Toyota Motor Italia S.p.A. ABS, EBD & TRC. Toyota Motor Italia S.p.A. Accelerazione/decelerazione...

Toyota Motor Italia S.p.A.

ABS, EBD & TRC


Accelerazione/decelerazione (marcia in rettilineo)

TRC

ABS

Limite Fisico F = m x a < l x m x g

Decelerazione

Accelerazione

Zona di Zona di stabilitàstabilità

F = m x a

F = m x a


Anti-lock Brake System (ABS)

L‘ABS previene il bloccaggio delle ruote durante la frenata, assicurando la stabilità al veicolo e migliorando la sterzata.Nelle forti frenate su superfici a basso coefficiente di aderenza, la direzionalità del veicolo viene comunque garantita.



Frenata con ABS



Confronto


Pressione di riferimento

ECU di controllo

Pressione regolata

Cilindro maestro

AttuatoreABS

Cili

ndro

fre

no

Sensore di velocità

G: Forza peso (N)

Fb: forza frenante (N)

Fpedale



Segnali d’ingresso


Tipo induttivo (pick-up)

Magnete permanente

bobina

Ruota fonica




Tipo MRE (sensore attivo)

magneteRuota fonica magnetica

AB IC

MRE(Magnetic Resistance Element) S

enso

rO

utp

ut

Sen

sor

Ou

tpu

t

Tempo

TempoClick!


Sensore a semi-conduttore


Sensore di decelerazione

Tipo a semi-conduttore


Servo-freno a depressione

Diagramma del sistema

AttuatoreFreni

ECU

Tachimetro

Spia ABS

Spia impianto frenante

Interr. luci stop

Sen

sore

di v

eloc

ità

Sen

sore

di v

eloc

ità

DLC3


Servo-freno idraulico

Diagramma del sistema


Attuatore ABS – con ECU

BOSCH

DENSO

ECU di controllo dello slittamento


ECU

Inp

ut u

nit

con

vert

itore

A/D

CPU1

CPU2

RAM

EEPROM

Output circuit, amplifier

+B, IG,BATT

Stop light SW

Velocità ruote

G-Sensor

Spia ABS

Solenoidi,...


Struttura degli attuatori ABS

Le strutture degli attuatori vengono classificate in funzione dei seguenti parametri:

– Configurazione circuiti frenanti• diagonale o per asse

– No. di canali usati per la determinazione della velocità– No. delle valvole a solenoide presenti nell’attuatore

• 4, 6, 8, 11, 12, 14, 15

– No. delle posizioni che ogni valvola può assumere• 3-posizioni (vecchi sistemi), 2-posizioni (attualmente utilizzati)

– Metodo di servo-assistenza• A depressione o idraulica


Ant. Sx Post. Dx Post. Sx Ant. Dx

Cilindro maestro

Attuatore freni

Attuatore 8/2 – solenoidi/posizioni

Valvola mantenimento pressione

Valvola di riduzione pressione


Attuatore ABS - Solenoidi e valvole


Attuatori

Tipo 14/2

Quest’area è utilizzata per il controllo ABS


10% slittamento

Decelerazione = 13 m/s²

P r = Pressione dei freniV v= Velocità veicoloV w= Velocità ruote = Slittamento ruotea w= Accelerazione ruote

25% slittamentoLivello di attivazione (superiore)

Livello di attivazione (inferiore)

Livello di attivazione (superiore)

Principio di controllo dell’ABS

tempo


Max. forza frenante e forza laterale

Forza frenante

Forza laterale

Forza laterale

Forza frenante

Forza risultante


Coefficiente d’attrito

- Coefficiente d’attrito in curva s

- Coefficente di attrito in frenata b

Ghiaccio

Asfalto bagnato

Rapporto di slittamento (%)

Slittamento tollerato

0 20 40 60 80 100

1

Asfalto asciutto

Asfalto bagnato

Ghiaccio

Asfalto asciutto


ABS – velocità obiettivo

Aumento pressione

Mantenimento della pressione

Riduzione della pressione


ABS – decelerazione delle ruote

a = dv/dt


Controllo 2WD

Controllo di riduzione al più basso (ruote su superfici a diverse)

