W poprzednich częściach tego cyklu opisano rodzaje i zadania układów hamulcowych, strukturę układów hamulcowych (sterowanych hydraulicznie, pneumatycznie i elektropneumatycznie), wymagania prawne dotyczące układów hamulcowych, parametry diagnostyczne i kryteria oceny stanu technicznego tych układów, metody sprawdzania układów hamulcowych oraz przyrządy do ich diagnozowania (do badań wstępnych, do diagnozowania instalacji pneumatycznej i do badania sił hamowania). Obecnie zostaną opisane kolejne urządzenia rolkowe do kontroli sił hamowania, urządzenia do badania hamulca najazdowego przyczepy i do kontroli urządzenia przeciwblokującego ABS.
1. Urządzenia rolkowe do kontroli sił hamowania
Zastosowana konstrukcja urządzeń rolkowych do kontroli działania hamulców zmierza między innymi w kierunku stosowania stanowisk uniwersalnych, które umożliwiają badanie zarówno pojazdów osobowych, jak i ciężarowych (rozszerzenie zakresu zastosowania). Do grupy nowoczesnych, w pełni zautomatyzowanych urządzeń należy uniwersalne urządzenie rolkowe do badania hamulców IW4/IW7 firmy Maha (rys. 1). Wersja uniwersalna i ciężarowa tego stanowiska jest zespolona z wagą oraz testerem do badania prędkościomierzy (opcja). Bezprzewodowe czujniki ciśnienia umożliwiają kontrolę powietrznych układów przenoszących. W zespołach napędowych zastosowano elektroniczne układy pomiarowe sił hamowania z czujnikami tensometrycznymi. Urządzenie wyposażone jest w układy automatycznego włączania i wyłączania, a także wspomagania wyjazdu z rolek. Sterowanie urządzeniem realizowane jest z miejsca kierowcy, bezprzewodowo za pomocą fal radiowych. Stanowisko rolkowe współpracuje z komputerem, kolorowym monitorem i ze zdalnie sterowaną drukarką. Komputerowa jednostka sterująca pracuje w czasie rzeczywistym, co umożliwia odczytywanie na bieżąco mierzonych parametrów diagnostycznych na ekranie monitora oraz na wskaźnikach analogowych. Wyniki badania można również otrzymać w formie wydruku.
W celu sprawdzenia hamulców w pojazdach z nierozłączalnym napędem na 4 koła urządzenie umożliwia odwracanie kierunku obrotów jednego zespołu napędowego oraz takie wyregulowanie jego prędkości obrotowej, aby wał napędowy pojazdu pozostawał nieruchomy. Układ regulacji pozwala także na unieruchomienie jednego zespołu rolek, co umożliwia sprawdzenie mechanizmu różnicowego z samoczynnym blokowaniem.
Po wprowadzeniu niezbędnych danych dotyczących pojazdu (parametry techniczne, dane identyfikacyjne) oraz danych właściciela pojazdu i diagnosty należy zamocować bezprzewodowe czujniki ciśnienia w złączach kontrolnych instalacji powietrznej, dociążyć pojazd oraz rozpocząć badania. Na urządzenie rolkowe wprowadza się poszczególne osie badanego pojazdu. Kolejno wykonywane są pomiary i obliczenia. Komputerowa jednostka sterująca gromadzi, przechowuje i analizuje zebrane dane pomiarowe dotyczące:
- oporów toczenia kół jezdnych,
- zmierzonych sił hamowania i ich rozdziału,
- nierównomierności siły hamowania poszczególnych kół,
- wskaźnika skuteczności hamowania,
- obciążenia kół i osi pojazdu,
- ciśnień roboczych i sterujących w pneumatycznym układzie przenoszącym,
- czasu reakcji hamulców,
- siły nacisku na pedał hamulca.
Zarówno zmierzone, jak i obliczone wartości parametrów diagnostycznych mogą być przedstawione w protokole z badań (dla każdej osi oddzielnie) w postaci liczbowej oraz na wykresach (rys. 2):
- siły hamowania i ciśnienia roboczego w funkcji czasu hamowania,
- wskaźnika skuteczności hamowania i ciśnienia roboczego w funkcji ciśnienia sterującego,
- siły hamowania każdego koła od ciśnienia roboczego podczas naciskania i zwalniania pedału hamulca,
- dopasowania układów hamulcowych pojazdu ciągnącego i przyczepy (nałożone wykresy zbiorcze wskaźnika skuteczności hamowania w funkcji ciśnienia sterującego pojazdu ciągnącego i przyczepy).
W przypadku zespołu pojazdów wymaga się odpowiedniej synchronizacji działania hamulców pojazdu ciągnącego i przyczepy (naczepy). Właściwa synchronizacja działania hamulców obu pojazdów powinna zapobiegać utracie prostoliniowego toru jazdy, prowadzącego do składania się zespołu. Warunkiem prawidłowej synchronizacji jest taki dobór skuteczności hamowania przyczepy w funkcji ciśnienia w przewodzie sterującym, aby w pierwszej fazie hamowania pojawiła się w sprzęgu pojazdów nieznaczna siła rozciągająca, utrzymująca współosiowość pojazdu ciągnącego i przyczepy.
Na wykresach można wprowadzić przedziały dopuszczalnych wartości mierzonych parametrów, co znakomicie ułatwia i przyspiesza analizę oraz ocenę otrzymanych wyników. W idealnym przypadku charakterystyka działania układów hamulcowych zespołu pojazdów powinna wyróżniać się jednoczesnością zmian i jednakową skutecznością hamowania. Ponieważ przypadek taki jest możliwy jedynie w teorii, określone są pewne pola tolerancji, poza które nie mogą wykraczać wartości charakterystyk hamowania obydwu tych pojazdów, jeżeli mają być uznane za zgodne z wymaganiami. Krzywe wskaźnika skuteczności hamowania pojazdu ciągnącego i przyczepy powinny przebiegać w obrębie pola tolerancji. Niezależnie od tego, im bardziej zbliżone są do siebie krzywe dla obydwu pojazdów, tym lepsze jest zachowanie się całego zestawu podczas hamowania w rzeczywistych warunkach drogowych. Jeżeli krzywe przecinają linie graniczne pola tolerancji, konieczne jest skorygowanie charakterystyki układów hamulcowych całego zestawu. Ponieważ w większości przypadków praca hamulców odbywa się w początkowej części charakterystyki, w tym właśnie zakresie wskaźniki skuteczności hamowania pojazdu ciągnącego i przyczepy (naczepy) nie powinny się wzajemnie od siebie za bardzo różnić.
