowano bardziej zaawansowaną technologię. Nazywa się to Elektronicznym rozdziałem siły hamowania (EBD).
Зміст
Fizyka zatrzymywania
ABS zapobiega blokowaniu kół. EBD zapewnia, że na każde koło zostanie przyłożona odpowiednia ilość ciśnienia, co zapewnia skuteczne hamowanie. Jest to problem, którego nie można rozwiązać samym ABS.
Masa samochodu nie jest statyczna. To się przesuwa. Po naciśnięciu hamulców przód samochodu obniża się. Przednie koła przenoszą większe obciążenie niż tylne koła. Przyłożenie jednakowej siły hamowania do wszystkich czterech kół może spowodować zablokowanie lżejszych tylnych kół, podczas gdy cięższe przednie koła będą się nadal obracać. To bezpośrednia droga do poślizgu.
EBD koryguje tę nierównowagę. Oblicza obciążenie każdej opony. Reguluje ciśnienie płynu hamulcowego dla każdego koła w czasie rzeczywistym. Lżejszy tył oznacza mniejszy nacisk na niego. Jest to tym bardziej prawdziwe, jeśli przód jest ciężki. Wszystko to dzieje się w milisekundach.
Dlaczego to jest ważne?
Można by pomyśleć, że ABS wystarczy. Podczas hamowania awaryjnego – tak. Jednakże ABS nie uwzględnia przenoszenia ciężaru. Reaguje tylko na prędkość koła. EBD uwzględnia fizykę hamowania. Dzięki temu samochód będzie jechał po linii prostej. Maksymalizuje skuteczność hamowania. Bez tego polegałbyś na systemie, który traktuje wszystkie cztery koła jednakowo. Ale nie są takie same.
Technologia ta nie jest nowa. Ale staje się to normą. To cichy cud technologii. Nie będziesz wiedział, że działa, dopóki coś nie pójdzie nie tak. Jeżeli tak się stanie, uniemożliwi to wjechanie pod nadjeżdżające pojazdy.
Czy warto szukać używanego samochodu? Albo kupić nowy? To zależy od tego, jak jeździsz. Jednak dla większości ludzi jest to niezbędna warstwa ochrony. Nie rzuca się to w oczy. Nie ma lampek ostrzegawczych, które świecą tygodniami. To po prostu działa.
Jedyną rzeczą, która stoi między Tobą a utratą kontroli w wyniku poślizgu, jest tarcie. To prosta fizyka. Po naciśnięciu pedału przyspieszenia tarcie powoduje, że samochód porusza się do przodu. Kiedy naciśniesz hamulce, tarcie spowalnia Cię. Dlatego lód powoduje strach. Współczynnik tarcia jest bliski zeru. Nie możesz go zwiększyć. Nie możesz go zatrzymać.
Ale tarcie zapewnia również przyczepność boczną. Bez niego samochód nie byłby w stanie poruszać się w kierunku wskazywanym przez koła. Zaczął przesuwać się na boki. Całkowicie utracono kontrolę nad kierunkiem.
Utrata tej przyczepności niekoniecznie jest spowodowana lodem. Dzieje się tak, gdy hamujesz zbyt mocno. Kiedy koła przestają się obracać, bezwładność samochodu nadal popycha go do przodu. Nazywa się to blokadą kół. Koła przestają się całkowicie obracać. Tracą wszelką przyczepność. Samochód staje się jak sanki i gdy tylko koła zostaną zablokowane, zaczyna się ślizgać w dowolnym kierunku.
Związek pomiędzy poślizgiem i ABS
Sekret zapobiegania poślizgowi polega na kontrolowaniu współczynnika poślizgu. Jest to różnica między prędkością samochodu a prędkością opon. Idealnie byłoby, gdyby współczynnik poślizgu był mały i maksymalizował przyczepność. Jeśli jednak opony przestaną się obracać, gdy samochód jedzie z prędkością 60 mil na godzinę, poślizg staje się katastrofalny.
Układ przeciwblokujący (ABS) monitoruje to przełożenie w czasie rzeczywistym. Reguluje ciśnienie w układzie hamulcowym, aby utrzymać współczynnik poślizgu na optymalnym poziomie. Poślizg jest wystarczający, aby zapewnić przyczepność, ale niewystarczający, aby zablokować koła.
