Что такое абс в автомобиле: как работает система abs

Приходилось ли вам объезжать внезапно возникшее препятствие и одновременно тормозить? Наверняка да. Казалось бы, что в этом сложного — нажал на тормоз, повернул руль и скорректировал траекторию. Однако всё относительно просто до определённого момента. Если при экстренном торможении нажать на педаль тормоза сильнее, чем необходимо, колёса могут заблокироваться и…

Дальше возможны два варианта развития событий. Оба обусловлены наличием или отсутствием антиблокировочной системы тормозов АБС (ABS — Anti-lock Brake System).

Если машина архаичная, ведёт свою родословную из середины семидесятых прошлого столетия или сошла с конвейера одного из отечественных автозаводов, то, как бы усердно вы ни крутили «баранку», транспортное средство траектории не изменит.

Дело в том, что заблокированные колёса, скользя, лишают водителя возможности маневрировать — сорвавшись на юз, автомобиль будет тупо ехать по прямой, будто у него отрубили руль. Лишь опытный пилот сумеет хладнокровно разблокировать колёса, на мгновение отпустив педаль тормоза.

А затем, используя импульсное торможение, вернуть контроль и погасить скорость. Второй вариант — для машины, оснащённой АБС. От водителя требуется лишь посильнее нажать на педаль тормоза и спокойно работать рулём. Чувствуете разницу?

За 30 лет система претерпела сильные изменения. В десятки раз увеличились быстродействие и количество циклов срабатывания за единицу времени. Так, например, первые блоки управления для легковых автомобилей весили более 7 кг. Современные же гораздо компактнее и тянут килограмма на полтора.

Блокировка опасна ещё и тем, что способна стать причиной заноса или увода автомобиля в сторону.

Произойти это может, когда под колёсами разнородное покрытие, сильно изменена загрузка по осям в ходе предыдущего манёвра или стоят разные шины (последнее звучит дико, но в России, увы, не редкость).

Кроме того, при заблокированных колёсах машина может изменить траекторию под действием любой боковой силы (уклон дороги или столкновение). Скорректировать траекторию в этом случае практически невозможно.

В АБС для определения скорости вращения используются индукционные датчики частоты и датчики, работающие на эффекте Холла. Каждое новое поколение колёсных датчиков частоты вращения становится меньше, точнее и надёжнее.

Сначала устанавливался только один сенсор, который монтировался на редукторе заднего моста или КПП. Позже к нему добавились ещё два — на передних колёсах. И лишь в последних версиях АБС предусматривается установка датчиков на каждое колесо, соответственно, с индивидуальными модуляторами.

Кстати, самые древние и примитивные одноканальные ABS воздействовали сразу на все тормозные механизмы.

Ещё один негативный эффект блокировки — увеличение тормозного пути. Здесь всё дело в том, что сила трения покоя обычно больше силы трения скольжения.

Следовательно, для максимально быстрой остановки автомобиля нужно генерировать такую величину давления в тормозных магистралях, чтобы колёса при торможении вращались на грани блокировки. Есть такой немаловажный показатель, как относительное проскальзывание.

Он в зависимости от степени заторможенности колеса может меняться от нуля (колесо катится без проскальзываний) до 100% (колесо полностью заблокировано).

Экспериментально установлено, что максимальная эффективность торможения достигается при 15–20-процентном проскальзывании — то есть в том случае, когда скорость вращения заторможенного колеса на 15–20% ниже скорости свободновращающегося колеса при постоянной скорости движения машины. Забегая вперёд, скажем, что электроника при торможении поддерживает именно эту величину, периодически блокируя и разблокируя колёса.

В состав практически любой современной системы АБС входят: электронный блок управления (1), модулятор (2), изменяющий давление в гидравлических магистралях, датчики угловых скоростей вращения колёс (3), установленные на внутренней части ступицы колеса.

Прогрессивное человечество окончательно осознало вред заблокированных колёс лишь в 70-х прошлого века. Пионером в данной области стал Mercedes-Benz, совместно с компанией Bosch разработавший систему, которая в 1979 году стала устанавливаться на Мерседесы S-класса. Основной принцип работы АБС был сформирован именно тогда, и потом только совершенствовался.

Современная электроника (ABS, противобуксовочная система, ESP), чтобы держать под контролем поперечную и продольную динамику автомобиля, учитывает не только частоту вращения колёс.

Подконтрольными являются угол поворота руля, степень крена кузова, ускорение… Давление в тормозных контурах генерируется по совокупности полученных данных, плюс в некоторых случаях принудительно изменяется тяга двигателя.

Задача ABS — регулировать скорость вращения колёс путём изменения давления в магистралях тормозной системы. Чтобы контролировать угловую скорость, надо знать её величину и то, как она меняется со временем. Каждое колёсо снабжено датчиком, который выдаёт электрические импульсы с частотой, пропорциональной скорости вращения колеса. Эта информация поступает в блок управления АБС.

Если во время торможения угловая скорость колеса приблизилась к нулю, электронный мозг тут же примет решение его «растормозить». Гидравлический модулятор при помощи электроклапана стравит давление из магистрали и перенаправит «лишнюю» порцию тормозной жидкости в гидроаккумулятор.

Давление будет снижаться до тех пор, пока колесо, снова «ухватившись» за покрытие, не раскрутится до определённой скорости. Далее ABS опять резко увеличит давление в магистрали и притормозит колесо.

Цикл продолжится до тех пор, пока машина не остановится или водитель не ослабит давление на педаль до положения, когда ABS не нужна.

Существующие на рынке системы отличаются весьма точной настройкой и обеспечивают максимальную эффективность торможения.

Многие скажут: «Невелика премудрость!» Прерывисто тормозить можно и самому. И правда: во многих случаях такой способ замедления на автомобилях, не оборудованных АБС, позволяет во время экстренного торможения объехать внезапно возникшее препятствие.

Когда колёса блокируются — вы тормозите, как только «отпускаются» — получаете возможность корректировать направление движения.

Естественно, при таком раскладе тормозной путь значительно увеличится, зато водитель получит возможность объехать препятствие и упреждающим действием руля погасить занос.

Но, к сожалению, ни один титулованный гонщик не способен обеспечить «порционное» торможение с частотой, с которой это делает ABS. Система (в зависимости от варианта исполнения) за секунду успевает заблокировать-разблокировать колёса около 15 раз.

К тому же водитель одновременно воздействует на все тормозные механизмы (так работали первые системы ABS), в то время как современные 4-канальные антиблокировочные системы следят за скоростью вращения и регулируют тормозное усилие для каждого колеса отдельно.

Гидравлический модулятор, совмещённый с блоком управления (чёрный).

В большинстве современных автомобилей ABS работает вместе с EBD (Electronic Brake Distribution) — системой распределения тормозных усилий, которая дозирует интенсивность торможения для каждого колеса. C EBD можно смело тормозить в повороте и на «миксте».

Электроника по разности частот вращения поймёт, что колёса попали на участки с разнородным покрытием, и уменьшит тормозные силы на колёсах, которые имеют лучшее сцепление с дорогой.

Кстати, интенсивность замедления в этом случае снизится и будет определяться силой трения колеса (колёс), имеющего наихудшее сцепление с дорогой.

Нелишне заметить, что для максимальной эффективности замедления педаль тормоза на автомобилях с ABS надо вдавливать в пол что есть силы.

Впрочем, последнее делать не обязательно тем водителям, чьи машины оснащены системой Brake Assist, которая сама создаёт избыточное давление в тормозной магистрали, «дотормаживая» за слабого или нерешительного человека. При штатных замедлениях она не вмешивается.

Однако резкое нажатие (удар) на педаль Brake Assist расценивает как сигнал к экстренному торможению и вступает в действие.

При торможении на разнородных покрытиях электроника сделает всё, чтобы противостоять заносу. Но иногда автомобиль, оснащённый ABS и EBD, может довольно сильно развернуть. Здесь всё зависит от того, как настроена система.

Но не всё так гладко. ABS, как и любая другая система, обладает недостатками. Например, простой «антиблок» может проиграть обычным тормозам на снегу, льду или песке, свести на нет преимущества шипованной резины.

Ведь на льду шипы обеспечивают наибольшее замедление только при максимальном относительном проскальзывании, когда они словно когти впиваются в лёд и бороздят его. Каверза в том, что ABS, стремясь растормозить колёса, не даёт шипам работать и тем самым увеличивает тормозной путь.

