Антиблокировочная система тормозов

Современные автомобили оборудуются значительным количеством систем активной безопасности, в задачу которых входит предотвращение потери контроля водителем над машиной при разных дорожных ситуациях. К ним относится и антиблокировочная система тормозов (ABS).

Отметим, что АБС – первая среди систем, относящихся к активной безопасности, которая массово стала использоваться на автомобилях. При этом она еще выступает и базой для иных систем.

Первые рабочие образцы на автомобилях стали использоваться более 40 лет назад. По мере развития технологий она улучшалась и дорабатывалась. К примеру, первые системы включали в себя больше сотни составных компонентов, а последние версии системы ABS состоят всего из 18 элементов.

Особенности работы системы

АБС устанавливается на тормозную систему и вносит свои коррективы в ее работу. По самому названию можно понять, что в ее задачу входит предотвращение блокировки колес во время торможения.

Особенность колес авто заключается в том, что сила трения качения у них выше, чем трения скольжения. То есть, колесо, которое катится, лучше сцепляется с поверхностью дороги, чем скользящее по полотну, что происходит в случае его полной блокировки. В ее результате тормозной путь машины увеличивается.

Также скольжение колеса далеко не всегда происходит в прямолинейном направлении, поскольку боковые силы могут преобладать над продольными, из-за чего траектория перемещения такого колеса меняется. Итогом этого является непредсказуемое и неконтролируемое движение машины.

Но если создать на тормозном механизме усилие, которое максимально будет замедлять скорость вращения, но не блокируя его (удерживает на грани), то тормозной путь сократиться и авто не потеряет управляемость.

В машинах без этой системы опытные водители для получения максимального эффекта при торможении пользуются методом многократного нажима на педаль (прерывистого торможения). Чтобы колеса не получились заблокированными, водитель при торможении нажимает на педаль, затем отпускает и так повторяет многократно.

Суть этого метода очень проста – поймать момент на тормозных механизмах, когда они максимально замедляют колеса без срыва их в блокировку, но это не всегда возможно, особенно на если колеса движутся по разной поверхности.

Прерывистое торможение (нажал-отпустил) не дает полностью заблокировать колеса, поскольку водитель просто периодически послабляет усилие на механизме тормозов. Этот же принцип использует и АБС.

Конструкция и назначение составляющих частей

Устройство антиблокировочной системы состоит из трех основных составных элементов:

1. Колесные датчики скорости
2. Блок (модуль) управления
3. Исполнительное устройство

Элементы ABS автомобиля

Как отмечено, эта система нередко задействуется в качестве базы для других. При этом составные части ряда иных систем являются лишь дополнением к АБС.

Датчики

Датчики скорости – очень важные составляющие, поскольку на их показаниях основывается работа системы ABS. По импульсам, которые они подают, модуль управления высчитывает скорость вращения каждого из колес, и на основе расчетов производится управление исполнительным механизмом.

Расположение датчика скорости на ступице колеса

В конструкции АБС используется два типа датчиков. Первые получили название пассивных датчиков. Эти элементы – индуктивного типа.

Конструкция их включает сам датчик, состоящий из обмотки, сердечника и магнита, а также зубчатого венца, используемого в качестве задающего элемента. Зубчатый венец устанавливается на ступицу, поэтому он вращается вместе с колесом.

Датчик индуктивного типа

Суть функционирования пассивного элемента очень проста – обмотка генерирует магнитное поле, через которое проходит зубчатый венец. Имеющиеся зубья при проходе через поле оказывают на него влияние, что обеспечивает возбуждение напряжения в датчике. Чередование зубьев с впадинами обеспечивает создание импульсов напряжения, которые и позволяют высчитать скорость вращения колеса.

Негативным качеством пассивных датчиков является недостаточная точность измерения при движении на незначительных скоростях, что может стать причиной некорректной работы системы ABS.

Сейчас, из-за имеющегося недостатка, пассивные датчики в антиблокировочной системе не используются и их заменили так называемыми активными элементами.

Как и в первом варианте, активные датчики состоят из двух основных составляющих – самого датчика и задающего элемента. Но в активных элементах датчики построены либо на магниторезистивном эффекте, либо на эффекте Холла. Оба варианта для работы требуют подачи питания (пассивные элементы сами вырабатывали его).

Что касается задающего элемента, то здесь в конструкции используется кольцо с намагниченными секторами (мультиполюсное).

Устройство и принцип работы активного датчика скорости

Суть работы активных элементов различная. В магниторезистивном варианте постоянно меняющееся поле (от задающего кольца) приводит к изменениям показаний сопротивления в датчике. В элементе Холла это поле меняет само напряжение. В обоих случаях создается импульс, по которому можно рассчитать скорость вращения.

Элементы активного типа получили широкое распространение благодаря высокой точности замеров на любых скоростях.

Блок управления

Модуль управления системы ABS, как и иные ЭБУ, задействованный в системах авто, нужен для получения и обработки импульсов, передающихся от колесных датчиков. В него занесены табличные данные, на основе которых он управляет исполнительным механизмом. То есть, после поступления сигнала с каждого датчика, он сравнивает его с информацией, занесенной в таблице, и по полученным результатам определят, что должен сделать.

В авто с рядом систем, построенных на основе АБС, блок управления имеет дополнительные модули, отвечающие за работу своих систем.

Исполнительный механизм

Исполнительный механизм (его еще называют гидроблоком или модулем ABS) – самый сложный по конструкции и состоит из ряда элементов:

• электромагнитные клапаны (впускной, выпускной);
• аккумуляторы давления;
• помпа обратной подачи;
• амортизационная камера.

Устройство блока АБС

В классической схеме к рабочему механизму тормозов идет только одна магистраль, по которой подается жидкость от главного цилиндра. В АБС же в нее врезана магистраль обратной подачи, но она проходит только внутри модуля.