– Per evitare che il veicolo tenda ad imbardare, la forza frenante applicata alle ruote posteriori è quella calcolata per la ruota sulla superficie a più bassa

Asse anteriore Asse posteriore

Superficie a elevata

Superficie a bassa

Forza frenante alta


Controllo 2WD

Frenata senza ABS (superfici a diversa)


Controllo 2WD

Frenata ABS (superfici a diversa)


Controllo 2WD

Confronto


Controllo 2WD

Frenata su superficie a costante

– Se la decelerazione rimane inferiore a 13m/s2 il mantenimento della pressione è temporizzato


Controllo 2WD

Vw = Velocità ruote Vv = Velocità veicolo Vref= Velocità di riferimento del veicolo + 10 % slittamento

aw=accelerazione del veicolo

RiduzioneMantenimentoAumento

Pressione ai cilindri freni


Controllo 2WD ”veicoli sportivi”

4 canali con sensore di accelerazione laterale

– Controllo ruote: individuale, riduzione al µ più basso o una combinazione dei due

Acc

eler

azio

ne la

tera

le (

m/s2

)

Velocità veicolo (m/s)

Riduzione al µ più basso

Leggera diminuzione al µ più basso

Controllo individuale

Nessuna imbardata

Leggero sovrasterzo


Controllo nei veicolo 4WD


Controllo nei veicoli 4WD

Sensore di decelerazione (g)

– A causa della grande quantità di masse in rotazione che s’influenzano l’un l’altra, l’ABS non è in grado di eseguire il calcolo della velocità di riferimento con la dovuta precisione. Per evitare questo problema viene utilizzato un sensore di (G-sensor).

– Nei veicoli equipaggiati con il VSC è impiegato un sensore di g a semi-conduttore in grado di rilevare accelerazioni longitudinali e laterali


ABS

• Ricapitolando possiamo dire che il funzionamento dell’ABS si basa su due criteri di calcolo:

• Slittamento delle ruote (incremento, mantenimento e riduzione)

• Decelerazione delle ruote(aumento e mantenimento)

Pr= pressione frenanteVv= velocità veicoloaw= decelerazione ruote

Slittamento 10%

Limite di decelerazione

Slittamento 25%

Aumento pressione

Mantenimento presione


ABS ed EBD (Electronic Brake force Distribution)


EBD

Reazione del veicolo

– Grande forza frenante su tutte le ruote genera instabilità direzionale


EBD

Funzionamento

– indipendentemente dal carico: • riduce la forza frenante sulle ruote posteriori (frenata in marcia

rettilinea)• riduce la forza frenante sulle ruote interne alla curva (frenata in

curva)


EBD


Incr

ease

Ho

ld

Red

uce

Aumento

Mantenimento

ABS/EBD

ABS (slittamento >10%) EBD (slitt.<10% e aw>13 m/s2)

Dipende dalla decelerazione ruote


ABS/EBD

Condizioni di attivazione modalità EBD:

– aw 13m/s2 e slitt.< 10%

– la pressione alle pinze freni posteriori viene controllata individualmente.

Passaggio alla modalità ABS:

– aw 13m/s2 e slitt.> 10%

– la pressione alle pinze freni posteriori viene controllata simultaneamente.

Possiamo quindi affermare che l’EBD è semplicemente un aggiornamento del programma del sistema ABS


Diagnosi e modalità d’emergenza

Guasto del sistema Indicatore ON

ABS ABS

ABS & EBD ABS &


Brake Assist


Brake Assist (BA)

Rileva la richiesta di una frenata d‘emergenza e automaticamente aggiunge pressione all’impianto per assicurare le massime prestazioni frenanti

tempo

Fo

rza

fre

nan

te

!

