Как работает абс (антиблокировочная система abs)

История внедрения системы

Инженеры ведущих автомобильных компаний усердно занимались разработкой ABS в первой половине 70-х годов. Даже самые первые системы были довольно успешны, и уже в том десятилетии подобные системы начали устанавливать в автомобили серийного производства.

Изначально на автомашины монтировались механические датчики только на одной оси, которые отправляли данные в модуль управления об изменении давления в тормозных контурах. Разработчики с Германии сделали в этой области еще один шаг вперед и начали использовать датчики без контактов, и это, в свою очередь, катализировало передачу информации в логический блок. Кроме того, число ложных срабатываний сократилось, и за счет того, что устранились трущиеся поверхности, пропал износ. По тому же принципу, который использовался в первых антиблокировочных системах, работает и современная система.

Составные антиблокировочной системы

Гипотетически строение АБС абсолютно несложно, и состоит из следующих устройств:

гидроблок
датчики скорости
блок электронного управления

Последнее играет роль «интеллекта» системы (компьютер), поэтому не трудно представить какую он отыгрывает роль. Что касается датчиков контроля скорости и гидроблока, необходим более глубокий анализ.

Как работает датчик скорости

Датчики, которые контролируют скорость работают по принципу электромагнитной индукции. В редуктор ведущего моста жестко зафиксирована катушка с магнитным сердечником. Также в ступице закреплен зубчатый венец, который вращается параллельно с колесом. Затем такое вращение меняет параметры магнитного поля, что в ответ обуславливает появление тока. Сила электротока будет прямо пропорционально расти по отношению к скорости вращения колес. Отталкиваясь от этой силы, в свою очередь, создается сигнал, и передается в блок электронного управления. Импульсы передаются от четырех датчиков скорости, которые бывают двух типов: активными и пассивными, а также отличатся по конструкции.

Активный тип датчика функционирует с магнитной втулкой. Передача бинарного сигнала осуществляется посредством считывания его метки. Благодаря скорости вращения, отсутствуют погрешности, и как результат – точные импульсные данные.

В пассивном типе применяется определенная гребенка в блоке ступицы. Благодаря подобным сигналам, датчик способен определить скорость вращения

Важно учитывать один недостаток этой конструкции – при небольшой скорости может получится неточность

Гидроблок

В состав гидроблока входит:

резервуар для хранения тормозной жидкости – гидроаккумулятор;
впускные и выпускные электромагнитные клапаны, благодаря которым регулируется давление, нагнетаемое в тормозных цилиндрах транспортного средства. Каждый вид ABS отличается числом пар клапанов;
благодаря универсальному насосу осуществляется нагнетание необходимого давления в системе, в результате чего подается тормозная жидкость из гидроаккумулятора, а когда необходимо, отбирает ее назад.

Открытая система с 2/2-ходовыми электромагнитными клапанами

Существенное отличие антиблокировочной системы, разработанной впервые компанией Teves, заключается в том, что она является так называемой открытой системой и для модуляции тормозного усилия используются два 2/2-ходовых электромагнитных клапана: впускной клапан и выпускной клапан.

Впускные клапаны в обесточенном состоянии открыты обеспечивают обычную работу тормозной системы. Выпускные клапаны в обесточенном состоянии закрыты и перекрывают таким образом, обратную магистраль.

При необходимости вмешательства системы ABS в результате сильного замедления вращения колеса при торможении в соответствующий впускной клапан сначала подается ток, впоследствие чего клапан закрывается. Это препятствует дальнейшему повышению тормозного усилия в колесном тормозном цилиндре.

Если поддерживаемое таким образом давление слишком высокое (скорость вращения колес не повышается), то активизируется и открывается выпускной клапан. Тормозное усилие сбрасывается через обратную магистраль к компенсационному бачку главного тормозного цилиндра.

Если скорость вращения колес снова повышается, то оба клапана обесточиваются (впуск открыт, выпуск закрыт) и тормозное усилие снова может повышаться. Благодаря точной синхронной нагрузке клапанов током достигается практически плавная модуляция тормозного усилия.

