Opbouw en principiele werking van het ABS-systeem

Transcriptie

1 Opbouw en principiele werking van het ABS-systeem Inleiding Binnen niet al te lange tijd zullen gecombineerde tractie-management systemen standaard op alle auto's aanwezig zijn. Het gaat dan om de integratie van systemen als ABS, ASR en ESP die we nu nog als aparte eenheden onderscheiden. Integratie is mogelijk omdat de verschillende systemen gebruik maken van dezelfde basiscomponenten aangevuld met extra sensoren en programmatuur. In dit hoofdstuk beschrijven we de praktische uitvoering en werking van een ABS systeem. Een ABS-systeem van een personenwagen bestaat meestal uit: - een vacuumbekrachtigde tweekrings-hoofdremcilinder kruislinks gescheiden; - vier wielsensoren; - een hydraulisch kleppenblok; - een hydraulisch-elektrische pomp; - de ABS computer. Verder zien we vanuit de computer een aansluiting met de diagnose-connector en één of meerdere controlampjes. Ook een rempedaalschakelaar is als ingang vaak verbonden met de computer. Van elk wiel kan de remdruk apart worden geregeld. Men spreekt dan van een 4-kanaalssysteem. In de ABS-unit bevinden bevinden zich de retourpomp, de ABS-computer en de kleppen die elektomagnetisch door de computer kunnen worden aangestuurd. Fig. 1 laat geeft schematisch de opstelling van de voornaamste componenten weer. Fig. 1 Schematische opstelling van 4-kanaals ABS-systeem met 4 x 2 = 8 hydraulische kleppen. In fig.1 gaat het om een systeem waarvan twee kleppen per wiel zijn aangebracht. Tijdens een ABSremcyclus kan één klep de verbinding verbreken tussen hoofdremcilinder en het betreffende wiel waardoor de remdruk niet verder kan oplopen. Een tweede klep maakt het mogelijk dat de remdruk wordt verlaagd doordat met behulp van een retourpomp remvloeistof naar de hoofdremcilinder wordt teruggepompt. Fig. 2 geeft de opstelling van de hoofdremcilinder en de ABS-unit zoals men deze in werkelijkheid kan aantreffen. 1

2 Fig. 2 Opstelling van de bekrachtigde hoofdremcilinder en de ABS-unit (Mark 60). De wielsensoren Uit de informatie van de wielsensoren bepaalt de ABS-computer of het systeem in werking moet treden. De sensoren geven de wielsnelheid van elk individueel wiel door. De computer berekent hieruit de wielvertraging c.q. versnelling en kan vervolgens besluiten om al dan niet in te grijpen op de remdruk van het betreffende wiel. ABS-sensoren zijn er in verschillende uitvoeringen. Fig. 3 geeft de opstelling weer van een losse inductieve sensor met de tandkrans gemonteerd op de aandrijfas. Fig. 3 Losse inductieve sensor met de tandkrans op de aandrijfas. De afstand tot het impulswiel wordt door de inbouwstand bepaald. 1 aandrijfas, 2 ABS-sensor, 3 beschermrubber, 4 pashuls, 5 wiellagerhuis. 2

3 Inductieve sensoren wekken een wisselspanning op waarvan de amplitude en de frequentie afhangen van het aantal omwentelingen van het wiel (fig. 4). Alleen de frequentie van het signaal wordt door de computer gebruikt. Inductieve sensoren hebben als nadeel dat het wiel een minimaal aantal omwentelingen moet maken om de wielsnelheid te kunnen detecteren. Meestal ligt deze snelheid om en nabij de 5 km/h. Omdat vanuit het wieltoerental de versnelling c.q. de vertraging moet worden berekend is het noodzakelijk dat het impulswiel uit vele tandjes of magneetjes bestaat. 40 tot 80 tanden is niet ongebruikelijk. De ABS-sensoren vormen de meest kwetsbare onderdelen van het ABS systeem. Fig. 4 Voorbeeld van een inductiesensor met het bijbehorende uitgangssignaal Een verbetering treedt op wanneer we de sensor integreren met de wielnaaf. Er wordt dan een grote mate van ongevoeligheid voor vocht en vuil verkregen. Fig. 5 laat een in dergelijke geintegreerde sensor zien. Het betreft een pulswiel met 44 tanden (2) die draait over een meerpolige magneetring (1). Een spoel (3) ligt hierdoor in een veranderlijke magnetische flux waardoor een wisselspanning wordt opgewekt met een frequentie evenredig aan het toerental. Een nevenvoordeel van deze constructie is dat nu wielsnelheden vanaf 2 km/h kunnen worden vastgesteld. Fig. 5 Een in de wielnaaf geintegreerde sensor. De ABS-sensor is van het inductieve type. 3