Впускной клапан – единственный элемент, установленный на магистрали основной подачи. В его задачу входит перекрытие подачи жидкости при определенных условиях, по умолчанию он открыт.

Врезка магистрали обратной подачи осуществляется за впускным клапаном. На входе в нее установлен выпускной клапан, который в обычном положении закрыт.

Далее за клапаном в обратной магистрали располагается аккумулятор давления, в задачу которого входит сбор жидкости при сбрасывании давления в системе.

Если объема аккумулятора не хватает, чтобы принять всю жидкость, в работу включается насос, который перекачивает излишки в основную магистраль.

Но процесс перекачки сопровождается пульсацией, и чтобы погасить колебания жидкости, она сначала попадает в амортизационные камеры и только после этого – в магистраль.

Поколения и виды

Современная система, устанавливаемая на авто, — четырехканальная. Она включает в себя по два клапана на каждое колесо, а также по одному аккумулятору давления и амортизационной камере на контур (а их – два).

В целом, эта система уже насчитывает 5 поколений. Первая из них появилась в 1978 году, вторая пришла ей на смену в 1980 году и устанавливалась она вплоть до 1995 года, после чего 2-е поколение вытеснило 3-е. Современное 4-е поколение системы появилось в 2003 году, а сейчас применяется 5-е поколение, которое продолжает использоваться до сих пор.

Что касается конструктивных особенностей, то четырехканальная система — самая последняя и технологически совершенная. Но ей предшествовали:

• одноканальная система (в ней использовалось всего два клапана, которыми регулировалось давление во всех магистралях одновременно. Примечательно, что в одноканальном типе система обычно вносила коррективы только в механизмах ведущей оси, то есть, АБС работала только с двумя колесами);
• двухканальная (в этом типе АБС тормозные механизмы разделили по бортам, для каждого из которых предусмотрены свой комплект клапанов. То есть, один канал объединял в себе механизмы переднего и заднего колес одной стороны);
• Трехканальная (в ней для колес задней оси предусматривался один комплект клапанов, а передние оснащались каждый своим каналом).

Сейчас эти три типа системы ABS встречаются только разве что на старых авто.

Режимы работы

Антиблокировочная система тормозов может работать в трех режимах:

• Нагнетание. В этом режиме тормоза работают по обычной схеме. После нажатия на педаль жидкость идет на механизмы, колесо замедляет вращение. При этом режиме впускной клапан открыт, а выпускной – перекрыт, то есть жидкость движется только по подающей магистрали;
• Удержание. Если блок по сигналам вычислит, что одно из колес снижает вращение быстрее других, то он перекроет впускной клапан. В итоге усилие механизма перестанет нарастать, поэтому замедление колеса останавливается на определенном уровне. На других же механизмах усилие будет продолжать нарастать;
• Сброс давления. Если даже после перехода в режим удержания колесо все равно продолжает замедляться, блок управления задействует выпускной клапан (впускной перекрывает) и часть жидкости уходит в аккумулятор давления, тем самым обеспечивает снижение давления в механизме (колесо отпускается и начинает наращивать скорость). Как указано выше, один аккумулятор предназначен для двух тормозных механизмов (входящих в контур). Бывают ситуации, когда давление сбрасывается сразу с двух этих механизмов, поэтому объема аккумулятора может попросту не хватить. И тогда в работу включается насос, перекачивая избыток в основную магистраль.

Схема системы АБС

Во время торможения система меняет режим работы многократно, что и обеспечивает эффективное торможение. При этом водителю не нужно самому «играться» педалью, чтобы исключить блокировку колес, система все делает сама.

Достоинства и недостатки

К другим достоинствам этой системы также относятся:

• сохранение траектории движения во время торможения при входе в поворот;
• при торможении допускается маневрирование;
• удобство для начинающих водителей.

Но АБС не идеальна. При определенных условиях эта система может некорректно функционировать и допускать ошибки. А это сказывается на эффективности торможения и может несколько дезориентировать водителя.

Такими условиями являются:

• дорога с проблемным покрытием;
• песок;
• лед;
• покрытие с ухабами, «гребенка».

В общем, АБС отлично работает только на ровной дороге с хорошим сцеплением колес с полотном. В иных случаях система ABS может допустить ошибки.

К примеру, на проблемной трассе с часто чередующимся покрытием (асфальт меняется со щебенкой или иным насыпным материалом) система не сможет подобрать оптимальное усилие на механизмах, из-за чего тормозной путь увеличивается.

При слете с дороги АБС также не «помощник». Здесь блокировка – лучшее средство для максимально быстрой остановки авто.

К особенностям антиблокировочной системы можно отнести также некоторое опоздание включения в работу при движении на высоких скоростях (свыше 130 км/ч). Просто блоку управления при таких условиях нужно некоторое время, чтобы произвести расчеты и задействовать гидроблок.

На малых же скоростях (10-15 км/ч) система и вовсе отключается. Если это остановка на ровном покрытии, то отключение АБС никак не сказывается, а вот при торможении на спуске деактивация системы может оказать негативное влияние.

Отметим, что отключение АБС – условное понятие, поскольку система работает постоянно и выключить ее невозможно. Здесь деактивацию следует понимать, как переход в «ждущий режим». То есть она снова активизируется и начнет выполнять свою функцию при последующем нажатии на педаль тормоза. Единственное, когда она не включится – это торможение при движении на малых скоростях.

Доработки и улучшения

Инженеры довели конструкцию АБС до высокого уровня и улучшать уже практически нечего. Доработкам подвергаются разве что некоторые составные элементы. Так, колесные датчики сейчас не только измеряют скорость вращения, в них дополнительно интегрируют G-датчики и акселерометры.

Также к улучшениям можно отнести повышение функциональности электронного блока (то самое использование АБС в качестве основы для других систем). К примеру, блок управления ABS задействуется в противобуксовочной системе и распределения тормозных усилий.

