Как устроена антиблокировочная система ABS

Как устроена автомобильная антиблокировочная система ABS?

В экстремальной ситуации, когда мы всеми силами давим на педаль тормоза, может появиться блокировка одного или сразу нескольких колес, что приводит к существенному ухудшению управляемости и увеличению тормозного пути. Для предупреждения подобной блокировки автомобили оснащаются системой ABS, о которой мы поговорим в этой статье.

Впервые такие антиблокировочные системы стали использоваться на автомобилях ещё в семидесятых годах прошлого века. Многие автопроизводители и в последующем владельцы автомобилей смогли оценить эффективность активной системы безопасности, которые позволяли уменьшить тормозной путь, повышая безопасность эксплуатации автомобиля в любое время года.

Преимущества использования антиблокировочной системы

Если говорить о преимуществах использования таких антиблокировочных систем, то в первую очередь отметим улучшение безопасности использования автомобиля. Благодаря данной системе не только удается уменьшить тормозной путь, но и предупреждается занос автомобиля, который вызван блокировкой колес.

В особенности подобная система будет полезна при эксплуатации автомобиля в зимнее время года, когда на скользкой дороге при любом неаккуратном торможении колеса могут блокироваться, а автомобиль начинает скользить вперёд. При этом такая система ABS , определив возникшую блокировку, уменьшит интенсивность торможения, что позволит восстановить контроль над автомобилем.

Отметим и равномерный износ колес, что в свою очередь сокращает расходы автовладельцу на приобретение новых покрышек. Во время блокировки колес при торможении может быстро стираться проектор, и буквально 3-5 таких экстремальных торможений будет достаточно, для полного прихода в негодность покрышек.

Если же говорить о недостатках подобных систем, то необходимо в первую очередь отметить частые выходы из строя датчиков ABS, что вынуждает автовладельца менять поломавшиеся запчасти, что способно привести к некоторому увеличению расходов на эксплуатацию автомобилей.

Антиблокировочные системы стали сегодня основным элементом активной безопасности каждого современного автомобиля. С использованием данных с датчиков ABS работают системы стабилизации курса, а также ряд других активных и пассивных систем безопасности, без которых эксплуатация автомобиля была бы невозможной. Автопроизводители сегодня постоянно совершенствуют свои системы ABS, которые становятся всё надежнее, умнее и функциональнее.

Что включает система ABS в автомобиле?

Антиблокировочная система включает многочисленные датчики, гидрораспределители с электроклапанами, откачивающий насос и блок управления, который управляет работой тормозной системы, предупреждая блокировку всей оси или отдельных колес.

В последние годы несмотря на некоторое упрощение таких антиблокировочных систем их эффективность увеличилась, что объясняется совершенствованием автоматики. Если в прошлом большую часть работы выполняли гидросистемы, то сегодня блоки и исполнительные устройства полностью контролируются автоматикой, что повышает качество работы такой антиблокировочной системы.

Блок управления постоянно посылает сигналы датчикам, получая необходимую информацию и принимает нужное решение по уменьшению давления в тормозной системе. Связь между датчиками и блоками управления осуществляется по специальной высокоскоростной шине, при этом каждое колесо может иметь несколько индивидуальных датчиков, которые предоставляют центральному компьютеру все необходимые данные для корректировки работы различных систем автомобиля.

Принцип действия антиблокировочной системы

Принцип действия такой антиблокировочной тормозной системы за последние несколько десятков лет фактически не изменился. При торможении от блока управления поступает сигнал к цилиндрам тормозов, после чего рабочая жидкость проходит по впускным каналам. Такое давление тормозной жидкости передается через электромагнитные клапаны к каждому колесу что и позволяет эффективно замедлять транспортное средство. В том случае, если блок управления определяет опасность блокировки колеса, то электромагнитному датчику поступает соответствующий сигнал, он закрывается, что в свою очередь предупреждает торможение и блокировку колес автомобиля.

Любое даже самое лёгкое и простое торможение в автомобиле, оснащенным системой ABS, проходит под контролем автоматики. В зависимости от того, с какой интенсивностью вы нажимаете на педаль тормоза и от положения колес, система принимает решение на открытие или закрытие электромагнитных клапанов. Подобные системы с использованием датчиков ABS и электромагнитных клапанов отличаются простотой конструкции, поэтому они надежны и долговечны. Проблемы лишь могут доставлять датчики, которые часто повреждаются противогололедными реагентами, и требуют соответствующей замены.

В тот момент, когда система ABS срабатывает и распускает колеса, автовладелец чувствует в этот момент пульсацию педали тормоза. Такая пульсация происходит при быстром открытии и закрытии электромагнитных клапанов, что необходимо для соответствующего замедления и предупреждения блокировки колес.

Советы по эксплуатации антиблокировочной системы

Современные антиблокировочные системы – это долговечные и надежные узлы, которые не требуют какого-либо специального обслуживания. Необходимо лишь время от времени проверять работоспособность датчиков в колесах и при необходимости производить их замену.