Redystrybucja wagi komplikuje sprawę. Po naciśnięciu hamulca samochód pochyla się do przodu. W pojazdach z silnikiem umieszczonym z przodu ciężar przenoszony jest na oś przednią. Zwiększa to przyczepność przednich opon. Tylne opony to tracą. Ta nierównowaga powoduje, że najpierw blokują się tylne koła.
Starsze układy hydrauliczne wykorzystywały zawór proporcjonalny do zmniejszania ciśnienia w tylnym hamulcu. Jest to rozwiązanie statyczne. Zmiany warunków drogowych i indywidualne obciążenia opon nie są uwzględniane. ABS sprawia, że te zawory mechaniczne są w zasadzie przestarzałe w zakresie dynamicznego sterowania.
Wprowadzenie elektronicznego rozdziału siły hamowania (EBD)
ABS reguluje poślizg. EBD dba o rozkład masy.
Elektroniczny rozdział siły hamowania (EBD) wykorzystuje te same czujniki, co ABS. Elektroniczna jednostka sterująca (ECU) monitoruje każde koło indywidualnie. Gdy ECU wykryje poślizg tylnego koła, zmniejsza siłę hamowania tylnych kół. Utrzymuje lub zwiększa nacisk na przednie koła. Zapewnia to idealne rozłożenie ciężaru podczas hamowania.
EBD rozwiązuje również problemy z pokonywaniem zakrętów. Podczas skręcania koła zewnętrzne pokonują większą odległość i poruszają się szybciej niż koła wewnętrzne. Kiedy układ hamulcowy przykłada jednakową siłę do wszystkich kół, koło wewnętrzne blokuje się. Może to spowodować nadsterowność (dryf tylnej osi). Tył samochodu jest skierowany na zewnątrz. Gubisz swoją trajektorię.
EBD wykrywa nadmierne hamowanie wewnętrznych kół. Zmniejsza ciśnienie w tych konkretnych oponach. W dalszym ciągu intensywnie hamuje koła zewnętrzne, aby zachować stabilność. Samochód pozostaje stabilny.
Sprzęt odpowiedzialny za logikę
Korekty te odbywają się w ciągu milisekund. ECU przetwarza dane z czujników prędkości kół, czujnika kąta skrętu i czujnika odchylenia kierunkowego. Oblicza optymalne ciśnienie hamowania dla każdego narożnika samochodu. Następnie wysyła impuls do modulatorów hydraulicznych. Te regulatory zmieniają ciśnienie płynu w przewodach hamulcowych.
Jak powstają te elektroniczne cuda? Na następnej stronie opisano sprzęt i oprogramowanie wykorzystywane przez systemy EBD do niezależnego kontrolowania siły hamowania przykładanej do każdej opony.
Elementy elektronicznego układu rozdziału siły hamowania
Sprzęt fizyczny jest mocny i trwały. Czujniki te są zaprojektowane tak, aby były odporne na wibracje, ciepło i wilgoć. Przewody hamulcowe są wzmocnione, aby wytrzymać nagłe zmiany ciśnienia. ECU jest wodoodporny i izolowany.
Ale prawdziwa magia kryje się w kodzie. Algorytmy stale się dostosowują. Oni się uczą. Reagują. Reagują nie tylko na drogę. Reagują na kierowcę. I na samochód.
Fizyczne elementy elektronicznego rozdziału siły hamowania (EBD) nie różnią się zbytnio od elementów standardowego układu przeciwblokującego (ABS). Różnica nie polega na materiałach (metal czy plastik), ale na kodzie oprogramowania.
Istnieją trzy główne komponenty sprzętowe, dzięki którym EBD działa. Do monitorowania poślizgu kół potrzebny jest czujnik. Potrzebny jest zawór, który będzie w stanie regulować ciśnienie hydrauliczne dla każdego koła. Wymaga również elektronicznej jednostki sterującej (ECU), która wykonuje większość pracy obliczeniowej, określając dokładną wielkość siły hamowania wymaganej dla każdego koła.
Rola czujnika prędkości w systemie EBD
Aby określić poślizg kół, system wymaga dwóch wskaźników. Musi wiedzieć, z jaką prędkością obraca się dane koło. Trzeba także wiedzieć, z jaką rzeczywistą prędkością porusza się samochód.
Jeśli koła obracają się wolniej niż całkowita prędkość pojazdu, następuje utrata przyczepności. To początek poślizgu.
Każde koło ma swój własny czujnik prędkości. Żaden z czujników nie mierzy ruchu pojazdu po linii prostej. Zamiast tego system EBD uśrednia dane ze wszystkich czterech kół. Ta średnia staje się prędkością bazową pojazdu.