Как работает АБС на автомобиле

, уже из расшифровки английской аббревиатуры (Anti-lock braking system), становится ясно что, это не отдельная деталь, а система, предотвращающая блокировку колес при торможении. В двух словах, на вопрос: что такое АБС, можно сказать так – это система датчиков, которые контролируют скорость автомобиля и скорость вращения колес. Поэтому увидеть как выглядит ABS невозможно, можно лишь посмотреть на отдельные ее элементы и наглядный результат работы сделав несколько тестов торможения с включенной и выключенной функцией антиблокировки. В большинстве современных автомобилей ABS работает вместе с EBD — системой распределения тормозных усилий.
фотогалерея:
Основными компонентами составляющих систему ABS можно выделить:

• Датчик поворота;
• Датчик сдавливания в тормозах;
• Блок управления АБС;
• Гидравлический блок.

Полная схема расположения компонентов ABS выглядит так:

Компоненты антиблокировочной системы

Главной задачей ABS является регулировка скорости вращения колёс

путём изменения давления в магистралях тормозной системы. Данная система предназначена дабы избежать аварийной ситуации при резком торможении, сохраняя управляемость транспортного средства.

Вибрация педали тормоза и характерный треск говорит о срабатывании

данной тормозной системы.

Цена на датчик АБС в зависимости от марки автомобиля и производителя колеблется от 5 до 100 usd.

Основная часть системы (гидравлический блок и блок АБС

) находятся под капотом автомобиля, они же в свою очередь работают в паре с датчиками расположенными на ступице. Блок управления АБС обрабатывает сигнал с датчика, а гидравлический блок распределяет давление на тормозные колодки.

Система АБС достаточно надежная.

Электронные датчики и блоки системы имеют многие предохранители и спец. реле. Поломки в основном связаны с неправильной эксплуатацией. Наибольшее влияние имеют колесные датчики, поскольку больше всего подвергаются загрязнению, поэтому, время от времени требуется замена датчика АБС.

При ремонте колесных ступиц и трансмиссии нужно беречь от ударов колесные датчики

и их зубчатые роторы. В старых версиях ABS с двух- и трехканальными схемами датчики устанавливали на редукторе заднего моста или крышке КПП – это следует учитывать при демонтаже агрегатов трансмиссии.

АБС: что это, зачем использовать и принцип работы

Как работает антиблокировочная система тормозов и нюансы ее использования

Когда анти блокировочная система имеет какую-то неисправность, то об этом будет сигнализировать соответствующий значок на приборной панели. Лампочка ABS загорается при запуске автомобиля и горит не дольше 6-ти секунд, но если данная сигнальная лампа загорелась при движении или индикатор не гаснет, то это свидетельствует об отключении системы, при этом не нужно паниковать, поскольку обычное торможение является возможным. Дабы разобраться что именно за поломка в АБС нужна диагностика.

Выявить отказавший узел системы можно с помощью обычного тестера и специальных «прозвоночных» таблиц, разработанных для каждой модели автомобиля или же по средствам комп. диагностики. Когда загорается значок ABS на панели, то проверив мультиметром сопротивление датчика (оно зачастую должно быть приблизительно равно 1,25 Ом можно понять стоит ли менять его или проблему стоит искать в проводке).

Основными неисправностями АБС

1. Отказ колесных датчиков. Через механическое повреждение или изменение воздушного зазора между колесным датчиком и зубчатым ротором (норма 0,4-1 мм). Иногда обрываются провода или окислятся контакты.
2. Падение напряжения в борт сети ниже 10,5 В.
3. Выход из строя электродвигателя гидронасоса. Реже всего система отключается через выход из строя гидроклапанов или блока управления ABS. Также возможен выход системы из строя из-за неквалифицированного ремонта автомобиля.

Принцип работы

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

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

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

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

Как АБС влияет на тормозной путь?

Как изменяется тормозной путь АБС

О том, как влияет на тормозной путь работа антиблокировки тормозов, зачастую складывается ошибочное мнение. Много водителей надеются на то, что эта система не только позволяет объехать препятствие, но сократить тормозную дистанцию.

Основная задача системы ABS – сохранить управляемость автомобиля, а не уменьшить тормозной путь! То есть тормозная дистанция, от нажатия педали до полной остановки, в большинстве случаев, меньше не станет

, даже на оборот, часто может
увеличится
. Все будет зависеть от дорожного покрытия (мокрое, сухое, гравий, грунтовка, лед или снежная каша), а также типа резины (летняя, зимняя шипованная или липучка). Также на тормозной путь влияет тип и настройка самой системы.

Прерывистое прижимание тормозных колодок к диску позволит прокручиваться колесу, дав возможность изменить траекторию при вывороте руля. Машина при этом может свернуть, а не сунутся в заносе по инерции, как это происходит при традиционном экстренном торможении.

Как выглядит торможение авто с ABS и без

Так в среднем можно ориентироваться на такие показатели:

• Сухой асфальт – выигрыша в дистанции нет ни в том, ни в другом случае при не высоких скоростях, но когда скоростной режим нарушен, то на 15% преимущество у тормозов с АБС.
• Брусчатка, кочки – торможение без дополнительной системы на 10% эффективнее.
• Грунтовка, гравий и снежная каша – без АБС можно остановится быстрее.
• Обледенелая дорога – срабатывание антиблокировки тормозной путь сократить значительно.

Однако в любом из этих случаев преимуществом тормозов с АБС является то, что вы сможете объехать препятствие и не стирать резину, а с тормозным расстоянием у кого как получится, все будет зависеть от настройки и типу работы антиблокировочной системы, а также навыков самого водителя.

С увеличением скорости тормозной путь станет длиннее, однако следует отметить, что если скоростной режим будет выше 60 км/ч, то результат длина тормозного пути с абс на сухом асфальте будет уже меньше чем без такой системы. Также учтите, что эти данные не являются точными ведь торможение, зависит от многих факторов.