Urządzenia rolkowe do badania układów hamulcowych pojazdów o dopuszczalnej masie całkowitej ponad 3,5 t są produkowane przez firmy: Beissbarth, Cartec, Certus, Hofmann, Maha, Nussbaum, Saxon, Unimetal i inne. Niektóre z nich oferują również urządzenia rolkowe uniwersalne. Przedstawione możliwości nowej generacji urządzeń płytowych i rolkowych uwidaczniają ogromny postęp w technice badań układów hamulcowych samochodów osobowych, ciężarowych, autobusów, przyczep oraz naczep. Zasady postępowania, jakie obowiązują podczas kontroli skuteczności działania hamulców pojazdów, są uregulowane prawnie.
2. Urządzenia do badania hamulca najazdowego
Obowiązujące przepisy nakładają na stacje kontroli pojazdów obowiązek wyposażenia stanowiska kontrolnego w przyrząd do wymuszania kontrolowanego nacisku na mechanizm sterowania hamulcem najazdowym przyczepy. Sposób prowadzenia kontroli na urządzeniach do badania hamulca najazdowego opisano na przykładzie przyrządów WN 400 firmy Arcon oraz CPV 2000 firmy Cartec.
Urządzenie WN 400 jest przeznaczone do badania skuteczności działania hamulca najazdowego przyczep samochodowych o dopuszczalnej masie całkowitej od 750 do 3500 kg. Przyrząd składa się z dwóch zasadniczych zespołów (rys. 3):
- szafy sterującej z układem pneumatycznym (zbiornik, zawór sterujący, reduktor, manometr),
- siłownika pneumatycznego zakładanego na zaczep kulowy przyczepy.
Zasada działania urządzenia polega na wywieraniu kontrolowanego nacisku na mechanizm sterujący hamulca najazdowego przyczepy. Przyczepę łączy się z samochodem za pośrednictwem siłownika pneumatycznego, którego cylinder jest zamocowany do zaczepu przyczepy, natomiast tłoczysko – do kuli haka holowniczego samochodu. Po ustawieniu kół przyczepy na rolkach urządzenia do pomiaru siły hamowania do siłownika doprowadza się sprężone powietrze i wywiera na zaczep przyczepy odpowiednią siłę, jednocześnie mierzy się uzyskane na kołach przyczepy siły hamowania. Zakres sił wywieranych na mechanizm hamulca najazdowego wynosi 70-400 daN, a ciśnienie w instalacji pneumatycznej urządzenia – do 0,95 MPa.
W celu zbadania skuteczności działania hamulca najazdowego przyczepy należy wykonać następujące czynności:
- wprowadzić obciążoną przyczepę na stanowisko rolkowe do badania sił hamowania i zabezpieczyć przed przemieszczaniem,
- podeprzeć dyszel przyczepy, wcisnąć kulę siłownika w gniazdo zaczepu przyczepy i zatrzasnąć zaczep,
- ustawić oś siłownika równolegle do osi podłużnej zaczepu przyczepy i opasać zaczep przyczepy ściągaczem taśmowym zamocowanym do obudowy siłownika,
- podłączyć przewód pneumatyczny zasilający siłownik,
- przez pokręcanie pokrętłem zaworu redukcyjnego ustawić wskazówki wskaźnika siły na wartości odpowiadające sile niezbędnej do wywarcia nacisku na mechanizm hamulca najazdowego przyczepy,
- włączyć urządzenie rolkowe,
- przestawić pokrętło „siłownik” w położenie „napełnianie”,
- odczytać wartości sił hamowania wskazywane przez urządzenie rolkowe.
Po naciśnięciu na zaczep przyczepy siłą wynoszącą 10% dopuszczalnego ciężaru całkowitego hamulec najazdowy powinien rozwinąć na obu kołach siłę hamowania stanowiącą 40% dopuszczalnego ciężaru całkowitego przyczepy. Przyrząd CPV 2000 firmy Cartec (rys. 4) jest przeznaczony do sprawdzania hamulca najazdowego przyczep samochodowych, zwłaszcza z hakiem kulowym, o dopuszczalnej masie całkowitej do 1700 kg. Maksymalna mierzona siła pociągowa wynosi 1000 daN, a możliwość rozciągnięcia do 100 mm. Wywierana siła nacisku osiowego wynosi 100 daN. Układ pomiarowy siły ma czujniki tensometryczne i jest zasilany stałym napięciem 12 V. Wskaźnik z wyświetlaczem LCD o zakresie 0-1000 daN występuje w trzech wersjach, zależnie od typu urządzenia rolkowego stanowiska.
Innym przykładem urządzenia do wywierania kontrolowanego nacisku na mechanizm sterowania hamulcem najazdowym przyczepy jest przyrząd BTT-500 firmy Unimetal (rys. 5).
3. Przyrządy do diagnozowania układów przeciwblokujących
Obowiązujące przepisy dotyczące okresowych badań technicznych pojazdów nie określają zakresu kontroli układu przeciwblokującego (ABS). System ABS uruchamiany jest dopiero przy prędkościach większych od około 10 km/h i dlatego nie można sprawdzić jego działania na stosowanych obecnie urządzeniach rolkowych do pomiaru sił hamowania metodą quasi-statyczną (za mała prędkość obrotowa rolek).
Dotychczasowy nadzór nad działaniem układów przeciwblokujących podczas eksploatacji obejmuje bieżącą kontrolę stanu układów elektronicznych przez system autodiagnostyki oraz stosowanie testerów diagnostycznych do zlokalizowania usterek układu. Kontrolują one parametry elektryczne poszczególnych elementów układu ABS. Natomiast części mechaniczne oraz zespoły hydrauliczne i pneumatyczne (zawory) nie są na bieżąco kontrolowane. W związku z tym powstaje problem kontroli funkcjonowania układu hamulcowego z ABS jako całości. Obecnie całościową kontrolę działania układu przeciwblokującego można przeprowadzić w warunkach próby drogowej. Sprawdzić można tylko, czy przy intensywnym hamowaniu koła nie są blokowane w sposób trwały. Natomiast jakość działania układu ABS nie jest badana. Kontrola stanu technicznego elementów mechanicznych układów ABS (z systemem modulatorów) polega na wykonaniu całego zestawu prób i testów dynamicznych. Dokładny opis sposobu sprawdzania takich układów można znaleźć na przykład w publikacjach wydawnictwa Autodata dotyczących układów hamulcowych.
