Badanie układu ABS

1. Cel

wiczenia.

Celem

wiczenia jest przypomnienie sobie budowy i zasady działania układu

ABS

oraz zapoznanie z procedurami diagnostycznymi badania systemu (w tym wykrywanie i
usuwanie usterek).

2. Wykaz pomocy.

symulator systemu

ABS,

diagnoskop z oscyloskopem do badania systemów elektronicznego
sterowania (np. ADP 186),

dokumentacja techniczna.

3. Wst

p teoretyczny

W procesie hamowania koła wyst

puje zawsze po

lizg w stosunku do nawierzchni drogi.

W przypadku hamowania pr

dko

ść

obwodowa koła jest mniejsza od pr

dko

ci samochodu.

lizg jest maksymalny, kiedy pr

dko

ść

koła wynosi zero, podczas gdy samochód porusza

jeszcze (koło zablokowane), po

lizg jest zerowy gdy pr

dko

ść

obwodowa koła jest taka

sama jak pr

dko

ść

samochodu. Współczynnik po

lizgu jest wyra

ony w procentach i jest

równy: - 0% przy swobodnie obracaj

cym si

kole, - 100% przy kole zablokowanym

i samochodzie poruszaj

cym si

Rys

. 1. Wykres zale

ci pomi

dzy przyczepno

a po

lizgiem:

A - krzywa przyczepno

ci wzdłu

nej (tor samochodu),

B - krzywa przyczepno

ci poprzecznej (stabilno

ść

samochodu),

F - współczynnik przyczepno

ci,

G - współczynnik po

lizgu.

Maksymalna skuteczno

ść

hamowania odpowiada warto

ci po

lizgu zawartej mi

dzy 10% -

30%. Okre

la to optymalny przedział ustalony na podstawie du

ej ilo

ci prób

wiadczalnych, do którego układ ABS stara si

sprowadzi

dy układ hamulcowy

danego typu pojazdu. Zastosowane rozwi

zanie zapobiega blokowaniu kół i polega na

zamontowaniu urz

dzenia moduluj

cego ci

nienie hamowania.

Zasada działania urz

dzenia ABS polega na zamontowaniu mi

dzy pomp

hamulcow

a układem hamulcowym (koła przednie i koła tylne) elektrozaworów sterowanych centralk

elektroniczn

, reguluj

cych ci

nienie hamowania w poszczególnych kołach. Umo

liwia to

modulowanie siły hamowania ka

dego koła, niezale

nie od siły nacisku wywieranej na pedał

hamulca.

We współczesnych samochodach wyposa

onych w ABS stosuje si

dwa zasadnicze typy

rozwi

konstrukcyjnych. W pierwszym elektroniczno-hydrauliczna jednostka steruj

systemu przeciwdziałaj

cego blokowaniu kół wł

czona jest w klasyczny układ dwuobwodowy

ze wspomaganiem podci

nieniowym mi

dzy pomp

hamulcow

, a hamulcami kół, których

piasty zaopatrzone s

dodatkowo w elektryczne czujniki pr

dko

ci obrotowej. W drugim

jednostka steruj

ca zintegrowana jest z pomp

hamulcow

, a wspomaganie podci

nieniowe

zast

puje si

wysokoci

nieniowym wspomaganiem hydraulicznym. Tak

e w tym rozwi

zaniu

czujniki pr

dko

ci kół s

niezb

dne.

W obu rozwi

zaniach zasad

gwarantuj

niezawodno

ść

systemu jest dublowanie układów

elektronicznych i stosowane w jednostce steruj

cej ECU programu samo testuj

cego.

Wszelkie informacje odbiegaj

ce od zakodowanego wzorca poprawno

ci powoduj

natychmiastowe wył

czenie ABS-u co sygnalizowane jest zapaleniem si

ółtej kontrolki w

tablicy przyrz

dów. Układ hamulcowy działa wówczas jak zwykły o klasycznym działaniu.

