Jak działa ABS w sportach motorowych — Bosch Motorsport ABS M5 Wyjaśnione

By Andrius KontrimasInżynier sportów motorowych — inżynier wyścigowy w seriach GT3, LMP3 i 24H. Założyciel XTRA Motorsport.

ABS w sportach motorowych to system zapobiegający blokowaniu kół, stworzony dla samochodów wyścigowych, a nie drogowych. Kontroluje on każde koło indywidualnie, tuż przy granicy przyczepności. W praktyce pozwala to kierowcy na mocne i późne hamowanie, a następnie płynne odpowietrzenie hamulców i rozpoczęcie skręcania – hamowanie na zakręcie – z wciąż obciążonymi oponami, bez ich blokowania. W przeciwieństwie do ABS w samochodach seryjnych, system jest konfigurowany dla konkretnego pojazdu: wprowadzane są obwód opon, rozstaw osi, szerokość rozstawu kół oraz masa pojazdu i kół, dzięki czemu system wie, co kontroluje. Systemem odniesienia w profesjonalnym sporcie motorowym jest Bosch Motorsport ABS M5W tym artykule wyjaśniono, jak działa ABS w sportach motorowych, dlaczego fabryczny układ ABS przestaje działać po zmodyfikowaniu samochodu do wyścigów i co właściwie konfiguruje się w samochodzie. Bosch Motorsport ABS M5.

Jeśli zastanawiasz się, czy zamontować jeden z nich i jaki zestaw kupić, szczegóły dotyczące produktu znajdziesz na Bosch Motorsport Strona kategorii ABS. Ten artykuł dotyczy inżynierii — co system robi i dlaczego.

Na wynos

• ABS zapobiega blokowaniu kół zablokować, nie hamuje. Bosch Motorsport M5 działa na dwóch sygnałach przy każdym kole — jego zmniejszenie prędkości (jak szybko zmienia się jego prędkość) i jego poślizg — aby utrzymać oponę blisko maksymalnej przyczepności. Optymalny poślizg na oponach typu slick do sportów motorowych jest niższy niż 10–20%, często podawane dla opon drogowych.
• Zablokowana opona ma bardzo małą przyczepność każdy kierunek — więc zatrzymuje się gorzej oraz nie można kierować. ABS ma za zadanie chronić wszystkie cztery opony przed takim stanem.
• Produkcja ABS jest bezpieczeństwo system dostosowany do opon drogowych; ABS w sportach motorowych to jest gwarancją najlepszej jakości, które mogą dostarczyć Ci Twoje monitory, System, dostrojony do opon typu slick i znacznie wyższych wartości hamowania. Zdejmij masę, zamontuj opony typu slick, większe tarcze i sztywniejsze sprężyny, a kalibracja fabrycznego układu przestanie pasować — wtedy interweniuje zbyt wcześnie i obniża ciśnienie, które chciałeś uzyskać.
• Bosch Motorsport ABS M5 jest w pełni konfigurowalny: wprowadza się masę pojazdu, rozstaw kół, rozstaw osi, obwód kół i przyrosty czujników RaceABS, a poziom interwencji wybiera się za pomocą 12-pozycyjnego przełącznika dostępnego dla kierowcy.
• Największy zysk to hamowanie pewności siebie:dzięki ABS kierowca może uzyskać maksymalną siłę hamowania przy pierwszym użyciu, nie obawiając się o zablokowanie koła — dzięki czemu hamowanie amatora lub kierowcy-dżentelmena jest znacznie bliższe hamowaniu profesjonalisty.
• ABS w sportach motorowych nie zastąpi dobrych hamulców, opon ani umiejętności i nie łamie praw fizyki. Sprawia, że ​​dobrze zbudowany samochód charakteryzuje się powtarzalnością i stabilnością hamowania – stąd biorą się czasy okrążeń i uniknięte kolizje.

Czym właściwie jest ABS w sportach motorowych, a czym nie jest

Moduł ABS do sportów motorowych to samodzielny, konfigurowalny układ zapobiegający blokowaniu kół podczas hamowania, zaprojektowany do montażu w samochodzie wyścigowym i dostrojony do niego. Nie jest to moduł ABS z samochodu drogowego i nie jest z nim zamienny. Sprzęt jest uszczelniony i odporny na wibracje, podłączony do wiązki przewodów przeznaczonych do sportów motorowych, a nie do fabrycznej wiązki przewodów, a logika sterowania jest otwarta dla inżyniera za pośrednictwem oprogramowania, a nie blokowana przez producenta.