3.1. System autodiagnostyki układów ABS
Ze względów bezpieczeństwa jazdy system autodiagnostyki w układach przeciwblokujących spełnia szczególnie ważną rolę. Jest on zespolony z elektronicznym modułem sterującym. Zadaniem systemu jest kontrolowanie parametrów elektrycznych elementów układu ABS, porównywanie ich z wartościami zadanymi w programie, zapamiętywanie niezgodności parametrów mierzonych z zadanymi i sygnalizowanie tego faktu na tablicy wskaźników (lampka kontrolna). Zaświecenie się lampki oznacza konieczność przetestowania układu ABS. Jeśli lampka świeci w sposób ciągły, świadczy to o trwałym uszkodzeniu układu. Natomiast, jeżeli lampka świeci się okresowo, świadczy to o chwilowych usterkach układu, trudnych do zlokalizowania. System autodiagnostyki realizowany jest przez odpowiednią budowę modułu sterującego i odpowiednie jego oprogramowanie, które obejmuje: kontrolę poprawności przetwarzania informacji przez moduł sterujący, ocenę poprawności sygnałów wejściowych z czujników prędkości kół oraz kontrolę zdatności obwodów elektrycznych modulatora. Jeżeli zostaną stwierdzone nieprawidłowości, moduł sterujący wyłącza układ ABS, a układ hamulcowy działa w sposób konwencjonalny.
3.2. Testery diagnostyczne ABS
Za pomocą testera układu ABS można dokładnie sprawdzić układy elektryczne i elektroniczne w logicznej kolejności prowadzącej do wykrycia niezdatnego elementu. Wprowadzone obecnie do praktyki przyrządy z rozszerzoną pamięcią operacyjną mają możliwość zarejestrowania i zapamiętania przebiegów prędkości kół podczas próby hamowania z uruchomionym układem ABS. Dane te można następnie przedstawić w formie wykresu i przeanalizować prawidłowość przebiegu prędkości kół w czasie hamowania. Wadą większości testerów diagnostycznych ABS jest brak uniwersalności. Praktycznie każdy typ układu przeciwblokującego wymaga stosowania inaczej kodowanego testera. Z tych powodów przyrządy te nie mogą być jeszcze wprowadzone do okresowych badań technicznych pojazdów. Testery układu ABS, po podłączeniu do gniazda diagnostycznego, umożliwiają przeprowadzenie kontroli elementów elektrycznych układu przeciwblokującego w następującym zakresie:
- wyświetlenie numerów kodów usterek zapamiętanych przez moduł sterujący podczas pracy układu ABS oraz identyfikacja elementu, w którym nastąpiło uszkodzenie – w ten sposób kontrolowane są obwody elektryczne zaworów elektrohydraulicznych i elektropneumatycznych, ciągłość przewodów między elementami układu sterującego, stan modułu sterującego, prawidłowość sygnałów od czujników prędkości obrotowej kół, napięcie akumulatora;
- kontrola parametrów elektrycznych wybranego elementu układu ABS;
- uzyskanie informacji tekstowej o rzeczywistych wartościach parametrów elektrycznych, charakteryzujących stan wszystkich czujników i ich sygnałów;
- zbadanie poprawności działania czujników prędkości obrotowej kół w czasie powolnej jazdy (od 20 km/h do zatrzymania pojazdu) przez porównanie ich sygnałów między sobą oraz sprawdzenie sygnałów po zatrzymaniu pojazdu;
- skasowanie zapamiętanych kodów usterek.
Spotykane przyrządy do sprawdzania układów przeciwblokujących opracowywane są przez różnych producentów (z reguły przez wytwórców ABS) i najczęściej pozwalają zdiagnozować tylko układ przeciwblokujący danego producenta.
Na przykład firma Wabco oferuje następujące możliwości diagnozowania układów przeciwblokujących:
- kod błyskowy,
- elektroniczny przyrząd diagnostyczny,
- komputerowy przyrząd diagnostyczny,
- komputer z odpowiednim programem diagnostycznym.
Zastosowanie kodu błyskowego umożliwia uzyskanie informacji o usterkach obwodu elektrycznego ABS na podstawie odpowiedniej sygnalizacji migowej lampki kontrolnej. Elektroniczny (kompaktowy) przyrząd diagnostyczny do kontroli elementów układu ABS pokazano na rys. 6. Za pomocą tego przyrządu sprawdza się prawidłowość działania zespołów ABS i stan przewodów elektrycznych. Wszelkie uszkodzenia przewodów, czujników, elektromagnesów zaworów, zespołu zabezpieczającego i zespołu informacyjnego oraz lampek kontrolnych są sygnalizowane przez wyświetlenie wyników cyfrowych według określonego kodu. Zespół sterujący ABS nie jest sprawdzany, w razie uszkodzenia należy go wymienić. Diagnostyki dokonuje się po podłączeniu przyrządu do złącza kontrolnego ABS w pojeździe (można również zastosować adapter przyłączeniowy). Naciśnięcie kolejnych przycisków powoduje samoczynne wykonanie testów sprawdzających poszczególnych elementów ABS. Urządzenie jest zasilane z instalacji elektrycznej pojazdu, także podczas sprawdzania układu ABS przyczepy połączonej z samochodem. Inny kompaktowy przyrząd diagnostyczny firmy Wabco do badania układów ABS przedstawiono na rys. 7. Podłączenie przyrządu do gniazda diagnostycznego pojazdu odbywa się za pomocą adapterów przyłączeniowych. Usterki występujące w układzie ABS można odczytać na wyświetlaczu przyrządu. Lokalizacja usterek odbywa się na podstawie opisu prezentowanego przez przyrząd. Do kontroli działania elektronicznej części sterującej hamulców (w tym nowych wariantów urządzenia ABS) firma Wabco dostarcza komputerowe urządzenie diagnostyczne pokazane na rys.8. Przyrząd służy także do diagnozowania układu elektronicznego zawieszenia powietrznego ECAS i innych układów elektronicznych (np. ASR). Diagnozowanie odbywa się automatycznie za pomocą kart magnetycznych z programami dostosowanymi do poszczególnych wariantów urządzenia ABS. Przyrząd za pomocą przewodu diagnostycznego (zgodnego z normą ISO 9141) należy podłączyć do gniazda diagnostycznego pojazdu. Jeżeli samochód nie ma odpowiedniego złącza diagnostycznego, to używa się adaptera przyłączeniowego. Urządzenie umieszczone jest w obudowie, która w przedniej ścianie ma następujące elementy:
- przyłącze do podłączenia przewodu diagnostycznego do gniazda diagnostycznego instalacji elektronicznej pojazdu,
- szczelinę do wsuwania karty magnetycznej z programem określającym tryb działania urządzenia,
- ciekłokrystaliczny wyświetlacz (4 wiersze po 40 znaków),
- przyciski do sterowania urządzeniem w celu przeprowadzenia odpowiednich procedur (wybór indywidualnych etapów kontroli w głównym menu, wybór zakresu kontroli, wyjaśnienia i wyjście),
- przyłącze do podłączenia miernika uniwersalnego (specjalnym przewodem),
- wyjście do klawiatury zewnętrznej.
