0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип работы абс на автомобиле

K-075 › Блог › Антиблокировочная система ABS. Принцип работы.

Как ни странно, многие аварии происходят именно из-за высокой эффективности тормозов. На скользких дорогах — мокрых или покрытых ледяной коркой — экстренное задействование тормозов с целью быстро остановить автомобиль либо резко снизить его скорость приводит обычно к прямо противоположному результату. Колеса блокируются и теряют сцепление с дорожным покрытием, а автомобиль нисколько не уменьшает скорость и, более того, вовсе перестает слушаться руля.

Опытный водитель в таких случаях будет тормозить прерывисто, регулируя усилие на педаль тормоза таким образом, чтобы сохранить максимальное сцепление колес с дорогой и не допустить срыва автомобиля в занос. Однако далеко не все водители имеют достаточный опыт, чтобы точно оценить ситуацию, и уж совсем немногие обладают выдержкой и необходимыми навыками, чтобы отреагировать на изменение дорожной обстановки должным образом. Отсюда аварии и законное желание инженеров приставить к тормозам «пастуха», абсолютно беспристрастного, способного исправлять оплошности водителя и сохранять ему контроль над автомобилем в любых условиях движения.

История создания ABS

Итак, своим появлением антиблокировочные системы обязаны работам конструкторов над улучшением активной безопасности автомобиля. Первые варианты ABS были представлены еще в начале 70-х. Они вполне справлялись с возложенными обязанностями, но были построены на аналоговых процессорах, а потому оказались дорогостоящими в производстве и ненадежными в эксплуатации. Далее изготовления опытных образцов дело не продвинулось, хотя, в любом случае, это был, безусловно, шаг вперед.

Лед тронулся, и следующим шагом конструкторов стала замена аналогового процессора более надежными и недорогими цифровыми электронными блоками на интегральных схемах. В 1978 году ABS второго поколения увидела свет, и первым автомобилем, получившим ее (правда, не в базовой комплектации, а под заказ за дополнительную плату), стал Mercedes-Benz 450 SEL. А сегодня уже трудно подсчитать как количество поколений ABS, так и число автомобилей, на которые антиблокировочная система устанавливается серийно.

Общее устройство и принцип работы ABS

Антиблокировочная система состоит (см. схему ABS Mercedes W123) из трех основных элементов: электронного блока управления (4), гидравлического блока (3) и датчиков скорости колес (1, 2). ABS приводится в рабочее состояние после включения зажигания и достижения автомобилем некоторой скорости движения.

В основу работы колесных датчиков положен принцип электромагнитной индукции. При вращении колеса мимо датчика проходят зубцы и впадины специального ротора и наводят в обмотке датчика электрический сигнал, частота которого пропорциональна угловой скорости колеса и количеству зубцов на роторе.

При торможении, как только датчик определяет, что колесо начинает блокироваться, электронный блок, обрабатывающий сигналы от всех датчиков, отдает управляющий импульс электромагнитным клапанам гидравлического блока (см. принципиальную схему работы ABS). Гидравлический блок установлен в тормозной магистрали сразу после главного тормозного цилиндра, а его клапаны управляют давлением жидкости в контурах тормозной системы. Если заторможенное колесо начало скользить, клапаны гидроблока понижают или временно прекращают подачу жидкости к рабочему тормозному цилиндру. Этого может оказаться недостаточно, чтобы колесо разблокировалось, и тогда электромагнитный клапан направит тормозную жидкость в отводную магистраль, снижая тем самым давление в рабочем тормозном цилиндре. Когда колесо вновь начинает вращаться, по достижении им некоторой угловой скорости, электронный блок ABS снимает свою команду, клапаны открываются, и гидравлическое давление опять передается на тормозной механизм. Торможение и растормаживание колеса будут происходить периодически (этот процесс называется модуляцией, и гидроблок иногда называют модулятором тормозного давления), и водитель ощущает работу ABS частыми резкими толчками на педали тормоза, пока не исчезнет угроза блокирования или до полной остановки автомобиля.

При работе ABS эффективность замедления автомобиля, кроме того, что управление не выходит из-под контроля водителя, остается выше, чем при торможении юзом. Испытаниями установлено, что на скользком покрытии тормозной путь автомобиля, оснащенного ABS, может быть на 15% короче, чем у обычной автомашины. Кроме того, ходимость протектора покрышек при использовании ABS увеличивается на 5-7%.