То же происходит на грунтовых дорогах (песок, щебень, глина) и покрытиях, занесённых снегом.

Наличие ABS не повод отказа от шипованной резины. Во время блокировки шипы всё равно будут цепляться за лёд и обеспечивать более надёжное замедление, нежели нешипованные покрышки.

Автомобили с ABS в этом случае имеют более длинный тормозной путь, потому что постоянно разблокирующиеся колёса не создают «эффекта плуга».

А ведь именно на таких покрытиях заблокированные колёса имеют максимальную эффективность торможения — из-за того что нагребают перед собой «валики» из грунта или снега.

Вот почему нужно помнить: на обледеневшей, заснеженной или грунтовой поверхности тормозной путь автомобиля, не оснащённого АБС, может быть короче.

Автомобили с ABS при экстренном торможении остаются управляемыми.

Подложить небольшую свинью АБС может и на неровной дороге.

Если при торможении одно колесо на мгновение зависнет в воздухе и заблокируется, обманутая электроника начнёт спасать вас от заноса и тут же снизит давление в остальных магистралях.

В повороте автомобиль неприятно вильнёт «хвостом», а тормозной путь увеличится. От таких случайных отрывов, в принципе, не застрахован никто, но нужно помнить, что залогом адекватной работы АБС является исправная подвеска.

При любой неисправности в системе на приборной панели загорается контрольная лампа. В этом случае совет один — бегом в сервис.

Прогресс рождает на свет всё более продвинутые системы. Оперирующие большим количеством показаний, они способны адаптироваться под тип дорожного покрытия и тормозить по одному из заранее заложенных эффективных алгоритмов.

Конечно же, электронику нельзя воспринимать как панацею от всех бед, но статистика вещь упрямая: грамотно настроенная ABS при всех исправных системах автомобиля на сухом и мокром покрытии в среднем помогает экономить до 20% тормозного пути и оставляет водителю шанс маневрировать.

Стоит ли говорить, что от этих драгоценных метров могут зависеть жизнь и здоровье?

Устройство и принцип работы системы ABS

Антиблокировочная тормозная система (ABS) – это электрогидравлическая система активной безопасности, позволяющая сохранить управляемость и устойчивость автомобиля при торможении за счет предотвращения блокировки колес.

АБС особенно эффективна на дорожных покрытиях с невысоким коэффициентом сцепления, а также при плохой погоде (снег, гололед, дождь). Расшифровка аббревиатуры ABS — Antilock Brake System, что дословно переводится как «антиблокировочная система тормозов».

Рассмотрим принцип работы системы, ее основные составляющие, поколения, а также плюсы и минусы использования.

Устройство и основные компоненты системы

Компоненты системы ABS

В состав антиблокировочной тормозной системы входят:

• Датчики частоты вращения колес. Датчики работают на основе эффекта Холла и установлены на ступице каждого колеса. Они определяют скорость вращения колес и передают сигнал в блок управления АБС.
• Блок управления. Основная функция электронного блока управления (ЭБУ) – обеспечить работу тормозной системы в наиболее эффективном и стабильном диапазоне, при котором тормозная сила будет максимальна, а колеса автомобиля не будут заблокированы. Для этого блок управления проводит непрерывные вычисления изменения скорости вращения колес (замедления). На основании данных показателей формируются управляющие сигналы для исполнительных устройств: насоса и электромагнитных клапанов гидравлического блока.
• Гидравлический блок. Этот компонент ABS является исполнительным устройством. Гидравлический блок включает в себя электромагнитные клапаны (впускные и выпускные), гидроаккумуляторы, кулачковый насос с электрическим двигателем, демпфирующие камеры.

Электромагнитные клапаны управляют процессом торможения, каждый в своем контуре. Для каждого рабочего тормозного цилиндра предполагается пара клапанов (один впускной и один выпускной). Гидроаккумуляторы предназначены для ускорения сброса давления в тормозном контуре. Они наполняются тормозной жидкостью во время открытия выпускных клапанов.

Далее в работу включается кулачковый насос, который откачивает тормозную жидкость обратно в главный тормозной цилиндр. Именно по этой причине при работе системы АБС водителем ощущаются толчки в педаль тормоза. Демпфирующие камеры гасят колебания жидкости при работе системы.

Так как в автомобиле два контура гидропривода тормозной системы, в гидравлический блок, как правило, интегрируют два аккумулятора давления и две демпфирующие камеры.

Устройство и принцип работы барабанных тормозов

Принцип работы системы

Схема системы АБС

Антиблокировочная система тормозов выполняет свою работу циклически, при этом каждый цикл состоит из трех фаз:

1. Увеличение давления (водителем). Торможение происходит в нормальном режиме, давление в системе повышается за счет нажатия водителем на педаль тормоза. Впускные клапана гидроблока открыты, выпускные закрыты. Если скорость вращения колеса слишком интенсивно замедляется и превышает определенное значение, то блок управления ABS переводит впускной клапан в положение «закрыто», выпускной также закрыт. Система переходит в следующую фазу.
2. Удержание давления. На данном этапе система АБС как бы «отрезает» главный тормозной цилиндр от процесса торможения, и в контуре «гидравлический блок — рабочий тормозной цилиндр колеса» поддерживается постоянное давление. Даже если водитель начнет нажимать на педаль тормоза дальше, давление увеличиваться не будет. В этом режиме торможение происходит при максимальной тормозной силе, то есть наиболее эффективно. Блок управления продолжает контролировать скорость вращения колес, и если она уменьшится ниже допустимого порога, то есть возникнет угроза блокировки колес, поступит команда на открытие выпускного клапана и сброс давления.
3. Сброс давления. В этой фазе открывается выпускной клапан, и давление резко понижается. Сначала жидкость попадает в гидроаккумулятор, далее откачивается насосом обратно в ГТЦ. Впускной клапан продолжает находиться в закрытом положении. После того, как скорость замедления колес вернется к допустимым значениям, выпускной клапан закрывается. Открывается впускной клапан, и цикл начинается с начала.

Существует довольно распространенное заблуждение, что ABS самостоятельно повышает давление в тормозной системе. На самом деле это не так, если речь идет о системе АБС в ее чистом виде (без ESP). Давление в ней повышается исключительно за счет действий водителя.

Данный цикл работы антиблокировочной тормозной системы автомобиля воспроизводится, пока не завершится торможение, и может повторяться около 6 раз в секунду.

Отметим, что срабатывание ABS происходит при экстренном (резком) торможении.

Отключить систему АБС нельзя без вмешательств в конструкцию автомобиля, так как приостановка ее работы может привести к трагическим последствиям (потому не предусмотрена автопроизводителями).

Отметим, что ABS интегрируется в штатную тормозную систему автомашины, не изменяя ее конструктивно. Если антиблокировочная тормозная система автомобиля неисправна, на панели приборов загорится соответствующий индикатор (контрольная лампа).

Устройство и принцип работы регулятора тормозных сил

Поколения антиблокировочной системы

Контрольная лампа неисправности АБС

Чтобы создать систему ABS, потребовалось 14 лет усилий огромного числа инженеров. ABS выпускается с 1978 года, ее создатель – фирма Bosch.

Первое поколение системы (1970 год) получило название ABS-1. Данное электромеханическое изделие не отличалось надежностью и долговечностью из-за тысячи аналоговых компонентов, которые использовались в ЭБУ. Хотя главная функция ABS и выполнялась, но изделие для массового производства не подходило.

Второе поколение (1978 год). ABS-2 фирмы Bosch впервые начала устанавливаться как опция в автомобилях Mercedes-Benz S-класса, а спустя некоторое время и в лимузинах BMW 7-й серии. Количество компонентов уменьшилось до 140, а масса гидравлического блока составила 6,3 кг.

В последующих поколениях ABS инженеры Bosch сделали ставку на усовершенствование системы и уменьшение ее габаритов. Так, в 1980 году вышла ABS-2E, в которой масса гидравлического блока составила уже 4,9 кг, а количество компонентов уменьшилось до 40. В 1995 году появилась ABS 5.

3 с массой гидравлического блока 2,6 кг и 25 компонентами. В 2003 году выходит ABS 8, в которой 16 компонентов, а масса гидравлического блока снизилась до 1,6 кг.