Na tylnej ścianie urządzenie ma wyjścia do drukarki lub komputera PC. Zakres napięcia zasilania wynosi 12 i 24 V. Dzięki temu urządzenie może być zasilane z akumulatora lub zewnętrznej jednostki zasilającej. Oprócz tego w skład osprzętu urządzenia wchodzą: karty magnetyczne, przewody do miernika uniwersalnego, przewód diagnostyczny, złącze adaptacyjne uniwersalne z wtyczką i klawiatura zewnętrzna. Po włożeniu karty magnetycznej przyrząd przeprowadza autotestowanie. Następnie, wciskając wskazany przycisk, diagnosta uruchamia odpowiedni program. W ten sposób elektroniczna jednostka sterująca (ECU) przenosi wszystkie niezbędne dane do urządzenia diagnostycznego zgodnie z programem karty. Zależnie od programu następujące procedury powinny być wyświetlone w menu głównym DIAGNOSIS:
- pamięć usterek,
- sprawdzenie działania,
- ustawienie parametrów.
Usterki w układzie sterującym są wyświetlane na ekranie urządzenia diagnostycznego. Wskazywane są rodzaje usterek i częstotliwość ich występowania, w tym usterek krótkotrwałych (występujących sporadycznie). W celu lokalizacji usterki możliwe jest automatyczne przesterowanie urządzenia na funkcję miernika uniwersalnego. Diagnosta przeprowadza wtedy pomiary fizycznych wielkości w określonych obszarach. W tym celu stosuje się specjalny przewód adaptacyjny do połączenia z wiązką przewodów pojazdu zamiast z jednostką sterującą ECU. Po skutecznej naprawie usterki są wymazywane z pamięci. Procedura sprawdzania działania umożliwia zbadanie działania wszystkich części składowych układu (zaworów, czujników, przekaźników, przełączników i lampek).
Za pomocą urządzenia wytwórca pojazdu lub diagnosta może modyfikować lub wprowadzać dane do pamięci ECU. Ten rodzaj modyfikacji danych wymaga zgody wytwórcy ECU lub producenta pojazdu. Tylko personel upoważniony powinien wykonywać taką modyfikację. Zmiana danych może być wprowadzona za pomocą przycisków lub zewnętrznej klawiatury.
Komputerowe urządzenie diagnostyczne firmy Wabco charakteryzuje się następującymi właściwościami:
- bezpośrednim połączeniem z elektroniczną jednostką sterującą (ECU),
- przejrzystością informacji tekstowych prezentowanych na wyświetlaczu,
- możliwością wykorzystania urządzenia jako miernika uniwersalnego,
- możliwością sprawdzania części składowych układu oraz wiązek przewodów,
- precyzyjną lokalizacją usterek z podaniem sposobu ich naprawy,
- pełnym wyborem testów działania (dla wszystkich elementów układu),
- pomoc „on-line” może być wyświetlana między poszczególnymi etapami kontroli (w razie konieczności dokładniejszego opisu).
Najbardziej rozbudowany system diagnostyczny układu przeciwblokującego (ABS) polega na zastosowaniu komputera z odpowiednim programem. Ten sposób uzyskania diagnozy dostępny jest dla niektórych rodzajów najnowszych elektronicznych urządzeń sterujących. Innym przykładem uniwersalnego urządzenia diagnostycznego przystosowanego do sprawdzania układów ABS, ASR i EBS w pojazdach samochodowych oraz przyczepach (naczepach) jest przyrząd MTS ZB 9200 firmy Knorr-Bremse (rys.9). Urządzenie umożliwia diagnozowanie układów elektronicznych różnych wytwórców (np. Bosch, Grau, Knorr-Bremse, Wabco). Przyrząd należy podłączyć bezpośrednio do sterownika, co pozwala na diagnozowanie pojazdów różnych marek.
Urządzenie MTS składa się z niżej wymienionych zasadniczych zespołów:
- stacja bazowa z napędami płyt CD i dyskietek 3,5” oraz zasilaczem i kompletem przyłączy;
- laptop (tester-komputer przenośny) wykonany w wersji warsztatowej (odporny na wstrząsy) i obsługiwany przez ekran dotykowy;
- interfejsy uniwersalne, służące do połączenia przyrządu z pojazdem;
- przystawka do pomiaru ciśnień umożliwiająca pomiar ciśnienia w ośmiu punktach instalacji powietrznej pojazdu (opcja);
- szafka na kółkach.
Diagnozowanie można wykonać w sposób automatyczny, manualnie lub według błędów zapamiętanych przez sterownik. Urządzenie umożliwia diagnozowanie (wykrywanie usterek) z jednoczesnym pomiarem parametrów elektrycznych i pneumatycznych w kontrolowanych układach. Ponadto oprogramowanie systemu MTS jest przystosowane do tworzenia bazy klientów i pojazdów, archiwizacji wyników badań oraz wydrukowania protokołu z badań. Urządzenie rozpoznaje rodzaj oraz strukturę diagnozowanych układów i w wielu przypadkach samodzielnie przeprowadza pomiary, natomiast diagnosta decyduje o zakresie kontroli. Oprogramowanie systemu zawiera również opisy badanych układów, ich schematy, procedury diagnostyczne oraz dane techniczne typowych układów i zespołów. Przedstawiona wersja urządzenia MTS umożliwia diagnozowanie układów ABS i układów ASR w około 90% użytkowanych samochodów i przyczep (naczep) oraz badanie hamulców sterowanych elektropneumatycznie (EBS) w pojazdach takich marek, jak: MAN, Renault, Scania i Volvo.
dr inż. Kazimierz Sitek
Literatura artykułu dostępna w redakcji.