Rys. 2. ABS BOSCH 5 z klasycznym układem dwuobwodowym ze wspomaganiem
podci

nieniowym

1 - pompa hamulcowa, 2 - servo hamulcowe, 3 - zaciski hamulcowe, 4 - kompensator podwójny działaj

cy w zale

ci od

obci

ąż

enia, C7000 - zł

cze testowe ABS, V7000 - kontrolka ABS, 2100 - stycznik

wiateł stop, 7000 - czujnik pr

dko

ci koła

przedniego lewego, 7005 - czujnik pr

dko

ci koła przedniego prawego, 7010 - czujnik pr

dko

ci koła tylnego lewego,

7015 - czujnik pr

dko

ci koła tylnego prawego, 7020 - kalkulator ABS, 7040 - Zespół Regulacji Niezale

nej.

Elektroniczna centralka steruj

ca (ECU) zbudowana jest z układów elektronicznych nowej

generacji mikroprocesorów. Mikroprocesor układu głównego przetwarza dane niezb

dne do

sterowania zespołem hydraulicznym i do autodiagnozy elementów. Drugi mikroprocesor
z układem logicznym niezale

nym od układu pierwszego mikroprocesora, kontroluje

w sposób ci

gły spójno

ść

danych przetwarzanych przez główny mikroprocesor.

Tak wi

c ECU funkcjonuje jako dwa układy, które s

w praktyce oddzielnymi zespołami

wykonawczymi, ale

le ze sob

współpracuj

cymi tj.:

zespoły logiczne i wykonawcze sygnalizacji,

obwody bezpiecze

stwa.

Do obu układów docieraj

te same sygnały wej

ciowe, które ka

dy z nich przetwarza w ten

sam sposób i tylko wówczas kiedy otrzymane wyniki s

identyczne, centralka elektroniczna

zaczyna sterowa

centralka elektrohydrauliczn

. W przeciwnym przypadku,

wiadcz

cym

o wyst

powaniu nieprawidłowo

ci w centralce elektronicznej urz

dzenie wył

cza si

i hamowanie przebiega w sposób tradycyjny z równoczesn

sygnalizacj

awarii układu,

uwidocznion

na zestawie wska

ników.

Działanie elektronicznej centralki steruj

cej

Czujniki pr

dko

ci obrotowej (A) (rys. 3) wytwarzaj

napi

cie zmienne, które przesyłane jest

do wzmacniacza (1) znajduj

cego si

w centralce. Wzmacniacz generuje impulsy o kształcie

prostok

tnym i wysyła je do zespołów wykonawczych (2), (3), które obliczaj

dko

ść

kół i

samochodu.

Kiedy koła maj

tendencje do blokowania si

, zespoły wykonawcze steruj

regulatorami

du (4) dla kół przednich i (5) dla kół tylnych. Regulatory te generuj

impulsy steruj

odbiorniki ko

cowe (6) i (7), które przył

czaj

do masy obwody elektrozaworów VL, VR

(przednie) i HL, HR (tylne) znajduj

ce si

w centralce elektrohydraulicznej (B) zwanej te

zespołem regulacji niezale

nej. Siła hamowania mo

e wzrasta

do momentu dopóki nie

wyst

pi po

lizg jednego koła wzgl

dem innego, natomiast je

eli taki fakt nast

pi (z ang.

"split") ograniczeniu ulega siła hamowania na kole, w którym wyst

pił po

lizg - koło to

zaczyna przy

piesza

. Moduł (8) otrzymuje impulsy od wył

cznika

wiateł "STOP" i

sprawdza poł

czenie elektryczne układu, ponadto kontroluje napi

cia zasilania silnika pompy

powrotnej płynu hamulcowego (D) i przekazuje informacje do modułu (9), który ma za
zadanie przył

cza

do masy obwody przeka

ników steruj

cych elektrozaworami (E), pompy

powrotnej płynu hamulcowego (F), ustali

napi

cie akumulatora (G) i sterowa

lampk

sygnalizacji awarii. Moduł (10) słu

y do przekazywania danych do zewn

trznego urz

dzenia

diagnostycznego w tym wypadku FIAT - LANCIA - TESTER.

