Клапан распределения тормозных усилий. Система распределения тормозных усилий (EBD)

Устройство автомобиля среднего и премиум-класса включает множество систем, облегчающих управление. К тому же они повышают безопасность. В статье будет рассмотрена система EBD. Что это такое в автомобиле? Для чего она необходима?

Определение

Данная аббревиатура обозначает систему распределения тормозных усилий, являющуюся компонентом ABS. Поэтому, чтобы ответить на вопрос, EBD - что это такое в автомобиле, данные системы следует рассматривать вместе.

История

Идея по созданию данной системы родилась еще до Второй мировой войны. Первоначально ее планировали применять в авиации. Для автомобилей систему ABS начали адаптировать в 1964 году инженеры Mercedes совместно со специалистами компаний Teldix и Robert Bosch. В середине 1970-х годов систему ABS начали устанавливать на автомобили представительского класса, а с 1978 года - штатно на немецких автомобилях Mercedes Benz W116 (S-класс) и BMW 7-й серии.

Назначение

Данная система служит для оптимального распределения тормозного усилия по колесам. Отличие от ABS, обеспечивающей возможность управления автомобилем при экстренном торможении и повышающей его эффективность, состоит в том, что EBD позволяет сохранить траекторию движения в более сложных условиях. Отличается и принцип функционирования.

Актуальность

При замедлении усилие тормозной системы распределяется по колесам в соответствии с заданной схемой. При этом условия значительно могут отличаться от стандартных. Это сказывается на степени сцепления колес с дорожной поверхностью, что определяется несколькими факторами:

Во-первых, при торможении происходит перераспределение массы автомобиля, и нагрузка на переднюю ось значительно возрастает. Следовательно, сцепление передних колес с дорогой повышается, а задних, наоборот, снижается (обычно это учтено, и для передней оси тормозная система по умолчанию создает большее давление).
Во-вторых, большинство машин изначально имеет неравномерное распределением массы (у многих основной вес приходится на переднюю ось), что также учитывается.
В-третьих, при загрузке происходит перераспределение массы автомобиля как в продольном, так и в поперечном направлении.
В-четвертых, колеса могут находиться на разнородных поверхностях с различными сцепными свойствами.
В-пятых, на тормозном пути могут оказаться неровности, наезд на которые приведет к кратковременному разрыву контакта с поверхностью.
В-шестых, при маневрировании также происходит перераспределение массы. То есть сцепление колес с поверхностью в момент торможения определяют физические особенности данного процесса, устройство автомобиля, степень его загрузки, особенности движения, внешние параметры. При этом оно в любом случае неравномерно. Если конструктивные особенности учитываются при настройке систем, то последние три фактора не могут быть рассчитаны заранее.

ABS позволяет избежать блокировки колес, однако данная система имеет ограниченную функциональность в некоторых условиях. Особо это проявляется при прямолинейном торможении на разнородной поверхности, на скользких и рыхлых покрытиях, на неровностях и поворотах. В первом случае ABS снижает общее давление в системе, поэтому длина тормозного пути определяется расстоянием, которое потребуется для остановки автомобиля на поверхности с худшими сцепными свойствами.

Это актуально и для скользких покрытий. При отрыве колес при проезде неровностей также уменьшается тормозное усилие. В повороте наиболее нагружены внешние колеса, следовательно, система опять же снижает давление во избежание блокировки внутренних.

Основная проблема ABS состоит в применении одинаковой схемы разблокировки для всех колес, так как это актуально не всегда, особенно при различной нагрузке. Поэтому даже в последней ситуации система может допустить блокировку разгруженных внутренних колес, а при прямолинейном торможении — задних. В первом случае это приведет к распрямлению траектории, во втором — возможно, к развороту.

Устройство

Система распределения тормозных усилий является компонентом ABS. Поэтому, чтобы понять устройство EBD - что это такое в автомобиле - нужно рассмотреть сначала антиблокировочную систему.

Она включает следующие компоненты: блок управления, датчики скорости вращения колес, исполнительный механизм гидроагрегата, исполнительное оборудование в тормозной системе (электрогидронасос обратного хода, гидроаккумулятор, управляющие электрогидравлические клапаны).

По сложности ABS подразделяют на одно-, двух- и многоконтурные (обычно четырех). Этим определяется количество клапанов (по 2 на контур).

Electronic Brakeforce Distribution использует датчики вращения колес и блок управления, общие с ABS. Помимо этого, в нее входят обратные и редукционные клапаны в тормозной магистрали вместо обычных клапанов управления давлением или межосевых регуляторов тормозных сил.

Принцип функционирования

Так как система распределения тормозного усилия функционирует совместно с ABS, используя те же компоненты, следует рассматривать данные системы в совокупности, чтобы осознать, EBD - что это такое в автомобиле?

Датчики ABS отслеживают скорости вращения каждого колеса, блок управления сравнивает показания и подает команды электромагнитным клапанам гидромодуля. Они с частотой 15 - 20 Гц поднимают и стравливают давление в контуре, обеспечивая прерывистое экстренное торможение автомобиля. При этом функциональность системы определяется количеством контуров. Наиболее совершенны четырехконтурные варианты, способные контролировать торможение каждого колеса. Двухконтурные системы ограничивают тормозное усилие одного из бортов, а одноконтурные — во всей системе.

