1SISTEMI AKTIVNEBEZBEDNOSTI

NAVOZILU

Prof.dr.Aleksandra JankoviDipl.ma.ing.Branislav Aleksandrovi

2Koenje-proces koenja i regulisanje blokiranja

Opte napomene

Cilj prorauna je da se, jo u fazi izrade idejnog projekta, defmiu parametri sistema kojie obezbediti dobre koione osobine i stabilnost automobila u toku koenja. Priovim proraunima se, najee, polazi od poznate diferencijalne jednaine kretanja teitakoenog automobila [6]:

gde su:

G - teina automobila,S - koeficijent uea obrtnih masa automobila u fazi koenja (pri koenju saiskljuenom spojnicom njegova veliina je 1,02 = 1,04),Fk - rezultujua koiona sila (zbir svih koionih sila po tokovima),/- koeficijent kotrljanja pneumatika,k, A - koeficijent otpora vazduha i projekcija eone povrine automobila,x - preeni put u toku procesa koenja,t - vreme koenja.

Kod analiza procesa koenja se, esto, uvodi i pojam specifine kone sile u obliku:

Uobiajeno je da se pri intenzivnom koenju zanemaruje otpor vazduha, padiferencijalna jednaina kretanja teita koenog automobila dobija oblik:

U sluajevima kada su tokovi blokirani, specifina kona sila postaje jednakakoeficijentu prianjanja, tako da se za koenje na suvom asfaltnom putu kod koga je 9 fmoe napisati:

Praksa je pokazala da je najefikasnije koenje kada su iskorieni koeficijenti prianjanjajednaki na prednjoj i zadnjoj osovini, a to se moe postii izborom konica koje e ostvaritikoione sile srazmerne reakcijama tla u procesu koenja, a pri idealnoj raspodeli konih silamoe se napisati:

3Osnovni zahtevi u pogledu optimalnog koenja

Jedan od osnovnih zahteva za ostvarivanje maksimalnih konih sila imaksimalnog usporenja je da se svi tokovi dovedu istovremeno do granice blokiranja. Ucilju daljih objanjenja, imaemo u vidu izraze o dinamikim reakcijama tla, koje u sluajukoenja na horizontalnom putu, dobijaju oblik:

Pretpostavimo da postoji zavisnost izmeu konih sila na prednjim i zadnjim tokovimau obliku:

Analizom ovog izraza moemo utvrditi da optimalan odnos konih sila zavisi od:

- osnog rastojanja,- optereenja (poloaja teita) i- stanja puta (koeficijenta prianjanja).

Odnos konih sila se definie i preporukama, slika 1., a one su date u zavisnostiod putnih uslova. Pri projektovanju konih sistema treba teiti da parametri koenogautomobila budu unutar rafiranih povrina.

Napominjemo da se optimalan odnos konih sila ne moe u praksi odrati u svimeksploatacionim uslovima, imajui pre svega u vidu promenu putnog pokrivaa, makro-reljefa i optereenja.

Problem se delimino reava korienjem korektora koenja, ili sasvimuspeno, primenom protivblokirajuih ureaja o emu e biti rei kasnije.

Koristei prethodne relacije, optimalni odnos konih sila je dat izrazom:

4Slika 1: Preporuke za odnose konih sila

Problemom raspodele koionih sila danas se bavi vei broj strunjaka, apostoje i pravilnici (ECE 13, DIN 74000 i sl.), kao i razvijeni algoritmi i programi zadefinisanje parametara konih sistema.

Analizom izraza za maksimalno usprenje moe se utvrditi da se maksimalnousporenje postie u sluaju najvee vrednosti koeficijenta prianjanja. To se ne ostvaruje sablokiranim tokovima, ve pri njihovom proklizavanju od oko 20-30%. Da bi se ovavrednost proklizavanja ostvarila u svim uslovima, koriste se sistemi za onemoguavanjeblokiranja tokova - ABS (anti-lock braking system), o kojima e kasnije biti rei.

Na osnovu preraspodela normalnih reakcija tla mogu se definisati maksimalnevrednosti konih sila i momenata na osnovu kojih se biraju dimenzije konica. Radiuporeenja, karakteristike disk i dobo konica su prikazane na slici 2., sa koje jeuoljivo da su parametri disk konica povoljniji za korienje na automobilima.

5Slika 2: Uporedne karakteristike disk i dobo konica

Za prenoenje sila sa pedale konice, na izvrni organ (disk ili dobo konica), kodautomobila, najeu primenu nalaze hidraulike instalacije, a kod nekih novijih ielektrohidrauliki sistemi. Najee primenjene eme hidroinstalacija su prikazane na slici3., a od njih, najeu primenu, iz razloga bezbednosti, imaju eme a) i b).

Slika 3: eme hidroinstalacija konih sistema

6U cilju manjeg zamora vozaa, savremeni koni sistemi su opremljeni servo ureajima kojipoveavaju silu kojom voza deluje na komandu (pedalu) konice. Oni su najeepneumatski, a radi ilustracije, na slici 4. dat je primer jednog takvog sistema. Sa slike seoigledno uoava uticaj pojaanja servo ureaja na silu koja se prenosi na glavni konicilindar.

Slika 4: Vakuumski servo ureaj: 1 - podruje glavnog cilindra, 2 - sila napedali, 3 - faktor pojaanja, 4 - nivo vakuuma, 5 - efekat sile napedali, 6 - izlazna taka

Sistemi za onemoguavanje blokiranja tokova

Blokiranje tokova prilikom koenja je nepoeljna pojava. Do nje dolazi kada silakoenja toka prekorai vrednost sile prianjanja. Put zaustavljanja automobila sablokiranim tokovima je dui nego kada se oni kotrljaju. Pored toga, blokirani tokovi kojiklize po putu ne mogu da prenesu bonu silu, tako da automobil nije vie upravljiv. Sistemkoji regulie silu koenja je ABS

ABS - Uvodna razmatranja

ABS (anti-lock braking system) je sistem iji je zadatak da sprei proklizavanjetokova prilikom naglog koenja vozila. Glavna uloga ovog sistema je da omogui vozauupravljanje prilikom naglog koenja, a u nekim sluajevima da smanji put koenja.Nedostaci ovog sistema ogledaju se u tome da u nekim sluajevima sam sistemproduava zaustavni put vozila usled "false sense of security" laane ugroene bezbednosti,koja je uslovljena loim korienjem sistema od strane vozaa koji ne razumeju njegov rad imanama u softveru, kao i ogranienjima samog sistema.

iroka primena ABS u vozilima potie od 1978.godine pojavom sistema drugegeneracije. Predhodne verzije nisu imale glavnu funkciju ABS-a, tj. da spreavajuklizanje toka prilikom koenja, ve sistem stabilnosti vozila - traction control brakeassist(pomo pri koenju), electronic stability control (elektronska stabilnost vozila).

Glavni nedostatak prvih verzija ABS-a je bila i sama teina sistema, verzija 8 imateinu od 1.5 kg dok je verzija 2 sistema imala teinu od 6.3 kg.

7Istorija ABS-a

U literaturi postoji vie sistema koji su imali funkciju ABS-a. Prvi podatak potie iz ranih1900-ih godina, a odnosio se na sisteme razvijene za potrebe eleznice. Briton J.E Francis jestvorio slip prevention regulator (regulator speavanja klizanja), Karl Wessel je svoj sistemnazvao brake power regulator (regulator snage koenja), a Werner Mohl brake blokingprevented (spreavanje blokiranja konica), ali su ovi sistemi bili neefikasni. Dalji razvojABS-a je nastavio francuz Gabriel Voisin 1929. koji je sistem razvijao za francuske avione,nastavak razvoja preuzimaju Nemake kompanije Bosch i Mercedes-Benz kojerazvijaju svoj sistem ABS 1936. god. Razvijena verzija sistema sastojala se od analognomehanikih delova i sistem je bio izuzetno spor.

Pre svega ABS je razvijan radi pomoi letelicama pri zaustavljanju na klizavimpistama. 1947. prva primena ABS-a je bila na avionu bombarderu B-47. Radilo se o Dunlop'sMaxaret sistemu, koji je razvijen da bi se spreilo pucanje pneumatika na suvom betonu iotklizavanje na zaleenim pistama.

Prva primena ABS kod automobila bila je 1954. godine na ogranienom brojuLinkolna koji je bio opremljen ABS-om pozamljenim sa francuskih aviona. Tokom 60-tih godina razvijen je potpuno mehaniki sistem ugraivan na manjem brojumodela trkakih automobila Ferguson P99, Jensen FF i modelu Ford Zodiac. ProizvoaiFORD, Chrysler i Cadillac nude ABS na ogranienom broju modela. Ovi sistemi koristili suanalogne raunare i vakumske modulatore, kod kojih je ciklus vakumskog modulatora sporto je uslovilo da je put zaustavljanja rastao. Zakonski propisi zbog toga spreavajurazvoj ABS u SAD, pa evropske kompanije preuzimaju vodstvo u sledeih 10-20godina. Prvi elektronski kontrolisani ABS uvode Mercedes i BMW. Razvoj ovog sistemaomoguen je razvojem poluprovodnika. Godine 1964. u Bosch-u poinju istraivanja naantiblokirajuem sistemu koenja (Antilock Braking System).

1970. Teldix u saradnji sa Daimler-Benz-om predstavlja vozilo opremljeno sistemomkoji je nazvan ABSl. Sistem je imao preko 1000 komponeti i broj potencijalnih izvoragreaka je bio velik.

1975. Teldix, Bosch i AEG odluuju da naprave ABS2 koji je imao digitalneelektronske komponente koje su jeftinije, efikasnije i praktinije za upotrebu kod serijskiproizvedenih vozila. Digitalna tehnologija je omoguila razvoj raunarskih kontrolnihjedinica i dozvolila znaajnu redukciju broja komponenata sistema tako da je zadovoljilaosnovne zahteve za operativnu bezbednost.

U oktobru 1978. Bosch-ov ABS2 postaje dostupan tritu na vozilima Mercedes-BenzS klase, a u novembru iste godine na modelima BMW 700. Zahvaljujui mikroelektronici ovajABS 2 sadri samo 140 komponenata.

1980. poinje razvoj TCS (Traction Control System). 1983. Bosch pretavlja ABS 2S.Teina samog sistema je smanjena sa 5.5 na 4.3 kg. U sistemu sada postoje i integralna kola.Broj komponenata sistema je 70. Mercedes, BMW i Audi su primenili Bosch-ove ABSsisteme, a Ford 1985. predstavlja svoj prvi TEVES sistem.

1986. Bosch poinje proizvodnju TCS (Traction Control System) za komercijalna vozila.1989 Bosch kombinuje elektronsku kontrolnu jedinicu i hidraulinu jedinicu ime seizbegava komplikovani snop kablova u motorskom prostoru. Broj komponenata se i daljesmanjuje a u ovom sistemu ABS 2E koristi se programabilni raunar od 8 Kbyte. Kasnih 80-ihABS sistem je nuen u velikom broju luksuznih i sportskih vozila, a proizvodai supredstavili desetine ABS sistema.

1993. Bosch predstavlja novu ABS generaciju ABS 5.0. Kod ovog sistema koriste se 2/2solenoidna ventila, sa kratkim prekidakim vremenom i raunar sa memorijom od 16 kByte.

81998. pojavljuje se Bosch-ov sistem ABS 5.7. Teina ABS jed inice je 2.5kg, a performanse memorije raunara su 48 kByte. Ovaj sistem ukljuuje i primenu ESP.2001. godine pojavljuje se Bosch-ov ABS 8. Povezan je sa ESP i TCS modularne jekonstrukcije i ima raunar ija je memorija 128 kByte. Ukupna teina sistema je 1.6 kg.Naslici 5 date su teine raznih verzija sistema ABS-a.

Slika 5: Razne verzije ABS sistema (BOSCH)- smanjivanje teine sistema tokomrazvoja

Primena ABS

Na slici 6a dat je sluaj korienja sistema u kome sistem omoguava vozau da zadriupravljivost vozila prilikom koenja i omoguuje izbegavanje drugog vozila. Na slici 6b jeprikazano kako treba pravilno koristi sistem. Dakle kod vozila sa ugraenim sistemom kadase koi treba pritisnuti konicu i tako koiti.

Na slici 6.C kod nekih vozila koja imaju ABS osetie se blago pulsiranjeprilikom koenja to je normala pojava kod ovog sistema.