И всё же ABS не панацея

В свое время страховые компании США провели анализ дорожно-транспортных происшествий, и оказалось, что автомобили с ABS чаще становятся участниками аварий, чем автомобили с обычной тормозной системой. Так, на сухом покрытии отмечено увеличение ДТП на 42%, а на влажном — даже на 65%. Согласитесь, в свете сказанного в предыдущей главе эти цифры обескураживают. Специалисты считают, что наличие в автомобиле ABS создает у водителя иллюзию безопасности, в результате чего он не учитывает, что ABS не создает сцепления с дорогой — это прерогатива протектора и размеров пятна контакта покрышек колес. Да, ABS предотвратит блокировку тормозов и позволит сохранить контроль над курсовой устойчивостью и поворачиваемостью, но она не гарантирует уменьшения тормозного пути. Когда речь идет о сухих и нескользких дорогах, бывает как раз наоборот — тормозной путь оказывается больше, чем у обычного автомобиля, но понимание этого приходит, к сожалению, слишком поздно.

Другой вопрос — могут ли ABS всегда достоверно распознавать ситуацию? Помнится, журналисты World Off Road во время испытаний внедорожников моделировали неудачный въезд на холм: потеря сцепления на полпути вверх, сильное нажатие на педаль тормоза, чтобы удержать машину на склоне, включение задней передачи — и мягкий спуск с горы, используя торможение двигателем.

Все шло нормально, пока не пришел черед Ford Explorer, а затем и Mitsubishi Pajero, оснащенных ABS. Джипы упрямо скатывались с холма, несмотря на то, что испытатели выжимали педаль тормоза до упора: система воспринимала небольшое скольжение вниз на сыпучем склоне и резкое нажатие на тормоз в этот момент как команду разблокировать колеса. В результате и Ford, и Mitsubishi не могли удержаться на склоне без применения «ручника». Нетрудно представить, чем чревата подобная ситуация в реальной жизни, если склон достаточно длинный, коллизия приключилась ближе к вершине, водитель растерялся (или не действует стояночный тормоз), а сзади уже пристроилась какая-нибудь машина. Словом, как бы ни была хороша ABS в плане улучшения активной безопасности автомобиля, главным по-прежнему остается водитель, который обязан критически осмысливать дорожную ситуацию и реальные возможности своего «железного друга».

Проблемы эксплуатации ABS

Будем считать предыдущую главу не более чем «лирическим» отступлением и вернемся к рассмотрению сугубо практических вещей, например, неисправностей, с которыми могут столкнуться владельцы автомобилей с ABS.

Заметим, что современные ABS обладают достаточно высокой надежностью и могут длительное время работать не выходя из строя. Электронные блоки ABS отказывают крайне редко, поскольку защищены специальными реле и предохранителями, и если такая неисправность все-таки случилась, то ее причина нередко бывает связана с нарушениями правил и рекомендаций, о которых упомянем чуть ниже. Самыми же уязвимыми в схеме ABS являются колесные датчики, располагаемые вблизи вращающихся деталей ступицы или полуосей.

Место расположения этих датчиков благополучным никак не назовешь: различные загрязнения или даже слишком большой люфт в подшипниках ступицы способны вызывать сбои в работе датчиков, которые и становятся чаще всего виновниками неполадок в работе ABS.

Кроме того, на работоспособность ABS влияет величина напряжения между клеммами аккумулятора. При уменьшении напряжения до 10,5 В и ниже ABS вообще может самостоятельно выключиться через предохранительный электронный блок.

Предохранительное реле может также сработать при недопустимых колебаниях и всплесках напряжения в сети автомобиля. Чтобы этого не случилось, вот обещанные рекомендации: нельзя разъединять электрические разъемы при включенном зажигании и работающем двигателе, не желательно заводить двигатель методом «прикуривания» от постороннего аккумулятора либо предоставлять для этой цели в качестве «донора» собственный автомобиль и, кроме того, необходимо строго следить за состоянием контактных соединений на генераторе. Что еще? Если автомобилю потребовался ремонт с применением сварки, то перед началом работ следует отсоединить проводку от электронного блока управления ABS. Кроме того, этот блок не рекомендуется подвергать нагреву свыше 85 градусов по Цельсию более двух часов. Это к тому, если автомобиль предполагается красить, а затем сушить горячим методом в специальной камере.

О том, что ABS неисправна, свидетельствует загорание контрольной лампы на панели приборов. Слишком нервно реагировать на это не следует, без тормозов автомобиль не останется, но при торможении будет вести себя как машина, в которой ABS отсутствует.

Если контрольная лампочка ABS загорелась во время движения, необходимо остановить автомобиль, заглушить двигатель и проверить напряжение между клеммами аккумулятора. Если оно окажется ниже 10,5 В, то можно продолжать движение, а при первой возможности зарядить аккумулятор. Если лампочка ABS периодически загорается и гаснет, то, скорее всего, барахлит какой-нибудь контакт в электрической цепи ABS. Автомобиль следует загнать на смотровую канаву, проверить все провода и зачистить электрические контакты. Если причина мигания лампы ABS не будет обнаружена, то дальнейшие поиски неисправности следует продолжить в специализированном автосервисе.

