Λύσεις — Αντιμπλοκαριστικό Σύστημα Πέδησης ABS (σελ. 197) – ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Αντιμπλοκαριστικό Σύστημα Πέδησης ABS

Λύσεις στις 10 ερωτήσεις του κεφαλαίου: δυνάμεις πέδησης, υποστροφή/υπερστροφή, πλεονεκτήματα και λειτουργία ABS, εξαρτήματα, αισθητήρας στροφών, ηλεκτροϋδραυλική μονάδα, παραλλαγές συστημάτων, τετρακαναλικό vs δικάναλο, βασικοί έλεγχοι.

Βασικές δυνάμεις στους τροχούς

Ερώτηση: Ποιες βασικές δυνάμεις ασκούνται στους τροχούς του αυτοκινήτου;

Απάντηση:

• Ποιες βασικές δυνάμεις ασκούνται στους τροχούς του αυτοκινήτου;

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στους τροχούς του αυτοκινήτου ασκούνται τέσσερις βασικές κατηγορίες δυνάμεων. Πρώτον, οι κινητήριες δυνάμεις, οι οποίες προέρχονται από τον κινητήρα και προκαλούν την κίνηση του αυτοκινήτου. Δεύτερον, οι δυνάμεις πλευρικής κατεύθυνσης, οι οποίες είναι υπεύθυνες για την αλλαγή διεύθυνσης του αυτοκινήτου κατά τη στροφή. Τρίτον, οι δυνάμεις πρόσφυσης, δηλαδή οι κάθετες δυνάμεις που ασκούνται από τον τροχό προς το έδαφος και εξαρτώνται κυρίως από το βάρος του αυτοκινήτου. Τέταρτον, οι δυνάμεις πέδησης, οι οποίες επενεργούν αντίθετα από την κατεύθυνση κίνησης του τροχού κατά το φρενάρισμα και εξαρτώνται από τον συντελεστή τριβής μεταξύ ελαστικού και οδοστρώματος καθώς και από τη δύναμη πρόσφυσης. Για να διατηρηθεί η σταθερότητα του αυτοκινήτου, το άθροισμα των κινητήριων δυνάμεων και το άθροισμα των πλευρικών δυνάμεων δεν πρέπει να υπερβαίνουν τα όρια πρόσφυσης των ελαστικών, όριο γνωστό ως κύκλος του Kamm.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κινητήριες δυνάμεις, δυνάμεις πλευρικής κατεύθυνσης, δυνάμεις πρόσφυσης, δυνάμεις πέδησης — το άθροισμά τους δεν πρέπει να ξεπερνά τον κύκλο πρόσφυσης (κύκλος Kamm)

Υποστροφή και υπερστροφή

Ερώτηση: Τι είναι η υποστροφή και τι η υπερστροφή στην κίνηση του αυτοκινήτου;

Απάντηση:

• Τι είναι η υποστροφή και τι η υπερστροφή στην κίνηση του αυτοκινήτου;

Σύνοψη: (ενδεικτική) Όταν το αυτοκίνητο, αντί να ακολουθήσει την επιθυμητή από τον οδηγό διαδρομή, διαγράφει μια διαφορετική καμπύλη τροχιά, ασκείται πάνω του μία από δύο πιθανές ροπές εκτροπής γύρω από τον κάθετο άξονά του. Η υπερστροφή είναι το φαινόμενο κατά το οποίο το πίσω μέρος του αυτοκινήτου τείνει να ολισθήσει προς τα έξω από την επιθυμητή καμπύλη τροχιά· παρατηρείται συνήθως όταν οι πίσω τροχοί μπλοκάρουν σε ολισθηρό οδόστρωμα, με αποτέλεσμα το αυτοκίνητο να «περιστρέφεται» περισσότερο απ' όσο θέλει ο οδηγός. Η υποστροφή, αντίθετα, είναι το φαινόμενο κατά το οποίο το μπροστινό μέρος του αυτοκινήτου τείνει να ολισθήσει προς τα έξω από την επιθυμητή τροχιά· παρατηρείται συνήθως όταν οι μπροστινοί τροχοί βρεθούν ξαφνικά σε παγωμένες επιφάνειες, χαλίκια ή άλλες ολισθηρές συνθήκες που προκαλούν την ολίσθησή τους, με αποτέλεσμα το αυτοκίνητο να «γυρίζει» λιγότερο απ' όσο επιθυμεί ο οδηγός.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Υπερστροφή: το πίσω μέρος ολισθαίνει έξω από την επιθυμητή τροχιά (συνήθως μπλοκάρισμα πίσω τροχών)· Υποστροφή: το μπροστινό μέρος ολισθαίνει έξω (συνήθως ολίσθηση μπροστινών τροχών σε πάγο/χαλίκια)