Система распределения тормозных усилий использует общие с ABS датчики на каждом колесе. Они считывают частоту вращения колеса для вычисления скорости перемещения и давления для определения нагрузки. На основе анализируемой информации, EBD определяет степень сцепления с дорожной поверхностью каждого колеса. Затем, в соответствии с этими данными, приводятся в действие клапаны, регулирующие усилие в тормозной системе и распределяющие его по колесам.

Для EBD требуется точное изменение давления, поэтому используются пропорциональные клапаны, обеспечивающие плавную его регулировку. При этом не применяется насос высокого давления. ABS активируется только в том случае, если снижения давления недостаточно для устранения блокировки колеса.

Электронное распределение тормозного усилия EBD производится в зависимости от конкретной ситуации. При прямолинейном торможении на однородной поверхности давление в тормозных контурах разгруженных задних колес понижается при риске их блокировки, а усилие передних колес, имеющих лучшее сцепление с дорогой, возрастает.

Особо сложную ситуацию создают встречающиеся на тормозном пути неровности. Здесь помогает система управления амортизаторами с датчиками хода подвески. На основе их данных она оценивает состояние дорожного покрытия и передает это модулю ABS. В таких условиях система переходит в особый режим, в котором замедляется снижение давления в тормозной системе.

Таким образом, путем совокупного функционирования систем удается избежать блокировки колес. При этом они работают по-разному: EBD, в отличие от ABS, функционирует постоянно, а не только при блокировке колес при торможении. Поэтому она перераспределяет тормозное усилие по колесам еще до срабатывания ABS, которая используется лишь в экстренных случаях.

Применение

Системой ABS оснащено большинство современных моделей легковых автомобилей, за исключением самых бюджетных. EBD устанавливают на более дорогие машины.

Аббревиатура EBD расшифровывается как «Electronic Brake Distribution», что в переводе означает «электронная система распределения тормозных усилий». EBD работает в комплексе с 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

Величина тормозного пути с EBD и без нее

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 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 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

Схема расположения элементов EBD (АВS) в конструкции автомобиля

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

Распределение тормозных усилий по осям автомобиля

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.

Электронная система распределения тормозных усилий EBD (Electronic Brake Distribution) является дополнительным программным «помощником» системе ABS, использует те же компоненты — датчики частоты вращения колес, модуль электронного блока управления, гидравлический блок.

Срабатывает EBD преимущественно в ситуациях экстренного торможения или повышенной загрузки транспортного средства и управляет каждым из колес по отдельности. В целом их совместная работа с ABS направлена на повышение управляемости и устойчивости автомобиля при торможении.

С чего все началось

Система ABS получила широкое распространение в конце прошлого века. По мере ее эксплуатации на различных моделях автомобилей в разных климатических и дорожных условиях накопился определенный отрицательный опыт эксплуатации антиблокировочной системы тормозов, точнее ее некоторое несовершенство:

система неординарно ведет себя при торможении на неравномерном покрытии (одно или несколько колес попадают на покрытие с другими характеристиками, например, на обочину);

плохая управляемость при торможении на скользком покрытии;

торможение в повороте может привести к принятию ошибки антиблокировочной системой, приводящей к заносу;

при резком торможении задние колеса разгружаются, особенно на загруженном авто, и могут быть полностью заблокированы;

при отрывании от дорожного полотна одного из колес ABS буквально «зависает».

На основании накопленного опыта была разработана система распределения тормозных усилий EBD.

EBD: что это такое в автомобиле и что она дает

Основная идея системы EBD – индивидуальный контроль каждого колеса. Например, если автомобиль тормозит таким образом, что только одно из колес находится на скользком дорожном покрытии, система переключает свою работу для торможения на трех оставшихся колесах, чтобы максимально стабилизировать траекторию автомобиля. Тормозные усилия оптимально распределяются только по этим трем колесам. Поведение четвертого скользящего колеса не учитываются в алгоритме. Таким же образом система ведет при «зависании» одного из колес.

Система EBD:

ведет персональный контроль степени проскальзывания по конкретному колесу;

на основании полученных данных формирует индивидуальные тормозные усилия в каждой тормозной магистрали колес;

контролирует курсовую устойчивость при действии сторонних сил в боковом направлении (ускорение кругового движения, ветровая нагрузка, негоризонтальная поверхность дорожного покрытия);

значительно уменьшает вероятность заноса на основании комплексной аналитики и совершенствования программно-технического обеспечения.

Что входит в EBD

Принципиально состав системы EBD не отличается от основных компонентов ABS, а именно:

датчики частоты вращения колес. EBD использует датчики установленной антиблокировочной системы тормозов;

модуль электронного блока управления (также объединенный с АБС);

гидравлический блок «совместного пользования».

Технически EBD ни на сколько не увеличивает количество компонентов системы. Увеличивается лишь ее программная мощь, особенно обеспечение системы торможения.