Рассмотрим работу компонентов системы

Датчики работают по принципу магнитной индукции и прикреплены неподвижно к ступице каждого колеса, а в некоторых АБС, к редуктору заднего моста автомобиля. Они представляют собой магнитную катушку. В каждой ступице находится зубчатый венец. При вращении колес, в катушке создается ток, величина его зависит от скорости вращения. Полученные данные передаются в блок управления.

строение антиблокировочной системы

ЭБУ анализирует полученные данные, рассчитывает момент блокировки колес, давление тормозной жидкости и отдает регулирующие модулятору, для перекрывания необходимого тормозного контура.

Получив сигнал от ЭБУ, первый клапан модулятора кратковременными импульсами перекрывает доступ тормозной жидкости, регулируя тем самым давление тормозных. Если давление приближается к максимально допустимому второй электромагнитный клапан сливает тормозную жидкость в гидроаккумулятор. При нехватке жидкости, она поступает с гидроаккумулятора в магистраль.

В зависимости от типа тормозных систем существуют разные типы АБС:

• Четырехканальная – система, в которой присутствуют 4 датчика, которые контролируют индивидуально каждое колесо, и является лучшей и самой эффективной.
• Трехканальная – присутствуют три датчика, один на заднем мосту и по одному на передней паре колес.
• Двухканальная система – управляет отдельно передней и задней осью. Гибрид между трех- и четырехканальной системами в зависимости от количества датчиков: три или четыре.
• Одноканальная – установлен один датчик на заднем мосту и срабатывает при блокировке двух задних колес. Входит в комплект трехканальной системы. Самая дешевая и наименее эффективная АБС.

Самые дорогие системы – четырёхканальные, с отдельным комплексом оборудования на каждое колесо. Самые дешевые – одноканальные. Самые популярные системы АБС имеют 4 датчика и 2 модулятора, и в свою очередь являются двухканальными.

Кроме перечисленного оборудования в комплект АБС могут входить датчики и анализаторы, которые определяют состояние дорожного полотна, угол наклона дороги, сцепление с дорогой всех колес и т.д.

Часто задаваемые вопросы

ABS как расшифровывается?

Дословно ABS (Anti-lock Brake System) расшифровывается как антиблокировочная система, которая применяется при экстренном торможении, когда приходится непредвиденно и резко сильно давить на педаль тормоза с целью избежать столкновения с препятствием. Предположительно можно сказать, что это в машине дополнительное устройство, которое помогает удерживать дорогу путем поочерёдного разблокирования колес от торможения с частотой несколько раз в секунду.

Кто изобрел АБС?

Один из тех, кто первый придумал такую систему, стал Гейнц Либер в 1964 году, однако первый работающий образец ABS сделал Ханс Шеренберг. И уже спустя 8 лет компанией Bosch была использована эта антиблокировочная система на люксовых автомобилях Daimler-Benz. Однако на тот момент она была очень огромной против той что сейчас, весила почти 7 килограммов.

Принцип действия АБС?

Принцип действия системы антиблокировки заключается в поочередном создании давления в тормозных контурах и прижимного усилия тормозных колодок к диску. Делается это специальным насосом, подавая тормозную жидкость из гидроблока к рабочим тормозным цилиндрам либо блокируя ее поступления электроклапанами.

Срабатывание происходить циклическим образом в 3 фазы. На основании данных от датчиков блок управления ABS подает команды на: удержание, сброс либо увеличения давления тормозной жидкости в контуре тормозного цилиндра определенного колеса.

Когда блок управления создал тормозное усилие до того момента что возникает уже опасность блокировки, впускной клапан гидроблока закрывается. Затем, при условии, что выпускной тоже перекрыт, держится усилие на рабочий тормозной цилиндр суппорта. Потом, дабы колодки отжались, происходит открытие выпускного клапана, чтоб жидкость пошла в аккумулятор давления и колесо могло прокручиваться. А чтобы сброс давления произошел быстрее, в демпфирующую камеру жидкость насосом подается в обратном направлении (в этот момент появляется вибрация на педали). После чего цикл повторяется, электроникой блока АБС закрывается магнитный выпускной клапан, а открывается впускной, чтобы снова создать давление в контуре. Система включается, когда скорость автомобиля превышает 10-15 км/ч, если она ниже, то не должна срабатывать.

Смысл работы заключается в том, чтобы держать колеса на грани блокировки давая возможность прокручиваться и замедлять их ход одновременно, регулируя и распределяя тормозное усилие по колесам, на которых установлены датчики.

Как АБС влияет на АКПП?

На многих современных автомобилях блок ABS завязан с АКПП, и если с ним проблемы, то машина может себя по-разному вести в зависимости от рода проблемы (перестанет работать спидометр, произойдет блокировка машины для диагностики, включится аварийный режим АКПП и т.д).

Как влияют датчики ABS? Косвенно. Передают данные про скорость непосредственно на колесах, чтобы обеспечить необходимые для коробки передач показатели работы. Давая возможность задействовать различные дополнительные функции движения при определенной дифференциальной разнице между скоростями вращения колес на разных осях или сторонах автомобиля и валах самой коробки. Если связь от датчиков к блоку АБС или на отрезку с блоком управления коробкой нарушена, либо поступают не корректные данные, то АКПП уходит в аварийный режим. Срабатывает такая защита на скорости свыше 40 км/ч.

• Суппорт
• Датчик скорости
• Вакуумный усилитель тормозов

Система АБС: назначение и особенности

Перед тем, как рассматривать ABS, что это такое и как устроена система, необходимо разобраться с основным назначением и функциями. Начнем с того, что на панели приборов большинства авто при включении зажигания кратковременно загорается индикатор «ABS». Также при резком нажатии на педаль тормоза удается ощутить характерную вибрацию педали. Все это указывает на наличие и работоспособность указанной системы на машине.