Πλεονεκτήματα του ABS

Ερώτηση: Ποια είναι τα πλεονεκτήματα του συστήματος πέδησης ABS;

Απάντηση:

• Ποια είναι τα πλεονεκτήματα του συστήματος πέδησης ABS;

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το σύστημα ABS προσφέρει στον οδηγό, πρώτα απ' όλα, τη διατήρηση της σταθερότητας και του πλήρους ελέγχου του αυτοκινήτου κατά το φρενάρισμα, τόσο σε ευθεία όσο και σε στροφή, αποτρέποντας το μπλοκάρισμα των τροχών ακόμη και όταν ο οδηγός πατά το φρένο με μεγάλη δύναμη σε κατάσταση πανικού. Επιπλέον, εξασφαλίζει ότι, ενώ εφαρμόζεται δύναμη φρεναρίσματος και πριν ενεργοποιηθεί ο μηχανισμός του ABS, η δύναμη κατανέμεται κατάλληλα μεταξύ μπροστινών και πίσω τροχών, ώστε να μη μπλοκάρουν οι πίσω τροχοί πολύ νωρίς, διατηρώντας έτσι τη σταθερότητα του αυτοκινήτου. Επιτυγχάνει επίσης συχνά το ιδανικό διάστημα πέδησης, εκμεταλλευόμενο σχεδόν πλήρως τα όρια που δίνουν οι φυσικές ιδιότητες των ελαστικών και του οδοστρώματος. Χάρη σε αυτά τα χαρακτηριστικά, ένα αυτοκίνητο με ABS, σε αντίθεση με ένα χωρίς, παραμένει στη διεύθυνση κίνησής του τόσο σε ευθεία όσο και σε στροφή, ακόμη κι όταν μπλοκάρουν τροχοί που κινούνται σε έδαφος με διαφορετικό συντελεστή τριβής.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Διατηρεί σταθερότητα/έλεγχο σε φρενάρισμα (ευθεία και στροφή), σωστή κατανομή δύναμης μπρος/πίσω, σχεδόν ιδανικό διάστημα πέδησης, πλήρης εκμετάλλευση ορίων πρόσφυσης ελαστικών

Λειτουργία του συστήματος ABS

Ερώτηση: Πώς λειτουργεί το σύστημα ABS;

Απάντηση:

• Πώς λειτουργεί το σύστημα ABS;