Rys. 3. Elektroniczna centralka steruj

ca ABS:

1 - wzmacniacz, 2,3 - zespoły wykonawcze, 4,5 - regulatory pr

du, 6,7 - odbiorniki ko

cowe, 8 - moduł kontrolny, 9 - moduł

steruj

cy elektrozaworami, 10 - moduł diagnostyczny.

Elektroniczna centralka steruj

ca ECU jest wyposa

ona w układ pami

ci z zapisanymi

warto

ciami progowymi opó

nienia i przyspieszenia dla ka

dego koła, których przekroczenie

powoduje reakcj

centralki. Steruje ona elektrozaworami centralki elektrohydraulicznej

reguluj

c ci

nienie w trzech fazach pracy: wzrost ci

nienia, redukcja ci

nienia, utrzymanie

nienia oraz w fazie spoczynku. Fazy te składaj

na cykl regulacji przerywanej, bardzo

szybkiej 2 do 6 razy na sekund

powtarzanej a

do zatrzymania samochodu. Poniewa

parametry, którymi steruje centralka elektroniczna (pr

dko

ść

i przyspieszenie kół) zale

żą

bezwładno

ci układu obr

cz - opona, dlatego samochody wyposa

one w ABS powinny

posiada

wył

cznie obr

cze, opony i wkładki cierne hamulców zalecane przez producenta.

Urz

dzenie przeciwpo

lizgowe nie działa przy pr

dko

ci poni

ej 5km/h aby umo

liwi

blokad

kół po zatrzymaniu samochodu.

Centralka elektrohydrauliczna składa si

z nast

puj

cych elementów:

czterech zaworów,

pompy powrotnej płynu dla obwodów hydraulicznych z zaworami wej

ciowymi typu

kulowego,

przeka

nika sterowania pomp

powrotn

przeka

nika bezpiecze

stwa i zasilania elektrozaworów.

Centralka ma za zadanie zmienia

nienie płynu hamulcowego w zacisku lub rozpieraczu

hamulcowym na podstawie sygnałów steruj

cych wysyłanych z ECU.

Centralka elektroniczna steruje w rzeczywisto

ci elektrozaworami oraz pomp

powrotn

płynu hamulcowego reaguj

c na impulsy z czujników pr

dko

ci obrotowej poszczególnych

kół.

Elektrozawory s

typu 3-pozycyjnego i przyjmuj

rozkazy elektronicznej centralki steruj

cej

w formie impulsów pr

dowych, których warto

ci okre

laj

stan elektrozaworów:

0 [A] - faza wzrostu ci

nienia,

1,9 - 2,3 [A] - faza stałego ci

nienia,

4,5 - 6 [A] - faza redukcji ci

nienia.

Czujnik pr

dko

ci kół pr

dko

ci kół s

generatorami pr

du typu indukcyjnego (zmienna

rezystancja magnetyczna). Czujniki mierz

dko

ść

dzi

ki zmiennemu sygnałowi, którego

stotliwo

ść

jest proporcjonalna do pr

dko

ci k

towej (liczby obrotów na sekund

) koła, do

którego s

podł

czone. Czujniki s

zbudowane z uzwojenia i rdzenia magnetycznego

umieszczonego w szczelnej obudowie. Odległo

ść

(szczelina) mi

dzy ko

cówk

czujnika

i z

bami naci

tymi na tarczy obracaj

cej si

razem z kołem wynosi około 1 mm. Minimalny

próg wykrywanej pr

dko

ci wynosi 2,75 km/h.

Rys. 4. Czujnik pr

dko

ci kół:

1 - przewód elektryczny, 2 - rdze

magnetyczny, 3 - szczelna obudowa, 4 - uzwojenie, 5 - ko

cówka czujnika,

6 - tarcza z naci

tymi z

bami.

Ogólna zasada działania układu ABS (BOSCH 5).

Budowa systemu

Podstawowymi elementami układów zapobiegaj

cych blokowaniu kół z rodziny

systemów ABS 5 s

czujniki do pomiaru pr

dko

ci obrotowych kół, sterownik

przetwarzaj

cy sygnały z czujników oraz na ich podstawie, po wyliczeniu po

lizgu na

kołach, steruj

cy zaworami elektromagnetycznymi w modulatorze ABS-u.