Zastosowana konstrukcja urządzeń rolkowych do kontroli działania hamulców zmierza między innymi w kierunku stosowania stanowisk uniwersalnych, które umożliwiają badanie zarówno pojazdów osobowych, jak i ciężarowych (rozszerzenie zakresu zastosowania). Do grupy nowoczesnych, w pełni zautomatyzowanych urządzeń należy uniwersalne urządzenie rolkowe do badania hamulców IW4/IW7 firmy Maha (rys. 1). Wersja uniwersalna i ciężarowa tego stanowiska jest zespolona z wagą oraz testerem do badania prędkościomierzy (opcja). Bezprzewodowe czujniki ciśnienia umożliwiają kontrolę powietrznych układów przenoszących. W zespołach napędowych zastosowano elektroniczne układy pomiarowe sił hamowania z czujnikami tensometrycznymi. Urządzenie wyposażone jest w układy automatycznego włączania i wyłączania, a także wspomagania wyjazdu z rolek. Sterowanie urządzeniem realizowane jest z miejsca kierowcy, bezprzewodowo za pomocą fal radiowych. Stanowisko rolkowe współpracuje z komputerem, kolorowym monitorem i ze zdalnie sterowaną drukarką. Komputerowa jednostka sterująca pracuje w czasie rzeczywistym, co umożliwia odczytywanie na bieżąco mierzonych parametrów diagnostycznych na ekranie monitora oraz na wskaźnikach analogowych. Wyniki badania można również otrzymać w formie wydruku.
W celu sprawdzenia hamulców w pojazdach z nierozłączalnym napędem na 4 koła urządzenie umożliwia odwracanie kierunku obrotów jednego zespołu napędowego oraz takie wyregulowanie jego prędkości obrotowej, aby wał napędowy pojazdu pozostawał nieruchomy. Układ regulacji pozwala także na unieruchomienie jednego zespołu rolek, co umożliwia sprawdzenie mechanizmu różnicowego z samoczynnym blokowaniem.
Po wprowadzeniu niezbędnych danych dotyczących pojazdu (parametry techniczne, dane identyfikacyjne) oraz danych właściciela pojazdu i diagnosty należy zamocować bezprzewodowe czujniki ciśnienia w złączach kontrolnych instalacji powietrznej, dociążyć pojazd oraz rozpocząć badania. Na urządzenie rolkowe wprowadza się poszczególne osie badanego pojazdu. Kolejno wykonywane są pomiary i obliczenia. Komputerowa jednostka sterująca gromadzi, przechowuje i analizuje zebrane dane pomiarowe dotyczące:
- oporów toczenia kół jezdnych,
- zmierzonych sił hamowania i ich rozdziału,
- nierównomierności siły hamowania poszczególnych kół,
- wskaźnika skuteczności hamowania,
- obciążenia kół i osi pojazdu,
- ciśnień roboczych i sterujących w pneumatycznym układzie przenoszącym,
- czasu reakcji hamulców,
- siły nacisku na pedał hamulca.
Zarówno zmierzone, jak i obliczone wartości parametrów diagnostycznych mogą być przedstawione w protokole z badań (dla każdej osi oddzielnie) w postaci liczbowej oraz na wykresach (rys. 2):
- siły hamowania i ciśnienia roboczego w funkcji czasu hamowania,
- wskaźnika skuteczności hamowania i ciśnienia roboczego w funkcji ciśnienia sterującego,
- siły hamowania każdego koła od ciśnienia roboczego podczas naciskania i zwalniania pedału hamulca,
- dopasowania układów hamulcowych pojazdu ciągnącego i przyczepy (nałożone wykresy zbiorcze wskaźnika skuteczności hamowania w funkcji ciśnienia sterującego pojazdu ciągnącego i przyczepy).
W przypadku zespołu pojazdów wymaga się odpowiedniej synchronizacji działania hamulców pojazdu ciągnącego i przyczepy (naczepy). Właściwa synchronizacja działania hamulców obu pojazdów powinna zapobiegać utracie prostoliniowego toru jazdy, prowadzącego do składania się zespołu. Warunkiem prawidłowej synchronizacji jest taki dobór skuteczności hamowania przyczepy w funkcji ciśnienia w przewodzie sterującym, aby w pierwszej fazie hamowania pojawiła się w sprzęgu pojazdów nieznaczna siła rozciągająca, utrzymująca współosiowość pojazdu ciągnącego i przyczepy.
Na wykresach można wprowadzić przedziały dopuszczalnych wartości mierzonych parametrów, co znakomicie ułatwia i przyspiesza analizę oraz ocenę otrzymanych wyników. W idealnym przypadku charakterystyka działania układów hamulcowych zespołu pojazdów powinna wyróżniać się jednoczesnością zmian i jednakową skutecznością hamowania. Ponieważ przypadek taki jest możliwy jedynie w teorii, określone są pewne pola tolerancji, poza które nie mogą wykraczać wartości charakterystyk hamowania obydwu tych pojazdów, jeżeli mają być uznane za zgodne z wymaganiami. Krzywe wskaźnika skuteczności hamowania pojazdu ciągnącego i przyczepy powinny przebiegać w obrębie pola tolerancji. Niezależnie od tego, im bardziej zbliżone są do siebie krzywe dla obydwu pojazdów, tym lepsze jest zachowanie się całego zestawu podczas hamowania w rzeczywistych warunkach drogowych. Jeżeli krzywe przecinają linie graniczne pola tolerancji, konieczne jest skorygowanie charakterystyki układów hamulcowych całego zestawu. Ponieważ w większości przypadków praca hamulców odbywa się w początkowej części charakterystyki, w tym właśnie zakresie wskaźniki skuteczności hamowania pojazdu ciągnącego i przyczepy (naczepy) nie powinny się wzajemnie od siebie za bardzo różnić.