С 2010 года Bosch выпускает 9 поколение системы ABS, которую отличают компактные габариты и гидравлический блок массой всего 1,1 кг.

Преимущества и недостатки системы

Система АБС на мягком грунте

Рассмотрим основные плюсы системы АБС:

• сохраняет управляемость и устойчивость автомобиля при экстренном торможении, плохой погоде и т.д.;
• в большинстве случаев уменьшает длину тормозного пути;
• повышает эффективность процесса торможения;
• обеспечивает лучшую маневренность автомобиля на скользком дорожном покрытии.

Антиблокировочная система имеет и недостатки: ее использование увеличивает тормозной путь на мягких грунтах (песок). На таких покрытиях колеса наоборот необходимо блокировать. В последних поколениях ABS данный недочет практически устранен: система «научилась» определять тип поверхности, а после реализовывать отдельный алгоритм под определенное покрытие.

(6

Для чего нужен abs в автомобиле? горит лампочка ABS

С аббревиатурой ABS (на русском этом выглядит так — АБС) сталкивался практически каждый владелец движимого имущества. Но вот для чего нужен АБС в автомобиле знает далеко не каждый автолюбитель. В особенности это интересует начинающих водителей. Они даже не догадываются, как все работает. Стоит приоткрыть эту завесу таинства.

Стоит отметить, что в настоящее время практически каждый автомобиль, который сходит с конвейера, оснащен ABS, что стало обязательным условием в отношении большинства производителей. И если ранее такое оснащение было доступно в качестве дополнительной опции, то теперь АБС ставится на автомобили уже базовой комплектации. Пример тому — марка Мерседес 124 или любая другая модель.

Правильное торможение

Для того чтобы остановить транспортное средство, мало лишь вовремя надавить на педаль тормоза.

Да, машина остановиться, но сколько это займет времени и какой путь при этом она преодолеет в случае обычного торможения? Тут все главным образом зависит от скорости — если она небольшая (скажем до 20-30 км/ч), то транспорт остановится довольно быстро, не преодолев и несколько десятков метров. Совсем другое дело, когда необходимо прибегнуть к экстренному торможению при движении более 60-100 км/ч.

Если резко ударить по педали тормоза, колеса будут тут же блокированы, но машина по-прежнему будет двигаться, словно будучи на лыжах — шины будут скользить по дороге.

Также под всеми 4 колесами может оказаться разнородная поверхность — соответственно скорость скольжения будет разно, что уже само по себе становиться опасным. Теряется управляемость над машиной и ее понесет в занос.

А неуправляемый транспорт — это источник повышенной опасности для других участников дорожного движения.

Какой из этого делает вывод? Правильно — предотвратить жесткую блокировку колес во избежание скольжения! Чтобы этого достигнуть есть один проверенный прием — торможение должно быть прерывистым.

Для этого педаль тормоза не обязательно постоянно держать в нажатом состоянии, нужно время от времени отпускать ее, после чего снова нажимать.

Примерно также мы поступаем в случае поднятия машины ножным домкратом.

Такие незамысловатые действия обеспечивают сохранения управляемости транспортом — шины не теряют сцепления с дорогой. Однако попав в экстремальное положение, далеко не каждый водитель способен избежать человеческого фактора. Очень просто растеряться и позабыть обо всех правилах. И как раз по этой причине изобретен помощник в лице АБС.

Определение ABS

Все мы знаем важность тормозной системы. От того, насколько она исправна, зависит безопасность не только водителя с его пассажирами, но и остальных участников дорожного движения. ABS в автомобиле в полной расшифровке звучит как антиблокировочная система (или целый комплекс), которая не позволяет блокироваться колесам в случае экстренного торможения.

Конструктивно узел представлен в лице электромеханического блока, который берет на себя торможения в непростых дорожных условиях.

Устройство комплекса

С конструктивной точки зрения антиблокировочная система тормозов ABS выглядит следующим образом:

• блок электронного управления (БУ);
• датчики контроля скорости;
• гидроблок.

БУ является «мозгом» всей системы или компьютером. Собственно он и руководит всей работой, на основе получаемых сигналов с датчиков АБС. Другие составляющие тоже заслуживают отдельного внимания.

Датчики

Каждый сенсор закреплен непосредственно около колес и фиксирует обороты. Принцип работы датчика основан на физическом явлении электромагнитной индукции. Сама катушка, оснащенная магнитным сердечником, закреплена на ступице колеса неподвижно, а у некоторых автомобилях она располагается в редукторе ведущего моста.

К ступице прикреплен зубчатый венец, вращающийся вместе с колесом, как следствие изменяется величина магнитного поля. В итоге создается электрический ток, а его сила напрямую зависит от частоты вращения. Вследствие вырабатывается сигнал определенной величины, который потом направляется к БУ.

Гидроблок

Что касается этого элемента, то гидроблок тоже в свою очередь устроен своеобразно:

1. Электромагнитные клапаны — впускные, выпускные. — за их счет обеспечивается регулировка давления в тормозных цилиндрах. Их количество у каждого типа ABS сугубо свое.
2. Насос — имеет функцию обратной подачи. Его задача — нагнетать давление, обеспечивая подачу тормозной жидкости от гидроаккумулятора, а когда нужно отбирает ее обратно.
3. Гидроаккумулятор — это хранилище, где располагается тормозная жидкость.

В машинах с ABS гидроблок последовательно встроен в общую тормозную систему, то есть располагается сразу за главным тормозным цилиндром.

Как все функционирует

Как работает ABS? Принцип действия заключается в следующем.

Когда датчик (тот, что в ступице колеса) фиксирует его резкое замедление или полную остановку, БУ дает управляющий сигнал, который на короткий промежуток времени открывает выпускной клапан.

В результате давление в системе снижается и колесу ничего не мешает вращаться. Но после превышения его скоростного предела наступает очередь открытия впускного клапана — насос снова нагнетает давление, что приводит к срабатыванию тормозов.

Все выглядит, как уже было ранее описано в разделе, посвященному правильному торможению — нажать кратковременно на педаль тормоза, потом отпустить. Такая раскачка продолжается до того момента, пока автомобиль не остановится. Но в отличие от человека электроника срабатывает намного быстрее — за одну только секунду количество повторов может составить от 4 до 10!

В итоге сцепление шин с дорогой сохраняется, за счет чего собственно снижается тормозной путь. Вдобавок управление машиной не теряется, то есть в ходе торможения всегда имеется возможность обогнуть возникшее препятствие.

В чем необходимость?

Даже некоторые опытные водители, не говоря уже о новичков, придерживаются ошибочного мнения касательно того, для чего конкретно нужна ABS. То есть они твердо уверены, что антиблокировочный комплекс позволяет лишь сократить тормозной путь. В действительности главная ее роль сводится к сохранению управляемости автомобилем, когда приходится прибегнуть к экстренному торможению.

Как останавливается машина, не оборудования ABS? Она просто скользит и поэтому ее тормозной путь длинный. И чем выше скорость, тем он продолжительнее. При этом даже если повернуть руль в любую сторону с целью обогнуть препятствие, автомобиль все равно будет двигаться прямо!

ABS решает проблему с блокировкой колес, а значит, сцепление шин с дорогой сохраняется. То есть контроль над машиной не теряется. Да, блокировка колес происходит, но кратковременно — поэтому они не скользят.

Теперь понятно, что такое ABS в полном понимании этого слова. Но помимо этого, система обеспечивает и другую не менее полезную функцию — обеспечить прямолинейное торможение на дороге с разнородным покрытием.

Рассмотрим показательный пример, когда одна сторона автомобиля наезжает на мокрый, скользкий (наледь и т. д.) участок, а под колесами другой чистая поверхность. В этом случае без ABS торможение одной из сторон будет намного эффективнее, нежели у другой, что приводит к неуправляемому заносу.

Это особенно критично при прохождении поворотов, когда на машину действует еще и боковое усилие.

Что касается уменьшения тормозного пути, то это утверждение справедливо, но лишь отчасти и является скорее следствием работы ABS.

Проблемы с АБС

В отсутствии механического воздействия обычно с этой тормозной системой не возникает никаких проблем. Весь комплекс ABS устроен довольно просто и отличается надежность в работе. Но даже, несмотря на защитные меры в виде предохранителя, иногда не избежать поломок. Причинами этому могут стать разные обстоятельства:

1. Воздействие окружающей среды на постоянной основе и порой они довольно агрессивные.
2. Степень заряда АКБ.
3. Неудовлетворительное состояние проводки бортовой сети.