Slika 6. a i b: Pravilno i nepravilno koenje vozila u sluaju postojanja ABS

9Slika 6. c: Podrhtavanje pedale

Opis sistema ABS - komponente i funkcionisanje

Klasian sistem za koenje sastoji se iz sledeih delova (slika 7.):

1. Disk konice (slika 8.a)2. Dobo konice(slika 8.b)3. Vodova (cevi) sistema4. Pomone konice5. Servo mehanizma (slika 9)6. Glavnog koionog cilindra7. Komandne pedale8. Cilindara na svakom posebnom toku

8

Slika 7: Klasian sistem koenja

10

Slika 8. a i b: Delovi disk i dobo konice

Slika 9: Servo mehanizam

11

Na slic i 10. dat je prikaz vozila sa ugraenim sistemom ABS, pored ovihnavedenih komponeti i delova sistem ima dodate jo:

9. Senzore brzine10. Ventile(Slika 11)11. Pumpu(Slika 11)12. Kontroler

Slika 10: Instalacija ABS

10

Slika 11: Pumpa i ventili

12

Princip rada

Savremeni ABS, slika 12., ima induktivni senzor (2), postavljen na nosa toka, u blizinuozubljenog venca (1), koji se obre zajedno sa tokom. Svaki zub ozubljenog venca, kojiproe pored senzora, generie jedan elektrini impuls u njemu. Poto je broj zuba ozubljenogvenca poznata veliina, senzor (2) faktiki daje informaciju o brzini obrtanja toka (8).

Senzor broja obrtaja moe da bude ugraen i u glavni prenosnik, kada ondaje informaciju o broju obrtaja izlaznog vratila menjaa, koji je proporcionalan brojuobrtaja tokova kada se automobil kree na pravcu (tada diferencijal ne vripreraspodelu broja obrtaja na levi i desni toak). Informacija o broju obrtaja toka prenosi se,elektrinim putem, do upravljake jedinice (3). Ona, na osnovu tendencije opadanja brojaobrtaja toka (ugaono usporenje toka), po odredenom programu, deluje na aktuator -elektrohidraulini ventil (4). Aktiviranjem tog vent ila vri se regulacija prit iska ukoionom vodu koji vodi do hidraulinog cilindra (5) disk konice. Kada je ugaonousporenje toka veliko, tada je to znak da toak naginje blokiranju. Da bi se to spreilo,elektrohidraulini ventil (4) smanjuje pritisak ulja u koionom vodu, usled egaopada sila koenja toka, a time i njegova tendencija prema blokiranju. Kadaelektrohidraulini ventil preuzme upravljanje pritiskom u koionom vodu, on istovremenozatvara dejstvo od glavnog konog cilindra (6), odnosno eliminie dejstvo vozaa napapuicu konice (7). Kada se preko senzora broja obrtaja ustanovi da broj obrtajatoka raste (jer je smanjena sila koenja), tada sistem reaguje poveanjem pritiska ukoionom vodu, tj. poveanjem sile koenja. Ovi uzastopni ciklusi poveanja i smanjenja silekoenja odravaju toak na granici blokiranja, i time obezbeuju maksimalnu efikasnostkoenja.

Slika 12: Princip funkcionisanja ABS za putnike automobile sa hidraulikim sistemomkoenja: 1) Ozubljeni venac, 2) Senzor broja obrtaja toka, 3) Upravljaka jedinica, 4)Elektrohidrauliki ventil, 5) Hidrauliki cilindar disk konice, 6) Glavni koioni cilindar, 7)Komanda konice, 8) Toak

13

Slika 13: Regulacija sile koenja toka pomou ABS:1 - Dijagrami ugaone brzine toka

2 - Dijagram ugaonog usporenja (ubrzanja toka),3 -Dijagram komandnog napona za elektrohidraulini ventil,

4 - Dijagram pritiska u koionom cilindru toka

Opisani princip regulisanja sile koenja odnosi se na jedan toak, na rad sistemazasnovan na jednom senzoru i jednom aktuatoru (elektrohidraulinom ventilu) ukoionom vodu. Meutim, ako se posmatra automobil kao celina, tada postoje razne emeugradnje ABS i razne strategije regulisanja sile koenja. Na automobilima se, u sadanjemtrenutku, ABS izvodi po emama prikazanim na slici 14.

Najefikasnija, ali i najskuplja varijanta ABS je da se sila koenja svakog tokaregulie posebno (eme a i b na slici 14.). U ovom sluaju na svakom toku postoji posebansenzor i poseban aktuator i postoje etiri regulaciona kanala upravljake jedinice. Ovastrategija regulisanja je podlona kritici, jer na putevima levi i desni toak iste osovine estoimaju znaajno razliite koeficijente prianjanja (npr. zbog vode koja se skuplja nadesnoj ivici puta).

U takvim uslovima, pri koenju, desni toak iste osovine e ranije naginjatiblokiranju nego levi. ABS e tada ranije smanjiti silu koenja na tom toku, to edovesti (zbog razliitih sila koenja levog i desnog toka) do obrtnog momenta kojinaruava stabilnost kretanja. Iz tog razloga se, za drugi koioni krug (zadnji tokovi), estokoristi "Select low" strategija regulisanja. Sutina ove strategije je da se sile koenja obatoka zadnje osovine reguliu na osnovu signala od toka koji prvi naginje blokiranju.Time se izbegava destabilizacija automobila, ali se proputa potpuno iskoriavanjeraspoloive sile prianjanja za koenje toka koji se nalazi u boljim uslovima prianjanjaza podlogu. Meutim, neiskorieni deo raspoloive sile prianjanja tog toka sadaostaje kao rezerva za suprotstavljanje bonom klizanju automobila (koje moe bitiizazvano razliitim silama

Dijagramski prikaz procesa regulacije sile koenja toka dat je na slici 13.

14

koenja tokova prednje osovine, koje su pojedinano regulisane). ABS moe dabude izveden i u varijanti (slika 14. c) kada su sile koenja prednjih tokovapojedinano regulisane (svaki toak ima po jedan senzor i aktuator), a sile koenjazadnjih tokova zajedno (senzor se nalazi u glavnom prenosniku, a za oba toka postojijedan aktuator). U ovoj konfiguraciji postoje tri regulaciona kanala. Regulacija sile koenjatokova prednje osovine se u ovoj varijanti esto sprovodi i po strategiji "Select high". To znaida se ignorie signal o tenji toka koji prvi naginje blokiranju, ime se faktiki iomoguava njegovo blokiranje. Meutim, u potpunosti se iskoriava raspoloiva silaprianjanja za koenje drugog toka. Ovim inom se, takoe, izbegava naruavanjestabilnosti automobila pri koenju.

Slika 14: Varijante ugradnje ABS na putnika vozila: a) etvorosenzorni sistem saparalelnim koionim krugovima, b) etvorosenzorni sistem sa dijagonalnim koionimkrugovima, c) trosenzorni sistem sa paralelnim koionim krugovima, d) dvosenzorni sistem saparalelnim koionim krugovima, e) jednosenzorni sistem sa paralelnim koionim krugovima

Jednostavnije i jeftinije varijante ABS (slika 14.d) imaju senzor broja obrtaja samo najednom od prednjih tokova (za prvi koioni krug) i samo na jednom od zadnjih tokova (zadrugi koioni krug). Oba prednja i oba zadnja toka imaju po jedan aktuator. Ovaj sistem imadva regulaciona kanala. Stabilnost koenja i upravljivost automobila pri koenju na putu sarazliitim koeficijentima prianjanja tokova, nisu obezbeeni.

Najjednostavnija i najjeftinija varijanta ABS je sistem sa jednim senzorom u glavnomprenosniku zadnje osovine i sa jednim aktuatorom za oba toka (slika 14.e). Ovo je sistemsa jednim regulacionim kanalom. Stabilnost koenja i upravljivost automobila se ostvarujesamo na homogenoj podlozi.

15

Slika 15: Mitsubishi Lanser sa komponentama ABS sistemaSenzori 1. ABS sensor - signal koji je proporcionalan brzini rotacije svakog toka

alje se ABS-ECU2. Senzor bone sile - Podatke o bonom ubrzanju alje ABS-ECU3. Senzor uzdune sile - Podatke o uzdunom ubrzanju vozila alje ABS-ECU4. Senzor ugaone brzine upravljanja - podatke o uglu zaokretanja upravljaa alje

ABS-ECU. Pokazuje ABS-ECU kada je toak upravljaa u normalnom poloaju-pravo ispred

5. Prekida konice - alje signal ABS-ECU koji pokazuje da li pedala konicepritisnuta ili ne.

6. Prekida parkirne konice- alje signal ABS-ECU koji pokazuje da li polugaparkirne konice podignuta ili ne

Aktuatori - 7.Hidraulika jedinica - Zaduena za kontrolisanje hidraulikog pritiska zasvaki toak posebno

8.ABS Lampica za upozorenje - Svetli kada se javlja problem u sistemu

Data link konentor 9. Utinica za dijagnostiki aparatModulator koenja 10. Zadatak mu je da kontrolie signale koje dolaze iz svakog senzora

Primer savremenog automobila sa senzorima na sva 4 toka (slika 15)

16

Sistem upravljanja dinamikom stabilnosu vozila

Upravljanje vozilom u uslovima graninog prianjanja izmedju pneumatika i tla po komese ono kree predstavlja izuzetno teak zadatak sa kojim se suoava "prosean" voza. Utakvim, u pogledu bezbednosti veoma rizinim situacijama, voza, iznenaen neeljenimponaanjem vozila, esto reaguje ishitreno i panino gubei na taj nain kontrolunad vozilom.

Poznato je da osetljivost momenta zakretanja vozila, s obzirom na promene uglazakretanja toka upravijaa, brzo opada sa porastom njegovog ugla klizanja. Pri velikimuglovima klizanja vozila, promene ugla zakretanja toka upravljaa imaju mali uticaj napromenu momenta zakretanja samog vozila, iako je tada apsolutna vrednost ovog momenlaskoro jednaka nuli. U ovom sluaju veliki uglovi klizanja podrazumevaju vrednosti pri kojojkriva zavisnosti koeficijenta prijanjanja od ugla klizanja pneumatika dostize svoj maksimum.Zato se, na suvim povrinama, manevarske sposobnosti vozila gube pri uglovima klizanjavozila koji prelaze 10, dok u sluaju kretanja po zbijenom snegu ovaj ugao iznosipriblizno 4.

Neophodno je istai da se "proseno" vozako iskustvo zasniva uglavnom na upravljanjuvozilom po povrinama sa relativno visokim koeficijentom prijanjanja, te logika upravljanjanajee ostaje ista i u situacijama koje su znatno nepovoljnije sa aspekta bezbednosti usaobraaju. Naime, nerealno je oekivati da voza, u svakom trenutku, prepoznajekarakterist ike t la po kome se njegovo vozilo kree i da prema tome"prilagoava" upravljanje. Veoma je teko, u trenutku, sagledati granicu bone stabilnostivozila imajui u vidu injenicu da se ona bitno menja pri promenama koje se deavaju usamom kontaktu pneumatika i tla. Imajui ovo u vidu, stvarno kretanje vozila u realnimuslovima moe u znatnoj meri da odstupa od eljenog to predstavlja jedan od osnovnihproblema u sistemu voza-vozilo-okolina. Nepredvidivo ponaanje vozila i neadekvatnoreagovanje vozaa u ovakvim prilikama predstavljaju stalni izvor incidentnih situacija usaobraaju.

S obzirom na ove injenice, opta tendencija savremenog projektovanja vozila ogledase u novim konstrukcijama i tehnikim reenjima ijom se aplikacijom minimiziraju pojaveneefektivanog ponaanja vozila pri kretanju u kritinim uslovima sa aspekta prijanjanja.Devijacije u oblasti dinamike stabilnosti vozila neophodno je, stoga, svesti u optimalnegranice koje odgovaraju "prosenom" vozau liavajui ga, na taj nain, neprijatnih inetipinih situacija iji je ishod neizvestan, a u velikom broju sluajeva i veoma nepovoljan.Neophodnost da se vozilo, a samim tim i uslovi okoline, prilagode vozau, redukujui uizvesnoj meri njegove obaveze pri upravljanju, postao je sutinski imperativ konstruktora.

U savremenom svetu se, zato, intenzivno radi na razvoju novih i usavravanjupostojeih sistema ija je uloga da prepoznaju neeljeno kretanje vozila i da na osnovu togaadekvatno reaguju. Trendovi u istraivakom i razvojnom radu su se proirili na stvaranjekompletnijeg sistema kontrole vozila, zasnovanog na funkcionalnoj integraciji sistema navozilu. U tom smislu, integrisanje sistema koji se odnose na ponaanje vozila pri kretanju ujednu funkcionalnu celinu predstavlja dalju evoluciju globalnog sistema upravljanjadinamikom stabilnou vozila.