Поскольку при снижении тормозного усилия тормозная жидкость уходит в компенсационный бачок, говорят об открытой системе.

Для предотвращения сильного «западания» педали тормоза при продолжительном торможении с ABS-регулировании и многократном снижении тормозного усилия блок управления активизирует гидравлический насос, который отводит назад тормозную жидкость из компенсационного бачка в главны тормозной цилиндр. Сигнал для управления насососом и блок управления передает датчик-переключатель положения педали тормоза.

В зависимости от положения педали датчик-переключатель положения педали ступенчато изменяет сопротивление. По соответствующему падению напряжения блок управления определяет положение и степень опускания педали тормоза.

Гидравлический насос работает теперь до тех пор, пока не будет жостигнуто первоначальное значение.

Работоспособность насоса в этой системе очень важна, поэтому контролируется датчиком скорости вращения. Кроме того, насос кратковременно включается при выполнении самодиагностики системы ABS после включения зажигания при пуске двигателя.

Эффективность АБС

Уже известно, что тормозной путь, машины с АБС короче, таковой без системы. Если учесть еще и возможность резкого маневрирования во время торможения, эффективность системы не вызывает никаких возражений. С одноканальной системой АБС на автомобиле, может потягаться, разве что, профессиональный гонщик. Но в условиях скользкой дороги или сложной ситуации, с многоканальной АБС не сравнится никто. А для начинающих водителей, АБС – незаменимый помощник в любых дорожных ситуациях.

Но есть ситуации, при которых ABS не эффективна, а использование некоторых приемов исключается. Это:

Езда по глубокому снегу, гравию;
Неравномерное покрытие дороги;
Езда на колесах с разной глубиной протектора;
Колеса с различным рисунком протектора;
Езда на летних колесах зимой и т.д.;
На переднеприводных машинах исключается возможность приема «газ-тормоз», для управляемого заноса;
При езде по неровностям в фазе отрывания от земли АБС отключается;
·Для опытных водителей, неожиданность поведения автомобиля во время манёвра при работе АБС.

Как видим много факторов, негативно влияющих на работу АБС, зависят от самих водителей. Но, многие факты и цифры, говорят в пользу антиблокировочной системы. Так, тормозной путь на сухой дороге сокращается до 20%, а на мокрой и скользкой куда больше. На многих автомобилях она идет в заводской комплектации, а если нет, тогда цена ее установки не велика.

Колесная резина, на машинах с установленной противоблокоровочной системмой изнашивается меньше, чем на иных. Для использования системы, не надо уметь никаких дополнительных навыков, а цена обслуживания автомобиля остается прежней. Системы АБС долговечны и надежны, а все поломки в большинстве случаев, связаны с неправильностью эксплуатации.

Эффективность и статистика ABS

АБС может работать в пару с другими ассистирующими программами: антипробуксовочноя системой, системами стабилизации контроля, курсовой устойчивости и многими другими.

Главный залог эффективности АБС – правильное использование. В США в 1986-95 гг. было проведено исследование, которое привело статистов в ступор. Гибель пассажиров, столкнувшихся автомобилей оборудованных АБС, доходила до 40%. В ходе исследования выявилось, что водители, вместо полного выжимания педали тормоза, делали прерывистые нажатия, из-за чего система была дезинформирована и попросту не срабатывала. Для того чтоб АБС сработала педаль должна быть выжата «до отказа» и после активорования система будет выполнять свою функцию до тех пор пока машина не замедлится до скорости 5 км/ч, а дальше колеса заблокируются.

Но все же, если на вашем автомобиле стоит АБС не надо радовать себя иллюзиями о полной безопасности. Все в руках водителя. Прижмитесь поплотнее к спинке сидения чтоб лучше чувствовать поведение автомобиля. Держитесь за руль обеими руками, «на 10 часов и 2 часа». По возможности, набирайтесь навыков экстремального вождения.

ABS изначально основывалась на сохранении управления. Вопреки мнению многих автолюбителей, данная система не может противостоять законам физики и сцепить колеса с дорогой, она просто увеличивает эффективность торможения, тем самим дает возможность маневрирования. Если водитель на скорости 150 км/ч влетает в бетонную стену и за 50 метров надумает тормозить, никакая система, кроме ремня и подушек безопасности его не спасет.