Senza assistenza

Con assistenza


Brake Assist (BA)

tempo

Pressione frenante

a

b

c

d

Senza assistenza

Con assistenza


Brake Assist (BA)

Sensore di pressione cilindro maestro

– La ECU tiene conto sia del valore di pressione raggiunto sia della velocità con cui questa pressione aumenta


Posteriore destra e sinistra sono in modalità di mantenimento

Brake Assist Avensis

Mastercylindercut solenoidvalve

Reservoircut solenoid

valvesMaster

cylindercut solenoid

valve


Brake Assist BA

Land Cruiser 120 (senza VSC)

– Brake Assist meccanico

Gancio Valvola di scorrimento

Asta di spinta


Brake Assist BA

Brake Assist meccanico

– Nessuna attivazione del pedale

Valvola di controllo “Aperta”

Valvola pneumatica “Chiusa”

Camera a pressione costante

Camera a pressione variabile

Asta di spintaStantuffo di spinta


Brake Assist BA

Pedale premuto (BA non attivato)

– Velocità dello stantuffo = Velocità dell’asta di spinta

Valvola di controllo “Chiusa”

Valvola pneumatica “Aperta”


SPINTA

Stantuffo di spinta


Asta di spinta


Brake Assist BA

Pedale premuto (BA non attivato)

– Velocità stantuffo di spinta = Velocità asta di spinta



SPINTA

MOVIMENTO

Asta di spinta


Stantuffo di spinta



Brake Assist BA

Brake Assist meccanico

– Nessuna attivazione del pedale

Valvola pneumatica “Chiusa”


Valvola di controllo “Aperta”

Stantuffo di spinta


Asta di spinta


Brake Assist BA

Pedale premuto (BA attivato)

– Velocità stantuffo di spinta < Velocità dell’asta di spinta



SPINTA



Stantuffo di spinta

Asta di spinta


Brake Assist BA

Pedale premuto (BA attivato)

– Velocità stantuffo di spinta < Velocità dell’asta di spinta




Asta di spinta


Stantuffo di spinta

MOVIMENTO

SPINTA


Sistema di controllo della trazione - TRC


Fisica

Ghiaccio

Asfalto bagnato

Rapporto di slittamento (%)

Intervallo di tolleranza del TRC

0 20 40 60 80 100

1

Asfalto asciutto

Asfalto bagnato

Ghiaccio

Asfalto asciutto


TRC

Partenza senza TRC (superfici a diversa)


TRC

Partenza TRC (superfici a diversa)


Nuova generazione TRC

ETCS-i (Electronic Throttle Control System-intelligent)


Solenoide d’esclusione liquido vaschetta

ABS & TRC attuatore 12/2

Modalità normale


TRC - Modalità d’incremento della pressione

Pressione pompa

Liquido pressurizzato


Attuatore ABS & TRC integrato

IS200

Sen

sori

di v

eloc

ità a

nter

iori

Sen

sori

di v

eloc

ità p

oste

riori

ABS & TRC attuatore

ABS & TRC ECU

ECU

motore

ETCS-i motore e frizione

Cilindro maestro

TRC OFF SWTRC OFF indicatorABS warning lightSLIP indicator

Bobine


Posteriori Anteriori

Pressione pompa

Liquido pressurizzato

Solenoidi per l’ABS

Solenoidi per TRC, VSC e BA

Suction solenoid valves (for BA)

TRC – tipo 14/2 (LS 430)



Reservoir cut solenoid valves


TRC integrato – tipo 14/2 (Circuito diagonale RX 300)

Fro

nt

rig

ht

wh

eel

Fro

nt

left

wh

eel

Rear left Rear right

Sensore di pressione

Cilindro maestro

2 13

4 56

71

1 1

8 9 10 11

12 13 14 15

Master cylindercut solenoid

valves


TRC integrato - tipo 14/2 (Circuito diagonale RX 300)

Fro

nt

rig

ht

wh

eel

Fro

nt

left

wh

eel

Rear left Rear right

TRC sulle ruote anterioriMaster cylindercut solenoid

valve


Attuatore (MC RAV4, NG RX300, MMC LS 430)