Vie svetskih proizvoaa vozila i njihovih komponenti predstavilo je ove sisteme odkojih su neki ve nali primenu (prikaz na sledeoj tabeli). lako nazvani razliitimimenima, njihovo funkcionisanje zasnovano je na istim principima koji zapravopredstavljaju dalju evoluciju protiv-blokirajuih i protiv-proklizavajuih sistema na vozilu priemu su uvedeni novi, za ostvarenje navedenog cilja, neophodni elementi.

17

Acura: Vehicle Stability Assist (VSA)Alfa Romeo: Vehicle Dynamic Control (VDC)Audi: ESP - Electronic Stabilization ProgramBuick: StabiliTrakBMW: Dynamic Stability Control (DSC), including Dynamic Traction ControlCadillac: All-Speed Traction Control & StabiliTrakChevrolet: StabiliTrak; Active Handling (Corvette only)Chrysler: Electronic Stability Program (ESP)Citroen: Electronic Stability Program (ESP)Dodge: Electronic Stability Program (ESP)DaimlerChrysler: Electronic Stability Program (ESP)Fiat: Electronic Stability Program (ESP) and Vehicle Dynamic Control (VDC)Ferrari: Controllo Stabilita (CST)Ford: AdvanceTrac and Interactive Vehicle Dynamics (IVD) and ElectronicStability Program (ESP); Dynamic Stability Control (DSC) (Australia only)General Motors: StabiliTrakHyundai: Vehicle Dynamic Control (VDC) and Electronic Stability Program (ESP)Honda: Electronic Stability Control (ESC) and Vehicle Stability Assist (VSA) andElectronic Stability Program (ESP)Holden: Electronic Stability Program (ESP)Hyundai: Electronic Stability Program (ESP) and Vehicle Stability Assist (VSA)Infiniti: Vehicle Dynamic Control (VDC)Jaguar: Dynamic Stability Control (DSC)Jeep: Electronic Stability Program (ESP)Kia: Electronic Stability Program (ESP)Land Rover: Dynamic Stability Control (DSC)Lexus: Vehicle Dynamics Integrated Management (VDIM) with Vehicle StabilityControl (VSC) and Traction Control (TRAC) systemsLincoln: AdvanceTrakMaserati: Maserati Stability Program (MSP)Mazda: Dynamic Stability Control (DSC)Mercedes-Benz (inventors): Electronic Stability Program (ESP)Mercury: AdvanceTrakMINI: Dynamic Stability ControlMitsubishi: Active Skid and Traction Control MULTIMODENissan: Vehicle Dynamic Control (VDC)Oldsmobile: Precision Control System (PCS)Opel: Electronic Stability Program (ESP)Peugeot: Electronic Stability Program (ESP)Pontiac: StabiliTrakPorsche: Porsche Stability Management (PSM) now TC from the 2007 GT3 andonwards Renault: Electronic Stability Program (ESP)Rover: Dynamic Stability Control (DSC)Saab: Electronic Stability ProgramSaturn: StabiliTrak

18

SEAT: Electronic Stability Program (ESP)koda: Electronic Stability Program (ESP)Smart: Electronic Stability Program (ESP)Subaru: Vehicle Dynamics Control Systems (VDCS)Suzuki: Electronic Stability Program (ESP)Toyota: Vehicle Dynamics Integrated Management (VDIM) with Vehicl StabilityControl(VSC)Vauxhall: Electronic Stability Program (ESP)Volvo: Dynamic Stability and Traction Control (DSTC)Volkswagen: Electronic Stability Program (ESP)

Osnovne fizike veliine, princip funkcionisanja i karakteristine situacije dejstvasistema upravljanja

S obzirom da trajektorija vozila nije unapred poznata, promenljive koje opisuju kretanjevozila dobijaju se putem komandi koje saoptava voza, a to su ugao zakretanja tokaupravljaa, moment motora koji se regulie prenosnom komandom kao i pritisak koenja.Ove veliine kao i ugaone brzine svakog toka ponaosob odredjuju rezultujue kretanjevozila. Neophodnost merenja ovih veliina je stoga oigledna imajui u vidu i injenicu dasistemi dinamikog upravljanja vozilom moraju delovati kao integralni skup iji "interfejs",zapravo, predstavlja spregu gotovo svih relevantnih inilaca i elemenata koji neposrednoutiu na kretanje ili nastaju kao rezultat istog.

Jedna od osnovnih veliina koja opisuje bono kretanje je ugaona brzina zaokretanjavozila. Naime, pri kretanju vozila po povrini sa niskim prijanjanjem, bono ubrzanje i ugaonabrzina zaokretanja vozila nisu medjusobno povezani kao u sluaju povrina sa viimkoeficijentima prianjanja, te i ugao klizanja vozila u uslovima loijeg prijanjanja raste znatnobre. Jasno je da se obe veliine, i ugaona brzina zakretanja vozila i bono ubrzanje morajunezavisno registrovati. Samim tim, "odravanje" njihovih vrednosti u nominalnim granicamapredstavlja uslov upravljanja dinamikom stabilnou vozila, te je, iz tih razloga, ugradnjadavaa ugaone brzine zaokretanja vozila i njegovog bonog ubrzanja kao najbitnijihelemenata do sada predstavljenih sistema ove vrste ujedno i glavna njihova novina.

Napred navedeni elementi (davai) sistema moraju se integrisati sa odgovarajuomupravljakom jedinicom koja, na osnovu generisanih podataka dobijenih tim elementima,a po odgovarajuem algoritmu "upravlja" vozilom u sluaju gubitka dinamike stabilnosti prikretanju. Iako veoma sloen po sadraju, algoritam je jednostavno opisati po principunjegovog dejstva (slika 16.).

19

Slika 16: Algoritam i princip njegovog dejstva

Voza putem komandi upravlja vozilom nastojei, pri tome, da ostvari eljenuputanju. Pri kretanju vozila mere se odreene ulazne i izlazne veliine. Ulazne veliinekoje se mere su: ugao zakretanja upravljaa, pritisak koenja i ugaona brzina tokova. Izlazneveliine predstavljaju bono ubrzanje vozila i brzina zakretanja vozila oko vertikalneose. Dakle, ulazne veliine odreduju kretanje bilo od strane vozaa bilo od straneintervencije samog sistema i izlazne nastaju kao posiedica kretanja. Nazive "ulazne" i"izlazne" veliine treba shvatiti uslovno jer uzrona odnosno posledina veza izmedu njihmoe se tretirati u oba smera. Imajui u vidu da stvarno kretanje vozila ne odgovara samoeljama vozaa, ve i nizu drugih, ve pomenutih faktora, moe doi do razlike u stvarnom ieljenom kretanju to se i registruje na osnovu rezultata merenja i prorauna eljenog istvarnog kretanja koje obavlja raunar. Proraunata devijacija u ponaanju vozila predstavljaglavni podatak na osnovu koga se donosi odluka o nainu dejstva sistema kontroledinamike stabilnosti. Korekcija ponaanja vozila odvija se regulisanjem ugaonih brzinasvakog toka ponaosob. To se postie koenjem, pri emu sila koenja moe da serazlikuje od toka do toka, i kontrolom isporuenog obrtnog momenta pogonskimtokovima od strane motora. Ugaone brzine tokova podeavaju se tako da se indukujestabilizacioni moment koji "vraa" vozilo na eljenu putanju smanjujui ili ponitavajui,na taj nain, razliku izmeu eljenog i stvarnog kretanja.

Karakteristine situacije dejstva sistema upravljanja dinamikom stabilnou vozila jesusluajevi suvine i nedovoljne upravljivosti pri kretanju u krivini. U sluaju suvineupravljivosti pri skretanju (slika 17.), koja je karakteristina za vozila sa zadnjim pogonom,zadnji kraj vozila se zanosi tako da se ono zapravo kree po krivoj manjeg prenika u odnosuna putanju stvarne krivine. Sistem u tom sluaju dejstvuje suprotno usporavajui prednjispoljni toak kako bi se zakretanjem oko njega vozilo stabilizovalo. Ako voza, dakle, pritome koi, raunar e poveati pritisak koenja prednjeg spoljnjeg toka a smanjiti onajnamenjen prednjem unutranjem. Sistem e, ako je to neophodno, paralelno smanjivati iobrtni moment motora.

20

Slika 17: Sluaj suvine upravljivosti pri skretanju

U sluaju nedovoljne upravljivosti (slika 18.), koja je karakteristina za vozilasa prednjim pogonom, prednji kraj vozila "vue" van krivine. Kompjuter u ovom sluajureaguje koei zadnji unutranji toak tako da se vozilo, zakreui se oko njega, vraa naeljenu putanju. Ukoliko voza koi, sila koenja bie najvea na zadnjem unutranjemtoku a najmanja na spoljnim tokovima gledajui u odnosu na putanju krivine. Smanjivanjeobrtnog momenta pri nedovoljnoj upravljivosti, takoe je mogue.

21

Slika 18: Sluaj nedovoljne upravljivosti

U oba sluaja na instrument tabli se pali kontrolna lampa kada se aktivira ESP slika 19.

Slika 19: Upozorenje da se ukljuio ESP

22

Primer situacija u saobraaju Preticanje

Krivudavi put

Slika 20: Primer situacija u saobraaju - Preticanje. Krivudavi put

23

ESP - Elektonske komponente slika 21.

Slika 21: ESP - Elektonske komponente

A le l7 - ABS glavna indikatorska lampica

Ale41 - ESP and ABS upozoravajua lampica

Alp l3 - Multifunkcionalni displej

A7/3nl - SBC kontrolni modul

B24/15 - Senzor bonog ubrzanja i senzor ugla zaokretanja oko vertikalne ose

N47-5 - ESP, BAS and SPS kontrolni modul

N49 - Senzor ugla zaokretanja

N72/lsl - Prekida za iskluivanje ESP

X 11/4 - Konektor za dijagnostiku

24

Senzor ugla zaokretanja toka upravljaa A45 slika 22. i slika 23.

Slika 22: Senzor ugla zaokretanja toka upravljaa

Prednji tokovi moraju stajati pravo kada se skida ili instalira dava A45

Slika 23: Poloaj senzora A45

25

Ranije verzije senzora ugla zaokretanja N49 slika 24.

Slika 24: Ranije verzije senzora ugla zaokretanja N49

Ovaj senzor mora biti re-instaliran ako je baterija (akumulator) bio iskljuen

Kasnije verzije ovog sezora date na slici 25.

Slika 25: Kasnije verzije ovog senzora

26

Slika 26: Senzor bonog ubrzanja

Daje odgovarajui signal u zavisnosti od sile skretanja ili kretanja

Senzor ugla okretanja oko vertikalne ose N64 slika 27.

Slika 27: Senzor ugla okretanja oko vertikalne ose N64

- Prazan cilindar vibrira u piezo etementima- Oblik promene vibracija zavisi od kretanja vozila- Promene se koriste kao merilo za senzor ugla zaokretanja oko vertikalne ose

Senzor bonog ubrzanja slika 26.

27

Kombinacija scnzora bonog ubrzanja i senzora ugla okretanja oko vertikalne ose B24/15

Kombinacija ova dva senzora (slika 28.) daje osetljivost rotacione brzine vozila okovertikalne ose i bono ubrzanje. Na slici pod b) je dato njegovo mesto. Ukoliko se komponentemenjaju mora biti izvrena ponovna adaptacija.

Slika 28: Kombinacija senzora bonog ubrzanja i senzora ugla okretanja oko vertikalne oseB24/15

Prekida za stop lampu slika 29.

Slika 29: Prekida za stop lampu

28

Slika 30: Dve pozicije prekidaa

Kontrolni modovi ESP

1. - Normalni mod2. - ABS mod - ( konstantna vrednost pritiska kao i njegova redukcija)3. - ASR mod - ( pritisak raste, konstantan i opada)4. - EBR mod - ( neznatno otvaranje ili davanje gasa)5. - ESP OFF mod - (iskljuena kontrola gasa)6. - ESP mod - (pritisak raste, konstantan I opada)

Na slici 31. je data osnovna blok ema ESP

Na slici 30. su date 2 pozicije prekidaa

Slika 31: Osnovna blok ema ESP

29

Mod ESP Pritisak raste slika 32.