Принцип работы

Работа антиблокировочной системы основывается на законах физики, в основном на законе трения. Из физики 7-го класса известно, что сопротивление трения покоя больше, чем сопротивления трения скольжения. Исходя из этого делаем вывод: тормозной путь вращающихся колес меньше идущих «юзом». Но грань удержания колес в крутящемся положении, особенно при неравномерном покрытии, настолько мала, что даже опытные водители иногда с этим не справляются. А АБС с легкостью выполняет поставленное задание. Как же она работает?

Как только водитель до отказа выжал педаль тормоза, он почувствует характерный звук «трещотки» и пульсацию исходящую от педали, значит АБС заработал. Теперь процессом торможения руководит не водитель, а ЭБУ системы.
Датчики считывают скорость вращения колес и давление в тормозной магистрали.

Компьютер рассчитывает необходимую скорость замедления вращения для данной ситуации и передает команду модулятору для перекрытия того или иного тормозного контура. При совпадении скорости замедления с проектной доступ жидкости к тормозному контуру возобновляется. Данная операция для каждого контура проделывается от нескольких до 18-20 раз в секунду, не допуская блокировки колес.

Водителю остается только продолжать маневрировать в условиях идеального торможения, в то время как замедлением автомобиля занимается АБС.

Меры предосторожности

Для того, чтобы такое устройство, как блок EBD, работало исправно, долгое время не следует держать ногу на педали тормоза. В это время, пока нога находится на педали тормоза, тормозные диски перегреваются, из-за этого может случиться сбой, и автомобиль затормозит самостоятельно.

Еще не следует постоянно притормаживать во время спуска, это снижает активность тормозной опции автомобиля. Из-за того, что автомобиль будет неспособен резко затормозить, можно попасть в серьезное ДТП. Не стоит выезжать на непрогретом автомобиле, это может привести к тому, что колеса забуксуют, и автомобиль потеряет управление.

Также стоит при выборе скорости учитывать состояние дорожного полотна

Это очень важно, по причине того, что автомобиль будет тормозить так, как посчитает нужным. Для того, чтобы возобновить работоспособность тормозных дисков после въезда в водную преграду, нужно несколькими качками прокачать тормозные диски до тех пор, пока автомобиль не начнет притормаживать от толчков

Закрытая система с 2/2-ходовыми электромагнитными клапанами

После выхода разных законодательных положений по защите патентных прав многие производители все чаще стали использовать антиблокировочную закрытую систему с 2/2-ходовыми электромагнитными клапанами, которая сочетает преимущества обеих описанных выше систем: быстрая точная модуляция тормозного усилия 2/2-ходовыми электромагнитными клапанами, отвечающими за впуск и выпуск на каждом колесном тормозном цилиндре, и отсутствие потери тормозной жидкости из участка гидравлического контура, нагруженного тормозным усилием, в результате ABS-регулирования.

На рисунке представлен гидравлический контур закрытой 4-канальной антиблокировочной системы с разделением контуров тормозного привода по диагонали при помощи 2/2-ходовых электромагнитных клапанов.

Принцип включения электромагнитных клапанов для увеличения, удержания и уменьшения тормозного усилия при ABS-регулировании такой же, как и в описанной выше системе.

Стандартное положение или повышение тормозного усилия: в обесточенном состоянии все впускные клапаны открыты, все выпускные клапаны закрыты. Тормозное усилие главного тормозного цилиндра при нажатии на педаль тормоза может беспрепятственно воздействовать на колесный и тормозной цилиндр.

Удержание тормозного усилия: впускной клапан закрывается (подается питание), выпускной клапан в обесточенном положении остается закрытым. Давление тормозной жидкости в соответствующем цилиндре остается постоянным.

Уменьшение тормозного усилия: впускной клапан остается закрытым (подается питание), выпускной клапан открывается (подается питание). Тормозное усилие может быть уменьшено путем сброса давления через выпускной клапан в компенсационный бачок.