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το σύστημα ABS λειτουργεί ελέγχοντας συνεχώς, μέσω των αισθητήρων στροφών, την ταχύτητα περιστροφής κάθε τροχού και συγκρίνοντάς την με την ταχύτητα του ίδιου του αυτοκινήτου. Κατά το φρενάρισμα αναπτύσσεται τριβή ανάμεσα στο ελαστικό και το οδόστρωμα, μαζί με μια κάποια ολίσθηση του τροχού· όσο μεγαλύτερος είναι ο συντελεστής τριβής και όσο μικρότερη η ολίσθηση, τόσο καλύτερη είναι η απόσταση φρεναρίσματος, γι' αυτό υπάρχει ένα βέλτιστο εύρος ολίσθησης στο οποίο θέλει να λειτουργεί το σύστημα. Μόλις οι αισθητήρες πληροφορήσουν την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου ότι κάποιος τροχός τείνει να μπλοκάρει (η ολίσθησή του ξεπερνά το επιθυμητό εύρος), η μονάδα ενεργοποιεί την ηλεκτροϋδραυλική μονάδα, η οποία, μέσω ηλεκτρομαγνητικών βαλβίδων, μειώνει την πίεση των υγρών στο κυλινδράκι του συγκεκριμένου τροχού. Στη συνέχεια η πίεση συγκρατείται σταθερή μέχρι να μηδενιστεί η ολίσθηση του τροχού, και τέλος αυξάνεται ξανά (με τη βοήθεια αντλίας υψηλής πίεσης) ώσπου να χρειαστεί νέα μείωση. Ο κύκλος αύξησης-συγκράτησης-μείωσης-αύξησης της πίεσης επαναλαμβάνεται πολλές φορές το δευτερόλεπτο για κάθε τροχό ξεχωριστά, διατηρώντας έτσι την ολίσθηση μέσα στα ιδανικά όρια χωρίς να μπλοκάρει κανένας τροχός.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Οι αισθητήρες στροφών ανιχνεύουν επικείμενο μπλοκάρισμα· η ηλεκτρονική μονάδα, μέσω της ηλεκτροϋδραυλικής μονάδας/ηλεκτρομαγνητικών βαλβίδων, κάνει κύκλους μείωσης-συγκράτησης-αύξησης της πίεσης πολλές φορές το δευτερόλεπτο, κρατώντας την ολίσθηση στο ιδανικό εύρος

Βασικά εξαρτήματα τυπικού συστήματος ABS

Ερώτηση: Από ποια βασικά εξαρτήματα αποτελείται ένα τυπικό σύστημα ABS;

Απάντηση:

• Από ποια βασικά εξαρτήματα αποτελείται ένα τυπικό σύστημα ABS;

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ένα τυπικό σύστημα ABS αποτελείται, πέρα από τα εξαρτήματα ενός συμβατικού συστήματος φρένων, από τέσσερα βασικά επιπλέον εξαρτήματα. Πρώτον, τους αισθητήρες στροφών των τροχών, οι οποίοι ανιχνεύουν την ταχύτητα περιστροφής κάθε τροχού και στέλνουν το σήμα τους στην ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου. Δεύτερον, την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου (εγκέφαλο) του ABS, η οποία, με βάση τα σήματα των αισθητήρων, υπολογίζει την ολίσθηση κάθε τροχού και στέλνει εντολές στην ηλεκτροϋδραυλική μονάδα. Τρίτον, την ηλεκτροϋδραυλική μονάδα, τον ενεργοποιητή του συστήματος, η οποία ελέγχει πραγματικά την πίεση των υγρών των φρένων σε κάθε κυλινδράκι. Τέταρτον, διάφορα βοηθητικά εξαρτήματα, όπως τον διακόπτη φώτων στοπ (ενημερώνει τη μονάδα ελέγχου για το πάτημα του φρένου), την προειδοποιητική λυχνία ABS στο ταμπλό οργάνων και, σε ορισμένα μοντέλα (κυρίως 4WD), τον αισθητήρα επιβράδυνσης του αυτοκινήτου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Αισθητήρες στροφών τροχών, ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου, ηλεκτροϋδραυλική μονάδα, και βοηθητικά εξαρτήματα (διακόπτης φώτων στοπ, ενδεικτική λυχνία ABS, αισθητήρας επιβράδυνσης σε 4WD)

Αρχή λειτουργίας αισθητήρα στροφών

Ερώτηση: Ποια είναι η αρχή λειτουργίας του αισθητήρα στροφών του συστήματος;

Απάντηση:

• Ποια είναι η αρχή λειτουργίας του αισθητήρα στροφών του συστήματος;