Slika 32: Mod ESP - Pritisak rastc

Primer : Desni toak zahteva koenje, delovi yl8,yl9 se zatvaraju. BAS (brake assist system)dri pritisak od priblino 5 bara, ml se aktivira, y22 se otvara,a y6 se zatvara.

Mod ESP - Pritisak konstantan slika 33.

Slika 33: Mod ESP - Pritisak konstantan

Primer: Prednji desni toak - y22 se zatvara i time raste pritisak

30

Mod ESP - Redukcija pritiska slika 34.

Slika 34: Mod ESP - Redukcija pritiska

Primer : Desni prednji toak - Y18 se otvara, pritisak se vraa do glavnog cilindra

31

Razvojem tehnologije stvorene su mogunosti da se i ovi sistemi usavravaju.

ESP druge generacije slika 35.

ESC II = ESC+ASC ASC active steering control function Poboljano upravljanje zbog boljeg odziva vozila Povezanost sa upravljakim, koionim sistemom i sistemima za kontrolu motora

kao i mogunost povezivanja sa aktivnim oslanjanjem Jednostavnija kontrola dinamike vozila Skraen put zaustavljanja, smanjen napor pri upravljanju na putevima sa

razliitim koeficijentima prijanjanja Automatska kompenzacija izmene teinskog stanja Optimalan za spreavanje prevrtanja i stabilnosti vunog i vuenog vozila

Slika 35: ESP druge generacije

32

Na slici 36. je dat prikaz u kojoj se meri sistem ESP ugraivao u vozila za period 2003 i 2004.

Slika 36: Ugradnja ESP u automobile po klasama

Sistem upravljanja dinamikom stabilnou vozila predstavlja prirodnu evoluciju u smisludaljeg unapredjenja relacije voza-vozilo-okolina. Ovaj sistem, kao logian nastavak protiv-blokirajuceg i protiv-proklizavajueg sistema, uz pomoc raunara optimizira performansevozila u kritinim situacijama. Zahtevi koji su postavljeni pred sistem i njegov fiziki konceptsu se nametnuli kao potreba, te je, u tom smislu, doprinos aktivnoj bezbednosti u sledeem.

1) Aktivna podrka vozau pri upravljanju u kritinim situacijama sa aspektabone stabilnosti;

2) Poboljana je stabilnost vozila i njegove vune performanse u svim situacijamanjegovog korienja (maksimalno koenje, delimino koenje, krivudanje,ubrzanje promena optereetija itd.);

3) Poboljana stabilnost vozila tokom ekstremnog manevrisanja koje nastaje kaorezultat panine reakcije vozaa;

4) Povean je stepen iskorienosti raspoloivog prijanjanja sa aspekta blokiranja iproklizavanja to rezultuje kraim zaustavnim putem i boljom propulzijom.

33

Sistemi regulacije sile koenja

Antiblokirajui koni sistem Antilock Brake System (ABS)

Razvoj na polju konica putnikih automobila je doveo do realizacije konihsistema koji mogu uticati na optimalno ponaanje vozila i u sluaju velikih brzina.Sistem utie na mogue i brzo koenje vozila i moe ga zaustavit i u normalnimuslovima na putu. U suprotnom i ako su uslovi vonje kritini (zaleen i klizavput, iznenadna i brza reakcija vozaa zbog prepreke na putu i drugi uslovi puta),tokovi mogu bit i blokirani u toku koenja, a kao rezultat je pojava ne mogunostiupravljanja i poetak klizanja pa ak i naputanja puta.

U takvoj situaciji, ABS ima uticaja. On prethodno prepoznaje-otkriva bilokakvu tendenciju ka blokiranju jednog ili vie tokova, odmah (trenutno) obezbeujepritisak koenja u smislu njegove konstantnosti ili smanjenja. Vozilo je upravljivije,optimalno stabilno i koeno. (ema 1)

ema 1: Blok dijagram ABS sistema

Zbog pomoi vozau u kritinim situacijama (slika 37. i slika 38.) ABS dajeznatan doprinos bezbednosti na putu.

34

Slika 37: Koenje bez ABS: Slika 38: Koenje sa ABS:trake pokazuju da su tokovi blokirani vozilo zadrava stabilnosti ii da se vozilo otelo kontroli upravljivost na putu i usluaju paninog koenja

Zahtevi prema ABS-u

ABS mora da zadovolji visoke zahteve. To je primenjeno pojedinano na svezahteve sigurnost i koji su u vezi sa dinamiko m koenja i skupom inenjerskihzahteva za koenje:

Koni sistem mora da garantuje stabilnost i upravljivost pri svimputnim uslovima; (koji su u opsegu od suvog puta sa kvalitetnompodlogom do puta prekrivenog ledom)

ABS mora opt imalno da iskor ist i mogunost koenja tokova poputu, ime daje st abilnost vonji i upravlj ivost i u toku celogkonog puta. On mora bit i neo set ljiv na brzo ili sporo dejstvovozaa (porast konog prit iska) ka granici blokiranja.

Koni s is t em mora da deluje u ce lo j oblast i brzina vozila . Akobi tokovi blokirali na malim brzinama, kretanje vozila dozaustavljanja nije kritino.

Koni s ist em se mora brzo pr ilagoavat i promenama us lovapri janjanja na putu (na suvom putu sa delovima leda) , mogueblok iranje tokova mora bit i smanjeno tako brzo da stabilnostvonje i upravljivost ne do laze u pitanje. Sa druge st rane, dokraja mora bit i iskorieno prijanjanje suve povrine puta (deloviputa).

Kada ko imo na neho mogeno j po vr in i puta (desn i t okov i naledu a le v i na su vo j povrin i) ne izbean mo ment plivanja moraimat i t ako blag porast da ga voza moe kompenzovatinormalnim upravljanjem.

U kr iv in i, voz i lo mor a imat i s t abi lno st i upr avl j ivo st u t okukoen ja i mora t akode obezbedivati minimalnu moguu duinukoenja sve dotle dok brzina vozila ne postane dovoljno manja odgranine brzine u krivini (granina brzina u krivini je ona brzinakoju vozilo ima i pri kojoj moe da savlada krivinu datog radijusa beznaputanja puta).

Zahtevi za st abi lnost vonje, uprav l j ivo st i opt ima lno ko enjeza s lua j puteva sa udarnim rupama ( i vlanom podlogom) bezobzira na ja inu dejstva vozaa.

Koni sistem mora prepoznati "aquaplaning" (plivanje tokova navodom prekrivenom putu) i opt imalno reagovanje. Stabilnost ipravolinijsk i pravac se moraju odrat i.

35

Prilagodavanje konom histerezisu kasnije koenje posle oslobaanjakonica na tokovima) i uticaj na motor (za sluaj veze konica samenjaem) mora biti postignuto to je mogue pre.

"Poskakivanje" vozila kao rezultat oscilovanja mora biti eliminisano. Kontrolni ciklus mora perfektno funkcionisati kod ABS sistema.

Ako je u ciklusu otkrivena greka koja moe uticati na ponaanje prikoenju, ABS sistem se automatski iskljuuje. Sigurnosna lampapokazuje vozau da je samo osnovni koni sistem (bez ABS-a) ufunkciji.

Dinamike sile na koenom toku

Slike 39. i 40. pokazuju fiziku vezu za postupak koenja sa ABS-om ime jekontrolni opseg dejstva ABS sistema odreden (rafirane zone).

Na slici 39. krive 1 (suv), 2 (vlaan), i 4 (led) jasno pokazuju da je put koenjakoji je prikazan sa ukljuenim ABS-om u odnosu na konvencionalni sa blokiranjemtokova ( = 100%), Na krivoj 3 (sneg) sneni klin (breg) koji nastaje utie na dodatnopoboljanje koenja sa blokiranim tokovima; ovde je glavna prednost ABS-a usmislu stabilnosti i upravljivosti. Za dve krive za koeficijent koione sile B;koeficijent bone sile s na slici 40. vidi se da opseg kontrole ABS-a mora postojatiiza vee uglove skretanja =10(velika bona sila usled bonog ubrzanja vozila) uporedenju sa malim uglom skretanja =2. Za puno koenje sa velikim bonimubrzanjem to je posmatrano kod krive, ABS reaguje ranije -omoguujui poetnoklizanje pri koenju od 10%. Za =10 samo se koeficijent kone sile 0.35 prvopostie dok koeficijent bone sile je praktino na svom maksimumu od 0.80.

Slika 39: Koeficijenti sile koenja sa Slika 40: Koeficijenti sile koenja i zonama dejstva ABS bone sile u funkciji od klizanja koenja i ugao klizanja u zonama dejstva ABS

36

ABS omoguava poveanje vrednosti klizanja u poreenju sa uglom sa kojimbrzina i bono ubrzanje opadaju pri koenju u krivini. Rezultat je poveanjeusporenja dok koeficijent bone sile pada sa smanjenjem bonog ubrzanja. Za vremekoenja u krivini, kona sila raste tako da ukupni put koenja ima neto veuvrednost nego pri koenju na pravom putu u istim uslovima.

Zatvoreni ciklus upravljanja ABS

Zatvoreni upravljaki ciklus ABS sisteme se sastoji od (slika 41.):

Kontrolnog sistema: Vozilo sa koenim tokovima i frikcioni spoj izmedu guma i puta.

Poremeaja: Uslovi puta, uslovi koenja, teina vozila, pneumatici (npr. nizak pritisak, istroeni protektor). Kontrolera: Dava brzine tokova i ABS upravljaka jedinica. Upravljake promenljive: Brzina tokova, proizvod iste, periferno usporenje tokova i ubrzanje isto kao i klizanje pri koenju. Referentne promenljive: Pritisak na konu papuu odreen delovanjem vozaa. Manipulacione promenljive: Pritisak koenja.

Slika 41: ABS zatvoreni kontrolni krug

37

Kontrolni sistem

Podaci koje daje ABS kontrolna jedinica zasnovana je na sledeem kontrolnomsistemu: ne voeni toak, etvrtina mase vozila na tom toku, koeni toak i frikcionaveza izmedu toka i puta i idealizovani koeficijent sile koenja, klizanje pri koenju(slika 42.). Prikazana kriva se moe podeiliti na stabilnu oblast sa linearnim porastomi nestabilnu oblast sa konstantnom vrednou Bmax. Kao dalje pojednostavljenje , poetnodejstvo koenja na pravolinijskoj putanji, nepredviene opasnosti (zaustavljanja)takoe je uzeto u obzir.

Slika 43. pokazuje vezu izmeu momenta koenja MB (moment koji sedovodi na tokove) ili momenta trenja na putu MR (moment koji je posled icatrenja izmeu puta i pneumatika) i vremena t kao i perifernog usporenjatokova (-a) i vremena t : koni moment raste linearno sa vremenom. Momenttrenja na putu prat i koni moment sa zanemarljivim vremenom kanjenja T dokse koenje nalazi u stabilnoj oblast i koeficijenta kone sile/krive klizanja pr ikoenju.

Slika 42: Idealni koeficijent koenja/ kriva proklizavanja

Maksimum koeficijenta Bmax daje nestabilnu oblast koeficijenta silekoenja/klizanja pr i koenju i javlja se posle 130 ms. Dok koni moment idalje nesmanjeno raste, moment trenja na putu MR ne raste ve ostajekonstantan, to je prikazano na slici 43.:

Slika 43: Poetno koenje, pojednostavljenje

(-a)Periferno-obimno usporenje toka (-amax) Maksimalno obimno usporenje MB- koni moment MR- moment trenja MRmax- moment trenja za max. vrednost koef. trenja T- vreme zaustavljanja

38

Mala razlika MB-MR u stabilnoj oblasti naglo raste u intervalu vremenaod 130-240ms kada do lazi do blokiranja tokova. Ta razlika se moe tanomerit i preko per ifernog-obimnog usporenja (-a) koenih tokova. U stabilnojoblasti obimno usporenje toka je ogranieno na male vrednosti, dok naglo raste unestabilnoj oblasti. To rezultuje suprotnim ponaanjem u stabilnoj i nestabilnoj oblastikoeficijenta kone sile/klizanja pri koenju. ABS koristi ovu suprotnost izmedukarakteristika.

Kontrolna (upravljaka) promenljiva

Izbor pravilnih kontrolnih promenljivih je veoma vaan za kvalitet ABSsistema. Signali sa senzora brzine kretanja toka su osnov ovog kvaliteta. Upotrebomtih signala, obimnog usporenja i ubrzanja tokova, klizanja pri koenju, referentnebrzine i usporenja vozila se proracunavaju u ECU. Niti obimno usporenje iliubrzanje, niti klizanje pri koenju nisu pogodne za kontrolne promenljive zato tose vuni tokovi ponaaju potpuno razliito od gonjenih tokova u toku koenja.Dobri rezultat i se dobijaju kombinacijom ovih promenljivih.