В случае понижения напряжения ниже 10,5 Вольт устройство самопроизвольно отключается. Чтобы этого не произошло, следует придерживаться простых рекомендаций:

1. Во-первых, избегать прикуривания аккумулятора от другой машины. Использовать собственную батарею в подобных целях тоже не нужно.
2. Во-вторых, при включенном зажигании запрещается разъединять какие-либо разъемы.

Иными словами, для того чтобы сохранить работоспособность системы ABS и продлить ее ресурс (насколько это возможно) следует следить за техническим состоянием собственной машины. Если возникли проблемы с АБС, нужно обращаться в ближайший автосервис, где неисправность будет обнаружена и устранена на профессиональном уровне.

Проверка датчика

Важно не только понимать, что это за система такая ABS, но и относиться к ней с должным почтением. Для этого вовремя реагировать на тревожные «сигналы», а не игнорировать их.

Неисправный сенсор не способен передать сигнал системе и автоблокировочный комплекс перестает работать. В результате в ходе торможения колеса блокируются. При этом на приборной панели может загореться соответствующий индикатор, указывающий на проблемы в отношении ABS.

И если значок горит и не гаснет, это серьезный повод обратиться в автосервис, причем как можно раньше.

Зачастую самая распространенная неисправность — это обрыв провода. Ее легче выявить с использованием тестера. Для начала нужно соединить пины с разъемами, после чего прибором замерить сопротивление. Если оно находится в допустимых пределах, которые указаны в руководстве по эксплуатации автомобиля, то все работает.

Существенно расхождение значений указывает на очевидную проблему, которая может иметь разный характер. В частности речь идет о стремлении сопротивления в ту или иную сторону:

1. К нулю — указывает на короткое замыкание.
2. К бесконечности — наличие обрыва в электрической цепи.

Также нужно замерить сопротивление при вращении колеса — оно должно меняться, что покажет исправность датчика. Обнаруженные обрывы следует устранять, причем места разрыва следует восстанавливать только пайкой — привычная скрутка здесь неуместна и не даст желаемого результата. Также следует не перепутать полярность при соединении проводов.

Если сенсор сломан, нужно выяснить, как снять задние или передние датчики. И здесь лучше обратиться в автосервис, где все сделают на должном уровне, поскольку могут возникнуть разного рода сложности и нюансы.

Горящий индикатор

На приборной панели при включении зажигания сразу включаются несколько световых индикаторов. Это является свидетельством того, что все системы автомобиля проходят самодиагностику. Через некоторое время они гаснут, что говорит о полной их работоспособности. Если лампочка ABS загорелась, волноваться не стоит, просто проверка работоспособности завершилась.

Однако лампочка ABS может гореть постоянно, что указывает на проблемы системы. И для этого есть свои причины:

• засорение датчиков;
• исчезновение контакта в разъеме;
• обрыв провода;
• поломка самого датчика ABS;
• деформация венца ступицы;
• неисправность блока управления АБС;
• выход из строя предохранителей системы.

Замену датчика очень сложно выполнить самостоятельно, поэтому лучше обратиться в автосервис. Здесь важна аккуратность и осторожность.

• Также читайте:
• Система полного привода 4MATIC Как работает?
• Типичные неисправности и ремонт АКПП Мерседес-Бенц
• Что означает индикатор Check Engine и почему может гореть?
• Что такое VIN CODE ? Как расшифровать вин код автомобиля Мерседес
• 8 самых распространенных проблем Mercedes-Benz

ABS – лучше с ней, чем без нее

Как тяжело даются новичку первые поездки за рулем автомобиля! Так и кажется, что все только и мечтают о том, чтобы зацепить твою машину, да и сам боишься задеть кого-то другого.

Сам весь мокрый, пот заливает глаза, ноги дрожат, а правая нога готова вдавить до упора педаль тормоза даже при намеке на любую опасность. А вот это и неправильно. Не говоря про все остальное, тормозить надо не до упора, а с умом. В этом поможет, если конечно получится, антиблокировочная система.

Что такое торможение, и как надо тормозить

Только на первый взгляд кажется, что самое главное – не опоздать нажать на тормоз, тогда автомобиль остановится. На самом деле все гораздо сложнее.

При торможении на машину действуют несколько сил, так что порой даже опытному водителю трудно справиться с этим процессом, особенно на скользкой или мокрой дороге.

Вот самый простой пример – автомобиль движется на скорости, водитель заметил опасность, резко нажал на тормоз, а машина выскочила на встречную полосу. А если повезет, то на обочину или на столб.

В чем причина такого поведения машины? В неправильном торможении. Как оно происходит на автомобиле? Когда нажата педаль тормоза, начинают замедляться и задние, и передние колеса.

Если при этом хотя бы одно колесо блокируется (перестает крутиться и замедляться, а начинает просто скользить по дорожному покрытию), тогда тормозной путь увеличивается, а также значительно возрастает возможность заноса автомобиля в сторону заблокированного колеса.

Чтобы избежать такой ситуации, повысить эффективность торможения, особенно в критической ситуации и на скользкой дороге, необходимо тормозить прерывисто. Нажать на педаль, и когда колеса на машине почти заблокированы, отпустить педаль тормоза, а потом повторить все еще несколько раз, пока не остановится автомобиль.

Фактически, вместо того, чтобы нажать и держать педаль в этом положении, на нее надо нажимать многократно, нажал-отпустил, нажал-отпустил. Подобным образом удается удерживать автомобиль на грани блокировки колес.

Такая система торможения позволяет гораздо эффективней останавливать машину, особенно на скользкой и обледенелой дороге.

Конечно, это очень страшно, когда к тебе начинает приближаться, например, задний борт грузовика, а ты должен отпустить педаль тормоза. Если не можешь с этим справиться – не садись за руль или покупай автомобиль с ABS.

Что такое ABS

Эта аббревиатура у всех на слуху, сокращенное обозначение, переводимое с английского языка как антиблокировочная система.

Фактически, в простейшем варианте – электромеханическая система, копирующая действия опытного водителя и обеспечивающая эффективное торможение на скользкой дороге.

Если она установлена на автомобиле, то позволяет значительно облегчить жизнь начинающим водителям.

Хотя не стоит возлагать на нее слишком большие надежды – ABS только помогает водителю в управлении автомобилем, а не сама им управляет.

Так что, водитель должен знать свою машину, ее поведение в различных ситуациях и на разном дорожном покрытии, в том числе и поведение с учетом работы дополнительных систем.

Небольшая историческая справка

Выше уже была рассмотрена возможная ситуация, когда водитель не может справиться с автомобилем по чисто психологическим причинам. Для исключения подобного сценария при управлении машиной и была разработана антиблокировочная система.

Ее первые образцы появились еще в прошлом столетии, в семидесятых годах, однако из-за отсутствия подходящей и надежной элементной базы не получили широкого развития.

Когда появились цифровые микросхемы и доступные микропроцессоры и микроконтроллеры, ситуация изменилась коренным образом. Благодаря этим элементам система ABS появилась на автомобиле.

Произошло в 1978 году, а первой автомашиной с такой системой стал один из Мерседесов.

Об устройстве и работе ABS

Что собой представляет ABS, можно понять из приведенного рисунка. Вся система состоит из нескольких самостоятельных узлов:

1. блока управления (Control Module);
2. датчиков скорости колес (Wheel Sensors);
3. гидравлического блока (Modulator Unit).

• Если назначение блока управления, а также датчиков скорости интуитивно понятно, то функции и состав гидравлического блока нуждаются в пояснении.
• Его элементами являются:

• выпускные и впускные электромагнитные клапаны;
• насос с электродвигателем обратной подачи тормозной жидкости;
• аккумуляторы давления;
• демпфирующие камеры.

Каждому колесу соответствует свой выпускной и впускной клапаны.

Встроенные датчики скорости отслеживают частоту вращения колеса. Контроль осуществляется с использованием эффекта электромагнитной индукции.

Происходит это следующим образом – при вращении колеса около датчика проходят зубцы, расположенные на специальном роторе, вращающемся с той же частотой. Проходя мимо датчика скорости, зубцы вызывают там появление эдс, пропорциональной частоте вращения колеса, благодаря чему можно оценить его текущее состояние.