Так вот, ABS или антиблокировочная система не позволяет колесам блокироваться при активном торможении. Такая система позволяет избежать полной потери управляемости в случае блокировки управляемых колес. Если точнее, АБС – это система, позволяющая управлять давлением в тормозных магистралях.

Начнем с того, что автомобиль без АБС с нажатой педалью тормоза и на полностью заблокированных колесах просто скользит, не реагируя на руль. Чтобы получить возможность управлять машиной, следует отпустить педаль тормоза и частично разблокировать колеса, позволив им вращаться.

Автогонщики и водители-профессионалы хорошо знают эту особенность, практикуя на автомобиле без АБС так называемый прием импульсного (ступенчатого) торможения. Весь прием сводится к тому, что водитель быстро нажимает и затем слегка приотпускает педаль тормоза, тем самым блокируя колеса для торможения, однако, не допуская полной блокировки, чтобы не произошло потери управляемости.

Само собой, обычный водитель, а не опытный профессионал при экстренном торможении испытывает моментальный испуг и сильно нажимает на тормоз. При этом машина без АБС становится попросту неуправляемой, вращение рулем во время торможения не позволяет изменить траекторию движения транспортного средства.

В такой ситуации теряется контроль над авто, не получается объехать препятствие, каким либо образом изменить траекторию движения авто при торможении и т.д. Естественно, все эти факторы долгое время оставались причиной многочисленных ДТП с серьезными последствиями.

• Решить проблему была призвана система АБС. В двух словах, когда водитель сильно жмет на тормоз, система фактически имитирует работу гонщика-профессионала, который очень быстро нажимает и приотпускает тормоза. При этом электроника справляется с задачей намного быстрее и эффективнее по сравнению с человеком.

Вибрации, которые ощущаются при работе АБС на педали тормоза в виде «трещетки» и есть те самые импульсы-нажатия. Если точнее, как только система определяет, что колесо блокируется, она снижает давление в тормозной магистрали на данном колесе, чтобы позволить ему вращаться.

Пока водитель не отпустит педаль тормоза процесс блокировки и разблокировки колеса происходит непрерывно по несколько раз в секунду до момента, пока водитель не перестанет сильно жать на педаль. Система ABC настроена так, что антиблокировка ABS срабатывает только при активном торможении, то есть при легком подтормаживании ее работа зачастую не ощущается.

Еще следует добавить, что на авто с АБС машина при экстренном торможении имеет увеличенный тормозной путь по сравнению с моделями без такой системы в точно таких же условиях. Другими словами, ошибочно думать, что антиблокировочная система необходима для уменьшения тормозного пути. Главная ее задача — сохранить управляемость во время торможения, а также обеспечить равномерное и по возможности прямолинейное торможение.

Если же говорить о тормозном пути, все будет зависеть от покрытия. Например, если резко тормозить на сухом асфальте, АБС уменьшает тормозной путь, не позволяя колесам скользить. Если же тормозить на рыхлых поверхностях, на снегу или на льду, заблокированные без ABS колеса зарываются и тормозной путь меньше.

Однако, даже с учетом увеличения тормозного пути, именно АБС сохраняет возможность маневрирования и управления автомобилем, что зачастую намного важнее.

Приём, использовавшийся до появления АБС

Опытные водители давно научились противостоять срыву колёс на торможении. Им хорошо известно, что эффектное торможение с юзом и дымом из-под колёс на самом деле неэффективно. Тормозной путь заметно удлиняется. В борьбе за метры жизненного пространства перед остановившимся автомобилем существовали два приёма. Собственно, используются они и сейчас, например, в автоспорте, где АБС запрещена во многих дисциплинах.

• Торможение на грани блокировки шин. Технически очень сложный приём, требует хорошей тренированности вестибулярного аппарата. Надо очень тонко улавливать грань скольжения по изменению замедления в нежелательную сторону, когда усилие на педали совсем немного добавилось, а торможение ухудшилось. Ситуация усложняется неравномерностью коэффициента сцепления по всем четырём колёсам. Любое из них может попасть на участок с грязью, льдом или вообще на обочину дороги.

• Прерывистое торможение. При обнаружении грани блокирования всё равно педаль надо отпускать, так не лучше ли это сделать заранее, предварительно гарантированно превысив допустимый предел по силе нажатия? И сразу же снова нажать. Подобный приём хорошо известен в радиоэлектронике, где он называется широтно-импульсным модулированием. Причём там он настолько хорошо прижился, что на его основе работают почти все силовые регуляторы. Надо только обеспечить обратную связь.

В описанных способах обратная связь идёт через органы чувств человека, а результат зависит от его способностей и опыта. Естественно, автомобильные инженеры захотели заменить человека автоматикой, которую проще раз и навсегда обучить, а потом лишь тиражировать механизмы и алгоритмы. Тем более что возможности электромеханических устройств по скорости реакции куда лучше, чем у человека. Так и появились первые серийные антиблокировочные системы, известные сейчас под аббревиатурой ABS.

Системы АБС показали высокую эффективность, и существуют области применения, где они стали обязательными. Например, в автобусах и даже в авиации. Попытки остановить тяжёлый авиалайнер колёсными тормозами однозначно приводят к протиранию и взрыву покрышек, после чего катастрофа неизбежна. Торможение на грани, когда колёса всё же проворачиваются, спасает шины, а значит и человеческие жизни. Пилот в ручном режиме так тормозить не может, обратная связь в многотонной машине сведена практически к нулю.

Как работает ABS на автомобиле

Прежде чем разобрать, как она функционирует, предлагаю познакомиться с ее устройством и назначением компонентов.