Modulacja siły hamowania
Hamulce działają na zasadzie hydraulicznej. Ciecz dostarczana jest do przewodów, popychając tłok w stronę wirnika. Tutaj w grę wchodzi EBD.
Zawory elektromagnetyczne znajdują się pomiędzy głównym cylindrem hamulcowym a kołami. Zawory te mogą szybko się otwierać i zamykać. Kontrolują dokładną ilość płynu przepływającego do każdego zacisku hamulcowego lub cylindra koła. Dzięki temu system może w ciągu milisekund wywrzeć większy lub mniejszy nacisk na określone koło.
ECU jako „mózg” systemu
ECU to mały komputer wbudowany w moduł ABS. Otrzymuje surowe dane z czujników prędkości. Oblicza współczynnik poślizgu dla każdego koła. Następnie wydaje polecenia modulatorom w celu regulacji ciśnienia.
Cel jest prosty: utrzymać współczynnik poślizgu każdego koła w bezpiecznym i efektywnym zakresie. Nie za duży poślizg. Nie za mało. Wystarczająca przyczepność, aby zatrzymać się bez blokowania kół.
Czujniki odchylenia i stabilność
Nowoczesne instalacje EBD wyposażone są w czujnik odchylenia. Urządzenie to określa, w jaki sposób samochód obraca się wokół własnej osi pionowej. Można powiedzieć, że mierzy obrót samochodu w zakręcie.
System porównuje te dane dotyczące obrotu z danymi z czujnika kąta skrętu.
Porównanie to podkreśla dwa typowe problemy:
* Nadsterowność: Tył samochodu jest przesunięty bardziej na zewnątrz niż jest to wymagane.
* Podsterowność: Przód pojazdu nadal porusza się do przodu, ignorując polecenia układu kierowniczego.
System EBD może rozwiązać te problemy poprzez selektywne hamowanie niektórych kół. W przypadku podsterowności system hamuje wewnętrzne tylne koło. Tworzy to punkt obrotu, który pomaga przodowi samochodu skręcić do wewnątrz. W przypadku nadsterowności zewnętrzne tylne koło zostaje zahamowane. To ustawia tył w jednej linii.
Ten środek naprawczy zwykle działa w połączeniu z elektronicznym systemem stabilizacji toru jazdy (ESC), aby zapobiec przewróceniu się pojazdu i utracie kontroli.
Czy EBD jest warte wysiłku?
Sprzęt jest bardzo zaawansowany. Oprogramowanie jest jeszcze bardziej złożone. Ale czy zmieni to Twój styl jazdy?
Na następnej stronie omówiono praktyczne korzyści związane z bezpieczeństwem posiadania tego systemu w samochodzie.
Jak elektroniczny rozdział siły hamowania może uratować życie w sytuacjach awaryjnych
Jedziesz z prędkością 50 mil na godzinę. Pojawia się przeszkoda. Zatrzymany pojazd. Twoim instynktem jest naciśnięcie hamulca i uniknięcie kolizji. Jeśli używasz przestarzałego układu hamulcowego, prawdopodobnie jesteś skazany na zagładę. Przeniesienie ciężaru podczas gwałtownego hamowania powoduje podniesienie przodu samochodu i obniżenie tyłu. Ta zmiana może spowodować utratę przyczepności i zablokowanie tylnych opon. Zablokowane koła nie obracają się. Stajesz się jak pocisk lecący prosto w stronę zderzaka, którego starasz się ominąć. Co gorsza: tył wpada w poślizg. Zaczyna się nadsterowność i samochód się kręci. Skutki są zwykle katastrofalne dla wszystkich w salonie.
Przedstawiamy elektroniczny rozdział siły hamowania (EBD). Nie jest to opcja luksusowa. Jest to podstawowe ubezpieczenie bezpieczeństwa. EBD zapobiega blokowaniu kół. Utrzymuj kontakt opon z drogą. Pozostajesz pod kontrolą. System ten reguluje ciśnienie hamowania kół wewnętrznych i zewnętrznych podczas pokonywania zakrętów, eliminując nadsterowność. Unikaj przeszkód. Samochód pozostaje w stabilnym stanie. Pasażerowie pozostają bez szwanku. To brzmi prosto. Ponieważ wynik jest albo/albo. Innymi słowy: żyć albo nie żyć.