To rozróżnienie ma znaczenie, ponieważ oba systemy są dostrojone do różnych celów. Produkcja ABS to bezpieczeństwo System jest kalibrowany raz, w fabryce, aby zapewnić kontrolę niewykwalifikowanemu kierowcy podczas awaryjnego hamowania. I oto kluczowa wskazówka, dlaczego nie dba o osiągi – ta sama kalibracja musi zapewnić bezpieczeństwo samochodu na oponach letnich. oraz Opony zimowe, zużyte lub nowe, lekko obciążone lub pełne pasażerów i bagażu. Producent nie może dostosować parametrów do przyczepności konkretnej opony, dlatego dobiera je konserwatywnie dla najgorszego scenariusza dla wszystkich. To zadanie dla bezpieczeństwa, a nie dla osiągów opon. ABS w sportach motorowych to… jest gwarancją najlepszej jakości, które mogą dostarczyć Ci Twoje monitory, System: jest dostrojony do jednego znanego zestawu opon do sportów motorowych i znacznie wyższego hamowania, jakie może osiągnąć samochód wyścigowy, aby zapewnić najkrótszy możliwy do uzyskania stop, zachowując jednocześnie sterowność. Jednostka produkcyjna jest również dostrojona do jednej stałej specyfikacji, która pozostaje mniej więcej niezmienna przez cały okres użytkowania samochodu; jednostka sportów motorowych musi pracować nad samochodem, który zespół stale zmienia – mieszankę opon, układ hamulcowy, masę, aerodynamikę – i na nawierzchniach od suchego toru po mokry podjazd z pochyleniem. Ta elastyczność jest sednem sprawy.

Jak działa ABS: kontroluje hamowanie i poślizg kół

Zadaniem każdego systemu ABS jest zapobieganie blokowaniu się koła podczas hamowania. System kontroluje dwa elementy przy każdym kole: zmniejszenie prędkości — jak szybko spada jego prędkość obrotowa — i jego poślizg, różnica między prędkością, z jaką obraca się koło, a rzeczywistą prędkością, z jaką samochód porusza się po podłożu. Hamowanie to wczesny sygnał ostrzegawczy: koło zwalniające znacznie szybciej, niż samochód fizycznie jest w stanie, jest bliskie zablokowania, często zanim poślizg się w pełni rozwinie. Poślizg to stała miara obciążenia, z jakim pracuje każda opona.

Poślizg najłatwiej wyobrazić sobie jako krzywą:

• At 0% poślizgu koło toczy się swobodnie i nie jest obciążone żadnym obciążeniem hamującym.
• At 100% poślizgu koło jest całkowicie zablokowane i ślizga się.
• Maksymalna przyczepność hamowania znajduje się pomiędzy — a dokładniej, gdzie zależy od opony. Opony szosowe osiągają szczyt poślizgu na poziomie 10–20%; wyścigowe slicksy osiągają szczyt niższy, przy czym opublikowane dane dotyczące opon wyścigowych wskazują, że szczytowa przyczepność wzdłużna opony typu slick wynosi około współczynnika poślizgu 0.05 0.15–5 15 XNUMX (XNUMX–XNUMX%)Dlatego ABS stosowany w pojazdach wyścigowych ma węższe i niższe okno poślizgu niż układ drogowy.

Kluczowym faktem jest krzywa przyczepności: siła hamowania wzrasta wraz z poślizgiem do tego szczytu, a następnie odpada gdy opona zaczyna się ślizgać. Zablokowana opona jest już po przekroczeniu szczytu, po złej stronie zakrętu, generując znacznie mniejszą siłę hamowania niż opona utrzymywana w optymalnym poślizgu. Co gorsza, ślizgająca się opona traci również swoją boczny przyczepność — zablokowane przednie koło w ogóle nie pozwala na kierowanie samochodem.

Sprzęt ABS wykonuje poniższe czynności w sposób ciągły, kilkadziesiąt razy na sekundę:

1. A czujnik prędkości koła w każdym rogu mierzona jest prędkość obrotu koła.
2. Jednostka sterująca śledzi dwie rzeczy na koło — jego poślizg (prędkość koła w porównaniu z szacowaną prędkością pojazdu) i jej zmniejszenie prędkości (szybkość, z jaką spada prędkość koła). Każde przekroczenie progu sygnalizuje zbliżającą się blokadę.
3. Gdy koło przekroczy próg, zintegrowany jednostka hydrauliczna reguluje ciśnienie hamowania w danym kole — zwalniając i załączając je ponownie za pomocą zaworów elektromagnetycznych — aby utrzymać je blisko maksymalnej przyczepności.
4. To jest zrobione niezależnie dla każdego koładlatego opona na przyczepnym asfalcie powinna być poddawana znacznie większemu ciśnieniu niż opona na namalowanej linii lub wilgotnej nawierzchni.