Poto se klizanje pri koenju ne moe meriti direktno, slina promenljiva seizraunava u ECU. Referentna brzina, koja je odredena prema brzini u optimalnimuslovima koenja -(optimalno klizanje toka) je uzeta kao osnova za to. Za odreivanjereferentne brzine, davai brzine toka neprekidno alju informacije ECU ureaju obrzini tokova. ECU izraunava referentnu brzinu uporeujui brzine po"dijagonali" (prednji desni-zadnji levi). Bri od ta dva odreuje generalnoreferentnu brzinu za delimino koenje. Ako ABS poinje-da deluje kao rezultatpunog koenja, brzina tokova odstupa od i bez korekcije ne moe biti dugokoriena za izraunavanje referentne brzine.

U fazi upravljanja, ECU izraunava referentnu brzinu na osnovu brzine napoetku intervencije i smanjuje je u obliku kosine. Gradijent pada (kosine) jeodreen tokom signala i postupka koenja. Ako je usporenje vozila uzeto kaopomona promenljiva uz dodatak obimnog ubrzanja ili usporenja tokova iklizanja i ako je ECU snabdeo logiki krug izraunatim rezultatima, dobiemooptimalnu kontrolu koenja.

Kontrolne promenljive za slobodne tokove

Obimno ubrzanje i usporenje su osnovne potrebne kontrolne promenljive zaslobodne tokove i vune tokove ako voza koi sa iskljuenim kvailom. Usledtoga imamo razliito-ponaanje kontrolnog sistema u stabilnoj i nestabilnoj oblastikoeficijent kone sile/klizanje pri koenju :

U stabilnoj oblasti ugaono usporenje tokova moe uzeti samoograniene vrednosti tj. ako voza pritisne pedalu konice sa veomsilom, vozilo e se bolje usporavati, nee biti blokiranja tokova.

U nestabilnoj oblasti dovoljno je da voza pritisne pedalu konicevrlo malom silom i da doe do trenutnog blokiranja tokova. Vrloesto, zbog optimalnog koenja moe izmereno klizanje da posluikao pomo za odredivanje obimnog usporenja ili vrednosti ubrzanja.

Konstantno usporenje tokova je poetak/ulaz za aktiviranje ABSa koji upravljatako da utie na postepeno postizanje maksimalnog usporenja. Taj zahtev ima delimianznaaj ako voza odmereno koi na poetku, a zatim pritisne pedalu konice sapoveanom silom. Ako je ulaz(signal) toliko jak, tokovi mogu prei u nestabilnostanje krive koeficijent kone sile/klizanja pri koenju, bez registrovanja priblienjanestabilnosti od ABS sistema.

39

Ako se konstantno usporenje postie prvi put tokom koenja, zbog savremenihpneumatika na vrstoj podlozi pri veim poetnim brzinama, ne bi se smelo ii naautomatsko smanjenje pritiska u odgovarajuem koionom vodu toka jer bi seizgubio dragoceni put koenja.

Kontrolne promenljive za pogonske tokove

Ako se vozilo nalazi u prvom ili drugom stepenu prenosa u toku koenja,motor deluje na pogonske tokove (ukljuena spojnica) i znaajno povea njihovefektivni moment inercije R. Drugim reima, tokovi se ponaaju kao da suznaajno tei. Osetljivost obimnog usporenja sa promenom konog momenta sesmanjuje u slinom opsegu kao u nestabilnoj oblasti koeficijenta kone sile/klizanje prikoenju. Znaajna razlika u ponaanju izmeu stabilne i nestabilne oblasti kod krivekoeficjent kone sile/koenje pri klizanju kod gonjenih tokova je glatkost u tompolju gde obimno usporenje esto nije dovoljno kao kontrolna-promenljiva zamerenje klizanja koenja sa optimalnim trenjem. Umesto toga, potrebno je uzetipromenljivu slinu klizanju pri koenju kao kontrolnu promenljivu i kombinovatije sa obimnim usporenjem tokova.

Kao poreenje slika 44. pokazuje poetak koenja za gonjene tokove ipogonske tokove za sluaj ukljuene spojnice. Inercija na zamajcu motora poveavaefektni moment inercije tokova, sa npr. faktorom 4. U sluaju gonjenih tokova,odreeno ulazno obimno usporenje (-a)1 na kojoj je stabilna oblast koeficijent konesile/klizanje pri koenju na levoj strani. Zbog toga moment inercije tokova koji jevei za faktor 4, za pogonske tokove, proizvod razlike momenata

mora se prvo dostii pre postizanja ulaza (-a)2.

Slika 44: Poetno koenje za slobodne i

pogonske tokove zajedno sa motorom:

Indeks 1:slobodan toak

Indeks 2:pogonski toak

(-a)- usporenje

AM- razlika momenata MB-MR

40

Tipini kontrolni ciklusi

Kontrola koenja na gruboj-suvoj povrini puta (veliki koni koeficijent)

Ako se kontrola koenja inicijalizuje na grubom putu (povrina puta sa velikimkoeficijentom koenja), tada pritisak mora porasti 5 do 10 puta sporije nego u poetnojfazi koenja tia bi se izbegao rezonantni poremeaj osovine. Karakteristika kontrolekoenja je prikazana na slici 45. u odgovarajuim uslovima.

Slika 45: Kontrola koenja za visok koni koeficijent

U toku poetnog koenja prit isak koenja u konom cilindru konica iobimno usporenje tokova rastu. Na kraju faze (1) obimno usporenje na tokovimadostie veliinu ulaza (-a). Kao rezultat toga odgovarajui solenoidni ventil seukljuuje u poziciju "odravanje pritiska". Pritisak koenja se ne smanjuje odmah, zatoto ulaz (-a) se moe dostii u stabilnoj oblasti krive B I i tako "gubi" put koenja.U isto vreme, brzina se smanjuje prema zadatom ogranienju. Vrednost za poetakulaznog klizanja 1 je izvedena na osnovu brzine vozila. Ako ta brzina tokovapadne ispod 1 ulaz oznaava kraj faze 2.

Elektroventil se tada ukljuuje u poloaj "pad pritiska", to rezultira smanjenjempritiska koenja sve dok obimno usporenje tokova ima vrednost manju ili jednakuod (-a).

Brzina se gubi za oblast ispod (-a) kao i posle faze (3) gde se nalazi oblastkonstantnog pritiska koenja. U toj oblasti dolazi do obimnog ubrzavanja tokovasve do dostizanja ulaza (+a). Pritisak ostaje konstantan. Na kraju faze (4), ugaonoubrzanje dostie relativno veliku vrednost +A. Tada pritisak u konoj instalaciji rastetoliko dugo dok se ponovo ne dostigne nivo od +A ubrzanja.

U estoj fazi koioni pritisak ima konstantnu vrednost sve do postizanja ulaza(+a). Na kraju te faze, obimno ubrzanje pada ispod vrednosti ulaza (+a). To jepokazatelj da su tokovi uli u stabilnu oblast krive Bl delimino se otkouju.

41

Tada pritisak koenja raste u oblasti (7) dok obimno usporenje ne dostigne ulaznuvrednost (-a) (kraj faze 7). U tom periodu (trajanje (-a)) pritisak koenja odmahpada bez nastanka 1 signala.

Kontrola koenja na klizavom putu (nizak koni koefieijent)

Za razliku od povrine puta sa dobrom podlogom (suva povrina), maliprit isak na pedalu konice je esto dovoljan da izazove blokiranje tokova naklizavom putu i tokovi zahtevaju dosta vremena za ubrzavanje na izlasku izfaze klizanja. Logiki krug u ECU prepoznaje najee uslove puta i prilagoavaABS karakterist ike u odnosu na njih. Slika 46. prikazuje karakterist ian procesupravljanja za nizak koeficijent kone sile. U fazama 1 i 2, upravljanjekoenjem se vr i na ist i na in kao i kod visokog koeficijenta kone sile. Faza3 dolazi sa odravanjem pr it iska (p=const.) koje kratko traje. Brzina tokova sevrlo brzo uporeuje sa vrednou ulaznog klizanja. Pritisak koenja se smanjuje zakratko fiksirano vreme.

To sledi i za dalje kratke faze konstantnog prit iska. Ponovno poreenjeizmeu brzine toka i ulaznog klizan ja 1 se obavlja tada i to dovodi do padapr it iska u kratkom fiksnom vremenu. Tokovi se ponovo ubrzavaju u faz ikonstantnog prit iska i obimno ubrzanje dost ie ulaznu vrednost (-a). To vodidaljem redukovanju pr it iska i pored toga i to je ubrzanje, ponovo ispod ulaza(+a) (kraj faze 4). Nakon toga sledi faza 5 sa stepenast im porastom pr it iskazajedno sa prethodnim delom dok se novi upravljaki - kontrolni c iklus nepokree sa smanjenjem pr it iska u fazi 6. U prethodno opisanom ciklusu,logiki upravlja prepoznaje da su sledea dva koraka pada prit iska potrebna zaponovno ubrzanje tokova - posle smanjenja prit iska iniciranog signalom (-a).Tokovi ulaze u oblast velikog klizanja u re lat ivno dugom per iodu a to nijepovo ljno za stabilnost i upravljivost vozila. Za sluaj pobo ljanja oba faktoravr i se kont inualno poreenje izmedu brzine tokova i ukljunog ulaznogklizanja 1 i tom i svakom sledeem upravljakom ciklusu.

Dakle koni prit isak se konstantno smanjuje u fazi 6 dok obimnousporenje ne dostigne ulaz (+a) u fazi 7. Zbog konstantnog smanjenja pr it iska,tokovi ulaze u visoko klizanje u vrlo kratkom vremenskom periodu,poveavajui tako stabilnost i upravljivost vozila u poreenju sa prvimkontro lnim c ikluso m.

Slika 46: Kontrola koenja za nisku vrednost konog koeficijenta vp-brzina vozila, vref-referentna brzina, vR-obimna brzina toka, 1 -koeficijent proklizavanja, +a-obimno ubrzanje

toka, -a-obimno usporenje toka, -proklizavanje, - pab-pad konog pritiska

42

Kontrola koenja kod porasta momenta plivanja

Ekstremno razliite kone sile su proizvod, na prednjim tokovima, poetnogkoenja na razliitrm podlogama (levi toak ide po suvom asfaltu - desni toak nazaleenom) to prouzrokuje moment koji obre vozilo oko svoje vertikalne ose(moment plivanja) (slika 47.).

Slika 47: Porast momenta plivanja zbog velike razlike u konom koef

1. toak sa dobrim prijanjanjem 2. toak sa loim prijanjanjem

Teka putnika vozila imaju veliko meuosovinsko rastojanje i velikimoment inercije oko vertikalne ose. U ovim vozilima plivanje deluje polako takoda voza moe da kompenzuje moment plivanja tokom koenja sa ABS-om brzimdelovanjem na upravlja u suprotnom smeru (tzv. kontriranje). S druge strane da bi seolakalo upravljanje u vozilima sa kratkim meuosovinskim rastojanjem i manjimmomentom inercije na putevima sa asimetrinom podlogom ABS sistemu je dodatGMA sistem koji odlae porast momenta plivanja. GMA odlae porast pritiska ukonom cilindru prednjeg toka koji se kree po putu sa veim koionimkoeficijentom.

Na slikama 48.a) i 48.b) dat je princip rada GMA: (kriva 1) pritisak uglavnom konom cilindru je pHZ. Bez GMA, posle kratkog vremena, tokovi koji sekreu po asfaltu imaju pritisak phjgh (kriva 2) a tokovi koji idu po ledu p,ow (kriva 5);svaki od tokova se koi sa maksimalnim moguim usporenjem u svakom sluaju(pojedinana kontrola). GMA 1 se koristi kod vozila koja se ponaaju manje"nervozno".

Ovde u poetnoj fazi koenja pritisak raste na tokovima sa velikimkoeficijentom trenja u koraku (kriva 3) im prvo smanjenje pritiska stvori tenju kablokiranju tokova sa niskim koeficijentom kone sile. Kada pritisak koenja tokova savisokim prijanjanjem povea njihov nivo blokiranja, uticaj od signala sa tokova sa"niskim" koeficijentom nema efekta ve se pojedinano kontroliu, tako da smo sigurnida je maksimalna mogua kona sila upotrebljena na tokovima. Za postavljeni tipvozila, mera koja garantuje zadovoljavajue ponaanje upravljanja ak i u sluajukoenja usled opasnosti na putu sa razliitim koeficijentima prijanjanja. Kakomaksimalni pritisak koenja nastaje u relativno kratkom vremenu kod tokova sadobrim prijanjanjem (750 ms), poveanje u putu koenja je malo u poreenju savozilom bez GMA.