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο αισθητήρας στροφών του ABS είναι αισθητήρας επαγωγικού τύπου και αποτελείται από ένα πηνίο τυλιγμένο γύρω από έναν μόνιμο μαγνήτη, τοποθετημένο σε σταθερή θέση σε απόσταση περίπου 1 έως 1,5 mm από έναν οδοντωτό τροχό (γρανάζι), ο οποίος περιστρέφεται μαζί με τον τροχό του αυτοκινήτου (τοποθετημένος στο ημιαξόνιο, στο μουαγιέ, στο διαφορικό ή στον κεντρικό άξονα, ανάλογα με το σημείο μέτρησης). Καθώς περιστρέφεται ο οδοντωτός τροχός, τα δόντια του περνούν διαδοχικά μπροστά από τον μόνιμο μαγνήτη του αισθητήρα, μεταβάλλοντας το μαγνητικό πεδίο που διαπερνά το πηνίο· αυτή η μεταβαλλόμενη μαγνητική ροή επάγει (παράγει) στο πηνίο μια εναλλασσόμενη τάση, της οποίας η συχνότητα είναι ανάλογη με την ταχύτητα περιστροφής του τροχού — όσο πιο γρήγορα περιστρέφεται ο τροχός, τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα (και το πλάτος) του παραγόμενου σήματος. Αυτό το σήμα εναλλασσόμενης τάσης στέλνεται στην ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου, η οποία το αναλύει για να υπολογίσει την ταχύτητα, την επιτάχυνση, την επιβράδυνση και την ολίσθηση κάθε τροχού.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Επαγωγικός αισθητήρας: πηνίο γύρω από μόνιμο μαγνήτη, τοποθετημένο κοντά (1-1,5 mm) σε οδοντωτό τροχό — η περιστροφή των δοντιών παράγει εναλλασσόμενη τάση με συχνότητα ανάλογη της ταχύτητας του τροχού

Μέρη ηλεκτροϋδραυλικής μονάδας

Ερώτηση: Από ποια μέρη αποτελείται η ηλεκτροϋδραυλική μονάδα;

Απάντηση:

• Από ποια μέρη αποτελείται η ηλεκτροϋδραυλική μονάδα;

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η ηλεκτροϋδραυλική μονάδα, που αποτελεί τον ενεργοποιητή του συστήματος ABS, περιλαμβάνει πέντε βασικά μέρη. Πρώτον, τον ηλεκτροκινητήρα και την αντλία, οι οποίοι διοχετεύουν το υγρό των φρένων που αφαιρέθηκε κατά τη μείωση της πίεσης από το κυλινδράκι κάθε τροχού, πάλι πίσω στο αντίστοιχο κύκλωμα των φρένων. Δεύτερον, τον συσσωρευτή της πίεσης του κυκλώματος, ο οποίος διατηρεί την πίεση του συστήματος. Τρίτον, τις ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες, οι οποίες ρυθμίζουν την πίεση του κυκλώματος (ανοίγοντας/κλείνοντας ανάλογα με την επιθυμητή κατάσταση αύξησης, μείωσης ή κράτησης της πίεσης). Τέταρτον, τον αποσβεστήρα παλμών, ο οποίος απορροφά τις παλμικές δονήσεις που δημιουργούνται από τη λειτουργία των ηλεκτρομαγνητικών βαλβίδων και θα έφταναν διαφορετικά μέχρι το πεντάλ των φρένων, ενοχλώντας τον οδηγό. Πέμπτον, διάφορα ρελέ, όπως το ρελέ της αντλίας και το ρελέ λειτουργίας έκτακτης ανάγκης, τα οποία ελέγχουν το ηλεκτρικό κύκλωμα τροφοδοσίας της μονάδας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Ηλεκτροκινητήρας+αντλία, συσσωρευτής πίεσης, ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες, αποσβεστήρας παλμών, ρελέ (αντλίας, έκτακτης ανάγκης)