Не следует перегревать блоки управления или заливать их водой.

В том случае, если требуется варить металл в автомобиле или вам нужно подключиться в бортовой системе электросистеме автомобиля, проводка ABS должна быть отключена.

Следите за состоянием контактов на генераторе, что предупредит короткие замыкания и выход из строя датчиков.

Избегайте подсоединения аккумулятора вашего автомобиля к другому транспортному средству.

Не следует разделять электрические разъемы датчиков при включенном зажигании и работающем двигателе.

В том случае, если отмечаются неисправности системы ABS, то на приборной панели загорится соответствующая контрольная лампа. Автомобиль в данном случае будет эффективно тормозить, но при чрезмерном усилии на педали тормоза колёса будут блокироваться, что может привести к заносу. Поэтому если отмечаются какие-либо неисправности ABS, необходимо учитывать это и тормозить плавно и аккуратно, а при возможности следует как можно скорее обратиться в соответствующие СТО за выполнением ремонтных работ.

Изучаем ABS: последний шанс

Всего должно быть в меру — это хорошо знают создатели антиблокировочной системы тормозов (ABS). Ее устройство и принцип работы изучал автор.

Интересующая нас система прижилась на автомобилях еще в конце 1970-х годов, так что проверку временем она прошла. В настоящее время отсутствие ABS в штатной комплектации — большая редкость. Она существенно повышает безопасность на дорогах и отчасти снижает требования к навыкам водителя. Во всяком случае, под контролем ABS даже у неопытного больше шансов избежать аварийной ситуации.

ВО ВЛАСТИ ПРОЦЕНТОВ

Задача ABS — сохранение управляемости при экстренном торможении. Известно, что у блокированного колеса сцепление с покрытием дороги ниже, чем у катящегося, — создаваемые им тормозные силы меньше, а управляющие вовсе отсутствуют. В лучшем случае автомобиль скользит прямо, в худшем — по неконтролируемой траектории с непредсказуемым результатом. ABS же контролирует работу колеса на границе между максимально возможным (в конкретных условиях) сцеплением и срывом в блокировку, не позволяя ей развиться. Разумеется, сам коэффициент сцепления шин с дорогой от ABS не зависит. На льду он может оказаться раз в десять ниже, чем на сухом асфальте, — значит, и управляемость автомобиля будет разная. Но в обоих случаях ABS обеспечивает максимум возможного. При достаточно точной настройке она способна действовать даже более эффективно, чем водитель-ас.

1 no copyright

Все схемы, таблицы и графики открываются в полный размер по клику мышки.

Работа ABS опирается на коэффициент проскальзывания колес — отношение разности скорости автомобиля и окружной скорости колеса к скорости автомобиля. В различных режимах езды скорость поступательного движения автомобиля и окружная скорость колеса могут не совпадать. При интенсивном разгоне окружная скорость ведущего колеса выше скорости машины, при замедлении — наоборот. Естественно, 100-процентному проскальзыванию соответствуют два режима — блокировка колеса при торможении или буксование на месте. Между тем наилучшее сцепление шины с покрытием и, следовательно, максимальная передача тормозных усилий достигаются при степени проскальзывании колес около 20%. Вот ABS и поддерживает эту величину на уровне 15–20%.

АНАТОМИЯ

Гидравлический контур модуля ABS включает электромагнитные клапаны и насос. При обычном торможении клапаны не задействованы, нужное давление контролирует нога водителя. Но при появлении проскальзывания с риском блокировки колесá включается ABS.

3 no copyright

Современная ABS четырехканальная: такая компоновка дает возможность управлять давлением в тормозной системе отдельно для каждого колеса. Все контуры системы работают сходным образом в трех режимах — удержания давления, его снижения и повышения. При близости колеса к блокировке система переходит в режим удержания давления. Клапаны отсекают суппорт колеса от главного тормозного цилиндра — теперь давление жидкости на поршни постоянное независимо от силы нажима на педаль. Но при проскальзывании выше 20% система снижает давление с помощью насоса, сбрасывая часть жидкости от суппорта к главному тормозному цилиндру. Когда проскальзывание становится ниже определенного порога, система переходит к повышению давления: клапаны открываются — и при нажатой педали давление растет. Эти режимы чередуются, пока не изменится ситуация: торможение прервано или существенно ослаблено и проскальзывания нет либо скорость автомобиля упала ниже 5–15 км/ч (в зависимости от настроек системы). Эта поочередная смена режимов работы и вызывает зуд на педали тормоза. Частота высокая — нога даже лучшего водителя-профи не может соперничать в быстроте с ABS! При торможении ABS поддерживает проскальзывание всех колес на одном уровне для сохранения курсовой устойчивости. На миксте (например, левые колеса автомобиля на асфальте, а правые на льду) система будет поддерживать прямолинейное движение, регулируя давление в контуре каждого колеса в зависимости от сцепления этого колеса с покрытием. Торможение без ABS приведет к уводу автомобиля в сторону покрытия с лучшим сцеплением, а при блокировке колес дело дойдет до разворота.