Насос обратной подачи включается, когда на одном из колесных тормозных цилиндрах должно быть уменьшено тормозное усилие. В результате тормозная жидкость из компенсационного бачка через компенсационную камеру возвращается в главный тормозной цилиндр. Насос отключается только в том случае, когда регулирования больше не требуется.

При ABS-регулировании выполняется точная модуляция тормозного усилия путем кратковременного включения и отключения электромагнитных клапанов, вследствие чего тормозное усилие увеличивается или уменьшается постепенно. Процесс регулирования колесного тормозного цилиндра так как он происходит в действительности, представлен на рисунке.

Впускной клапан закрывается (подача питания) для удержания тормозного усилия и предотвращения его дальнейшего увеличения, поскольку скорость вращения колеса становится гораздо меньше скорости движения. Поскольку скорость вращения колеса продолжает падать, кратковременно открывается выпускной клапан (подача питания) для незначительного снижения тормозного усилия. Включается двигатель насоса. В результате незначительного тормозного усилия и снижения тормозного действия скорость вращения колеса снова приближается к скорости движения автомобиля. Тормозное усилие снова может быть увеличено. Для этого впускной клапан кратковременно открывается (обесточенное состояние). На представленном примере сразу же после этого впускной клапан еще раз кратковременно открывается, так как тормозное усилие может увеличиваться дальше. Затем снова кратковременно открывается выпускной клапан и т.д.

Возможность точной модуляции тормозного усилия часто используется и для работы электронного распределителя тормозных сил (EBV). Он включается перед системой ABS, когда при легком торможении появляется слишком сильное замедление задних колес. На рисунке представлен рабочий диапазон электронного распределителя тормозных сил.

При помощи электроники системы ABS распределение тормозных сил может точно подстраиваться под разную нагрузку автомобиля для обеспечения максимальной степени его устойчивости в любых условиях. Механический распределитель тормозных сил и редукционный клапан для задних тормозов в данном случае излишни и могут не устанавливаться.

Самостоятельная диагностика

Если причины неисправности ABS после осмотра так и не были выявлены, то лучшим выходом будет полная диагностика системы в специализированном сервисном центре.

В случае, когда нет финансовой возможности, можно продолжить самостоятельную работу.

Как показывает практика, основные проблемы с ABS вызваны обрывом проводов, недостаточно качественным контактом или проблемой в разъемах.

Чтобы убедиться в наличии таких неисправностей, необходимо иметь под рукой тестер или осциллоскоп.

Для получения точных результатов необходимо убедиться, что аккумуляторная батарея заряжена на 100 процентов. При этом желательно следить за скачками напряжений на разъемах и проводниках.

Когда появилась система ABS?

Впервые о антиблокировочном механизме тормозов заговорили еще в далеком 1920-ом году, когда подобным механизмом стали оборудовать самолеты. Первые разработки принадлежат французской компании Avions Vision, известный тогдашний производитель различной авиатехники и автомобилей.

Шестнадцать лет спустя компания Bosch запатентовала первую систему ABS, которая срабатывала при резком торможении. До реализации дело не дошло, так как не было цифровых технологий, позволяющих вести постоянный контроль. В 1960-ые года проект снова возобновили, благодаря появлению полупроводниковых технологий. Первые практичные образцы системы ABS появились в 1971 году, разработанные компанией General Motors.

Первые серийные образцы стали устанавливать на автомобили, в качестве опции, в середине 1970-ых годов. В качестве стандартного набора в 1978 году компания Mercedes ввела ABS для моделей Mercedes-Benz W116 (прототип современного S-Class). Эстафету мгновенно подхватила компания BMW, установив на модель 7-ой серии. На момент выхода система, её стоимость составляла порядка 10% от общей цены автомобиля. В наши дни, начиная с 2004 года всех авто производителей в Европе обязали устанавливать ABS, как стандартную опцию, даже для самой «бедной» комплектации.

Закрытая система с 3/3-ходовыми электромагнитными клапанами

Разработанная первоначально компанией Bosch система регулирует тормозное усилие (модуляцию тормозного усилия 3/3-ходовыми электромагнитными клапанами.