Urządzenia rolkowe do badania układów hamulcowych pojazdów o dopuszczalnej masie całkowitej ponad 3,5 t są produkowane przez firmy: Beissbarth, Cartec, Certus, Hofmann, Maha, Nussbaum, Saxon, Unimetal i inne. Niektóre z nich oferują również urządzenia rolkowe uniwersalne. Przedstawione możliwości nowej generacji urządzeń płytowych i rolkowych uwidaczniają ogromny postęp w technice badań układów hamulcowych samochodów osobowych, ciężarowych, autobusów, przyczep oraz naczep. Zasady postępowania, jakie obowiązują podczas kontroli skuteczności działania hamulców pojazdów, są uregulowane prawnie.
2. Urządzenia do badania hamulca najazdowego
Obowiązujące przepisy nakładają na stacje kontroli pojazdów obowiązek wyposażenia stanowiska kontrolnego w przyrząd do wymuszania kontrolowanego nacisku na mechanizm sterowania hamulcem najazdowym przyczepy. Sposób prowadzenia kontroli na urządzeniach do badania hamulca najazdowego opisano na przykładzie przyrządów WN 400 firmy Arcon oraz CPV 2000 firmy Cartec.
Urządzenie WN 400 jest przeznaczone do badania skuteczności działania hamulca najazdowego przyczep samochodowych o dopuszczalnej masie całkowitej od 750 do 3500 kg. Przyrząd składa się z dwóch zasadniczych zespołów (rys. 3):
- szafy sterującej z układem pneumatycznym (zbiornik, zawór sterujący, reduktor, manometr),
- siłownika pneumatycznego zakładanego na zaczep kulowy przyczepy.
Zasada działania urządzenia polega na wywieraniu kontrolowanego nacisku na mechanizm sterujący hamulca najazdowego przyczepy. Przyczepę łączy się z samochodem za pośrednictwem siłownika pneumatycznego, którego cylinder jest zamocowany do zaczepu przyczepy, natomiast tłoczysko – do kuli haka holowniczego samochodu. Po ustawieniu kół przyczepy na rolkach urządzenia do pomiaru siły hamowania do siłownika doprowadza się sprężone powietrze i wywiera na zaczep przyczepy odpowiednią siłę, jednocześnie mierzy się uzyskane na kołach przyczepy siły hamowania. Zakres sił wywieranych na mechanizm hamulca najazdowego wynosi 70-400 daN, a ciśnienie w instalacji pneumatycznej urządzenia – do 0,95 MPa.
W celu zbadania skuteczności działania hamulca najazdowego przyczepy należy wykonać następujące czynności:
- wprowadzić obciążoną przyczepę na stanowisko rolkowe do badania sił hamowania i zabezpieczyć przed przemieszczaniem,
- podeprzeć dyszel przyczepy, wcisnąć kulę siłownika w gniazdo zaczepu przyczepy i zatrzasnąć zaczep,
- ustawić oś siłownika równolegle do osi podłużnej zaczepu przyczepy i opasać zaczep przyczepy ściągaczem taśmowym zamocowanym do obudowy siłownika,
- podłączyć przewód pneumatyczny zasilający siłownik,
- przez pokręcanie pokrętłem zaworu redukcyjnego ustawić wskazówki wskaźnika siły na wartości odpowiadające sile niezbędnej do wywarcia nacisku na mechanizm hamulca najazdowego przyczepy,
- włączyć urządzenie rolkowe,
- przestawić pokrętło „siłownik” w położenie „napełnianie”,
- odczytać wartości sił hamowania wskazywane przez urządzenie rolkowe.
Po naciśnięciu na zaczep przyczepy siłą wynoszącą 10% dopuszczalnego ciężaru całkowitego hamulec najazdowy powinien rozwinąć na obu kołach siłę hamowania stanowiącą 40% dopuszczalnego ciężaru całkowitego przyczepy. Przyrząd CPV 2000 firmy Cartec (rys. 4) jest przeznaczony do sprawdzania hamulca najazdowego przyczep samochodowych, zwłaszcza z hakiem kulowym, o dopuszczalnej masie całkowitej do 1700 kg. Maksymalna mierzona siła pociągowa wynosi 1000 daN, a możliwość rozciągnięcia do 100 mm. Wywierana siła nacisku osiowego wynosi 100 daN. Układ pomiarowy siły ma czujniki tensometryczne i jest zasilany stałym napięciem 12 V. Wskaźnik z wyświetlaczem LCD o zakresie 0-1000 daN występuje w trzech wersjach, zależnie od typu urządzenia rolkowego stanowiska.
Innym przykładem urządzenia do wywierania kontrolowanego nacisku na mechanizm sterowania hamulcem najazdowym przyczepy jest przyrząd BTT-500 firmy Unimetal (rys. 5).
3. Przyrządy do diagnozowania układów przeciwblokujących
Obowiązujące przepisy dotyczące okresowych badań technicznych pojazdów nie określają zakresu kontroli układu przeciwblokującego (ABS). System ABS uruchamiany jest dopiero przy prędkościach większych od około 10 km/h i dlatego nie można sprawdzić jego działania na stosowanych obecnie urządzeniach rolkowych do pomiaru sił hamowania metodą quasi-statyczną (za mała prędkość obrotowa rolek).
Dotychczasowy nadzór nad działaniem układów przeciwblokujących podczas eksploatacji obejmuje bieżącą kontrolę stanu układów elektronicznych przez system autodiagnostyki oraz stosowanie testerów diagnostycznych do zlokalizowania usterek układu. Kontrolują one parametry elektryczne poszczególnych elementów układu ABS. Natomiast części mechaniczne oraz zespoły hydrauliczne i pneumatyczne (zawory) nie są na bieżąco kontrolowane. W związku z tym powstaje problem kontroli funkcjonowania układu hamulcowego z ABS jako całości. Obecnie całościową kontrolę działania układu przeciwblokującego można przeprowadzić w warunkach próby drogowej. Sprawdzić można tylko, czy przy intensywnym hamowaniu koła nie są blokowane w sposób trwały. Natomiast jakość działania układu ABS nie jest badana. Kontrola stanu technicznego elementów mechanicznych układów ABS (z systemem modulatorów) polega na wykonaniu całego zestawu prób i testów dynamicznych. Dokładny opis sposobu sprawdzania takich układów można znaleźć na przykład w publikacjach wydawnictwa Autodata dotyczących układów hamulcowych.