Едва ли не важнейшие элементы ABS — датчики скорости колес. По их импульсам рассчитывается скорость каждого колеса и сравнивается со скоростью автомобиля. На основании этой информации модуль ABS вычисляет и удерживает проскальзывание каждого колеса на требуемом уровне.

2 no copyright

По выбору конструктора используются пассивные или активные датчики. Пассивный легко опознать по зубчатому кольцу (гребенка) на приводе колеса. Он очень прост: при вращении гребенки датчик выдает аналоговый сигнал напряжения. Но, увы, при низкой скорости вращения колеса такой датчик не выдает четкого сигнала, может ошибаться.

Активный датчик считывает метки магнитного кольца на ступичном подшипнике. Для него характерен четкий цифровой сигнал в виде последовательных импульсов напряжения, величина которых не зависит от скорости вращения колеса. А вот частота импульсов отражает эту скорость.

У полноприводных автомобилей в ABS включен дополнительный G-датчик с акселерометром продольных ускорений. Он отсылает в модуль ABS сигнал ускорения или замедления, учитываемый при вычислении коэффициента коррекции скорости автомобиля. Ведь при определенных обстоятельствах нельзя измерить скорость с нужной точностью.

4 no copyright

ФОРС-МАЖОР

В мире нет ничего идеального, и ABS не исключение. Сохранение управляемости порой оплачивается увеличением тормозного пути. Если ABS эффективна при хорошем сцеплении всех четырех колес с дорогой, то на проблемном покрытии возможны нештатные ситуации. Неровности дорожного полотна (гребенка, трамвайные пути и т. п.) вызывают отскок колес, а при неисправности подвески возможен даже временный отрыв колеса от покрытия. В такие моменты колёса сильно разгружаются, что приводит к их ранней блокировке при вынужденном торможении и, соответственно, к раннему срабатыванию ABS. Такой же эффект раннего срабатывания наблюдается на участках асфальта, покрытых песком, грязью, гравием или на голом льду. Наихудший сценарий — вылет с дороги. Без ABS заблокированные колеса могли бы вгрызаться в покрытие, хоть как-то гася скорость. С ABS же сильно увеличивается тормозной путь, и в случае торможения в заносе автомобиль сильно уводит по дуге. В декабрьском номере ЗР за 2012 год описан спецтест, в котором сравнивались показатели торможения со скорости 60 км/ч на ровном асфальте и на гребенке. У двух тестируемых машин из трех тормозной путь на гребенке увеличивался на 40 %!

ЛУЧШЕ НЕ РИСКОВАТЬ

Отключение ABS не предусмотрено. Но можно избавиться от нее, вынув предохранитель. Чаще всего так поступают, когда едут потренироваться на ледовую трассу. Однако следует помнить, что современная ABS отвечает также за распределение тормозных сил по осям при обычном торможении (ранее этим заведовали самостоятельные механические регуляторы). В случае отключения ABS любое обычное торможение может привести к блокированию задних колес со всеми вытекающими отсюда последствиями.

КАБИНЕТ ТЕРАПЕВТА

У ABS есть лампа-индикатор отказа. Предусмотрено и считывание кодов неисправностей. Можно также отслеживать параметры элементов и управлять некоторыми из них — например, клапанами и насосом модуля ABS. Лучше всего использовать дилерское диагностическое оборудование. Система достаточно надежна и включает в себя не слишком много элементов. Большая часть неисправностей ABS связана с внешними воздействиями.

Ошибки модуля управления.

Чаще всего это внутренние электронные неисправности модуля. Иногда такие ошибки носят случайный характер, то есть после удаления больше не возникают. Если же ошибки не удаляются или возникают повторно, модуль управления подлежит замене: ремонт не предусмотрен.

Ошибки датчиков скорости колес.

Возможные причины — от неисправности проводки до отказа самого датчика. Если использован активный датчик, то неисправность может быть обусловлена повышенным люфтом ступичного подшипника (слишком большой воздушный зазор между датчиком и магнитным кольцом на подшипнике) или тем, что при замене подшипника его просто поставили не той стороной. При использовании пассивного датчика проблему может создать гребенка на приводе: в ходе замены ступичного подшипника или при снятии-установке привода ее могли немного сместить с посадочного места. Сигнал этого датчика порой слабеет из-за накопившейся грязи или металлических частиц на гребенке. Оба датчика боятся сильных вибраций, но особенно — активный. Из-за этого датчик порой невозможно снять без повреждения, ведь удары молотком — даже не по нему, а рядом! — способны его разрушить.

Другие типы ошибок.

Модуль ABS связан по CAN-шине с другими модулями управления. Часть ошибок может иметь отношение к самой цепи связи. К ABS относится и датчик педали тормоза. Иногда лампу ошибки зажигают другие модули. Либо она реагирует на неисправности, даже не связанные напрямую с ABS.