43

GMA2 sistem se koristi kod vozila izrazito osetljivih na plivanje. OvdeABS elektrini ventil na tokovima sa dobrim prijanjanjem upravlja sa specifinimkonstantnim pritiskom i vreme smanjenja (kriva 4) nastaje im doe do smanjenjapritiska koenja na toku sa loim uslovima prijanjanja.

Slika 48. a): Karakteristika konog pritiska Slika 48.b): Ponaanje vozila pri koenju u krivini za odloeni porast momenta plivanja pri kritinoj brzini sa i bez GMA sistema

Kontrola proklizavanja-Anti Skating Regulation (ASR)

Osnovne postavke

Kritini uslovi vonje se ne javljaju samo pri koenju, ve se mogu javitikada pogonski toak proklizava pri polasku i ubrzavanju (posebno na klizavomkolovozu) ili u krivinama. Ovakve situacije obino preopterete vozaa i prouzrokujuda voza reaguje nepravilno.

Ovi problemi su reeni sa kontrolom proklizavanja ASR koji kao dodatakABS-a, primarno ima zadatak da rastereti vozaa i obezbedi stabilnost i upravljivostvozila tokom ubrzavanja (s tim da fiziki limiti ne budu dostignuti), Za ovu svrhu,ako toak pokazuje tendenciju da prokliza, ASR trenutno prilagoava obrtni momentmotora, obrtnom momentu koji moe da prenese toak na podlogu u datom trenutku.Kombinacija ABS i ASR sistema poveava bezbednost i omoguava dvostrukuupotrebu komponenti.

Zahtevi prema ASR

Osnovni sistem

ASR mora da sprei da toak prokliza tokom polaska ili ubrzavanja usledeim situacijama na putu:

Kada izlazimo sa zaleenog parkinga ili autobuske stanice, kada ubrzavamo ukrivini, kada polazimo na uzbrdici ili na putevima koji su klizavi najednoj polovini, ASR kontrolie optimalan protok uz pomo kontrolerapritiska koenja na toku koji proklizava

Slino blokiranom toku, toak koji proklizava moe da prenese samo malebone sile, upravljanje moe postati nestabilno ili zadnji kraj vozila moeda "zaplee". ASR dri vozilo pod kontrolom i poveava bezbednost.

44

Toak koji proklizava dovodi do prekomernog habanja pneumatika imehanikog naprezanja pogonskog mosta (diferencijal). Ova opasnost sepoveava kada toak koji proklizava iznenada "uhvati" za ne-klizavu podlogu.ABS onemoguuje da se ovo desi.

ASR mora uvek biti spreman i mora se ukljuiti automatski po potrebi. ASRkoristi razliku proklizavanja izmedu tokova koji se okreu da bi napraviorazliku izmedu bonog otklizavanja i proklizavanja. Sa mehanikomblokadom, pneumatici se habaju u otrim krivinama ali ASR sistem tu pojavuspreava. ak i blokada diferencijala ne moe da sprei proklizavanje akovoza naglo ubrzava. Ovako ASR kontrolie snagu motora tako da tokovi"dre" za podlogu.

Voza se preko kontrolne lampice upozorava kada dostie granicu fizikoglimita.

Kontrola obrtnog momenta motora (MSR)

ASR ststem je opskrbljen sa kontrolom obrtnog momenta MSR. Kao posledicapromene u nii stepen prenosa ili naglo otputanja pedale gasa na klizavom putu moedoi do proklizavanja pogonskih tokova. Malim ubrzavanjem, MSR poveava obrtnimoment motora i redukuje efekat koenja tokova do stepena koji je optimalan zastabilnost vozila.

Elektronska kontrola obrtnog momenta (EMS)

EMS ili elektronski akcelerator ili "vonja preko ice" zamenjuje mehanikuvezu izmedu pedale gasa i leptira gasa kod benzinskog motora ili pedale gasa ikontrolne poluge kod pumpe visokog pritiska kod dizel motora tako da ASR moe dautie na ubrzavanje vozaa.-EMS kontrola provodi komande od ASR (sa integrisanimMSR-om) koje imaju prioritetu odnosu na postupke vozaa. Pozicija pedale gasa sekonvertuje u elektrini signal pomou senzora ugla pedale gasa. Raunajui unapredisprogramirane promenljive i signale sa drugih senzora (davai temperature, brojaobrtaja motora), ovaj signal se konvertuje u EMS jedinici u ulazni napon za elektriniservo motor koji pokree leptir gasa i kao povratnu informaciju daje trenutni poloajleptira.(slika 49.)

Slika 49: EMS kontrola za ASR

1 ABS/ASR kontrolna jedinica,

2 EMS kontrolna jedinica,

3 Pedala gasa,

4 Servomotor,

5 Leptir gasa,

6 Pumpa visokog pritiska

45

Radni modovi

Porast obrtnog momenta kao posledica dodavanja gasa dovodi do porastavoznog momenta. Ako se celokupni poveani moment moe preneti na podlogu bezproklizavanja, vozilo moe biti ubrzano bez smetnji. Ali, ako vozni momentpremauje maksimalni mogui moment koji se moe preneti na podlogu, barem ejedan pogonski toak proklizati. Kao rezultat preneta sila je redukovana i vozilopostaje nestabilno zbog gubitka u bonoj sili. ASR regulie proklizavanje pogonskihtokova na optimalnu vrednost u deliu sekunde. Kao to se vidi na slici 50. naizmerene brzine v, i v2 i odgovarajue proklizavanje X, moe se uticati promenommomenta MR na svakom pogonskom toku. Balansni moment MR je izveden iz voznogmomenta MA/ momenta koenja, momenta podloge Ms. Vozni moment MA sekontrolie sledeim sistemom koji je primenjen na vozilo sa benzinskim motorom:

leptir gasa (podeavanje leptira), sistem paljenja (unapreeno podeavanje ugla paljenja), sistem za ubrizgavanje goriva (kontrola signala ubrizgavanja goriva).

Kod vozila sa dizel motorom na moment MA se utie preko kontrolne poluge napumpi visokog pritiska (redukcija koliine ubrizganog goriva). Moment koenja sekontrolie ponaosob na svakom toku ali zahteva ekspanziju hidrauiike ABS-a.

Slika 50: ASR kontrola:1 ABS/ASR kontrolna jedinica, 2 Motronic ECU, 3 EMSkontrola, 4 motor, 5 diferencijal, 6 ASR pumpa za pritisak, 7 ABS hidraulini modulator,8 Glavni koni cilindar, 9 Konice, 10 Toak 1,11 Toak 2, 12 Dava brzine toka, 13karakt. podloge za T1, 14 karakt. podioge za T2, 15 Masa vozila mF

Na slici 51. uporedena su vremena reagovanja ASR sistema za razliitemogunosti intervenisanja. Dijagram pokazuje da zbog relat ivno sporogvremena reagovanja, izvrna kontrola voznog momenta preko lept ira gasa neproizvodi zadovoljavajue rezultate za vozila sa pogonom na dva toka.

46

Slika 51: Uporeivanje brzine reakcije ASR sistema

Elektronski program stabilnosti-Electronic Stability Program ( E S P )

Elektronski program stabilnosti (ESP) predstavlja objedinjen sistem programa ABS,ASR i dinamike stabilnosti vozila. ESP svoje temelje bazira na ABS-u koji koristi daupravlja" vozilom u sluajevima potencijalne opasnosti. Osnovna funkcijakonica-da uspori i/ili zaustavi vozilo za ESP je sekundaran jer ih on koristi da bivozilo zadrao na pravcu, pratei uslove puta. ESP vri specifine intervencije natokove preko konica (zadnji levi da predupredi preupravljanje ili desni prednji zapodupravljanje, kao na slikama 52. i 53.

Za optimalno praenje stabilnosti vozila ne intervenie se samo preko konogsistema ve i preko upravljanja motorom ubrzavanjem pogonskih tokova.

Slika 52: Ponaanje vozila bez ESP-a pri skretanju

Poto korist i dva razli ita sistema regulacije, program ima dvemogunost i za upravljanje vozilom. Prvi je da koi odreeni toak, ili daubrzava tokove preko kontro le upravljanja motorom. ESP unapreujebezbednost na putevima dajui vozau neophodnu pomo pr i vonj i.

U sledeim poglavljima na dva primera bie prikazane karakterist inesituacije u kojima-ESP regulie stabilnost vozila u kritinim situacijamaporedei vozilo sa ESP-om i bez ESP-a. Prikazi koji slede zasnovani su narealnim situacijama iz saobraaja.

47

Slika 53: Ponaanje vozila sa ESP-om, pri skretanju

Naglo upravljanje i kontraupravljnje

Ova situacija se sree vrlo esto u svakodnevnoj vonji. Prikazuje realnemanevre kao to je promena trake i iznenadno okretanje upravljaa u situacijamakada:

vozilo ulazi prebrzo u splet S krivina, vozilo iznenada nailazi na prepreku na putu, vozilo naglo mora da odustane od preticanja pri velikoj brzini.

Slike 54. i 55. prikazuju odziv na upravljnje vozila sa i bez ESP u savlaivanju Skrivina-sa naglim upravljanjem i "kontriranjem. Uslovi vonje:

podloga sa visokim koeficijentom prijanjanja (|j,HF = 1) voza ne koristi konicu, brzina pri prilazu: 144 km/h

48

Slika 54: Dinamiki odziv pri okretanju upravljaa desno-levo

Inicijalno oba vozila imaju iste uslove pri prilazu S krivini i reakcija jeidentina. Zatim, u Fazi 1, sledi prvi manevar vozaa.

VOZILO BEZ ESP-a (slika 50, levo)

Kao to se sa slike vidi vozilo pri inicijalnom manevru na desno pokazujetendenciju ka nestabilnosti (Faza 2). Kako je manevar upravljaem iznenada generisaoosetnu koliinu bone sile na prednjim tokovima, takoe sa zakanjenjem e se ovesile javiti i na bonim tokovima. Reakcija vozila je okretanje oko vertikalne ose upravcu kazaljke na satu. Sledi faza 3 sa sledeim manevrom volana. Vozilo bez ESPne prima ulaz i ne reaguje na vozaev pokuaj da kontrira i vozilo se otimakontroli. Moment plivanja i ugao bonog klizanja naglo rastu i vozilo prelazi uklizanje. (Faza4)

VOZILO SA ESP-om (slika 50, desno)

Na ovom vozilu ESP koi levi prednji toak, koji postaje trenutni polokretanja, da predupredi opasnost od nestabilnosti (Faza 2) koja prati prvi manevarvolanom. Ova intervencija je bez ikakvog ulaza od strane vozaa. Ovaj postupakredukuje tendenciju da se vozilo okrene ka unutranjosti krivine i ova redukcijaplivanja limitira ugao bonog klizanja. Drugim manevrom upravljaem u kontrasmeru moment plivanja i koliina plivanja menjaju pravac (Faza 3). U fazi 4 drugo

49

blago koenje, ovog puta prednjeg desnog toka, vraa potpunu stabilnost vozilu.Vozilo zadrava eljeni pravac i informacije zadate upravljaem.

Putanja vozila tokom skretanja u S krivini (levo-vozilo bez ESP-a, desno vozilo sa ESP-om

1. Voza upravlja, pojava bone sile,

2. Pojava nestabilnosti, ESP intervenie na desnom prednjem toku,

3. "Kontriranje", slika levo: Voza gubi kontrolu; slika desno: Vozilo ostaje stabilno,

4. Slika levo: Vozilo postaje neupravljivo,

Slika desno: ESP ponovo intervenie na prednjem desnom toku, izvrena potpuna

stabilizacija vozila

Dejstvo sile koenja

Slika 50: Kretanje vozila kroz S krivinu

50

Promena trake pri paninom koenju

Kada je poslednje vozilo u koloni sakriveno zbog uzvienja na putu inevidljivo vozilima koja nailaze, voza koji prilazi saobraajnoj guvi nije u stanjuda primeti opasnu situaciju do par sekundi pre nego to doe do kontakta. Da bi seizbegla nezgoda neophodno je promeniti traku i koiti u isto vreme. Slike 51. i 52.prikazuju manevre izbegavanja dva razliita vozila:

jedno sa i jedno bez ESP-a, koeficijent prijanjanja je nizak (p,HF=0.15), brzina kretanja u trenutku registrovanja prepreke je 50 km/h.