Устройство антиблокировочной системы

1. Датчики ускорения, установленные на ступицах колес
2. Управляющие клапаны, встроенные в тормозную магистраль. Они находятся в гидроблоке. Есть впускные, которые контролируют подачу тормозной жидкости к механизму тормоза определенного колеса и выпускные – травят давление обратно в систему
3. Электронный блок управления (ЭБУ), который получает сигналы от датчиков и управляет клапанами. Он принимает решение, разблокировать колесо или нет. Он диагностирует всю систему и сигнализирует о поломках, сообщая коды неисправности ABS.
4. Электронасос. Перекачивает тормозную жидкость обратно в главный тормозной цилиндр. Поэтому водитель чувствует небольшие удары в педаль при работе системы.

Рассмотрим основные компоненты подробно.

Как работает датчик антиблокировочной системы

Как говорилось выше, системы, для своей корректной работы, должна знать частоту вращения каждого колеса. Для ее контроля используют датчики, закрепленные на ступицах. Но одного его не достаточно. Там же закреплено импульсное кольцо, вращающееся вместе с колесом. Оно выглядит как шестеренка.

Датчик состоит из постоянного магнита и катушки в его корпусе – пассивный. Он закреплен и не подвержен вращению колеса. Его конец направлен в сторону зубьев кольца и при вращении его меняется магнитное поле постоянного магнита. Это изменение создает ток на катушке, который передается в блок управления. Недостатком такой конструкции является то, что фиксировать изменение частоты вращения начинает только при скорости выше 5-7 км/ч.

Преимуществом такого вида является высокая износостойкость, прочность. На работоспособность не влияет грязь, которая может облепить его. Неисправность может проявиться только в физической поломке. Были редкие случаи, что обламывалось кольцо, оно свободно вращалось на оси ступицы в независимости от колеса. Физическое повреждение сенсора, но это в исключительных случаях. О поломках АБС подробнее поговорим ниже.

Для контроля всего диапазона скоростей были изобретены активные датчики ABS. Они разделяются на два вида по принципу работы:

1. Основанные на эффекте Холла
2. Магниторезистивные – реагирующие на изменение магнитного сопротивления, направления магнитного поля относительно постоянных магнитов

Датчики Холла

Принцип работы основан на возникновении разности потенциала на поперечных краях электропроводной пластины, при помещении ее в магнитное поле. При этом на пластину в продольном направлении нужно подать постоянный ток. Все это помещается в корпус с электронной схемой, которая создает цифровой сигнал, передающий на блок управления. Кроме этого, в конструкцию включено, как и в случаях пассивных датчиков, импульсное кольцо. Оно может иметь форму шестерни или кольца с намагниченными участками.

На токопроводящую пластину датчика подается постоянное напряжение, схема преобразует полученное напряжение при нахождении ее в магнитном поле. Если колесо не вращается, то этого сигнала не будет вообще, или его амплитуда меняться не будет. ЭБУ понимает, что колесо не крутится, а так как скорость авто равна нулю, то ничего делать с тормозами не будет. Импульсное кольцо вместе с колесом начинает вращаться, амплитуда сигнала увеличивается, чем выше частота вращения, тем больше она будет. Блок управления видит, что машина ускоряется и пропорционально ускорению увеличивается скорость вращения колес.

При резком нажатии на тормоз, импульсное кольцо остановится, амплитуда сигнала, формирующего датчиком, упадет, а скорость авто высокая, значит, предпринята попытка экстренного. В этом случае электронный блок начнет работу по разблокированию остановленного колеса.

Недостатки – подача постоянного напряжения на сенсор, вероятность выхода из строя микросхемы, влияние электромагнитных помех. Плюсы – замеряют частоту вращения диска при скорости авто от 0 км/ч

Магниторезистивные датчики

Их принцип работы схож на предыдущие. Только в этом случае, микросхема снимает с пластины не напряжение, возникающее в результате поперечного возникновения разности потенциалов токопроводящего элемента, проходящего через постоянное магнитное поле, а изменение сопротивления на проводнике. Формируется сигнал, передающийся на блок управления.

В этой конструкции также есть импульсное кольцо, закрепленное на ступице. Оно имеет намагниченные участки. За счет прохождения их через датчик и происходит изменение сопротивления. Преимущества и недостатки подобных систем такие же, как и у ранее рассмотренных.

Гидравлический блок АБС

Его задача – перекрывать давление на тормозные механизмы от главного цилиндра и перекачивать жидкость обратно в ГТЦ. За это отвечают впускные и выпускные клапаны. Они расположены в корпусе гидропривода. Управляются соленоидами. Есть напряжение на нем – он открылся, нет – закрылся.

Он состоит из трех частей, собранный в одном корпусе:

1. Система управления клапанами
2. Клапанный блок
3. Электронасос

Как он работает

При получении команды от блока управления, что колесо заблокировано, закрывается впускной клапан. Он перекрывает подачу жидкости на рабочий цилиндр того колеса. Даже, если продолжаете жать на педаль тормоза, давление в этом контуре расти уже не будет. Чтобы снизить его и «отпустить» колодки включается электродвигатель, открывается выпускной клапан и жидкость перекачивается в главный цилиндр. Если и дальше давите на тормоз, то в этот момент на педали почувствуете легкие удары – это насос пытается вернуть тормозную жидкость в главный тормозной цилиндр.

Разблокировав колесо, закрывается выпускной клапан и останавливается насос. Открывается впускной и давление тормозной жидкости вновь начинает сжимать колодки до полной блокировки колеса. Если держите педаль тормоза нажатой, то система вновь вступает в работу, освобождая диск от колодок. Цикл работы ABS происходить до 10 раз в секунду, пока не отпустите тормоза или машина не остановится.

Антиблокировочная система тормозов

Современные автомобили оборудуются значительным количеством систем активной безопасности, в задачу которых входит предотвращение потери контроля водителем над машиной при разных дорожных ситуациях. К ним относится и антиблокировочная система тормозов (ABS).

Отметим, что АБС – первая среди систем, относящихся к активной безопасности, которая массово стала использоваться на автомобилях. При этом она еще выступает и базой для иных систем.