Принцип работы ABS

Чтобы понять, как работает антиблокировочная система тормозов, необходимо рассмотреть возможные варианты ее срабатывания.

В принципе, существуют три фазы работы ABS:

• сброс давления в рабочем цилиндре;
• удержание давления в рабочем цилиндре;
• увеличение давления.

Для начала надо отметить, что гидравлический блок на автомобиле устанавливается на магистрали за главным тормозным цилиндром, а электромагнитные клапаны управляют поступлением в тормозной цилиндр тормозной жидкости.

Работа и контроль осуществляются по определению частоты вращения колеса. После начала торможения (нажатия на педаль тормоза), антиблокировочная система определяет частоту его вращения. Если колесо прекратило вращаться и начало скользить, об этом сигнализирует датчик скорости.

Тогда блок управления открывает выпускной клапан и прекращает подачу в тормозной цилиндр тормозной жидкости. Когда колесо начнет вращаться и его скорость вращения превысит установленный предел, антиблокировочная система закрывает выпускной и открывает впускной клапан.

При продолжении торможения все этапы повторяются, пока не остановится машина.

Виды ABS

Поколение
Характеристики

Масса, кг	Количество компонентов	Объем памяти, кб
ABS 2 (1978)	6,3	140	2
ABS 2E (1980)	4,9	40	8
ABS 5.3 (1995)	2,6	25	24
ABS 8 (2003)	1,6	16	128

Все вышеописанное касается варианта, если на автомобиле применена антиблокировочная система тормозов последнего поколения, или так называемая четырехканальная ABS.

В этом случае контролируется блокировка каждого колеса, и по каждому из них электроника принимает корректирующие действия. Такая система наиболее дорогостоящая и сложная.

Однако существуют и другие типы.

Так, одноканальная антиблокировочная система контролирует тормозное усилие одновременно для всего автомобиля. Такой вариант ABS гораздо проще и дешевле, но он хорошо работает в случае, когда сцепление всех колес одинаково.

Двухканальная антиблокировочная система контролирует тормозное усилие вдоль одного борта.

ABS не всесильна

Наличие и работа системы ABS на автомобиле значительно упрощает процесс торможения и делает его более эффективным, особенно для начинающих водителей. Но в то же время ей присущи определенные недостатки, и при управлении машиной их надо учитывать.

Здесь, кстати, надо отметить, что когда работает антиблокировочная система, то ее срабатывание ощущается как вибрация на педали тормоза.

Из тех случаев, когда явными становятся недостатки в работе системы, можно отметить такие.

1. Эффективность работы ABS зависит от качества дорожного покрытия. На неровной дороге, кочках, брусчатке у автомобиля тормозной путь с такой системой несколько увеличивается. Дело в том, что когда колесо подпрыгивает на неровностях и находится в полете, т.е сцепления с дорогой нет, ABS дает команду на снятие торможения. Но в тот момент, когда колесо опять начинает контактировать с покрытием, установленная сила торможения оказывается неоптимальной и тормозной путь увеличивается. Парировать этот эффект можно снижением скорости движения и увеличением дистанции.
2. Увеличение тормозного пути на смешанном покрытии – в тех случаях, когда чередуются участки, например, асфальт – вода – асфальт – снег — лед. В этом случае происходит следующее – система отпускает тормоза на скользком участке, при попадании колеса на нормальное покрытие установившегося тормозного усилия оказывается недостаточно, вследствие чего тормозной путь увеличивается.
3. Торможение на рыхлом, сыпучем покрытии (песок, рыхлый снег). В этом случае тормозной путь с ABS увеличивается. Дело в том, что если на песке автомобиль пойдет юзом, то перед колесом появляется валик из песка (эффект плуга), а он значительно эффективнее будет останавливать машину. В такой ситуации торможение юзом будет лучше.
4. Система перестает работать при остановке. При низкой скорости движения система ABS отключается и не работает. Это может оказаться очень неприятным моментом при движении на скользком уклоне. Об этом надо помнить и быть готовым к своевременным действиям, например, – воспользоваться ручным тормозом для остановки.

Антиблокировочная тормозная система позволяет тормозить при сложных дорожных ситуациях более эффективно, избегая юза и сохраняя при этом управляемость автомобилем. Следствием этого будет значительно более короткий путь при торможении и существенно повышенная безопасность.

Однако такая система торможения имеет некоторые особенности, и необходимо быть готовым к их проявлению при движении.

Изучаем ABS: последний шанс

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.

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.

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.

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.

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.

Изучаем ABS: последний шансИзучаем ABS: последний шанс

Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

Антиблокировочная система тормозов ABS

Антиблокировочная система тормозов ABS представ­ляет собой системы, оснащенные устрой­ствами управления с обратной связью, которые предотвращают блокировку колес во время торможения и сохраняют управляемость и курсовую устойчивость автомобиля. Если говорить в общем, они также сокращают тормозной путь по сравнению с торможением с полной блоки­ровкой колес. Это особенно заметно на мокрой дороге. Сокращение тормозного пути может достигать 10% или в несколько раз больше этого значения, в зависимости от степени влажности и коэффициента трения (сцепления колес с дорогой). При определенных, очень специфических условиях тормозной путь мо­жет быть длиннее, но автомобиль все еще будет сохранять устойчивость и управляемость.

Требования, предъявляемые к антиблокировочной системе тормозов ABS, описаны в Правилах ECE-R13. Эти Правила определяют ABS как компонент ра­бочей тормозной системы (рис. «Схема тормозной системы с ABS» ), который автоматически контролирует пробуксовку колес в направлении вращения колес на одном или более колесах при торможении.

Приложение 13 ECE-R13 определяет три категории. Нынешнее поколение ABS отвечает высшему уровню требований (категория 1).

Принципы действия ABS

Модуляция давления

2/2-ходовой электромагнитный клапан (впускной клапан) с двумя гидравлическими подключениями и двумя положениями включения устанавливается между главным тормозным цилиндром и тормозным цилиндром колеса традиционной тормозной системы (рис. «Конструкция ABS» ). Когда клапан открыт (нормальная настройка для стандартного торможения), в тормозном цилиндре колеса может создаваться тормозное давление. Выпускной клапан, тоже 2/2-ходовой электромагнитный, в этот момент закрывается.

Если датчик угловой скорости колеса обнаружит резкое замедление колеса (риск его блокировки), то система предотвратит любое дальнейшее увеличение тормозного давления на данном колесе. Впускной и выпускной клапаны закрываются, и тормозное давление остается постоянным.

Если скорость замедления колеса продолжает расти, то должен открыться выпускной клапан. В результате давление в тормозном цилиндре колеса падает и колесо тормозится менее интенсивно. Тормозная жидкость, устремляющаяся в промежуточный резервуар, откачивается обратно в главный тормозной цилиндр возвратным насосом.

Относительное скольжение колеса

Относительное скольжение колеса возникает тогда, когда скорость v_R, с которой центр ко­леса автомобиля движется в продольном на­правлении (скорость автомобиля) отличается от линейной скорости вращательного движе­ния колеса в точке контакта с поверхностью дороги v_U. Относительное скольжение ко­леса λ вычисляется следующим образом:

Согласно этой формуле, в случае блокировки ко­леса относительное скольжение составит λ = -1.

При первоначальном торможении давле­ние в приводе возрастает; величина относи­тельного скольжения колеса λ увеличивается и в максимальной точке на кривой сцепле­ния с дорогой/скольжения (рис. «Кривая зависимости сцепления с дорогой от скольжения колес» ) достига­ется граница устойчивого и нестабильного диапазонов качения колес. Начиная с этого момента, любое дальнейшее увеличение давления в приводе или тормозного момента не вызывает какого-либо дальнейшего повы­шения величины тормозной силы F_B (рис. «Силы на затормаживаемом колесе» ). В устойчивом диапазоне скольжение колес в значительной степени представляет собой юз, оно имеет возрастающую тенденцию к пробуксовке в нестабильном диапазоне.

Происходит более или менее резкое падение коэффициента трения μ_HF, в зависимости от формы кривой сцепления в нестабильном диа­пазоне. Без ABS результирующий избыточный момент вызывает очень быстрое блокирование колеса при торможении.