Παραλλαγές συστημάτων ABS

Ερώτηση: Ποιες παραλλαγές των συστημάτων ABS γνωρίζετε;

Απάντηση:

• Ποιες παραλλαγές των συστημάτων ABS γνωρίζετε;

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ανάλογα με τον τύπο του κυκλώματος υγρών φρένων που χρησιμοποιεί το αυτοκίνητο (τύπου χιαστί, εμπρός-πίσω ή διαγώνιο) και τον αριθμό των αισθητήρων που χρησιμοποιούνται στους τροχούς, έχουν διαμορφωθεί έξι παραλλαγές συστημάτων πέδησης ABS. Η 1η και η 2η παραλλαγή χρησιμοποιούν 4 αισθητήρες (έναν σε κάθε τροχό) και ελέγχουν 4 ανεξάρτητα κανάλια (τετρακάναλο σύστημα), με τη διαφορά ότι η πρώτη έχει διπλό κύκλωμα φρένων εμπρός-πίσω ενώ η δεύτερη κύκλωμα τύπου χιαστί. Η 3η παραλλαγή χρησιμοποιεί 3 αισθητήρες και ελέγχει 3 κανάλια (τρικάναλο σύστημα): από έναν αισθητήρα σε κάθε μπροστινό τροχό, και έναν κοινό αισθητήρα που παρακολουθεί την κατάσταση και των δύο πίσω τροχών μαζί, με διπλό κύκλωμα φρένων εμπρός-πίσω. Η 4η παραλλαγή χρησιμοποιεί επίσης 3 αισθητήρες (όπως η 3η) αλλά ελέγχει μόνο 2 κανάλια. Τέλος, η 5η και η 6η παραλλαγή χρησιμοποιούν μόνο 2 αισθητήρες (έναν σε κάθε μπροστινό τροχό) και ελέγχουν 2 κανάλια (δικάναλο σύστημα), με διπλό κύκλωμα εμπρός-πίσω στην πρώτη περίπτωση και κύκλωμα τύπου χιαστί στη δεύτερη.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Έξι παραλλαγές: 4 αισθητήρες/4 κανάλια (2 εκδοχές: εμπρός-πίσω ή χιαστί κύκλωμα), 3 αισθητήρες/3 κανάλια, 3 αισθητήρες/2 κανάλια, 2 αισθητήρες/2 κανάλια (2 εκδοχές: εμπρός-πίσω ή χιαστί)

Τετρακαναλικό vs δικάναλο σύστημα ABS

Ερώτηση: Ποια είναι τα πλεονεκτήματα - μειονεκτήματα μεταξύ ενός τετρακαναλικού συστήματος ABS και ενός δικάναλου συστήματος ABS;

Απάντηση:

• Ποια είναι τα πλεονεκτήματα - μειονεκτήματα μεταξύ ενός τετρακαναλικού συστήματος ABS και ενός δικάναλου συστήματος ABS;