4 Hoewel ook Hall-sensoren worden toegepast zien we momenteel meer en meer magneto-resistieve sensoren. De werking berust op het feit dat de elektrische weerstand van speciale halfgeleiderplaatje verandert wanneer deze aan een wisselend magnetisch veld bloot staan. Meestal gaat het om een uitvoering met een draaiend impulswiel voorzien van kleine magneetjes. Soms maakt deze magneetring deel uit van het wiellager. Hoewel magneto-resistieve ABS-sensoren voorzien moeten worden van een voedingsspanning hebben ze vaak maar twee aansluitingen. De sensor stuurt het signaal via de min-kabel naar het stuurapparaat. Het signaal is een blokspanning waarvan de frequentie verandert met het toerental. De kwaliteit van het signaal is beter dan dat van de inductiegever en de snelheid van het wiel kan gemeten worden vanaf 0 km/h (fig. 6 en 7). Fig. 6 De weerstand van de magneto-resistieve ABS-sensor verandert door de sterkte van het magnetische veld (Seat). Fig. 7 Het uitgangssignaal van de magneto-resitieve ABS-sensor. Opbouw van het systeem Fig. 8 geeft de complete opstelling van de componenten weer. De ABS-computer, het kleppenblok en de retourpomp vormen meestal een geheel. De remlichtschakelaar informeert de ABS computer op voorhand omtrent het begin van een remcyclus. Met behulp van de diagnose-connnector is een uitgebreide diagnose-mogelijk. 4

5 a b Fig. 8 a. Opstelling van de componenten van een compleet ABS-systeem. b) De retourpomp, het kleppenblok en de ABScomputer vormen meestal één geheel 5

6 Werking van het hydraulische gedeelte van het ABS-systeem In fig. 9 zijn de hydraulische regelkleppen schematisch en voor één wiel getekend. De hoofdremcilinder zorgt voor de opbouw van de druk wanneer de bestuurder op het rempedaal trapt. De twee aansluitingen van de hoofdremcilinder wijzen op het gescheiden remsysteem. Het hydraulische gedeelte omvat een retourpomp en twee 2/2 kleppen. Verder is er een drukaccu nodig om de remdruk tijdens de ABS-remcylus te kunnen doseren. Een 2/2 klep wil zeggen dat de klep twee aansluitingen en twee standen bezit. Klep A staat in de doorlaatstand getekend en klep B in de blokkeerstand. De kleppen kunnen naar links en naar rechts schuiven met behulp van een magneetspoel die door de ABS-computer wordt bekrachtigd. Onder normale omstandigheden en wanneer er niet te hard geremd wordt zal de klepstand niet door de computer worden beinvloed en zal de remdruk via klep A kunnen worden opgebouwd. Klep B voorkomt dat er vloeistof terugstroomt naar de hoofdremcilinder. Fig. 9 Positie van de 2/2 kleppen onder de rijomstandigheden 'niet' remmen en stabiel remmen. In een ABS-cyclus is dit de situatie 'druk opbouwen'. Wanneer tijdens een remsituatie (klepstanden volgens fig.9 ) de computer een te grote wielvertraging registreert kan in eerste instantie een verhoging van de remdruk worden voorkomen door klep A te bekrachtigen waardoor de verbinding met de hoofdremcilinder wordt verbroken (fig.10) 6