Основные процессы управления с обратной связью

Процессы управления ABS

Датчик угловой скорости колеса определяет скорость вращения колеса (рис. «Управляющий контур ABS» ). Если в движении одного из колес появляются при­знаки блокировки, то резко возрастают за­медление вращения колеса и его скольжение. Если они превышают критические значения, то блок управления ABS посылает сигналы к соленоидному распределительному клапану (гидравлическому блоку) для прекращения роста или уменьшения давления в тормозном механизме до прекращения опасности блокировки. Затем давление должно быть вос­становлено для предотвращения недотормаживания колеса. Во время автоматического управления торможением необходимо посто­янно определять устойчивое и нестабильное качение колес и удерживать его в диапазоне пробуксовки при максимальном тормозном усилии путем чередования фаз повышения, удержания и уменьшения давления.

Применительно к передним колесам эта по­следовательность управления выполняется ин­дивидуально, т.е. отдельно на каждом колесе. Из соображений обеспечения устойчивости для задних колес требуется другая стратегия управ­ления. Чтобы можно было поддерживать боко­вое ускорение и, соответственно, поперечные силы, на задних колесах при сохранении пол­ной мощности на поворотах требуется увеличе­ние коэффициентов бокового трения шин. Поэ­тому уровни пробуксовки задних колес должны быть минимальными, особенно у колеса на внешнем радиусе поворота. Это достигается за счет особой характеристики управления тормо­жением задних колес « select-low» или SL . Она означает, что последовательность управления определяется задним колесом, которое первым показывает признаки скорого блокирования. В 3-канальной конфигурации тормозной си­стемы с раздельным торможением передних и задних колес (см. «Варианты систем ABS»), это достигается путем параллельного соеди­нения гидравлических контуров. Однако в диагонально разделенных тормозных контурах это достигается путем управления распредели­тельными клапанами задних колес с логикой параллельного воздействия.

Воздействие на замкнутый контур управления

При разработке системы ABS принимают во внимание, следующее:

• Варианты сцепления между шиной и дорогой;
• Неровности дорожного покрытия, вызывающие колебания колес и осей;
• Овальность, тормозной гистерезис, снижение эффективности тормозов;
• Изменения давления в главном тормозном цилиндре при воздействии водителя на педаль тормоза;
• Изменения радиуса колеса, например, при установке запасного колеса.

Критерии качества управления

Эффективные антиблокировочные системы должны отвечать следующим критериям качества управления:

• Сохранение курсовой устойчивости путем обеспечения достаточных боковых сил на задних колесах;
• Сохранение управляемости путем обеспе­чения достаточных боковых сил на задних колесах;
• Уменьшение тормозного пути по сравнению с торможением с блокировкой колес путем оптимизации сцепления шин с дорогой;
• Быстрая корректировка тормозных сил для различных коэффициентов сцепления, на­пример, когда автомобиль движется по лужам, через небольшие участки льда или укатанного снега;
• Обеспечение небольшой амплитуды тор­мозного момента во избежание вибраций в подвеске;
• Достижение высокого уровня комфорта путем использования бесшумных актюа- торов и обратной связи через педаль тор­моза.

Типичный цикл управления

Изображенный на рис. «Регулирующий цикл ABS для больших коэффициентов трения» цикл управления по­казывает автоматическое управление тормо­зами в случае высокого коэффициента тре­ния. Изменение скорости вращения колеса (замедление при торможении) вычисляется с помощью электронного блока управления. После того, как эта величина упадет ниже определенного порога (« -а»), клапан гидравлического модулятора переключается в режим удержания давления. Если далее ско­рость вращения колеса уменьшится ниже по­рога допустимого скольжения λ₁ то клапан переключается на сброс давления, который длится до тех пор, пока замедление колеса не достигнет снова значения «-а». В течение по­следующей фазы удержания давления уско­рение увеличивается до пороговой величины «+а», затем тормозное давление поддержи­вается на постоянном уровне.

После превышения высокого порога «+А » происходит увели че ние давления, колесо чрезмерно не ускоряется, так как вступает в диапазон устойчивого качения. После умень­шения ускорения до порога ( +а) давление начинает медленно увеличиваться до тех пор, пока ускорение колеса не станет снова меньше порога (-а ). В это время начинается следующий цикл управления.

Во время первого цикла управления первона­чально была необходима короткая фаза удержа­ния давления для фильтрования помех. В случае большого момента инерции колеса, малого ко­эффициента сцепления медленного возраста­ния давления в рабочем цилиндре тормозного механизма (осторожное начальное торможение, например, на льду) колесо может заблокироваться без замедления, на которое система может отреагировать. В этом случае в работе системы ABS учитывается пробуксовка колес.

При определенных условиях и состоянии дорожного покрытия на легковых автомоби­лях с приводом на четыре колеса и блоки­ровкой дифференциала часто сталкиваются с проблемами при использовании ABS; это вынуждает прибегнуть к специальным мерам определения скорости движения во время процесса управления, более низким порого­вым величинам замедления колес и умень­шению крутящего момента двигателя.

Управление работой тормоза с задержкой увеличения момента вращения автомобиля вокруг вертикальной оси

При торможении на дороге с неодинаковыми коэффициентами трения (например, раз­ными значениями μ левые колеса на сухом асфальте, правые колеса — на льду), сильно отличающиеся тормозные силы на передних колесах приведут к возникновению момента вращения автомобиля вокруг вертикальной оси (рис. «Возникновение момента вращения автомобиля вокруг вертикальной оси, вызванного большой разностью коэффициентов трения» ).

На легковых автомобилях малого класса си­стема ABS должна дополняться устройством задержки увеличения момента вращения авто­мобиля вокруг вертикальной оси в целях под­держания управляемости вовремя экстрен­ного торможения на неоднородном дорожном покрытии. Задержка увеличения момента вра­щения вокруг вертикальной оси ограничивает рост давления в рабочем цилиндре переднего колеса с более высоким коэффициентом сце­пления с дорожным покрытием.

Концепция задержки увеличения момента вращения вокруг вертикальной оси продемон­стрирована на рис. «Кривые характеристик тормозного давления/угла разворота с задержкой возникновения момента вращения вокруг вертикальной оси (YMBD)»: кривая 1 представляет со­бой давление в главном тормозном цилиндре р_MC. Без задержки увеличения момента вра­щения вокруг вертикальной оси (т.н. системы YMBD) тормозное давление на колесе, движу­щемся по асфальту, быстро достигает вели­чины р_higt (кривая 2), тормозное давление на колесе, движущемся по льду вырастает лишь до р_low (кривая 5); каждое колесо тормозит с максимальным передаваемым тормозным усилием (индивидуальное управление).

Система YMBD 1 (кривая 3) подходит для автомобилей, для которых характеристики управляемости менее критичны, a YMBD 2 — для автомобилей, более склонных к потере курсовой устойчивости из-за возникновения момента вращения вокруг вертикальной оси (кривая 4).

Во всех случаях, когда используется система YMBD , сначала недотормаживается колесо с меньшей пробуксовкой. Это означает, что задержка увеличения момента вращения вокруг вертикальной оси должна всегда быть очень тщательно адаптирована к данному автомобилю, чтобы ограничить увеличение тормозного пути.

Варианты систем ABS

В настоящее время предлагается несколько версий ABS в зависимости от конфигурации тормозных контуров, конфигурации привода и трансмиссии, функциональных требований и бюджета. Наиболее популярным распреде­лением тормозных сил является диагональное разделение (Х-образная конфигурация тор­мозных контуров), менее популярным — раз­деление передних и задних колес (Н-образная конфигурация тормозных контуров). Конфи­гурации HI и НН (например, в Daimler Maybach) являются специализированными и редко ис­пользуются в сочетании с ABS. Варианты систем ABS различаются по количеству каналов управления и датчиков угловых скоростей колес.

4-канальная система ABS с 4 датчиками

4-канальные системы ABS с 4 датчиками (рис. «Варианты систем ABS» ) позволяют индивиду­ально регулировать тормозное давление на каждом колесе по четырем гидравлическим каналам, с разделением тормозных контуров между передними и задними колесами (для ll-образной конфигурации тормозных конту­ров) или диагональным распределением (для Х-образной конфигурации тормозных конту­ров). У каждого колеса есть свой датчик, из­меряющий угловую скорость.