Su alcuni modelli la pompa ABS è cambiata dal tipo a pistoni al tipo trocoidale

Motore

ECU

Gruppo valvole a solenoide Pompa

trocoidale



Su alcuni modelli la pompa ABS è cambiata dal tipo a pistoni al tipo trocoidale

Motore

Pompa trocoidale

ECU di cotrollo dello

slittamento

Gruppo valvole



La pompa trocoidale viene utilizzata per ridurre la rumorosità

Trocoidale A pistoni (tipo convenzionale)

Quanti

tà

Piccole pulsazioni Piccole vibrazioni Grandi pulsazioni Grandi vibrazioniTempo Tempo

Quanti

tà


1

2

1: Solenoide d’esclusione accumulatore (STR)

2: Solenoide d’esclusione del servo-freno per le ruote posteriori (SA3)

3: Solenoide d’esclusione del servo-freno per l’ant. Sx (SA1)

4: Solenoide d’esclusione del servo-freno per l’ant. Dx (SA2)

Front axleRear axle

3 4

NOTE:NOTE:una delle ruote posteriori è in una delle ruote posteriori è in modalità di riduzionemodalità di riduzione

Attuatore ABS & TRC integrato

Servofreno idraulico


Controllo della potenza

Veicolo con ETCS-i

tempo

Alta

Intensità della sbandata

Angolo di apertura della farfalla

Inizio contollo farfalla Inizio controllo freni Controllo freni completato

Controllo farfalla completato

Pressione alle pinze freni


TRC

Condizioni di attivazione

– IDL: OFF– Neutral/Parking sw: OFF– SPD > 6 km/h– TRC switch: ON– Memoria guasti attuali della ECU ABS: vuota – ECU ABS & TRC non in comunicazione con IT


TRC

Confronto


Active Traction Control A-TRC

Effetto di slittamento differenziale limitato

– Migliori capacità in fuori strada– Maggiore accelerazione su superfici a differenti– Maggiore sensibilità con il veicolo bloccato nel fango– Migliorata guidabilità: non è necessario attivare il

bloccaggio del differenziale

Disponibile su:

– LC100 con motore 2UZ-FE (V8)– LC 90 con A/T– LC 120/125


Active Traction Control

Posizione Riduttore

Metodo di controllo Concetto

H4 Range Guida normale

<Velocità obiettivo> la media delle velocità delle 4 ruote <Controllo freni> Pressione idraulica controllata delicatamente

Il controllo facilita la guida o migliora la sensibilità quando si guida su superfici a basso (è consentito un certo slittamento in accelerazione)

L4 Range* Fuori strada Strade dissestate etc.

< Velocità obiettivo > La più bassa delle 4 <Controllo freni> Improvvisi e brevi periodi di attivazione della pressione idraulica

Il controllo in fuori strada fornisce una trazione migliore di quella garantita dal bloccaggio del differenziale centrale e del posteriore (non è consentito slittamento in accelerazione)

*Differenziale centrale libero



Land Cruiser 12#

– Se una ruota inizia a slittare il sistema si comporta come un differenziale LSD

– La funzione LSD si ottiene frenando la ruota che slitta

Click!

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LC120

– In questo sistema, il differenziale centrale non necessita di blocco come avviene nei veicoli a trazione integrale convenzionale, e ciò consente una morbida manovra in curva (priva di fenomeno di frenatura in curva stretta)

– Elevata prestazionedi trazione(stessa della trazione

– Integrale - 4WD)

– Morbida manovrabilità– (stessa della trazione – a due ruote motrici - 2WD)



LC100/120 valvole e solenoidi

– La resistenza dei solenoidi è stata variata per aumentare la possibilità di attivazione fino a 3 minuti

NOTE: When the voltage is 13 V (P=R*I²)New Model: 7.2 x (1.81 A)² = 23.58 WPrevious Model: 5 x (2.60 A)² = 33.8 W

50 secondi

3 minuti

Massimo tempo di

attivazione

Approx. 3.7 Approx. 5.0 LC100/90

Approx. 4.3 Approx. 7.2 New LC100/120

Solenoidi di interruzione dell’accumulatore e del

cilindrio principale (FL/FR)

Solenoide di regolazione, di

interruzione e di mantenimento della

pressione

Valvole a Solenoide


Fine

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