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το τετρακαναλικό σύστημα ABS χρησιμοποιεί έναν ξεχωριστό αισθητήρα στροφών για κάθε έναν από τους τέσσερις τροχούς και ελέγχει ανεξάρτητα, μέσω τεσσάρων χωριστών καναλιών, την πίεση των φρένων σε κάθε κυλινδράκι ξεχωριστά. Το βασικό του πλεονέκτημα είναι η μεγαλύτερη ακρίβεια ελέγχου: επειδή κάθε τροχός παρακολουθείται και ρυθμίζεται ανεξάρτητα, το σύστημα μπορεί να εκμεταλλευτεί καλύτερα τις διαφορετικές συνθήκες πρόσφυσης κάτω από κάθε τροχό ξεχωριστά (π.χ. όταν η μία πλευρά του δρόμου είναι ολισθηρή και η άλλη όχι), πετυχαίνοντας καλύτερη απόδοση φρεναρίσματος και μεγαλύτερη ασφάλεια σε δύσκολες/ανομοιόμορφες συνθήκες οδοστρώματος. Το μειονέκτημά του είναι η μεγαλύτερη πολυπλοκότητα κατασκευής (τέσσερις αισθητήρες, τέσσερα ανεξάρτητα κανάλια στην ηλεκτροϋδραυλική μονάδα, πιο σύνθετη ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου) και το αντίστοιχα υψηλότερο κόστος κατασκευής και συντήρησης. Το δικάναλο σύστημα, αντίθετα, χρησιμοποιεί μόνο δύο αισθητήρες και ελέγχει μόνο δύο κανάλια πίεσης, με αποτέλεσμα απλούστερη και φθηνότερη κατασκευή, αλλά μειωμένη ακρίβεια ελέγχου, αφού δύο τροχοί μοιράζονται το ίδιο κανάλι ρύθμισης πίεσης — έτσι δεν μπορεί να αξιοποιήσει πλήρως τη διαφορετική πρόσφυση κάθε μεμονωμένου τροχού, με αποτέλεσμα ελαφρώς χειρότερη απόδοση σε ανομοιόμορφο οδόστρωμα σε σχέση με το τετρακαναλικό.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Τετρακαναλικό: μεγαλύτερη ακρίβεια/απόδοση (κάθε τροχός ξεχωριστά) αλλά πιο πολύπλοκο/ακριβό· Δικάναλο: απλούστερο/φθηνότερο αλλά μικρότερη ακρίβεια (2 τροχοί μοιράζονται κανάλι)

Βασικοί έλεγχοι συστήματος ABS

Ερώτηση: Ποιοι βασικοί έλεγχοι υπάρχουν και πώς γίνονται σε ένα τυπικό σύστημα ABS;

Απάντηση:

• Ποιοι βασικοί έλεγχοι υπάρχουν και πώς γίνονται σε ένα τυπικό σύστημα ABS;

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στο συμβατικό τμήμα του συστήματος πέδησης (κυλινδράκια, τακάκια, δισκόπλακες κ.λπ.) ισχύουν οι ίδιοι έλεγχοι/συντήρηση όπως σε κάθε τυπικό σύστημα φρένων. Ο έλεγχος του καθαυτό συστήματος ABS γίνεται κυρίως με τη βοήθεια ειδικής διαγνωστικής συσκευής, η οποία συνδέεται στο σύστημα και μπορεί να διαβάσει τους κωδικούς βλαβών που είναι αποθηκευμένοι στη μνήμη της ηλεκτρονικής μονάδας ελέγχου (εγκεφάλου) — βλάβες όπως προβλήματα στους αισθητήρες στροφών, στις ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες, στο μοτέρ της αντλίας, στα ρελέ ή στη συνδεσμολογία/καλωδίωση εντοπίζονται όλες με αυτόν τον τρόπο. Ειδικά ο αισθητήρας στροφών μπορεί να ελεγχθεί επιπλέον και με ένα απλό πολύμετρο ή με τη βοήθεια παλμογράφου, αφού είναι επαγωγικός αισθητήρας και παράγει εναλλασσόμενη τάση που μπορεί να μετρηθεί άμεσα. Μετά από κάθε επισκευή ή αντικατάσταση εξαρτήματος, είναι απαραίτητο να γίνεται μηδενισμός των αποθηκευμένων βλαβών από τη μνήμη της ηλεκτρονικής μονάδας ελέγχου, ενώ κατά την επισκευή πρέπει να χρησιμοποιούνται τα ανταλλακτικά που προτείνει ο κατασκευαστής και οι σωστές ροπές σύσφιξης, ώστε να διασφαλίζεται η συνοχή όλων των συναρμολογούμενων εξαρτημάτων.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Συμβατικό τμήμα: όπως σε κάθε σύστημα φρένων· ηλεκτρονικό τμήμα: με διαγνωστική συσκευή (ανάγνωση κωδικών βλάβης) και, για τον αισθητήρα στροφών, με πολύμετρο/παλμογράφο — με μηδενισμό μνήμης μετά την επισκευή