Принцип работы

Алгоритм работы EBD реализован по замкнутому стандартному циклу, состоящему из трех основных этапов:

поддержание давления в тормозной системе;

экстренный сброс давления в определенном направлении по сигналу блока управления;

постепенное увеличение давления до достижения оптимальной величины.

Обработанные данные частоты вращения передних и задних колес поступают на блок ABS. Сравнивая значения по каждому из датчиков, последний дает команду на запуск алгоритма EBD. Это происходит, как только разность значений частоты превышает запрограммированное значение.

В свою очередь алгоритм EBD определяет уровень срабатывания блокировки-разблокировки задних колес. Этот момент контролируется величиной давления в системе задних тормозных контуров. Как только уровень давления превысит критическое значение, и колеса блокируются, блок управления дает команду на сброс давления. Одновременно происходит контроль давления в переднем тормозном контуре.

Плюсы и минусы электронной системы распределения тормозных усилий

К плюсам можно отнести следующие факторы:

EBD оптимизирована на оптимальное распределение нагрузки именно на задние колеса, что не делает ни одна из аналогичных систем;

система усиливает эффективность базовой ABS;

EBD увеличивает срок службы тормозных колодок, задних покрышек, что особенно чувствительно на автомобилях, эксплуатируемых с максимальными динамическими нагрузками;

способствует уменьшению аварийных ситуаций, снижению величины тормозного пути.

Известно, что Международный комитет по безопасности при ООН отдельным пунктом отметил систему EBD, как вклад в сохранения жизни и здоровья водителей.

EBD во многом дублирует другие аналогичные программы обеспечения устойчивости;

в процессе эксплуатации автомобиля EBD работает только при экстренном торможении, реальных перегрузках, остальную часть времени находится в оплаченной «спячке»;

при определенных условиях EBD может оказать «медвежью» услугу, работая одновременно с прочими антизаносными программами;

если водитель одновременно работает на нескольких автомобилях с различными активированными программами курсовой устойчивости, он должен адаптироваться под каждую из них, в некоторых таких случаях проще и надежнее деактивировать EBD.

В настоящее время система применяется приблизительно на 40-50 % выпускаемых авто. Показательным является тот факт, что данный процент не увеличивается на протяжении последних пяти лет.

Особенности эксплуатации

Главной особенностью эксплуатации EBD является ее срабатывание преимущественно в ситуациях экстренного торможения или повышенной загрузки транспортного средства. В остальных случаях система может не активироваться.

Во время приобретения автомобиля следует внимательно ознакомиться с его техническими характеристиками. Лучше проверить их по VIN-номеру, так как отдельные модели авто даже практически одной комплектации могут быть с EBD опцией либо без нее.

«Проявить» себя внезапно система может даже при посадке в салон трех массивных пассажиров во время торможения в обычном режиме. При этом не только уменьшится тормозной путь, но и увеличится ускорение.

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 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.

Во многих современных автомобилях в разделе "комплектация" указывается огромное количество аббревиатур. И если что такое ABS знает достаточно большое количество людей, то как работает электронная система распределения тормозных усилий EBD EBV, в тонкости устройства системы EBD автомобиля посвящены немногие.

Итак, EBD – это система распределения тормозных сил. Она нужна для того, чтобы не дать задним колесам блокироваться. EBD манипулирует усилием на заднюю ось. Сразу возникает вопрос, а зачем это нужно? Дело в том, что многие современные авто получают куда большую нагрузку на переднюю ось, чем на заднюю. Именно поэтому блокировка передней оси должна наступать на миг раньше, что позволит сохранить машине курсовую устойчивость. В момент очень резкого торможения вышеуказанное усилие возрастает из-за перемещения центра тяжести машины. Это приводит к некорректной работе привычной ABS. Таким образом, EBD является отличным дополнением к штатной "антипробуксовке".
Для системы распределения тормозных усилий существует две общепринятые аббревиатуры:

EBD – произошло из английского языка "electronic brake force distribution".
EBV – немецкий вариант, встречающийся преимущественно в авто из Германии "Elektronische Bremskraftverteilung".

Принцип работы EBD EBV

Точно также как и его старший брат ABS, EBD имеет своеобразный цикл, по которому система работает:

Первая фаза – удержание давления.
Вторая фаза – снижение давления.
Третья фаза – повторный набор нужного давления.

Данная система начинает работать после того, как блок управления ABS, проанализировав информацию с датчиков на обеих осях, определяет, что усилия на обе оси не равны. Именно разность в этих показаниях показывает, когда начнется блокирование задней оси. Далее следует своевременное перекрывание клапанов тормозной системы, ведущих к заднему мосту. Давление остается постоянным. Это и есть "удержание".

В том случае, если вышеупомянутое не помогло и колёса все равно блокируются (буксуют), система посылает импульс на открытие выпускных клапанов, что позволяет снизить давление. Это фаза номер 2.

Очередь последней фазы наступает, когда угловая скорость колёс задней оси превышает установленные лимиты. Тогда давление намеренно увеличивается. После этого, как правило, происходит перераспределение усилий, и начинают блокироваться передние колеса. На этом моменте в работу вливается система ABS.