Первые рабочие образцы на автомобилях стали использоваться более 40 лет назад. По мере развития технологий она улучшалась и дорабатывалась. К примеру, первые системы включали в себя больше сотни составных компонентов, а последние версии системы ABS состоят всего из 18 элементов.

Особенности работы системы

АБС устанавливается на тормозную систему и вносит свои коррективы в ее работу. По самому названию можно понять, что в ее задачу входит предотвращение блокировки колес во время торможения.

Особенность колес авто заключается в том, что сила трения качения у них выше, чем трения скольжения. То есть, колесо, которое катится, лучше сцепляется с поверхностью дороги, чем скользящее по полотну, что происходит в случае его полной блокировки. В ее результате тормозной путь машины увеличивается.

Также скольжение колеса далеко не всегда происходит в прямолинейном направлении, поскольку боковые силы могут преобладать над продольными, из-за чего траектория перемещения такого колеса меняется. Итогом этого является непредсказуемое и неконтролируемое движение машины.

Но если создать на тормозном механизме усилие, которое максимально будет замедлять скорость вращения, но не блокируя его (удерживает на грани), то тормозной путь сократиться и авто не потеряет управляемость.

В машинах без этой системы опытные водители для получения максимального эффекта при торможении пользуются методом многократного нажима на педаль (прерывистого торможения). Чтобы колеса не получились заблокированными, водитель при торможении нажимает на педаль, затем отпускает и так повторяет многократно.

Суть этого метода очень проста – поймать момент на тормозных механизмах, когда они максимально замедляют колеса без срыва их в блокировку, но это не всегда возможно, особенно на если колеса движутся по разной поверхности.

Прерывистое торможение (нажал-отпустил) не дает полностью заблокировать колеса, поскольку водитель просто периодически послабляет усилие на механизме тормозов. Этот же принцип использует и АБС.

Конструкция и назначение составляющих частей

Устройство антиблокировочной системы состоит из трех основных составных элементов:

1. Колесные датчики скорости
2. Блок (модуль) управления
3. Исполнительное устройство

Элементы ABS автомобиля

Как отмечено, эта система нередко задействуется в качестве базы для других. При этом составные части ряда иных систем являются лишь дополнением к АБС.

Датчики

Датчики скорости – очень важные составляющие, поскольку на их показаниях основывается работа системы ABS. По импульсам, которые они подают, модуль управления высчитывает скорость вращения каждого из колес, и на основе расчетов производится управление исполнительным механизмом.

Расположение датчика скорости на ступице колеса

В конструкции АБС используется два типа датчиков. Первые получили название пассивных датчиков. Эти элементы – индуктивного типа.

Конструкция их включает сам датчик, состоящий из обмотки, сердечника и магнита, а также зубчатого венца, используемого в качестве задающего элемента. Зубчатый венец устанавливается на ступицу, поэтому он вращается вместе с колесом.

Датчик индуктивного типа

Суть функционирования пассивного элемента очень проста – обмотка генерирует магнитное поле, через которое проходит зубчатый венец. Имеющиеся зубья при проходе через поле оказывают на него влияние, что обеспечивает возбуждение напряжения в датчике. Чередование зубьев с впадинами обеспечивает создание импульсов напряжения, которые и позволяют высчитать скорость вращения колеса.

Негативным качеством пассивных датчиков является недостаточная точность измерения при движении на незначительных скоростях, что может стать причиной некорректной работы системы ABS.

Сейчас, из-за имеющегося недостатка, пассивные датчики в антиблокировочной системе не используются и их заменили так называемыми активными элементами.

Как и в первом варианте, активные датчики состоят из двух основных составляющих – самого датчика и задающего элемента. Но в активных элементах датчики построены либо на магниторезистивном эффекте, либо на эффекте Холла. Оба варианта для работы требуют подачи питания (пассивные элементы сами вырабатывали его).

Что касается задающего элемента, то здесь в конструкции используется кольцо с намагниченными секторами (мультиполюсное).

Устройство и принцип работы активного датчика скорости

Суть работы активных элементов различная. В магниторезистивном варианте постоянно меняющееся поле (от задающего кольца) приводит к изменениям показаний сопротивления в датчике. В элементе Холла это поле меняет само напряжение. В обоих случаях создается импульс, по которому можно рассчитать скорость вращения.

Элементы активного типа получили широкое распространение благодаря высокой точности замеров на любых скоростях.

Блок управления

Модуль управления системы ABS, как и иные ЭБУ, задействованный в системах авто, нужен для получения и обработки импульсов, передающихся от колесных датчиков. В него занесены табличные данные, на основе которых он управляет исполнительным механизмом. То есть, после поступления сигнала с каждого датчика, он сравнивает его с информацией, занесенной в таблице, и по полученным результатам определят, что должен сделать.

В авто с рядом систем, построенных на основе АБС, блок управления имеет дополнительные модули, отвечающие за работу своих систем.

Исполнительный механизм

Исполнительный механизм (его еще называют гидроблоком или модулем ABS) – самый сложный по конструкции и состоит из ряда элементов:

• электромагнитные клапаны (впускной, выпускной);
• аккумуляторы давления;
• помпа обратной подачи;
• амортизационная камера.

Устройство блока АБС

В классической схеме к рабочему механизму тормозов идет только одна магистраль, по которой подается жидкость от главного цилиндра. В АБС же в нее врезана магистраль обратной подачи, но она проходит только внутри модуля.

Впускной клапан – единственный элемент, установленный на магистрали основной подачи. В его задачу входит перекрытие подачи жидкости при определенных условиях, по умолчанию он открыт.

Врезка магистрали обратной подачи осуществляется за впускным клапаном. На входе в нее установлен выпускной клапан, который в обычном положении закрыт.

Далее за клапаном в обратной магистрали располагается аккумулятор давления, в задачу которого входит сбор жидкости при сбрасывании давления в системе.