Umieszczenie wykonanego w technice hybrydowej sterownika bezpo

rednio na

modulatorze, umo

liwiło stworzenie kompaktowego zespołu, wymagaj

cego mało

miejsca na zabudow

w samochodzie oraz stworzyło mo

liwo

ść

szybkiego i łatwego

monta

u. Modulatory układów ABS 5 mog

mie

zastosowanie w układach

hamulcowych o podziale II oraz X.

Regulacja ABS

ABS umo

liwia regulacj

lizgu hamowanych kół, zapewniaj

c utrzymanie na nich

optymalnych sił wzdłu

nych i poprzecznych, które gwarantuj

skrócenie drogi

hamowania przy zachowaniu stabilno

ci i kierowalno

ci pojazdu.

Proces regulacji

ABS umo

liwia dla pełnego hamowania, regulacj

nienia w hamulcach kół,

które wykazuj

niebezpiecze

stwo zablokowania. Proces regulacji odbywa si

nast

puj

cej kolejno

ci: sterownik na podstawie informacji z czujników pr

dko

obrotowej kół, rozpoznaj

c silne opó

nienie pr

dko

ci obrotowej jednego z kół

(niebezpiecze

stwo zablokowania koła), rozpoczyna proces regulacji utrzymuj

poprzez modulator stałe ci

nienie dla hamulca blokowanego koła (punkt A

charakterystyki hamowania z ABS ).

Rys. 5 Faza wytwarzania ci

nienia (klasyczne hamowanie)

W przypadku dalszego niebezpiecze

stwa zablokowania koła w fazie

utrzymania stałego ci

nienia, nast

puje uaktywnienie fazy odpuszczania ci

nienia (

punkt B charakterystyki hamowania z ABS), w wyniku czego pr

dko

ść

obrotowa koła

wzrasta.

Rys. 6 Faza utrzymywania stałego ci

nienia.

W przypadku dalszego niebezpiecze

stwa zablokowania koła w fazie

utrzymania stałego ci

nienia, nast

puje uaktywnienie fazy odpuszczania ci

nienia –

rys.5 ( punkt B charakterystyki hamowania z ABS), w wyniku czego pr

dko

ść

obrotowa koła wzrasta.
Wzrost pr

dko

ci obrotowej koła do warto

ci granicznych, powoduje rozpoznanie

przez sterownik zbyt małej intensywno

ci hamowania, nast

puje uaktywnienie fazy

zwi

kszania ci

nienia ( punkt C charakterystyki hamowania z ABS ). Rozpoczyna si

nowy cykl regulacji, w zale

ci od rodzaju nawierzchni, na jedn

sekund

przeprowadzonych od 4 do 10 pełnych cykli regulacji.

Rys. 7 Faza odpuszczania ci

nienia.

Wiadomo

ci uzupełniaj

ce.

Układ przeciwpo

lizgowy (ASR)

Odwrotno

układu przeciwblokuj

cego jest układ regulacji po

lizgu kół nap

dowych (ASR). Uniemo

liwia on

lizganie si

kół podczas przyspieszania, a tym samym

utrat

stabilno

ci.

Regulacja po

lizgu kół nap

dowych opiera si

tak

e na czujnikach pr

dko

ci obrotowej kół.

Układy ASR i ABS maj

wiele wspólnych elementów i podzespołów. Tworz

jedn

cało

ść

działaj

pod nadzorem jednego urz

dzenia steruj

cego.

Znany ju

z opisu układu ABS zespól hydrauliczny po niewielkich modyfikacjach jest

wykorzystywany przez oba układy, je

eli układ ASR wykorzystuje hamulce samochodu.