На рисунке а, б и в представлен процесс регулирования для каждого колеса.

В состоянии покоя (обесточенном состоянии) электромагнитный клапан позволяет усилию, создаваемому водителем на главном тормозном цилиндре при нажатии на педаль тормоза беспрепятственно воздействовать на колесный тормозной цилиндр. Этот процесс соответствует обычной работе тормозной системы. Тормозное усилие повышается и замедляет колесо. Если блок управления на основании сигнала датчика угловой скорости вращения колеса определяет слишком быстрое замедление колеса по сравнению с контрольной скоростью, то электромагнитный клапан сначала нагружается половиной максимального тока, в результате чего доступ к главному тормозному цилиндру перекрывается, что препятствует дальнейшему повышению давления в колесном тормозном цилиндре.

Если после этой стадии «удержания тормозного усилия» скорость вращения колеса не увеличится, а будет снижаться дальше, то электромагнитный клапан подается максимальный ток, вследствие чего открывается обратная магистраль, а тормозное усилие в колесном тормозном цилиндре уменьшается. В результате силы трения покоя дорожного полотна колесо снова ускоряется. Как только скорость примерно достигнет контрольного значения, блок управления обесточивает электромагнитный клапан, который снова возвращается в исходное положение (т.е. обратная магистраль перекрывается, тормозное усилие может уменишаться беспрепятственно). Цикл может быть начат сначала.

Чтобы поддержать тормозное усилие в главном тормозном цилиндре и обеспечить снижение усилия через накопитель, насос обратной подачи подает тормозную жидкость от накопителя во впускную магистраль главного тормозного цилиндра. Этот процесс заметен по пульсации педали тормоза. Обычно именно по этому признаку водитель определяет момент срабатывания системы ABS.

Регулирование тормозного усилия блоком управления электромагнитными клапанами происходит практически до полной остановки автомобиля либо до отпускания водителем педали тормоза и уменьшении тормозного усилия, свидетельствующего об отсутствии опасности блокировки колеса.

При выходе из строя системы ABS электромагнитные клапаны находятся в обесточенном состоянии, в результате чего тормозная система работает в обычном режиме без ABS-регулирования.

Если вдруг, что маловероятно, система ABS во время процесса регулирования в результате самодиагностики обнаружит неисправность, то, насколько это будет возможным, система продолжит регулирование торможения до конца.

На рисунке при помощи принципиальной электрической схемы представлены входы и выходы блока управления, а также взаимосвязь компонентов системы.

При включении зажигания (клемма 15) электронное реле защиты (КЗ) замыкается и соединяет клемму 30 с клелммой 31, в результате чего на блок управления (контакт 1) и на цепь управления (86) клапанного реле (К1) и реле двигателя (К2) подается «плюс» аккумуляторной батареи. Через контакты 10, 20 и 34 блок управления постоянно соединен с массой.

Через клемму 15 также подается питание на сигнальную лампу системы ABS (Н1). Она горит до тех пор, пока не будет соединена с массой через кабель 1 при помощи клапанного реле через клемму 87а или через контакт 29 блока управления.

Если блок управления через контакт 27 подает массу на разъем 87 клапанного реле, то последнее срабатывает и черезразъем 87 соединяет электромагнитные клапаны с клеммой 30. Работа клапанного реле контролируется блоком управления через контакт 32.

Функция сигнальной лампы проверяется блоком управления через контакт 29.

Через контакт 14 блока управления контролируется реле двигаеля, после того как оно будет включено контактом 28 на основании сигнала массы.

Это происходит, когда во время ABS-регулирования на насос обратной подачи подается питание от «плюса» аккумуляторной батареи. В этом случае блоком управления на основании сигнала массы управляются также электромагнитные клапаны.

Вce это зависит от частоты переменного напряжения датчиков угловой скорости вращения (В1).

Вход выключателя стоп-сигналов служит дополнительной защитой так же, как и сигнал работы двигателя через клемму 61 генератора. Сигнальная лампочка гаснет только при работающем двигателе с исправным генератором, поскольку при ABS-регулировании необходим запас энергии.