7 Fig.10 Bij een te grote wielvertraging kan in eerste instantie een remdrukverhoging worden voorkomen. Situatie: ABS actief, remdruk vasthouden. Zou vervolgens de wielvertraging onvoldoende afnemen dan is de remkracht van het systeem nog steeds te groot. De computer schakelt dan ook de 2e klep in. In deze situatie zijn beide kleppen bekrachtigd. Klep A blokkeert de toevoer en klep B opent de retour. Met het bekrachtigen van klep B wordt ook de retourpomp ingeschakeld. De retourpomp pompt vloeistof terug tegen de druk van de hoofdremcilinder in. De bestuurder voelt dat het rempedaal wordt teruggeduwd. Om een gelijkmatige drukvermindering te krijgen is er een drukaccu gemonteerd (het expansievat effect). Zie fig. 11. Tijdens de werking van het ABS is er sprake van remdrukregeling omdat drukopbouw, druk gelijk houden en druk verminderen elkaar afwisselen waardoor de remkracht onder alle condities zo optimaal mogelijk blijft. Fig. 11 Wanneer de wielvertraging nog te groot blijft dan kan de remdruk worden verminderd door klep B te bekrachtigen en de retourpomp in te schakelen. Situatie: ABS actief, druk verminderen. 7

8 Het elektrische schema Fig. 12 toont ons het elektrische schema van een ABS (Bosch 5) systeem. Het watervalschema is enigszins vereenvoudigd. Met behulp van de legende mag de interpretatie van het schema geen problemen opleveren. D F - Contact-/ startschakelaar - Remlichtschakelaar G 44 G 45 G 46 G 47 - ABS-toerentalsensor RA - ABS-toerentalsensor RV - ABS-toerentalsensor LA - ABS-toerentalsensor LV J ABS-regelapparaat J105 J106 - Relais ABS-retourpomp - Relais ABS-magneetkleppen J 218 K 33 K 47 - Combi-processor in instrumentenpaneel - Controlelampje remvloeistofpeil - ABS-controlelampje M9 M10 - Lampje linker remlicht - Lampje rechter remlicht N 55 - Hydraulische ABS-eenheid N 99 N100 N101 N102 N133 N134 N135 N136 V 39 - ABS-inlaatklep RV - ABS-uitlaatklep RV - ABS-inlaatklep LV - ABS-uitlaatklep LV - ABS-inlaatklep RA - ABS-inlaatklep LA - ABS-uitlaatklep RA - ABS-uitlaatklep LA - ABS-retourpomp Fig. 12 Het elektrische schema van een ABS systeem. 8

9 Diagnose en controle Veel VAG-automobielen hebben twee controlelampjes te weten (fig.13): -het controlelampje van het remsysteem; -het controlelampje van het ABS-systeem. Het controlelampje van het remsysteem gaat aan bij het inschakelen van het contact. Nadat het systeem een zelfcontrole heeft uitgevoerd gaat het weer uit. Verder gaat het lampje aan bij: - aangetrokken handrem; - te laag vloeistofniveau; - het uitvallen van de elektrische remkrachtverdeling (zie betreffende hoofdstuk). Het controlelampje van het ABS-systeem gaat aan bij het inschakelen van het contact. Nadat het systeem een zelfcontrole heeft uitgevoerd gaat het weer uit. Het lampje licht op bij het uitvallen van het ABS systeem. Fig. 13 De controlelampjes van het rem- en het ABS systeem. Zelfdiagnose Het beschreven systeem systeem is met zelfdiagnose (OBD) uitgerust. In geval van storing wordt de herkende storing in het storingsgeheugen opgeslagen. Met behulp van een serieel uitleesapparaat aangesloten op de 16 polige diagnose-connector (fig. 14) kunnen de storingscodes worden opgeroepen. Fig polige diagnose connector (OBD). Via de k-lijn kan systeemcode 03, de ABS-computer worden geselecteerd. 9