Z punktu widzenia sposobu reakcji urz

dzenia steruj

cego ASR istniej

w zasadzie trzy

sposoby przeciwdziałania po

lizgowi kół nap

dowych. Uszeregowano je według szybko

żą

danej reakcji:

a) wykorzystanie hamulców: jedno lub wi

cej kół nap

dowych, które utraciły

przyczepno

ść

hamowane dzi

ki zwi

kszeniu ci

nienia w rozpieraczu hydraulicznym

hamulca tego koła, wzgl

dnie tych kół;

b) odł

czenie zapłonu i wtrysku: urz

dzenie steruj

ce Motronic najpierw przestawia

zapłon na pó

niejszy. Je

eli w wyniku opó

nienia zapłonu zmniejszenie momentu

obrotowego jest zbyt małe, nast

puje chwilowe odci

cie zapłonu (w celu ochrony

katalizatora jednocze

nie jest blokowany wtrysk paliwa);

c) wykorzystanie przepustnicy: silnik nastawczy zamyka przepustnic

wbrew

żą

daniu

kierowcy. Mo

e to by

dokonane zarówno w ramach elektronicznej regulacji mocy

silnika (EMS) za pomoc

specjalnego silnika nastawczego albo z wykorzystaniem

drugiej przepustnicy, znajduj

cej si

przed przepustnic

główn

Zale

nie od producenta i rozwi

zania istniej

tak

e układy, które wykorzystuj

wszystkie trzy

sposoby regulacji po

lizgu kół nap

dowych. Odpowiednio do zaprogramowanych progów

regulacji i stosownie do sytuacji, ka

dy z podanych sposobów mo

e by

wykorzystywany

osobno lub w odpowiedniej kombinacji z pozostałymi. Istniej

układy ASR nie

wykorzystuj

ce hamulców lub nie odł

czaj

ce zapłonu i wtrysku (porównaj rysunki 5 i 6).

Rys.5

Regulacja ASR z udziałem przepustnicy i hamulców

1- czujnik pr

dko

ci obrotowej koła, 2 - zespół hydrauliczny ABS, 3 - zespól hydrauliczny ASR,4 - urz

dzenie steruj

ABS/ASR, 5 - urz

dzenie steruj

ce EMS, 6 - przepustnica

sto, w poł

czeniu z układem ASR jest montowany układ regulacji momentu nap

dowego

silnika (MSR). Kiedy na

liskiej nawierzchni z powodu nagłego puszczenia pedału

przyspieszenia lub zredukowania biegu albo na skutek momentu hamowania silnikiem koła
znacznie zmniejszaj

dko

ść

obrotow

, wtedy nast

puje zbyt du

y po

lizg. Dla utrzymania

stabilno

ci jazdy układ MSR wywoła wówczas niewielkie dodanie „gazu" (czyli zwi

kszenie

momentu obrotowego).

Rys.6 Regulacja ASR z udziałem przepustnicy i urz

dzenia steruj

cego układu

wtryskowa zapłonowego Bosch Motronic

1- czujnik pr

dko

ci obrotowej koła, 2 - zespół hydrauliczny ABS, 3 - urz

dzenie steruj

ce ABS/ASR, 4 - urz

dzenie steruj

EMS, 5 - urz

dzenie steruj

ce Motronic, 6 - przepustnica

4.2 Autodiagnostyka układu

Lampka kontrolna ABS

Lampka kontrolna ABS, umieszczona na tablicy rozdzielczej, jest sterowana

przez elektroniczny zespół steruj

cy. Za

wieca si

w chwili wł

czenia zapłonu

i ga

nie całkowicie po uruchomieniu silnika. Niega

cie lampki po uruchomieniu

silnika lub

wiecenie si

podczas jazdy samochodu wskazuje na usterk

w układzie.

Usterka

zosta

wykryta

pomoc

procedury

autodiagnostycznej, która przewiduje odpowiedni

sekwencj

sygnałów

wietlnych

lampki dla danego typu uszkodzenia.

Przed rozpocz

ciem czynno

ci autodiagnostycznych nale

y dotrze

wła

ciwego zł

cza diagnostycznego w układzie elektrycznym samochodu.