Urządzenie monitoruje więcej niż tylko prędkość kół. Odczytuje dwa czujniki ciśnienia hamulców — jeden z przodu, jeden z tyłu — co pozwala na obliczenie odchylenie hamulca, podział siły hamowania przód-tył. Na podstawie tych danych system może wskazać, czy przełożenie jest prawidłowe i zasygnalizować konieczność jego zmiany. Bosch Motorsport Czujnik bezwładnościowy MM5.10 dodaje przyspieszenie boczne i wzdłużne, a także współczynniki odchylenia, pochylenia i przechyłu, dzięki czemu jednostka wie, czy samochód hamuje na prostej, czy też na zakręcie — i może odpowiednio dostosować sposób interwencji.

Kontrola nad każdym z kół jest niemożliwa dla człowieka. Kierowca ma jeden pedał hamulca, który działa na wszystkie cztery koła, więc bez ABS musi modulować siłę hamowania, aby zablokować koło, które jest najbardziej narażone na zablokowanie – co oznacza, że ​​pozostałe trzy hamują poniżej swoich możliwości. W efekcie ABS daje cztery niezależne pedały hamulca, obsługiwane szybciej niż jakakolwiek stopa.

Dlaczego seryjny ABS nie działa w zmodyfikowanym samochodzie wyścigowym

To pytanie zadaje sobie większość ludzi, ponieważ ABS w samochodzie dawcy często nie działa. wydaje Na drodze wszystko w porządku. Problem pojawia się po modyfikacji samochodu.

Oprogramowanie ABS w wersji produkcyjnej jest skalibrowane do konkretnej wersji: znanej masy, znanego zawieszenia, znanych opon, znanych tarcz hamulcowych i pompy hamulcowej. Kiedy przekształcasz ten samochód w samochód wyścigowy, zmieniasz niemal wszystkie te dane wejściowe:

• Po usunięciu elementów wnętrza samochód stanie się znacznie lżejszy, co przełoży się na lepszą skuteczność hamowania.
• Zamontuj szersze, bardziej przyczepne opony i większe tarcze, a dostępna przyczepność i moment obrotowy hamulców ponownie wzrosną.
• Zmiana kąta pochylenia koła, sztywności sprężyn i tłumienia powoduje zmianę wielkości i zachowania powierzchni styku oraz sposobu, w jaki opona radzi sobie z nierównościami.

Fabryczny ABS nie ma pojęcia o tym zdarzeniu i nie można zmienić jego kalibracji, aby to sprawdzić. Typowym objawem jest interwencja jednostki. za wcześnie — wyczuwając zbliżającą się blokadę i zmniejszając ciśnienie w układzie hamulcowym, podczas gdy zmodyfikowany samochód w rzeczywistości miał znacznie większą przyczepność. W najgorszym przypadku traci dużą ilość ciśnienia podczas maksymalnego hamowania, co jest alarmujące i kosztuje kierowcę utratę zakrętu. Właśnie dlatego tak wielu konstruktorów samochodów wyścigowych po prostu odłącza standardowy ABS i obywa się bez niego — a następnie jeździ na granicy możliwości blokady, nigdy nie wykorzystując pełnego potencjału hamowania samochodu.

Sportowy ABS rozwiązuje ten problem, ujawniając parametry. Mówisz mu, co teraz robi samochód. is.

Co sprawia, że Bosch Motorsport ABS M5 różne

Bosch Motorsport ABS M5 To system, po który sięga większość profesjonalnych zespołów, ponieważ każda zmienna ukryta w jednostce fabrycznej jest dostępna dla inżyniera. Zestaw zbudowany jest wokół jednostki hydraulicznej ze zintegrowanym sterownikiem ECU, dwoma czujnikami ciśnienia hamulców o ciśnieniu 260 barów, Bosch Motorsport Czujnik odchylenia/przyspieszenia MM5.10, cztery czujniki prędkości kół, 12-pozycyjny przełącznik funkcji i kontrolka ostrzegawcza ABS.