VO7H O RF7 FSP-a (Slika 51, levo)

Odmah nakon prvog manevra na levo i ugao bonog klizanja i koeficijentplivanja rastu do take kada je kontriranje volanom neophodno. Ovaj manevar izazivastvaranje ugla bonog klizanja ti drugom smeru. Ugao zanoenja naglo raste tako da jesada nophodno kontriranje upravJjacem na drugu stranu. Vetim manevrima voza jeuspeo da restabilizuje vozilo i bezbedno ga zaustavi.

Slika 51: Proemna trake pri naglom koenju Slika 52: Krive dinamikog odziva pri promeni trake

51

VOZILO SA ESP-om (Slika 51, desno)

ESP svojom kontrolom redukuje plivanje i ugao bonog klizanja na prihvatljivnivo, vozilo ostaje stabilno tokom kompletnog manevra. Voza nije zaokupirannestabilnou vozila tako da moe da se usredsredi na odravanje pravca. CSP znaajnoredukuje komplikovanost vonje i umanjuje zahteve prema vozau i njegovimsposobnostima.

Pouzdanost vozila

Pouzdanost svakog elementa ili sklopa danas su osnova dobre eksploatacione moisvakog vozila. Poznavanje pouzdanosti elemenata vozila znai upuenost usposobnost funkcionisanja, zadravanja performansi i karakteristika u zadatomintervalu pod odreenim uslovima eksploatacije.

Pouzdanost elemenata vozila se vri preko teorijsklih i empirijskihistraivanja sa ciljem da se obezbedi maksimalna pouzdanost sklopova na voziluza unapred zadate uslove eksploatacije (gde se vozilo korist i, temperature,vlanost, da li su art iki ili pust injski uslovi eksploatacije). Dananje tendencijeu tom pravcu su propisani servisni intervali i takozvano prevent ivno odravanje,gde se delovi menjaju na osnovu trenutnog stanja pohabanosti i teorijski zadat ihintervala korienja prevedenih u preenu kilometrau (Zamena ulja na svakih20.000km, zamena filtera goriva na svakih l0.000km, zamena zupastog remena na70.000km ...).

Sistem aktivne bezbednosti za 21. vek

U ovom odeljku predstaviemo dva sistema koji su sadanjost i budunostsistema aktivne bezbednosti.

Asistencija pri koenju - BAS (Brake Assist System)

Ovaj sistem je namenjen za situacije kada je neophodno naglo iintenzivno koenje (dete istrava na ulicu, naglo zaustavljanje vozila ispred).Tada nisu dovoljne ni dobre konice ni dobri refleksi, pa voza nije umogunost i da iskoristi potpune mogunost i konica.

Sistem funkcionie tako to prepoznaje situaciju naglog koenja prekodavaa ubrzanja na pedali. Kada je ubrzanje iznad odreene granice sistemakt ivira koioni fluid iz rezervoara pod prit iskom od 180 bara dolazi u glavnikoni cilindar. Tako je brzina porasta prit iska vea pa samim t im i BAS koji jeobavezno deo sistema pre reaguje i korist i maksimalno raspoloivi koeficijentprijanjanja (slika 53.).

Slika 53: Princip funkcionisanjasistema za asistenciju pri

iznenadnom koenju

52

Pomo pri kretanju na uzbrdici - HAS (Hill Start Assist)

Ovaj sistem je ustvari nadogradnja na ve postojee sisteme ASR i ESP, ito u softverskom a ne u "hardverskom" smislu. Da bi ovaj sistem mogao da seprimeni dakle neophodno je postojanje ESP-a.

Sistem funkcionie, na vozilima sa manuelnim menjaem, tako to utrenutku kada voza sa pedale konice desnu nogu prebacuje na pedalu gasazadrava aktivirane konice jo oko 1.5 sekunde. Ovaj s istem ima funkcijukako u gradskoj vonji tako i pri startu na uzbrdicama (slika 54.).

Slika 54: Metod rada sistema asistencije pri polasku sa uzbrdice1. Konica je aktivirana nogom vozaa kao i HSA, 2. Voza otputa konicu, a

HSA i dalje odrava pritisak u konicama, 3. Vozilo stoji, voza polakododaje gas i HSA polako otputa konice, 4. Motor povlai i vozilo ubrzava

a HSA je potpuno deaktiviran

Aktivna kontrola vonje - ACC (Active Cruise Control)

Sistem koji u ovom odeljku predstavljamo definit ivno deli miljenjainenjera i vozaa. On je u sutini aktivna verzija ureaja poznatog od ranije-tempomata. Ovaj sistem pokuava da vozi "sam". To jest kada voza dostigneeljenu brz inu akt ivira ACC i vozilo preuzima dalju brigu o brzini vozila. Tuse ovaj sistem poklapa sa tempomatom. Meut im, kada vozilo sa ACC naiena prepreku, odnosno vozilo koje je ispred njega i ide manjom brzinom, ACCusporava vozilo do brzine vozila ispred i dri je dok voza ispred nepromeni t raku, nakon ega ACC ubrzava do brzine koja mu je prethodnozadata. Kod nekih verzija je mogue definisat i i na kom rastojanju sistempoinje da umanjuje brzinu. Takoe sistem ne reaguje na statine objekte, venjihovo obilaenje mora da uradi voza. ACC ne funkcionie za brz ine ispod30 km/h, kao i da vozilo usporava maksimalno do 30 km/h nakon ega vozamora ako eli da zaustavi vozilo. ACC ne prihvata brzine krstarenja iznad 180km/h.

Sistem se sastoji od radara koji se nalazi ispod prednje maske kojim se pratevozila ispred sebe do 120 metara razdaljine. Podatke dobijene od radara, ABS-a,ESP-a i ASR-a sistem obrauje i donosi odluku ta dalje radit i. Kada radardetektuje vozilo meri se njegova brzina, zatim uporeuje za brzinom vozila idalje primenjuju mere za prilagoavanje brzine vozilu ispred njega (slika 55.).

53

Slika 55: Princip rada sistema aktivne kontrole vonje

Nedostatak ovog sistema je to za sada radar u krivini ne prat i krivinu venastavlja da prat i put pravo. Naravno voza i nuno ne moraju da kor iste ovajsist em a po jedini im se i prot ive jer polako se zalazi u fazu da vozila vozebez vozaa.

54

Savremeni trendovi u bezbednosti

Tenja dananjih inenjera koji rade na razvoju automobila, je da svojiminovacijama uine to je mogue lake i bezbednije upravljanje automobilom.

U navedenom tekstu bie prikazani noviji bezbednosni sistemi, koji se koriste usavremenim automobilima. Radi preglednosti u daljem izlaganju novi bezbednosi sistemibie podeljeni, na one koji rade na poboljanju aktivne i one koji rade na poboljanjupasivne bezbednosti.

Savremeni sistemi aktivne bezbednosti vozila

Savremeni sistemi aktivne bezbednosti treba da obezbede mere kojima e semogunost nastajanja saobraajnih nezgoda svesti na minimum.

U tekstu koji sledi bie predstavljeni neki noviji sistemi aktivne bezbednosti.

Sistem za koenje

Veliki uticaj na bezbednost saobraaja ima sistem za koenje. Osnovni zadataksistema za koenje je da je zaustavni put to manji i da u nemogustvu izbegavanjanezgode sila udara bude to manja. Prema ispitivanjima vrenim u vedskoj i Nemakojneispravnost koionog sistema je uzrok saobraajnih nezgoda u 20% sluajeva, nastalihusled tehnikog uzroka.

U daljem izlaganju bie predstavljeni elektronski sistemi koenja koji sekoriste u savremenim automobilima.

Anti-blokirajui sistem (Anti-lock Braking System (ABS))

Prvo prototipsko vozilo kod kog je ABS nalo primenu prikazano je 1970 godine.Prolo je mnogo vremena dok to vozilo nije postalo pouzdano, zahvaljujui primenidigitalnih umesto analognih upravljakih sistema. Prvi ABS je 1978. godine poeoserijski da se izrauje, sa sistemom ABS 2S, koji je ugraen u Mercedes - Benz 500 SELiz 1981.godine.

Osnovna svrha ABS-a je da omogui okretanje toka sve vreme koenja.Zadatak sistema je da omogui okretanje toka u kritinoj zoni, da ne bi dolo doblokiranja tokova i proklizavanja. Zna se da prilikom blokiranja tokovi gube svojstvada prenesu bonu silu, tako da prilikom koenja u krivini, dolazi do odstupanja odeljenog pravca kretanja.

Kod ABS-a elektronska upravljaka jedinica dobija informacije o brzinikretanja toka, preko senzora postavljenih na svakom toku (slika 56.). Akobroj obrtaja padne na kritinu vrednost, sklop ventila za rastereenje ostvaruje padpritiska ulja u instalaciji, umanjuje silu na konici, a zatim je opet uveava.

Ponavljanje ovog ciklusa je vie puta u sekundi. Ovaj sistem funkcionie svedok brzina vozila ne padne na 8 km/h, zatim se iskljuuje. Nakon ovoga moe doido blokiranja tokova, radi zaustavljanja.

55

Slika 56: Raspored davaa broja obrtaja toka

Kada su tokovi vozila na razliitim podlogama, ABS poboljava stabilnost,stvarajui uravnoteujui momenat. Kao primer ve reenog moemo posmatratiteglja sa poluprikolicom, iji se tokovi nalaze na razliitim podlogama (slika57.). Desni tokovi su na ledu, a levi na asfaltu.

Slika 57: Koenje teretnog vozila na povrini led-asfalt

Pri koenju klasinim sistemom zbog nejednakosti koionih sila desne i leve stranevozila, dolo bi do zaokretanja vozila u ravni plivanja. Ovde ABS ima veliku prednostjer se kod ovog sistema koi prvo tokovima na povrini gde je koeficijent trenja nii (led),a zatim, sa kanjenjem, na povrini gde je vei koeficijent trenja. Ovaj ciklus seponavlja vie puta u toku jedne operacije koenja.

ABS je doprineo lakem zaustavljanju i upravljanju automobila, samim tim ioptoj bezbednosti.

ABS Plus

ABS Plus koristi napredniji softverski algoritam nego ABS. Ovaj sistemselektivnom redukcijom pritiska konice na jednom ili vie tokova pomae vozau udinamikim ekstremnim uslovima. Sistem preko senzora odreuje uslove vonje ioptimizira pritisak koenja za svaki toak ponaosob. Vozilo koje ima ABS Plus moe dakoi svakim tokom nezavisno.

Savremeni trendovi u bezbednosti automobila

56

Da bi se pokazala prednost ovog sistema u odnosu na klasini koioni sistemna slici 58. je prikazano ponaanje ova dva sistema u ekstremnim situacijama. Nadesnoj strani je prikazano ponaanje automobila koji ima ABS Plus sistem, a nalevoj sa klasinim koionim sistemom.

Slika 58: Intezivno koenje u ekstremnim situacijama

Elektronski korektor koenja

Izvorni naziv elektronskog "korektora" koenja je Electronic Brake Proportioning-EBP. Kod ovog sistema zadnji tokovi primaju vei procenat energije potrebne zakoenje, a pri tom ne dolazi do blokiranja tokova. Da bi se spreilo blokiranje tokovatokom koenja EBP ograniava ili redukuje silu koenja na zadnjim tokovima.Tako se obezbeuje odgovarajua korekcija sile koenja na zadnjim tokovima, prirazliitim tovarima (optereenjima) na zadnjoj osovini i pri razliitom manevrisanju.

Kod mehanikih mehanizama korektora koenja, upravljaka veliina je ugib nazadnjoj osovini. Korektor koenja je prikaen sa donje strane poda karoserije, iznad zadnjeosovine. Do korektora dolazi glavni, magistralni vod, koji dovodi ulje od glavnogkonog cilindra. Iz korektora izlaze dva cevovoda, ka levom i ka desnom zadnjemtoku. Korektor je komandnom polugom vezan za zadnji most ili jedno rame (viljuku)toka. Vidi se da je jedina veliina, od koje zavisi propusni nivo korektora, ugib nazadnjoj osovini. Npr. kod zadnjeg nezavisnog oslanjanja, polugu vezujemo za ramejednog od tokova. Ako je taj toak, pri prolasku kroz krivinu spoljni zadnji, nanjemu je vei ugib, usled preraspodele optereenja. Tako sistem dobija lanu informacijuda je cela zadnja osovina jae optereena. Rezultat je lako blokiranje zadnjeg unutranjegtoka.