Umiejscowienie zł

cza mo

e by

ró

ne zale

nie od marki i typu samochodu. Do

zł

cza doprowadzone s

cztery przewody: przewód masowy, przewód zasilania

+ 12 V i dwa przewody ł

ce z elektronicznym zespołem steruj

cym, podł

czone

odpowiednio do styków 12 \ 15 zł

cza głównego (pi

tnastostykowego). Przewód,

od którego rozpoczyna si

czynno

ci autodiagnostyczne jest to przewód poł

czony

ze stykiem 12 zł

cza głównego. Przewód nale

y zidentyfikowa

i sprawdzi

, czy

nie ma przerwy w przepływie pr

du w kierunku zł

cza odł

czonego od

elektronicznego zespołu steruj

cego.

4.2.1 Odczyt kodów usterek

Przy wył

czonym zapłonie rozł

czy

osłon

zł

cza diagnostycznego

i poł

czy

mostkowe ze sob

przewód autodiagnostyczny (linia „L”) i przewód

masowy.

Wł

czy

zapłon i obserwowa

sygnały

wietlne wysyłane przez lampk

kontroln

na tablicy rozdzielczej.

Sygnały

wietlne rozpoczynaj

przy kodzie pocz

tkowym 1-2 powtarzanym

trzy razy.

Po pauzie trwaj

cej 3 sekundy zostaje powtórzony trzykrotnie kod usterki

wprowadzony do pami

ci. Mog

zosta

jednocze

nie zapami

tane 3 ró

usterki. W przypadku w

tpliwo

ci co do zidentyfikowania kodu nale

wył

czy

i ponownie wł

czy

zapłon w celu powtórzenia sygnałów

wietlnych.

Zidentyfikowa

rodzaj usterki, posługuj

c si

list

zamieszczon

obok.

Usun

ąć

usterk

lub wymieni

element uszkodzony zgodnie ze stosownymi

instrukcjami.

Usun

ąć

z pami

ci elektronicznego zespołu steruj

cego kod usterki,

post

puj

c w sposób opisany ni

ej.

Wł

czy

zapłon i odczeka

, a

zga

nie lampka kontrolna ABS, nast

pnie

ponownie wł

czy

zapłon.

Wł

cza

i wył

cza

zapłon kolejno około 20 razy.

Powtórzy

czynno

ci diagnostyczne tak, aby usterka została usuni

z pami

ci. W takim przypadku powinien powtórzy

jedynie kod 1-2.

Poł

czy

ponownie osłon

zł

cza.

Kody usterek

Kod Rodzaj usterki wprowadzony do pami

1-2

Rozpocz

cie procesu diagnostycznego

1-6

Uszkodzony elektrozawór przedniego koła lewego

1-7

Uszkodzony elektrozawór przedniego koła prawego

1-8

Uszkodzony elektrozawór kół tylnych

1-9

Uszkodzony przeka

nik lub brak zasilania przeka

nika

2-5

Uszkodzona tarcza z naci

tymi z

bami

3-5

Uszkodzona pompa elektryczna

3-7

Uszkodzony czujnik poło

enia pedału hamulca

3-9

Uszkodzony czujnik przedniego koła lewego - brak sygnału lub sygnał przerywany

4-1

Uszkodzony czujnik przedniego koła lewego - przerwa w obwodzie

4-2

Uszkodzony czujnik przedniego koła prawego - brak sygnału lub sygnał przerywany

4-3

Uszkodzony czujnik przedniego koła prawego - przerwa w obwodzie

4-4

Uszkodzony czujnik tylnego koła lewego - brak sygnału lub sygnał przerywany

4-5

Uszkodzony czujnik tylnego koła lewego - przerwa w obwodzie

4-6

Uszkodzony czujnik tylnego koła prawego - brak sygnału lub sygnał przerywany

4-7

Uszkodzony czujnik tylnego koła prawego - przerwa w obwodzie

4-8

Niskie napi

cie w akumulatorze

5-5

Uszkodzony elektroniczny zespół steruj

cy lub przebicia zewn

trzne

5-6

Wył

czenie kodowania

4.2.2 Podgl

d parametrów pracy

4.3 Aktywacja elementów wykonawczych

5. Wyniki bada

6. Wnioski