Jazda po drogach o niskiej przyczepności
Lód. Deszcz. Olej. Te warunki sprawiają, że asfalt staje się śliską nawierzchnią. Poślizgi zdarzają się szybko. EBD nie widzi nawierzchni drogi. Ona nie ma „oczu”. System nie wie, że jedziesz po gołoledziu, dopóki nie jest za późno na ręczne wprowadzenie korekt. W takim razie jak to pomaga? Odczytuje współczynnik poślizgu. Czujniki prędkości kół przesyłają dane do jednostki sterującej w czasie rzeczywistym. Jeśli jedno koło znajduje się na suchym asfalcie, a drugie na lodzie, współczynnik poślizgu między nimi zaczyna się różnić. System wykrywa tę asymetrię. Błyskawicznie dostosowuje siłę hamowania do określonego kąta nachylenia pojazdu.
Nie ma magicznego przycisku. Praw fizyki nie da się złamać. Jednakże EBD sprawia, że hamowanie awaryjne jest tak fizycznie bezpieczne, jak to tylko możliwe na śliskich nawierzchniach. Kompensuje różne poziomy przyczepności, których ludzka stopa nie jest w stanie wykryć. Pozostajesz pod kontrolą. Nie wpadniesz w niekontrolowany poślizg.
Współczynnik obciążenia łącza
Większość kierowców nie myśli o bagażniku. Ładują go bagażami. Ciężki bagaż. To zmienia środek ciężkości. Zwiększa masę tylnej osi. Dodatkowa masa zwiększa przyczepność tylnego koła. Standardowy mechaniczny zawór proporcjonalny ma stałą krzywą. Nie może przystosować się do obciążonego samochodu. Kiedy samochód jest lekki, możesz nadmiernie hamować tylne koła. Jeśli samochód jest ciężki, nie wykorzystujesz hamulców zbyt dobrze. EBD rozwiązuje ten problem. Rejestruje zmianę współczynnika poślizgu spowodowaną dodaną masą. Wywiera większą siłę hamowania na tylne opony, gdzie jest teraz większa przyczepność. Droga hamowania ulega skróceniu. Lepsza stabilność. Nie tylko prowadzisz samochód. Zarządzasz zmiennym, dynamicznym systemem, który stale się zmienia. EBD aktualizuje parametry co milisekundę.
Dlaczego jest to ważne w codziennej jeździe?
Bezpieczeństwo nie dotyczy tylko torów wyścigowych. Jest potrzebny do zarządzania zakupami. Na podróż służbową. EBD współpracuje z ABS (układem przeciwblokującym). Zintegrowane są także systemy kontroli trakcji i elektroniczne systemy stabilizacji toru jazdy. Systemy te tworzą siatkę bezpieczeństwa. Wychwytują błędy, zanim doprowadzą do wypadków. Technologia dojrzała. Jest to standardowe wyposażenie. Jednak zrozumienie, jak to działa, zmieni Twój styl jazdy. Ufasz systemowi. Możesz jeździć z większą pewnością siebie. Kiedy naciśniesz pedał, wiesz, że samochód wykonuje ciężką pracę.
Aby uzyskać więcej informacji na temat technologii zabezpieczeń, skorzystaj z łączy znajdujących się na kolejnych stronach.
Szczegóły
Powiązane artykuły na blogu
-
Quiz dotyczący bezpieczeństwa samochodu
-
5 filmów z testów zderzeniowych
-
5 najlepszych filmów o prowadzeniu pojazdu i bezpieczeństwie
-
Jak działa poduszka powietrzna?
-
Jak działają mandaty za wykroczenia drogowe?
-
Jak działają samochody z funkcją samodzielnego parkowania
-
Jak działają kamery na czerwonym świetle?
-
Czy samochody naprawdę mogą przetrwać?
-
Czy kiedykolwiek przeprowadzono test zderzeniowy na żywej (lub martwej) osobie?
-
W jaki sposób radar laserowy mierzy prędkość samochodu?
Źródła
-
Kari, Larry. „Elektroniczny rozdział siły hamowania: nowe technologie otwierają możliwości świadczenia usług”. Importowane samochody. 1 lutego 2009 (3 listopada 2009) http://www.import-car.com/Article/46362/Electronic.aspx
-
William B. Ribbens, „Zrozumienie elektroniki samochodowej”. 6. edycja. 2003 Elsevier Nauka. Burlington, Massachusetts