10 Behalve het weergeven van de opgeslagen storingen beschikken de moderne testgereedschappen ook over modes om de diverse kleppen aan te sturen (actuatormode) en om de zgn. meetwaardenblokken op te roepen. In zo'n meetwaardeblok kunnen bijv. de snelheden van de verschillende wielen worden afgelezen. Met behulp van de VAS 5051 van Volkswagen vindt men via de systeemcode 03 de remelektronica waarvan de functie 08 de meetwaardeblokken uitleest. Ook voor het ontluchten is in het diagnose-menu een aparte functie gereserveerd. Hier volgt het diagnose overzicht. 02 Storingsgeheugen afvragen Storingen worden weergegeven 03 Actuatordiagnose Test pomp en kleppenblok 04 Basis afstelling voorbereiden calibratie sensoren 05 Storingscode wissen 06 Einde functiecode 07 Regelapparaat coderen Aanpassen computer aan model auto 08 Meetwaardeblokken lezen Wielsnelheden, remschakelaar etc. 10 Aanpassen Wordt hier niet gebruikt 11 Codering II Zie reparatiehandboek 16 Toegangsautorisatie Niet gebruikt Ontluchten (nieuw) Eerst onder basisafstelling Het ontluchten van het ABS-systeem Wanneer we een ABS-systeem op de klassieke wijze ontluchten dan wordt het gedeelte voor de retourpomp niet in het ontluchtingsproces meegenomen. Dit is de hoofdreden waarom ontluchting via de diagnose-procedure dient te geschieden. In de meeste gevallen wordt dan tijdens het ontluchtingsproces de retourpomp ingeschakeld. Bovendien schrijven de meeste fabrikanten voor dat na het ontluchten ter controle een proefrit moet worden gemaakt waarbij tijdens het remmen het ABS-systeem in actie moet komen. 10

11 Vragen en opgaven Wat verstaat men onder een tractie-managementsysteem? Wat verstaat men onder een tweekrings kruislinksgescheiden remsysteem? Wat verstaan we onder een 4-kanaalssysteem? Welke functiecomponenten bevinden zich in de ABS-unit? Hoe zit het uitgangssignaal eruit van een inductieve ABS wielsensor? Beinvloedt de afstand van de sensor tot het impulswiel nu de frequentie of de amplitude? Verklaar het antwoord. 7. Is de afstand van de ABS-sensor tot het impulswiel afgebeeld in fig. 3 instelbaar? 8. Noem -enige defecten- die om en nabij de ABS sensor kunnen optreden. 9. Om de rijnelheid van het voertuig vast te stellen zijn betrekkelijk weinig tanden op het impulswiel nodig. Waarom bestaat het pulswiel dan toch uit zoveel tanden? 10. Beschrijf het uitgangssignaal van een magneto-resistieve ABS-sensor. 11. Ondanks het feit dat de magneto-resistieve sensor gevoed moet worden maakt de sensor slechts gebruik van twee aansluitdraden. Hoe kan dit? 12. Waarom krijgt de ABS-computer ook informatie vanuit de rempedaalschakelaar? 13. Teken het symbool van een 2/2 klep. 14. Wat betekent 2/2? 15. Op welke wijze wordt voorkomen dat bij een regelend ABS-systeem de remdruk niet verder kan toenemen. 16. Op welke wijze wordt verkregen dat de remdruk afneemt ondanks het feit dat de bestuurder een grote kracht op het rempedaal blijft uitoefenen (ABS-systeem actief). 17. Wat is de functie van de drukaccu? 18. Wat zal er gebeuren wanneer de drukaccu defect is? 19. Verklaar hoe het komt dat de bestuurder het rempedaal voelt trillen wanneer het ABSsysteem in werking komt. 20. Wat zijn de functies van de relais' in het elektrische schema? 21. Hoeveel magneetkleppen bevinden zich in het hydraulisch kleppenblok van het ABSsysteem? 22. Zal de spanning op pin 48 hoog of laag worden wanneer de rem wordt bekrachtigd? Verklaar het antwoord. 23. In het beschreven systeem is er sprake van twee verschillende rem-controlelampjes. Wat zijn de verschillen? 24. Pin 46 gaat naar de diagnose-connector. Welke draad zal hier bedoeld worden? 25. Welke diagnose-handelingen kunnen tegenwoordig met een moderne tester worden uitgevoerd? 26. Waarom zal het ontluchten ook in de diagnose-mode moeten gebeuren? 11