12-pozycyjny przełącznik funkcji

Kierowca ma do dyspozycji przełącznik obrotowy z dwunastoma pozycjami, z których każda odpowiada innemu poziomowi interwencji ABS. To najbardziej przydatna funkcja w rzeczywistych warunkach:

• W pozycjach o dużej przyczepności i suchych zastosowano niski próg poślizgu, aby uzyskać maksymalną siłę hamowania.
• Pozycje pośrednie pozwalają na umiarkowaną interwencję.
• Pozycje o niskiej przyczepności (mokra nawierzchnia, żwir, zimne opony) są bardziej odporne na poślizg i umożliwiają szybszą reakcję.

Kierowca może zmieniać pozycję w locie. Zimne opony na pierwszym okrążeniu, mokra nawierzchnia w strefie hamowania, nieznana nawierzchnia na asfaltowym odcinku specjalnym – zwiększ interwencję. Suchy tor, ciepłe opony, znany zakręt – zmniejsz interwencję. W systemie Kit 1 pozycję 1 można nawet skonfigurować jako całkowicie wyłączony ABS.

RaceABS — wprowadzanie parametrów pojazdu

Konfiguracja odbywa się w RaceABSoprogramowanie komputerowe dostarczane bezpłatnie przez Bosch MotorsportPołączenie między laptopem a jednostką ABS jest przez Bosch Motorsport MSA-BOX II Interfejs USB. Parametry, które ustawiasz, obejmują:

• Masa pojazdu i rozstaw kół
• Obciążniki kół i obwód koła
• Rozstaw osi
• Liczba przyrostów czujnika prędkości koła (liczba zębów/impulsów na obrót)
• Przypisanie mapy ABS według pozycji przełącznika (w zestawie 1)

Prawidłowe wykonanie tych czynności sprawi, że obliczenia poślizgu jednostki będą zgodne z rzeczywistym samochodem. To krok, którego fabryczny ABS nigdy nie pozwala wykonać, i dlatego prawidłowo skonfigurowany system M5 działa tam, gdzie jednostka drogowa nie może. Pełne odniesienie do parametrów i szczegóły dotyczące okablowania znajdują się w instrukcji. Bosch Motorsport ABS M5 Clubsport instrukcja obsługi (PDF).

Czujniki prędkości kół i integracja CAN

Model M5 jest wyposażony w cztery czujniki prędkości kół – dokładny wariant (DF11I, DF11S lub DF11V) jest dopasowany do pojazdu i wybranej prędkości magistrali CAN (1 Mb/s lub 500 kb/s). System działa autonomicznie, co pasuje do wielu starszych samochodów, lub jest zintegrowany przez CAN z resztą elektroniki pojazdu. W nowszych wersjach udostępnia dane Bosch Motorsport ECU oraz Wyświetlacze DDU: prędkość kół, ciśnienie hamulców i interwencja ABS — wszystkie te dane są widoczne na magistrali i można je rejestrować i wyświetlać w RaceCon.

W przypadku kompilacji najwyższego poziomu ABS M5 Zestaw 1 dodaje niestandardową uprząż o specyfikacji sportów motorowych i odblokowuje zaawansowane algorytmy – cele poślizgu zależne od siły docisku, regulację poślizgu przy hamowaniu bocznym i redukcję poślizgu kół wewnętrznych w zakrętach – stosowane w programach produkcji i OEM modeli GT3/GT4. Dla większości zespołów ABS M5 Clubsport z wstępnie ustawionymi mapami wybieranymi za pomocą przełącznika jest właściwym punktem wyjścia — jego pełna specyfikacja sprzętowa jest określona w Bosch Motorsport ABS M5 Clubsport datasheet (PDF). Pełne porównanie wariantów, w tym zestawów Porsche Cup, znajduje się na stronie Bosch Motorsport Strona kategorii ABS.

Czy system ABS do sportów motorowych można zamontować w każdym samochodzie?

W praktyce tak – w przypadku niemal każdego samochodu z hydraulicznym układem hamulcowym. Ponieważ M5 może jeździć samodzielnie, nie jest zależny od tego, czy samochód dawca posiadał ABS, co czyni go odpowiednim do starszych i od podstaw produkowanych samochodów. Wymaga to hydraulicznego układu podłączonego do obwodu hamulcowego, czterech czujników prędkości kół zamontowanych z odpowiednim pierścieniem dźwiękowym lub źródłem sygnału w każdym narożniku, czujnika ciśnienia w układzie hamulcowym oraz przełącznika i kontrolki ostrzegawczej w kokpicie. W nowszych modelach łączy się on następnie z istniejącą siecią CAN; w starszych samochodach po prostu działa samodzielnie.

