ELEKTRONICKÉ STABILIZAČNÉ SYSTÉMY V AUTOMOBILOCH

Transcript

1 ELEKTRONICKÉ STABILIZAČNÉ SYSTÉMY V AUTOMOBILOCH 2015

2 Teoretická časť - charakterizovať elektronické stabilizačné systémy v automobiloch, ktoré preukázateľne prispievajú k zvýšeniu bezpečnosti na cestách. Empirická časť vytvorenie štatistiky nehodovosti.

3 1 Analýza stability vozidiel 2 Protiblokovací a protipreklzový systém 3 Elektronické stabilizačné systémy 4 Štatistika nehodovosti

4 Pohyby pozdĺž pozdĺžnej osi Stabilita vozidla pozdĺž: pozdĺžnej osi, priečnej osi, nedotáčavosť šmyk kolmej osi. Podľa veľkosti uhlov smerových Brzdenie odchýlok na kolesách Zrýchlenie prednej α p a zadnej α z nápravy sa vozidlo v oblúku Pohyby pozdĺž kolmej osi správa ako: nedotáčavé, ak α p > α z, pretáčavé, ak α p < α z, neutrálne, ak α p = α z. Ľavotočivá zákruta Rovina Pravotočivá zákruta neutrálne správanie Pohyby pozdĺž priečnej osi pretáčavosť vynášanie Otáčanie

5 Kammova kružnica priľnavosti znázorňuje adhézne vlastnosti pneumatiky, priemer Kammovej kružnice je úmerný priľnavosti medzi pneumatikou a vozovkou, ku strate adhézie medzi pneumatikou a vozovkou dochádza, ak výslednica pozdĺžnych a priečnych síl R prekročí polomer kružnice, v praxi má tvar elipsy.

6 2.1Protiblokovací systém ABS Protiblokovací systém riadi elektromagnetické ventily v troch režimoch: zvýšenie tlaku, udržanie tlaku, zníženie tlaku. Udržanie Zvýšenie tlaku - vstupný elektromagnetický ventil ventil je pod je napätím, bez napätia, je uzavretý. je Ventil otvorený oddeľuje a spája brzdový hlavný valček brzdový kolesa valec od s brzdovým hlavného brzdového valčekom valca kolesa. a tlak v Po brzde zatlačení kolesa brzdového zostáva konštantný. pedálu tlak v brzde kolesa narastá. Zníženie tlaku - vypúšťací elektromagnetický ventil je pod napätím, čím sa ventil otvorí. Ventil oddeľuje hlavný brzdový valec a spája brzdový valček kolesa so spätným tokom, t.j. zásobníkom podtlaku. Tým dochádza k zníženiu brzdného tlaku na jednotlivých kolesách.

7 Snímače otáčok kolies: indukčný, magnetorezistívny umožňuje merať otáčky kolies z pokojového stavu. indukčný snímač otáčok kolesa magnetorezistenčný (aktívny) snímač otáčok kolies

8 Indukčný snímač otáčok kolies Stavba: 1 permanentný magnet, 2 pólový nadstavec, 3 vinutie cievky, 4 vzduchová medzera, 5 ozubený kotúč Princíp: funguje na princípe zmeny magnetického toku, s permanentným magnetom je spojený pólový nadstavec snímača, pravidelným striedaním zubov a medzier pri otáčaní kotúča sa periodicky mení magnetický tok, čím sa v cievke indukuje striedavé napätie.

9 Magnetorezistenčný (aktívny) snímač otáčok kolies Stavba: 1 multipólový kotúč, 2 merací prvok (magnetorezistor alebo Hallov snímač), 3 puzdro snímača Princíp: Magnetorezistívny (aktívny) snímač otáčok kolies sa nachádza v magnetickom poli multipólového kotúča, v meracom prvku sa vytvára striedavé elektrické napätie, amplitúda striedavého elektrického napätia nie je na rozdiel od induktívneho snímača závislá na otáčkach kolesa, to následne dovoľuje meranie počtu otáčok kolies aj pri takmer stojacom vozidle.

10 2.4 Protipreklzový systém (ASR) reguluje veľkosť prešmyku hnacích kolies pri rozjazde, elektrohydraulický systém zabraňuje pretáčaniu kolies pri akcelerácii znížením krútiaceho momentu. 2.5 Regulácia krútiaceho momentu motora (MSR) nastavením polohy škrtiacej klapky, vynechaním jednotlivých zapaľovacích a vstrekovacích impulzov, zmenšením predstihu zážihu, pribrzďovaním jedného, či viacerých poháňaných kolies.

11 sústava senzorov riadiaca jednotka akčné členy

12 3.3 Senzorický aparát: Senzor stáčavej rýchlosti - poskytuje signál informujúci o uhlovej rýchlosti vozidla okolo jeho vertikálnej osi pomocou oscilačných gyrometrov, meria jeho rýchlosť pri prejazde zákrutou MEMS akcelerometer Piezoelektrický snímač stáčavej rýchlosti

13 3.3 Senzorický aparát Senzory priečneho zrýchlenia: kapacitný senzor na báze MEMS Zjednodušená schéma kapacitného senzora priečneho zrýchlenia

14 3.3 Senzorický aparát Hallov snímač priečneho zrýchlenia: je tvorený tenkou polovodičovou doskou, ktorou preteká jednosmerný prúd, ak sa doska dostane do magnetického poľa, nosiče elektrického náboja sa vysúvajú v zmysle pôsobiacej Lorentzovej sily a spôsobia rozdiel potenciálov, merateľný v kolmom smere k pretekajúcemu prúdu, pri vychýlení vozidla do strany sa vychýli magnet, čo spôsobí zmenu Hallovho napätia na svorkách snímača.