Если объема аккумулятора не хватает, чтобы принять всю жидкость, в работу включается насос, который перекачивает излишки в основную магистраль.

Но процесс перекачки сопровождается пульсацией, и чтобы погасить колебания жидкости, она сначала попадает в амортизационные камеры и только после этого – в магистраль.

Поколения и виды

Современная система, устанавливаемая на авто, — четырехканальная. Она включает в себя по два клапана на каждое колесо, а также по одному аккумулятору давления и амортизационной камере на контур (а их – два).

В целом, эта система уже насчитывает 5 поколений. Первая из них появилась в 1978 году, вторая пришла ей на смену в 1980 году и устанавливалась она вплоть до 1995 года, после чего 2-е поколение вытеснило 3-е. Современное 4-е поколение системы появилось в 2003 году, а сейчас применяется 5-е поколение, которое продолжает использоваться до сих пор.

Что касается конструктивных особенностей, то четырехканальная система — самая последняя и технологически совершенная. Но ей предшествовали:

• одноканальная система (в ней использовалось всего два клапана, которыми регулировалось давление во всех магистралях одновременно. Примечательно, что в одноканальном типе система обычно вносила коррективы только в механизмах ведущей оси, то есть, АБС работала только с двумя колесами);
• двухканальная (в этом типе АБС тормозные механизмы разделили по бортам, для каждого из которых предусмотрены свой комплект клапанов. То есть, один канал объединял в себе механизмы переднего и заднего колес одной стороны);
• Трехканальная (в ней для колес задней оси предусматривался один комплект клапанов, а передние оснащались каждый своим каналом).

Сейчас эти три типа системы ABS встречаются только разве что на старых авто.

Режимы работы

Антиблокировочная система тормозов может работать в трех режимах:

• Нагнетание. В этом режиме тормоза работают по обычной схеме. После нажатия на педаль жидкость идет на механизмы, колесо замедляет вращение. При этом режиме впускной клапан открыт, а выпускной – перекрыт, то есть жидкость движется только по подающей магистрали;
• Удержание. Если блок по сигналам вычислит, что одно из колес снижает вращение быстрее других, то он перекроет впускной клапан. В итоге усилие механизма перестанет нарастать, поэтому замедление колеса останавливается на определенном уровне. На других же механизмах усилие будет продолжать нарастать;
• Сброс давления. Если даже после перехода в режим удержания колесо все равно продолжает замедляться, блок управления задействует выпускной клапан (впускной перекрывает) и часть жидкости уходит в аккумулятор давления, тем самым обеспечивает снижение давления в механизме (колесо отпускается и начинает наращивать скорость). Как указано выше, один аккумулятор предназначен для двух тормозных механизмов (входящих в контур). Бывают ситуации, когда давление сбрасывается сразу с двух этих механизмов, поэтому объема аккумулятора может попросту не хватить. И тогда в работу включается насос, перекачивая избыток в основную магистраль.

Схема системы АБС

Во время торможения система меняет режим работы многократно, что и обеспечивает эффективное торможение. При этом водителю не нужно самому «играться» педалью, чтобы исключить блокировку колес, система все делает сама.

Достоинства и недостатки

К другим достоинствам этой системы также относятся:

• сохранение траектории движения во время торможения при входе в поворот;
• при торможении допускается маневрирование;
• удобство для начинающих водителей.

Но АБС не идеальна. При определенных условиях эта система может некорректно функционировать и допускать ошибки. А это сказывается на эффективности торможения и может несколько дезориентировать водителя.

Такими условиями являются:

• дорога с проблемным покрытием;
• песок;
• лед;
• покрытие с ухабами, «гребенка».

В общем, АБС отлично работает только на ровной дороге с хорошим сцеплением колес с полотном. В иных случаях система ABS может допустить ошибки.

К примеру, на проблемной трассе с часто чередующимся покрытием (асфальт меняется со щебенкой или иным насыпным материалом) система не сможет подобрать оптимальное усилие на механизмах, из-за чего тормозной путь увеличивается.

При слете с дороги АБС также не «помощник». Здесь блокировка – лучшее средство для максимально быстрой остановки авто.

К особенностям антиблокировочной системы можно отнести также некоторое опоздание включения в работу при движении на высоких скоростях (свыше 130 км/ч). Просто блоку управления при таких условиях нужно некоторое время, чтобы произвести расчеты и задействовать гидроблок.

На малых же скоростях (10-15 км/ч) система и вовсе отключается. Если это остановка на ровном покрытии, то отключение АБС никак не сказывается, а вот при торможении на спуске деактивация системы может оказать негативное влияние.

Отметим, что отключение АБС – условное понятие, поскольку система работает постоянно и выключить ее невозможно. Здесь деактивацию следует понимать, как переход в «ждущий режим». То есть она снова активизируется и начнет выполнять свою функцию при последующем нажатии на педаль тормоза. Единственное, когда она не включится – это торможение при движении на малых скоростях.

Доработки и улучшения

Инженеры довели конструкцию АБС до высокого уровня и улучшать уже практически нечего. Доработкам подвергаются разве что некоторые составные элементы. Так, колесные датчики сейчас не только измеряют скорость вращения, в них дополнительно интегрируют G-датчики и акселерометры.

Также к улучшениям можно отнести повышение функциональности электронного блока (то самое использование АБС в качестве основы для других систем). К примеру, блок управления ABS задействуется в противобуксовочной системе и распределения тормозных усилий.

Источник Источник http://autoleek.ru/sistemy-bezopasnosti/aktivnaya/antiblokirovochnaya-sistema-tormozov.html
Источник http://avtokart.ru/diagnostika-i-remont/antiblokirovochnaya-sistema-abs.html
Источник Источник http://autoleek.ru/sistemy-bezopasnosti/aktivnaya/antiblokirovochnaya-sistema-tormozov.html