Для сегмента сверхкомпактных автомо­билей с рабочим объемом двигателя до 660 куб.см (MIDGET) японского рынка был разработан сильно упрощенный вариант ABS. Он положил конец демпфирующим камерам и возвратным насосам. Небольшое количество компонентов по сравнению с традиционными системами обеспечивает значительную эко­номию, но имеет и ряд функциональных не­достатков. Производство систем этого типа постепенно прекращается.

3-канальная система ABS с 3 датчиками

Вместо привычного расположения с отдель­ным датчиком угловой скорости на каждом колесе в этом варианте у задних колес име­ется один датчик, устанавливаемый в диф­ференциале. В силу характеристик диффе­ренциала он позволяет измерять разность угловых скоростей колес с определенными ограничениями. Характеристики управления SL для задних колес, т.е. параллельное соеди­нение тормозов двух задних колес, позволяют обойтись одним гидравлическим каналом для (параллельного) регулирования давления за­дних колес.

Гидравлические 3-канальные системы требуют II-образной конфигурации тормозных конту­ров (разделение передних и задних колес).

Системы с 3 датчиками можно исполь­зовать только в автомобилях с задним при­водом, главным образом, в грузовиках. Количество автомобилей, оснащаемых такими системами, падает.

2-канальная система ABS с 1 или 2 датчиками

2-канальные системы ABS начали производить из-за небольшого количества требуемых компонентов и, соответственно, возможности экономии затрат. Их популярность была огра­ничена, так как их функциональность была не­достаточной. Эти системы сейчас практически не используются в автомобилях.

Некоторые продаваемые в США лег­кие грузовики с межосевым разделением тормозных контуров все еще оснащаются системами RWAL (Rear Wheel Anti-Lock, антиблокировочная система для задних колес) — специальными упрощенными версиями 2-канальной системы ABS, состоящими из датчика на дифференциале заднего моста и одиночного управляющего канала (без воз­вратного насоса), предотвращающего блоки­ровку задних колес. При достаточно большом тормозном давлении передние колеса все равно могут заблокироваться, что приводит к риску потери управляемости при опреде­ленных условиях.

Такая система не отвечает функциональным требованиям, предъявляемым к системам ABS Категории 1.

Использование ABS на мотоциклах

За последние годы удалось существенно сни­зить размер и массу систем ABS. В результате серийно производимые системы ABS стали привлекательной опцией для мотоциклов. Следовательно, этот класс транспортных средств сможет воспользоваться преимуще­ствами ABS как системы безопасности.

Автомобильная система для использова­ния в мотоциклах модифицируется. Вместо привычных восьми 2/2-ходовых клапанов в гидравлическом блоке у автомобилей (с Х-образной конфигурацией тормозных кон­туров), у мотоциклов обычно применяется четыре клапана. Алгоритм управления также кардинально отличается от используемого в автомобильной системе ABS.

Другие варианты системы появились в результате спроса на комбинированные тор­мозные системы (CBS), т.е. системы, в которых и передними, и задними тормозами можно управлять либо педалью, либо ручным ры­чагом, возможно в сочетании с отдельными средствами активации передних тормозов. Для этого типа требуется 3-канальный гидравличе­ский блок. Однако конструкция варианта CBS сильно зависит от модели мотоцикла.

Примеры систем ABS

Гидравлический блок ABS

Разработка электромагнитных клапанов с двумя положениями переключения гидрав­лики (2/2-ходовые клапаны, используемые в системах ABS, начиная с 5-го поколения ABS) позволила полностью изменить ABS по сравнению с версией ABS-2S/ABS-2E , где ис­пользовались 3/3-ходовые клапаны. Это ра­дикально рационализировало конструкцию и изготовление. Однако базовая гидравлическая концепция ABS не изменилась с начала серий­ного производства в 1978 году. Это означает, что герметичные тормозные контуры и прин­цип возврата жидкости остались теми же.

Главные компоненты гидравлического блока, называемого также гидравлическим модулятором, следующие (рис. «Гидравлическая схема антиблокировочной тормозной системы ABS» ):

• По одному возвратному насосу на тормоз­ной контур;
• Аккумуляторная камера;
• Демпфирующие функции, ранее выполняв­шиеся аккумуляторной камерой и ограни­чителем потока, теперь выполняются как гидравлически, так и системами управле­ния, т.е. программным обеспечением;
• 2/2-ходовые электромагнитные клапаны с двумя гидравлическими позициями и двумя гидравлическими подключениями.

Для каждого колеса имеется одна пара электромагнитных клапанов (кроме случая с 3-канальными конфигурациями с межосевым разделением тормозных контуров), один из которых открывается в обесточенном состоя­нии для увеличения давления (впускной кла­пан, IV), а другой закрывается в обесточенном состоянии для снижения давления (выпускной клапан, OV). Обратный клапан устанавливают параллельно с впускным клапаном для более быстрого уменьшения давления в колесных тормозах при прекращении их работы.

Электромагнитные клапаны

Распределение функций увеличения и уменьшения давления между отдельными электромагнитными клапанами только с одной активной настройкой (под напряжением) по­зволило сделать конструкцию клапанов компактной — уменьшить размеры и массу, а также снизить магнитные силы по сравнению с использовавшимися ранее 3/3-ходовыми электромагнитными клапанами. Это позволяет оптимизировать электрическое управление с небольшими потерями электрической мощ­ности в катушках электромагнитных клапанов и в блоке управления. Кроме того, клапанный блок (рис. «Конструкция гидравлического блока ABS 8» ) можно сделать меньшего раз­мера. Это выливается в довольно значитель­ную экономию массы и габаритов.

2/2-ходовые электромагнитные клапаны бы­вают разной конструкции и с разными характеристиками, и в силу своих компактных размеров и превосходной динамики они обеспечивают до­статочно быстрое электрическое переключение для циклической работы с широтно-импульсной модуляцией. Другими словами, они имеют ха­рактеристики пропорциональных клапанов.

Система ABS 8 имеет клапанное регули­рование с модуляцией «ток-сигнал», суще­ственно улучшающее функции (например, адаптацию к изменениям коэффициента трения) и упрощенное управление (меньше колебания ускорения благодаря ступеням давления и аналоговому регулированию дав­ления). Эта мехатронная оптимизация оказы­вает положительный эффект не только на функции, но и на удобство в использовании, т.е. на шум и обратную связь на педали.

ABS 8 позволяет специфически адаптиро­ваться к индивидуальным требованиям по классам автомобилей путем изменения ком­понентов (использование двигателей разной мощности, варьирование размера аккумуля­торной камеры и т.д.). Мощность двигателя возвратного насоса может варьироваться в пределах 90 — 200 Вт . Можно также изменять размер аккумуляторной камеры.

Электронный блок управления (ЭБУ) ABS

Результаты, достигнутые в процессе развития системы ABS, главным образом являются следствием огромного прогресса в области электроники. Времена, когда ЭБУ ABS состоял из более 1000 деталей (ABS 1-го поколения — из 1970 деталей, аналоговая конструкция) уже далеко позади. Интеграция функций в контуры LSI, использование высокопроизводительных микрокомпьютеров и гибридной технологии ЭБУ обеспечивают высокую монтажную плотность и, следовательно, дальнейшую миниатюризацию. В то же время, это приводит к значительному повышению эффективности и функциональности системы. Использование микропроцессоров позволило достичь значительной оптимизации алгоритмов управления, включая адаптацию к требованиям изготовителей автомобилей и особенностям моделей.

Блок управления выполняется в виде сменного ЭБУ и монтируется прямо на ги­дравлический блок. Преимущество такого размещения состоит в возможности миними­зации внешней проводки. В жгуте становится меньше проводов. В результате сокращается потребность в пространстве и упрощается монтаж. Компоновочная схема требует лишь одного штекерного соединения между ЭБУ и гидравлическим блоком и для подключения двигателя возвратного насоса.

ЭБУ, схематически изображенный на рис. «Принципиальная схема ЭБУ», представляет собой 4-канальную версию с 4 датчиками. Два микроконтроллера об­рабатывают программу управления. В ЭБУ систем ABS они имеют частоту около 20 МГц и объем памяти около 128 кБ. Для версий ABS со специальными функциями достаточно па­мяти около 256 кБ.