Jedyne, czego nie potrafi, to uratować słabego fundamentu. Motorsportowy ABS działa na bazie układu hamulcowego, który już posiadasz — nie jest w stanie zrekompensować zbyt małych tarcz, niewłaściwej mieszanki klocków, zużytych opon ani hamowania kierowcy o 30 metrów za późno. Zamiast tego bierze prawidłowo zbudowany samochód i dostosowuje jego hamowanie. powtarzalneokrążenie po okrążeniu, w zmieniających się warunkach.

Czy ABS sprawia, że ​​amatorzy i dżentelmeni jeżdżą szybciej?

Bardziej niż prawie każdy inny system w samochodzie. Najtrudniejszy moment hamowania to pierwsze uderzenie – natychmiastowe przejście z pełnego gazu do maksymalnego ciśnienia, przy najwyższej prędkości w zakręcie, gdzie samochód jest najmniej stabilny. To właśnie ten moment pierwszego użycia to moment, w którym koło jest najbardziej narażone na zablokowanie.

Bez ABS kierowca musi docisnąć coś przy pierwszym uderzeniu i zostawić sobie margines, ponieważ zablokowanie koła powoduje spłaszczenie opony i utratę zakrętu. Profesjonalista potrafi znaleźć próg blokady i przejechać go tuż pod nim, okrążenie po okrążeniu. Amator – i słusznie – boi się blokady, więc hamuje znacznie poniżej limitu i traci najwięcej czasu właśnie w tej początkowej fazie.

ABS eliminuje strach. Kierowca może wcisnąć pedał gazu tak mocno, jak tylko fizycznie potrafi w punkcie początkowego hamowania, a system utrzymuje każde koło tuż przed zablokowaniem, dzięki czemu samochód zapewnia pełne hamowanie od pierwszego metra. To zbliża hamowanie amatora lub dżentelmena do hamowania zawodowca bez wieloletniego doświadczenia – to największy system wyrównujący czas okrążenia, jaki oferuje ABS w sportach motorowych.

Widzę to bezpośrednio w samochodach takich jak Lamborghini Huracán Super Trofeo, który jeździ Bosch Motorsport ABS jest używany głównie przez kierowców-dżentelmenów. Z działającym ABS-em kierowcy z pełnym przekonaniem naciskają na hamulce, a czasy okrążeń są zadowalające; w rzadkich przypadkach, gdy system przestaje działać, ci sami kierowcy natychmiast tracą tę pewność – nie są już w stanie gwałtownie hamować – a czasy okrążeń gwałtownie spadają. Osiągi nigdy nie zależały tylko od stóp kierowcy. To właśnie ABS pozwala im z niego korzystać.

Czy ABS do sportów motorowych jest wart swojej ceny?

Dla każdego samochodu, który ma do tego prawo i jest na granicy swoich możliwości, sprawa jest prosta. Zysk nie polega na jednym heroicznym pit stopie, ale na stabilności. System eliminuje blokadę, która powoduje spłaszczenie opon i kończy wyścigi przy ścianie, a kierowca może nacisnąć hamulce, wiedząc, że samochód będzie kontynuował jazdę, nawet jeśli popełni niewielki błąd. W jednym odcinku to więcej niż jedno okrążenie. Dlatego też ABS jest teraz standardowym wyposażeniem w wyścigach GT3, GT4, Porsche Cup oraz w czołówce wyścigów Time Attack i Hill Climb, gdziekolwiek przepisy na to pozwalają.

Jeśli tak wygląda Twój program, kolejnym krokiem jest dopasowanie zestawu do Twojego samochodu – omówione w Bosch Motorsport Strona kategorii ABS. XTRA Motorsport jest autoryzowanym Bosch Motorsport Sprzedawca i nasi inżynierowie potwierdzają typ czujnika, prędkość magistrali CAN i wymagania instalacyjne przy każdym zamówieniu.

Źródła

• WF i DL Milliken, Dynamika pojazdu wyścigowego, SAE International (R-146), 1995 — siła wzdłużna w funkcji współczynnika poślizgu; maksymalna przyczepność podczas hamowania występuje przy małym współczynniku poślizgu, niższym dla opony wyścigowej niż dla opony drogowej.
• Claude Rouelle, „Przełom na nowe tereny”, OptimumG / Inżynieria wyścigowa, 2019 - optimalg.com (dalsze informacje na temat hamowania w sportach motorowych).