3.1. System autodiagnostyki układów ABS
Ze względów bezpieczeństwa jazdy system autodiagnostyki w układach przeciwblokujących spełnia szczególnie ważną rolę. Jest on zespolony z elektronicznym modułem sterującym. Zadaniem systemu jest kontrolowanie parametrów elektrycznych elementów układu ABS, porównywanie ich z wartościami zadanymi w programie, zapamiętywanie niezgodności parametrów mierzonych z zadanymi i sygnalizowanie tego faktu na tablicy wskaźników (lampka kontrolna). Zaświecenie się lampki oznacza konieczność przetestowania układu ABS. Jeśli lampka świeci w sposób ciągły, świadczy to o trwałym uszkodzeniu układu. Natomiast, jeżeli lampka świeci się okresowo, świadczy to o chwilowych usterkach układu, trudnych do zlokalizowania. System autodiagnostyki realizowany jest przez odpowiednią budowę modułu sterującego i odpowiednie jego oprogramowanie, które obejmuje: kontrolę poprawności przetwarzania informacji przez moduł sterujący, ocenę poprawności sygnałów wejściowych z czujników prędkości kół oraz kontrolę zdatności obwodów elektrycznych modulatora. Jeżeli zostaną stwierdzone nieprawidłowości, moduł sterujący wyłącza układ ABS, a układ hamulcowy działa w sposób konwencjonalny.
3.2. Testery diagnostyczne ABS
Za pomocą testera układu ABS można dokładnie sprawdzić układy elektryczne i elektroniczne w logicznej kolejności prowadzącej do wykrycia niezdatnego elementu. Wprowadzone obecnie do praktyki przyrządy z rozszerzoną pamięcią operacyjną mają możliwość zarejestrowania i zapamiętania przebiegów prędkości kół podczas próby hamowania z uruchomionym układem ABS. Dane te można następnie przedstawić w formie wykresu i przeanalizować prawidłowość przebiegu prędkości kół w czasie hamowania. Wadą większości testerów diagnostycznych ABS jest brak uniwersalności. Praktycznie każdy typ układu przeciwblokującego wymaga stosowania inaczej kodowanego testera. Z tych powodów przyrządy te nie mogą być jeszcze wprowadzone do okresowych badań technicznych pojazdów. Testery układu ABS, po podłączeniu do gniazda diagnostycznego, umożliwiają przeprowadzenie kontroli elementów elektrycznych układu przeciwblokującego w następującym zakresie:
- wyświetlenie numerów kodów usterek zapamiętanych przez moduł sterujący podczas pracy układu ABS oraz identyfikacja elementu, w którym nastąpiło uszkodzenie – w ten sposób kontrolowane są obwody elektryczne zaworów elektrohydraulicznych i elektropneumatycznych, ciągłość przewodów między elementami układu sterującego, stan modułu sterującego, prawidłowość sygnałów od czujników prędkości obrotowej kół, napięcie akumulatora;
- kontrola parametrów elektrycznych wybranego elementu układu ABS;
- uzyskanie informacji tekstowej o rzeczywistych wartościach parametrów elektrycznych, charakteryzujących stan wszystkich czujników i ich sygnałów;
- zbadanie poprawności działania czujników prędkości obrotowej kół w czasie powolnej jazdy (od 20 km/h do zatrzymania pojazdu) przez porównanie ich sygnałów między sobą oraz sprawdzenie sygnałów po zatrzymaniu pojazdu;
- skasowanie zapamiętanych kodów usterek.
Spotykane przyrządy do sprawdzania układów przeciwblokujących opracowywane są przez różnych producentów (z reguły przez wytwórców ABS) i najczęściej pozwalają zdiagnozować tylko układ przeciwblokujący danego producenta.
Na przykład firma Wabco oferuje następujące możliwości diagnozowania układów przeciwblokujących:
- kod błyskowy,
- elektroniczny przyrząd diagnostyczny,
- komputerowy przyrząd diagnostyczny,
- komputer z odpowiednim programem diagnostycznym.
Zastosowanie kodu błyskowego umożliwia uzyskanie informacji o usterkach obwodu elektrycznego ABS na podstawie odpowiedniej sygnalizacji migowej lampki kontrolnej. Elektroniczny (kompaktowy) przyrząd diagnostyczny do kontroli elementów układu ABS pokazano na rys. 6. Za pomocą tego przyrządu sprawdza się prawidłowość działania zespołów ABS i stan przewodów elektrycznych. Wszelkie uszkodzenia przewodów, czujników, elektromagnesów zaworów, zespołu zabezpieczającego i zespołu informacyjnego oraz lampek kontrolnych są sygnalizowane przez wyświetlenie wyników cyfrowych według określonego kodu. Zespół sterujący ABS nie jest sprawdzany, w razie uszkodzenia należy go wymienić. Diagnostyki dokonuje się po podłączeniu przyrządu do złącza kontrolnego ABS w pojeździe (można również zastosować adapter przyłączeniowy). Naciśnięcie kolejnych przycisków powoduje samoczynne wykonanie testów sprawdzających poszczególnych elementów ABS. Urządzenie jest zasilane z instalacji elektrycznej pojazdu, także podczas sprawdzania układu ABS przyczepy połączonej z samochodem. Inny kompaktowy przyrząd diagnostyczny firmy Wabco do badania układów ABS przedstawiono na rys. 7. Podłączenie przyrządu do gniazda diagnostycznego pojazdu odbywa się za pomocą adapterów przyłączeniowych. Usterki występujące w układzie ABS można odczytać na wyświetlaczu przyrządu. Lokalizacja usterek odbywa się na podstawie opisu prezentowanego przez przyrząd. Do kontroli działania elektronicznej części sterującej hamulców (w tym nowych wariantów urządzenia ABS) firma Wabco dostarcza komputerowe urządzenie diagnostyczne pokazane na rys.8. Przyrząd służy także do diagnozowania układu elektronicznego zawieszenia powietrznego ECAS i innych układów elektronicznych (np. ASR). Diagnozowanie odbywa się automatycznie za pomocą kart magnetycznych z programami dostosowanymi do poszczególnych wariantów urządzenia ABS. Przyrząd za pomocą przewodu diagnostycznego (zgodnego z normą ISO 9141) należy podłączyć do gniazda diagnostycznego pojazdu. Jeżeli samochód nie ma odpowiedniego złącza diagnostycznego, to używa się adaptera przyłączeniowego. Urządzenie umieszczone jest w obudowie, która w przedniej ścianie ma następujące elementy:
- przyłącze do podłączenia przewodu diagnostycznego do gniazda diagnostycznego instalacji elektronicznej pojazdu,
- szczelinę do wsuwania karty magnetycznej z programem określającym tryb działania urządzenia,
- ciekłokrystaliczny wyświetlacz (4 wiersze po 40 znaków),
- przyciski do sterowania urządzeniem w celu przeprowadzenia odpowiednich procedur (wybór indywidualnych etapów kontroli w głównym menu, wybór zakresu kontroli, wyjaśnienia i wyjście),
- przyłącze do podłączenia miernika uniwersalnego (specjalnym przewodem),
- wyjście do klawiatury zewnętrznej.