Sistem EBP obrauje informacije o ukupnoj masi vozila, raspodeli mase poosovinama preraspodeli mase pri manevrima i da li je vozilo u krivini. Zahvaljujuitim podacima, sistem maksimalno koristi raspoloivo prijanjanje toka za podlogu. Nadijagramu (slika 59.), dat je prikaz promene sile koenja na prednjim i zadnjim tokovima.

57

Slika 59: Promena sile koenja zadnjih tokova u funkciji porasta sile koenja prednjihtokova

Elektronska kontrola bone stabilnosti - ESP

Pored sistema koji kontroliu samo uzduno klizanje vozila, postoje sistemi kojikontroliu pojavu bonog klizanja. Jedan takav sistem je Electronic Stability Program(ESP), koji konrolie bono kretanje vozila, nezavisnim impulsnim koenjem svakogtoka ponaosob.

Ovaj sistem korist i ABS-ove davae broja obrtaja toka, ali ima svojedavae ugla upravljaa, pritiska na papuu konice, plivanja i bonog ubrzanja. Ovdese izraunavaju dve veliine ugao bonog klizanja i stepen zaokretanja. Zatim se vriuporeivanje sa teorijskim modelom vozila sa jednim tragom. Kontrola samostepena zaokretanja je nedovoljna za tanost i efikasnost sistema. Ako se uoe razlike,teorijskog i stvarnog, sistem aktivira konice odreenih tokova, u cilju ispravljanjavozila i zadravanja eljenog poluprenika putanje.

ESP radi u svim uslovima: ubrzavanje, lako koenje, jako koenje, prelazak sapodloge na podlogu, koenje i izvlaenje motorom i u paninim reakcijama vozaa.Moglo se rei da sistem ostavlja utisak da je vie upravljajui, nego koni sistem.

Govorei uopteno, kada je vozilo podupravljivo sistem aktivira koniceunutranjih tokova, a ako je vozilo nadupravljivo aktivira konice spoljanjih tokova.

Izumitelji ESP-a Anton Theodor van Zanten i Armin Muller, koji surukovodili zajednikim projektom firmi Bosch i Daimler - Benz.

Na s l ic i 60. pr ikazano je d e js t vo ESP sis t ema nadupr avl j ivo g voz i lai podupravl j ivog vozila.

58

a) b)

Slika 60: Dejstvo ESP sistema na vozilo: a) nadupravljivo, b) podupravljivo

Sve vei broj proizvoaa ugrauje ove sistema u svoja vozila. Firma Bosche isporuiti 8 miliona ESP sistema do kraja 2003.godine. Procenat vozila kojiimaju ovaj sistem je najvei u Nemakoj a najmanji u zemljama severnog delaamerikog kontinenta oko Meksikog zaliva u trgovinsko ekonomskoj zoniNAFTA. Ovo je ilustrovano slikom 61.

Slika 61. Uese vozila sa ESP sistemom u ukupnoj produkciji

59

Brake-by-wire tehnologija i sistemi

Kod sistema Brake-by-wire koenje se vri elektrinim putem. U razvojuovog sistema najvie prednjae firme BMW i MERCEDES. Ovaj sistem je nastaoobjedinjavanjem: ABS-a/ES-a, ESP-a, EBP-a, itd.

Pored ovih sistema dodate su i neke nove funkcije kao to su: elektrinaruna konica, automatsko suenje konica, automatsko koenje pri vonji "kreni stanikreni, itd. Izgled Brake-by-wire tehnologije i sistema prikazan je na slici 62.

Slika 62: BMW Brake - by wire

Senzorska kontrola koenja (Sensotronic Brake Control (SBC))

Ovaj sistem se u slobodnom prevodu moe nazvati Senzorska kontrola koenja, ion je prvi put uveden u MERCEDES-ovoj SL klasi. Senzorska kontrola koenja zasnivase na elektrohidraulinom principu, a usavren je u Maybach-u (slika 63.). Ovajinovat ivni koioni sisem se karakterie dvostrukim SBC hidraulinim ureajima,pomou kojih se pojaava protok koione tenosti.

Slika 63: Visoke performanse koionog sistema u novom Maybach-u

60

Sistemske komponente ovog koionog sistema su dalje usavrenepomou softvera i koncepta odgovaraju ih mera. Ovaj ko ioni sist em sasvo jom efikasnou potpuno odgovara komforu i zahtevima Maybacha.

SBC je jedan hidraulini koioni sistem koji je upravljan i kontrolisanelektronskim sistemom. Jedan ist mehaniki pomoan koioni sistem nadometaeventualne kvarove (smetnje) u radu SBC sistema. Osnovne komponente su dva SBChidraulina ureaja sa integrisanim aparatima za upravljanje i sistemima zapokretanje koione pedale razvijen od firme Bosch (slika 64.).

Slika 64: SBC komponente

Ovaj sistem je dopunjen sa ABS i ESP sistemima i na taj na inomoguava potpunu efikasnost (slika 65.). On sadri hidrauline ventile, pumpevisokog pritiska, senzore koji reguliu koioni pritisak i softver koji upravlja svimtim stvarima.

Slika 65: SBC ematski prikaz

61

Osno vna prednost SBC u dnosu na konvenc iona lne ko ione s ist emau kr it inim situacijama, je smanjenje brzine reagovanja. Pulsiranje pedala kodABS sistema i smetnja kod mnogih vozaa ovde nije prisutna. Istraivanja uMercedes Benz-u pokazuju da visok procenat vozaa, uprkos svom vozakom iskustvu,sa ABS sistemom pri osetnom pulsiranju koione pedale - vozai smanjuju pritisak iliak prestaju sa pritiskom na konicu (slika 66.).

Slika 66: Prikaz poveanja bezbednosti eliminacijom ABS povratnesprege koione pedale

Poto se u tom sluaju ne vri optimalan pritisak na sve tokove, put koenja seznaajno produuje. Da bi se prilikom korienja ovog SBC sistema ukazalo nakorienje ABS sistema, na kontrolnoj tabli pali se kontrolna lampica.

Na slici 67. moemo videt i idealnu raspodelu sile koenja koja se dobijakorienjem SBC sistema.

Slika 67: Raspodela idealne koione sile SBC sistemom

62

Senzorski koioni sistem se koristi u kombinaciji sa ABS i ESP sistema i to jejedan od najnovijih koionih elemenata.

Razvoj novih koionih sistema i elemenata bitno utie na poboljanje aktivnebezbednosti, jer ovi elementi omoguavaju lake zaustavljanje vozila, brureakciju vozaa, bitno smanjenje koionog puta, i uopte bolju stabilnost vonje ilake upravljanje vozilom.

Sistem elastinog oslanjanja

Sistem elastinog oslanjanja ima veliki znaaj sa stanovita aktivnebezbednosti vozila. Ovde e biti predstavljen jedan poluaktivan sistem elastinogoslanjanja koji se pojavio u upotrebi 1999.godine u Mercedesovoj CL klasi.

Mercedes Active Body Control

Upotreba Polu-Aktivnih sistema elastinog oslanjanja, zasniva se na upotrebipodesivih amortizera i opruga promenljive krutosti, u zavisnosti od uslova vonje.

Regulaciona hidraulika pomera gornje uporne oslonce i menjajui njihovu krutostmenja karakteristike celog SEO, kako bi se nepoeljno kretanje oslonjene mase spreilo.Kretanje same oslonjene mase moe biti posledica loih puteva, naglih manevara, otrihkoenja.

Kod ABC sistema, radni fluid pod pritiskom od 200 bar, potiskuje gornje uporneoslonce opruga na nie i postie se efekat tvrdih opruga. Ako se oslonci podignu na gorepostie se suprotan efekat. Odziv sistema ABC nije ba brz za punjenje hidraulikihelemenata za podeavanje potrebno je odreeno vreme, pa je maksimalna frekfencijapromene 5 Hz. Amortizer i opruga su integrisani u kompaktnu celinu, objedinjuje ihzajedniki cilindar. Na slici 68. prikazan je "rendgenski" snimak ABC sistema na voziluMercedes CL.

Slika 68: MERCEDES CL Active Body Control

63

Toak

Sastavni delovi toka su pneumatik i naplatak. Od stanja pneumatika bitno zavisisigurnost upravljanja vozilom.

Sistem praenja pritiska u pneumatiku

Ovaj sistem je razvijen u firmi CONTINENTL-TEVES. Na naplatku toka izraenje otvor. Sa spoljanje strane postavlja se dava pritiska. Dava je pod direktnim uticajempritiska vazduha, pa se u njemu javlja signal. Signal se do elektronskejedinice prenosi na dva naina:

- ino (putem elektrovoda)- beino (antenom, radio talasima)

Obe varijane izvoenja ovog sistema date su na slici 69.

Slika 69: Sistem za praenje pritiska vazduha u pneumatiku

a) inim putem b) beinim putem

64

Delovi ovog sistema:

1. Model senzora na naplatku toka;2. Antena;3. Dava brzine toka;4. Elektronska upravljaka jedinica;5. Centralna antena.

Ovaj sistem je bitan za bezbednost vonje, jer voza moe bit i upozoren na padprit iska u pneumaticima, i to je posebno znaajno pri vonji velikom brzinom.

Sistem upravljanja

Sistem upravljanja je veoma bitan sa stanovita bezbednosti. Ovaj sistemtreba da obezbedi vozau nesmetano i lako upravljanje vozilom beznaprezanja. Vozau ni jedan detalj enterijera ne treba da skree panju, kako bimogao da se skoncentrie na vonju.

Jedan od novijih sistema upravljanja je BMW-ov drive-by-wire. Osnovnielementi ovog sistema su: toak upravljaa, mehanizam zakretanja tokova, davaugla toka upravljaa, dava ugla zaokretanja tokova, elektromotor-zakretatokova, elektromotor-povratka informacija. Ovaj sistem dat je na slici 70.

Slika 70: Elektromehaniki sistem upravljanja BMW

Svi ovi delovi objedinjeni su u dve celine: model glave upravljaa i modulvolana. Oba ova modela su povezana sa EUJ, koja dobija podatke o brzini kretanjavozila. Voza zaokree volan. Dava ugla prosleuje informaciju do EUJ, kojazavisno od brzine vozila, aktivira elektromotor, na glavi upravljaa. Senzor na glaviupravljaa, povratnom spregom alje signal o izvrenom radu a EUJ aktiviraelektromotor volana, pruajui tako vozau povratno informaciju. Stepen prenosasistema zavisi od brzine vozila. Prenos je direktniji na parkingu i pri malim brzinama. Uuslovima gradske vonje sistem radi u normalnom podruju, dok na velikim brzinamaprenos je umanjen, to je sa stanovita bezbednosti posebno znaajno.

65

Sistem osvetljavanja

Adaptivni sistem osvetljavanja

Firma Guide napravila je Auto Guide farove koji poveavaju bezbednostautomobila i olakavaju upravljanje, u svim uslovima u kojima je ukljuivanjesvetala nephodno.

Nova tehnologija svetala nazvana Adaptive Fronflighting System (AFS),prima infomiacije o kretanju vozila od senzora postavljenih u upravljaki sistem,tokove, sistem elastinog oslanjanja. AFS modul (slika 71.) sadri soiva, u stvari toje pojekcijski aparat vezan za kardanski zglob i step motor, koji obezbeujedvadeset stepeni bono i etiri stepena vertikalno pomeranje. Signal izkontrolnog modula daje instrukcije elektromehanikom sistemu koji vripodeavanje usmeravanja svetala u odreenom pravcu.

Slika 71: Izgled ASF modula

Pri kretanju vozila senzori prate brzinu vozila i povezani su sa AFS sistemom,koji sa poveanjem brz ine vozila poveava duinu svet losnog snopa za 30-40% niz put , omoguavajui vozau pravovremenu reakciju. Da bi se spreilonastojanje nekog "besnog" vozaa da snop svetlosti svojih farova usmeri ka vozaukoji mu dolazi u susret, sistem soiva ima mogunost refleksije i stvaranja zatitnogtita. Mogunost usmeravanja snopa svetlosti u razliitim pravcima, omoguavavozilu sa ovim sistemom da vidi put ispred sebe i pri kretanju u krivini (slika 72.).

Slika 72: Prikaz prednosti Auto Guide svetala u odnosu na standardna