15 Znázornenie pretáčavého šmyku (vľavo) a nedotáčavého šmyku (vpravo) pribrzdené koleso

16 Účelom stabilizačných systémov je znížiť nehodovosť na cestných komunikáciách. Povinné zavedenie bezpečnostných systémov prispelo k zvýšeniu aktívnej bezpečnosti. Nehodovosť za jednotlivé roky

17 Štatistický úrad v Nemecku už rok po sériovom inštalovaní ESP zaevidoval zhruba 15-percentné zníženie a s odstupom troch rokov až vyše 42-percentný pokles nehodovosti osobných vozidiel.

18 CROLLA, D.: Encyclopedia of Automotive Engineering. Wiley: ISBN: Vlk, F.: Automobilová elektronika 2: Systémy řízení podvozku a komfortní systémy. 1. vyd. Brno: nakladatelství a vydavatelství s ISBN Buhlmann, K.: Sportovní jízda autem. 1. vyd. České Budějovice: s., s , ISBN Sajdl, J.: Kammova kružnice přilnavosti. [online]. Dostupné na internete: < BIBZA S.: ABS a ďalšie od neho odvodené systémy pre podporu bezpečnosti jazdy osobných automobilov: podnázov. [online]. Dostupné na internete: < &id=753&itemid=1>

19 Otázka č. 1: Rozlíšte magnetorezistívny a Hallov snímač. Magnetorezistívny snímač otáčok: jeho elektrický odpor je závislý od veľkosti pôsobiaceho magnetického poľa, vyhodnocovací obvod býva tvorený Wheatstoneovym mostíkom, odpor R je vo všetkých štyroch magnetorezistorov rovnaký, napájanie mostíka V b zabezpečuje prúd pretekajúci cez rezistory, priečne pôsobiace pole "H" spôsobuje magnetizáciu dvoch proti sebe umiestnených senzorov, pričom dochádza k rozváženiu mostíka.

20 Otázka č. 1: Rozlíšte magnetorezistívny a Hallov snímač. Hallov snímač otáčok: je tvorený tenkou polovodičovou doskou, ktorou preteká jednosmerný prúd, ak sa doska dostane do magnetického poľa, nosiče elektrického náboja sa vysúvajú v zmysle pôsobiacej Lorentzovej sily a spôsobia rozdiel potenciálov, merateľný v kolmom smere k pretekajúcemu prúdu, pri vychýlení vozidla do strany sa vychýli magnet, čo spôsobí zmenu Hallovho napätia na svorkách snímača.

21 Otázka č. 2: Objasnite 2. vetu na s. 34. V inovovaných typoch senzorov uhlovej rýchlosti bol priamočiary pohyb plynu substituovaný oscilačným obvodom. V minulosti na meranie uhlovej rýchlosti bol využívaný ionizovaný plyn. Na konci aparátu bola výchylka snímaná medzi kontaktmi a následne bola vypočítaná výsledná hodnota akcelerácie automobilu. V súčasnosti je však uhlová rýchlosť snímaná MEMS gyroskopom.

22 Otázka č. 1: V ktorom automobile bol prvýkrát využitý systém aktívneho pruženia podvozku? Prvýkrát použitý systém hydropneumatického zavesenia bol v roku 1954 v automobile Citroën Traction Avant v modeli 15CV. Konkrétne na zadnej náprave, kde mal zabezpečovať stabilnú svetlú výšku nezávisle na hmotnosti nákladu a pritom mal zachovať pohodlné pruženie.

23 Pripomienka č. 1: Grafická závislosť rýchlosti vozidla od súčiniteľa trenia pneumatík. Rýchlosť vozidla [km/h] Stav pneumatík Stav vozovky suchá vlhká vlhká vlhká vrstva vody vrstva vody vrstva vody Súčiniteľ trenia pneumatík [-] 50 nové pneumatiky 0,85 0,65 0,55 0,50 opotrebované 1,00 0,50 0,40 0,25 90 nové pneumatiky 0,80 0,60 0,30 0,05 opotrebované 0,95 0,20 0,10 0, nové pneumatiky 0,75 0,55 0,20 - opotrebované 0,90 0,20 0,10 -

24 Pripomienka č. 2: citovanie v kapitole 2.1 Protiblokovací systém ABS, str Chýbajúca citácia: CEROVSKÝ, V.: Návrh systému na posúdenie vzťahu nameraného súčiniteľa trenia a spomalenia vybraných druhov cestných vozidiel Žilina, s. typ práce: dizertačná zdroj : ŽU. Žilina Pripomienka č. 4: Kvalita a popis niektorých obrázkov (Obr. 2, Obr. 3, Obr. 4, Obr. 15)