Na tylnej ścianie urządzenie ma wyjścia do drukarki lub komputera PC. Zakres napięcia zasilania wynosi 12 i 24 V. Dzięki temu urządzenie może być zasilane z akumulatora lub zewnętrznej jednostki zasilającej. Oprócz tego w skład osprzętu urządzenia wchodzą: karty magnetyczne, przewody do miernika uniwersalnego, przewód diagnostyczny, złącze adaptacyjne uniwersalne z wtyczką i klawiatura zewnętrzna. Po włożeniu karty magnetycznej przyrząd przeprowadza autotestowanie. Następnie, wciskając wskazany przycisk, diagnosta uruchamia odpowiedni program. W ten sposób elektroniczna jednostka sterująca (ECU) przenosi wszystkie niezbędne dane do urządzenia diagnostycznego zgodnie z programem karty. Zależnie od programu następujące procedury powinny być wyświetlone w menu głównym DIAGNOSIS:
- pamięć usterek,
- sprawdzenie działania,
- ustawienie parametrów.
Usterki w układzie sterującym są wyświetlane na ekranie urządzenia diagnostycznego. Wskazywane są rodzaje usterek i częstotliwość ich występowania, w tym usterek krótkotrwałych (występujących sporadycznie). W celu lokalizacji usterki możliwe jest automatyczne przesterowanie urządzenia na funkcję miernika uniwersalnego. Diagnosta przeprowadza wtedy pomiary fizycznych wielkości w określonych obszarach. W tym celu stosuje się specjalny przewód adaptacyjny do połączenia z wiązką przewodów pojazdu zamiast z jednostką sterującą ECU. Po skutecznej naprawie usterki są wymazywane z pamięci. Procedura sprawdzania działania umożliwia zbadanie działania wszystkich części składowych układu (zaworów, czujników, przekaźników, przełączników i lampek).
Za pomocą urządzenia wytwórca pojazdu lub diagnosta może modyfikować lub wprowadzać dane do pamięci ECU. Ten rodzaj modyfikacji danych wymaga zgody wytwórcy ECU lub producenta pojazdu. Tylko personel upoważniony powinien wykonywać taką modyfikację. Zmiana danych może być wprowadzona za pomocą przycisków lub zewnętrznej klawiatury.
Komputerowe urządzenie diagnostyczne firmy Wabco charakteryzuje się następującymi właściwościami:
- bezpośrednim połączeniem z elektroniczną jednostką sterującą (ECU),
- przejrzystością informacji tekstowych prezentowanych na wyświetlaczu,
- możliwością wykorzystania urządzenia jako miernika uniwersalnego,
- możliwością sprawdzania części składowych układu oraz wiązek przewodów,
- precyzyjną lokalizacją usterek z podaniem sposobu ich naprawy,
- pełnym wyborem testów działania (dla wszystkich elementów układu),
- pomoc „on-line” może być wyświetlana między poszczególnymi etapami kontroli (w razie konieczności dokładniejszego opisu).
Najbardziej rozbudowany system diagnostyczny układu przeciwblokującego (ABS) polega na zastosowaniu komputera z odpowiednim programem. Ten sposób uzyskania diagnozy dostępny jest dla niektórych rodzajów najnowszych elektronicznych urządzeń sterujących. Innym przykładem uniwersalnego urządzenia diagnostycznego przystosowanego do sprawdzania układów ABS, ASR i EBS w pojazdach samochodowych oraz przyczepach (naczepach) jest przyrząd MTS ZB 9200 firmy Knorr-Bremse (rys.9). Urządzenie umożliwia diagnozowanie układów elektronicznych różnych wytwórców (np. Bosch, Grau, Knorr-Bremse, Wabco). Przyrząd należy podłączyć bezpośrednio do sterownika, co pozwala na diagnozowanie pojazdów różnych marek.Urządzenie MTS składa się z niżej wymienionych zasadniczych zespołów:
- stacja bazowa z napędami płyt CD i dyskietek 3,5” oraz zasilaczem i kompletem przyłączy;
- laptop (tester-komputer przenośny) wykonany w wersji warsztatowej (odporny na wstrząsy) i obsługiwany przez ekran dotykowy;
- interfejsy uniwersalne, służące do połączenia przyrządu z pojazdem;
- przystawka do pomiaru ciśnień umożliwiająca pomiar ciśnienia w ośmiu punktach instalacji powietrznej pojazdu (opcja);
- szafka na kółkach.
Diagnozowanie można wykonać w sposób automatyczny, manualnie lub według błędów zapamiętanych przez sterownik. Urządzenie umożliwia diagnozowanie (wykrywanie usterek) z jednoczesnym pomiarem parametrów elektrycznych i pneumatycznych w kontrolowanych układach. Ponadto oprogramowanie systemu MTS jest przystosowane do tworzenia bazy klientów i pojazdów, archiwizacji wyników badań oraz wydrukowania protokołu z badań. Urządzenie rozpoznaje rodzaj oraz strukturę diagnozowanych układów i w wielu przypadkach samodzielnie przeprowadza pomiary, natomiast diagnosta decyduje o zakresie kontroli. Oprogramowanie systemu zawiera również opisy badanych układów, ich schematy, procedury diagnostyczne oraz dane techniczne typowych układów i zespołów. Przedstawiona wersja urządzenia MTS umożliwia diagnozowanie układów ABS i układów ASR w około 90% użytkowanych samochodów i przyczep (naczep) oraz badanie hamulców sterowanych elektropneumatycznie (EBS) w pojazdach takich marek, jak: MAN, Renault, Scania i Volvo.
dr inż. Kazimierz Sitek
Literatura artykułu dostępna w redakcji.
Komentarze (0)