В очень сложных системах, таких как си­стема динамической стабилизации (ESP), объем памяти может достигать 1 МБ. В зависимости от того, какая скорость обра­ботки необходима, могут использоваться и микропроцессоры с более высокой тактовой частотой.

Программное обеспечение состоит из сле­дующих модулей:

• операционная система;
• ПО для самодиагностики;
• ПО для различных функций;
• ПО автопроизводителей и ПО для различ­ных приложений.

Обмен данными с другими ЭБУ и диагностика осуществляются по шине CAN или FlexRay.

Антиблокировочная тормозная система ABS для коммерческих автомобилей

Антиблокировочная тормозная система предотвращает блокирование колес при слишком сильном торможении. Поэтому автомобиль сохраняет курсовую устойчивость и управляемость даже при экстренном тор­можении на скользкой дороге. Антиблоки­ровочная тормозная система предотвращает опасность складывания автопоезда.

В отличие от легковых, грузовые авто­мобили имеют пневматические тормозные системы. Тем не менее, функциональное описание процесса управления ABS для лег­ковых автомобилей в принципе применимо и к грузовым.

Методы управления ABS для коммерческих автомобилей

Индивидуальное управление (IR)

Процесс, при котором устанавливается и кон­тролируется оптимальное давление индивиду­ально для каждого колеса, что позволяет полу­чать наименьший тормозной путь. В условиях с μ -разделением (разное сцепление с дорогой ведущих колес — например, на одной колее асфальт, а на другой — лед), при торможении возникает большой момент вращения автомо­биля вокруг вертикальной оси, что усложняет управляемость автомобилей с короткой ко­лесной базой. Это сопряжено с возникновением большого крутящего момента в рулевом управлении из-за повышенного плеча обкатки на грузовых автомобилях. Индивидуальное управление обычно используется в грузовых автомобилях на заднем мосту.

Управление «select-low» (SL)

Этот процесс уменьшает момент вращения ав­томобиля вокруг вертикальной оси и момент в рулевом управлении до нуля. Это достигается путем создания одинакового тормозного дав­ления на обоих колесах оси. Для этой цели ис­пользуется один клапан управления давлением в обоих колесах одной оси. В случае чистого управления SL уровень давления определяется по колесу, которое осуществляет движение на покрытии с наименьшим коэффициентом сце­пления. В условиях μ -разделения тормозной путь увеличивается, но управляемость и курсо­вая устойчивость автомобиля улучшаются. Если сцепление с дорогой (коэффициенты трения) одинаковы на обеих колеях, то тормоз­ной путь, управляемость и курсовая устойчи­вость практически идентичны у систем индиви­дуального управления (IR).

Индивидуальное управление, модифицированное (IRM)

При этом процессе на каждом колесе оси устанавливается клапан модулирования дав­ления. Моменты увода уменьшаются лишь настолько, насколько это необходимо, и ограничивается разность тормозного давле­ния между левой и правой сторонами до до­пустимого уровня. В результате колесо, име­ющее более высокий коэффициент трения, тормозится чуть меньше. Такое компромисс­ное решение приводит к немного большему тормозному пути, чем вовремя индивиду­ального управления, однако обеспечивается более безопасное управление автомобилем.

Оборудование ABS для коммерческих автомобилей

Современные ЭБУ ABS для грузовиков, тяга­чей, автобусов можно использовать на двух- и трехосных автомобилях (рис. «Примеры систем ABS для грузовых автомобилей» ). Вовремя за­поминания значений при первом вводе в экс­плуатацию блок управления настраивается на соответствующий автомобиль в зависимости от подключенных компонентов. Это включает в себя определение количества осей, метода управления ABS и дополнительные функции, которые могут оказаться необходимыми, такие как система управления тяговым усилием TCS. Схожая ситуация имеет место и с ЭБУ ABS для прицепов и полуприцепов. Один и тот же ЭБУ можно использовать в прицепах и полуприце­пах с одной, двумя и тремя осями и адапти­ровать к уровню имеющегося оборудования.

Если одна ось является подъемной, то она ав­томатически исключается из процесса управ­ления ABS при ее подъеме.

Когда две оси находятся близко друг к другу, часто только одна из них оснащается датчиками угловой скорости колес. Тормозное давление двух соседних колес регулируется совместно одним клапаном регулирования давления. На многоосных автомобилях с боль­шими расстояниями между осями, например, у сочлененных автобусов, предпочтительным является трехосное управление.

Индивидуальное модифицированное управление (IRM) чаще всего используется на управляемых осях; управление SL тоже ино­гда применяется, но очень редко. На задних осях тягачей обычно выбирается индивиду­альное управление.

Блок управления

Блок управления позволяет управлять раз­личными модификациями, здесь подробно не описываемыми. Например, обе оси полу­прицепа имеют датчики частоты вращения колес, однако каждая сторона оснащена только одним клапаном модуляции давле­ния, и колеса одной стороны находятся под управлением типа SL.

Все системы ABS могут оснащаться одно­канальными клапанами регулирования давления. Системы ABS прицепов могут оборудоваться модуляторами давления с клапанами управления.

Для грузовых автомобилей небольшой гру­зоподъемности с пневмогидравлическим приводом тормозов ABS подключается в пневматическую магистраль посредством одноканальных модуляторов давления и определяет давление в гидравлической тормозной магистрали.

Когда автомобиль эксплуатируется на до­рогах с низким коэффициентом сцепления, то работа вспомогательной тормозной системы во время торможения может привести к чрезмерному проскальзыванию ведущих колес. Это может ухудшить курсовую устой­чивость автомобиля. Поэтому ABS контроли­рует пробуксовку и регулирует ее до опреде­ленного допустимого уровня при включении и выключении тормоза-замедлителя.

Компоненты ABS коммерческих автомобилей

Датчики угловой скорости колес

Вращение колес контролируется датчиками угловой скорости колес (индуктивных либо датчиков Холла). В сочетании с импульсным кольцом, вращающимся со скоростью ко­леса, они генерируют соответствующий элек­трический сигнал. Электрические сигналы обрабатываются в ЭБУ.

Электронный блок управления (ЭБУ)

ЭБУ обрабатывает сигналы датчиков угловых скоростей колес. Затем сигналы сравнива­ются. Всегда сравниваются ведущее и ведо­мое колеса, колеса на внутреннем и внешнем радиусах поворота, а также динамически нагруженное и динамически ненагруженное колеса. На их основании вычисляется пробук­совывание отдельных колес и активируются соответствующие клапаны регулирования давления.

Другие функции, такие как автоматиче­ское отключение тормоза-замедлителя, мо­гут быть выполнены в процессе управления. ЭБУ ABS снабжаются предохранительным контуром, непрерывно контролирующим всю систему. При обнаружении сбоев происходит частичное или полное выключение системы. Коды неисправностей хранятся в ЗУ неис­правностей и могут быть считаны с помощью диагностического тестера и удалены из ЗУ после устранения неисправностей.

Некоторые ЭБУ содержат не только функ­цию ABS, но и также другие функции, напри­мер, систему управления тяговым усилием (TCS) или управления крутящим моментом двигателя (MSR).

Клапан регулирования давления

Клапаны регулирования давления размеща­ются между клапаном рабочего тормоза и ра­бочими цилиндрами тормозных механизмов колес и контролируют тормозное давление одного или более колес (рис. «Клапан регулирования давления» ). Клапаны ре­гулирования давления состоят из комбинации электромагнитных и пневматических клапанов. Они обычно содержат один выпускной клапан и один клапан удержания давления (однока­нальный клапан регулирования давления), но также может использоваться комбинация из одного выпускного клапана и двух клапанов удержания давления (двухканальный клапан регулирования давления). Электроника управ­ляет электромагнитными клапанами в соот­ветствующей комбинации с целью достижения требуемых режимов поддержания или умень­шения давления. При выключенных клапанах создается режим нарастания давления.

Когда осуществляется обычное торможе­ние (без вмешательства ABS, т. е. при отсут­ствии тенденции блокировки колеса), воздух проходит через модуляторы давления сво­бодно в обоих направлениях. Это обеспечи­вает безотказную работу рабочей тормозной системы.

Источник Источник http://avtorazborka77.ru/kuzov/chto-takoe-abs-v-avtomobile-kak-rabotaet-sistema-abs.html
Источник Источник Источник Источник http://press.ocenin.ru/antiblokirovochnaya-sistema-tormozov-abs/