Существует ряд особенностей, связанных с обслуживанием или ремонтом тормозной системы с ABS. Например, перед заменой тормозной жидкости следует разрядить аккумулятор давления в гидроблоке ABS. Для этого при выключенном зажигании необходимо раз двадцать нажать на педаль тормоза. Следует помнить, что, включая зажигание, вы одновременно подключаете электронасос в гидроблоке ABS. Если система разгерметизирована, то жидкость из нее просто выгонит. Но этот же прием можно использовать при прокачке системы — зажигание включают ровно настолько, сколько из прозрачного шланга, надетого на штуцер для прокачки, будут выходить пузырьки воздуха.

Изучаем ABS: последний шанс

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

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

Читать еще:  Пгу сцепления камаз 65115

ВО ВЛАСТИ ПРОЦЕНТОВ

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

1 no copyright

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

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

АНАТОМИЯ

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

3 no copyright

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

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

2 no copyright

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

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

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

4 no copyright

ФОРС-МАЖОР

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

ЛУЧШЕ НЕ РИСКОВАТЬ

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

КАБИНЕТ ТЕРАПЕВТА

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

Ошибки модуля управления.

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

Ошибки датчиков скорости колес.

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

Другие типы ошибок.

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

Принцип работы ABS в автомобиле

Сегодня новые автомобили оснащены самыми разными системами, с помощью которых даже водители-новички могут с легкостью справится с управлением. Одной из самых первых систем, считается антиблокировочная тормозная система. Система ABS устанавливается даже в базовые комплектации автомашин. Это электромеханический блок, который в таких сложных дорожных ситуациях, как скользкий, мокрый путь или гололед, управляет торможением транспортного средства. По сути, это правая рука водителя, тем более новичка.

Содержание:

Правильное торможение без АБС

Каждому водителю следует осознавать, что недостаточно просто вовремя воспользоваться педалью тормоза. Так как если при большой скорости резко нажать на тормоз, то колеса автомобиля блокируются, в результате чего не будет сцепки колес с дорожным покрытием. Покрытие дороги может быть разным, поэтому и скорость скольжения колес будет разная. В результате транспортное средство перестает быть управляемым и может легко пойти в занос. Если владелец автомашины неопытный, то контролирование направления автомобиля может выдаться ему не по силам.

Самое главное в таком торможении – это не допустить, чтобы колеса жестко заблокировались, в результате чего транспортное средство идет в занос. Во избежание таких случаев, рекомендуется применение приема прерывистого торможения. Для осуществления такого правильного торможения, необходимо периодически с маленьким интервалом то нажимать, то отпускать педаль тормоза, и ни в коем случае нельзя держать педаль тормоза нажатой до полной остановки. С помощью такой простой методики торможения, можно контролировать автомобиль несмотря на качество поверхности дороги.

Читать еще:  Датчик детонации ваз 2110

Однако необходимо учитывать простой человеческий фактор – водитель в непредвиденной ситуации способен растеряться и все правила торможения могут просто вылететь у него с головы. Для контроля транспортного средства в подобных экстренных ситуациях и была разработана антиблокировочная система торможения.

В чем секрет работы ABS

Важно знать по какому принципу работает АБС, ведь она имеет тесную связь с системой управления, а это значит, что соответственно и с уровнем безопасности автоводителя и пассажира. Итак, основная идея работы системы состоит в том, что когда водитель жмет педаль тормоза, происходит мгновенный контроль, а также на колеса перераспределяется тормозное усилие. Посредством этого, автомашина управляема в любых условиях, и достигается эффект снижения скорости. Однако нельзя полагаться только на различные дополнительные системы потому, что водителю следует освоить собственный автомобиль – длину тормозного пути и поведение в экстренных ситуациях. Рекомендуется протестировать способности автомобиля на специализированных автодромах, для того, чтобы в будущем предотвратить щекотливые ситуации на дороге.

Еще существуют некоторые особенности работы АБС. Например, когда шофер решил прекратить движение автомашины, оснащенной системой ABS, то при нажатии педали тормоза ощущается легкая вибрация на педали, и может слышатся сопровождающий звук похожий на «трещотку». Вибрация и звук – это признак того, что система заработала. Тем временем датчики выполняют считывание показателей скорости, а блок управления обеспечивает контроль давления внутри тормозных цилиндров. Таким образом, не позволяет блокировку колес, а притормаживает быстрыми рывками. Благодаря этому, обороты автомобиля падают, и при этом не идет в занос, что позволяет управлять транспортным средством до самой остановки. Даже при скользкой дороге, с системой ABS, водителю необходимо только держать под контролем направление автомобиля. Такое идеальное и управляемое торможение возможно только благодаря системе АБС.

Следует подчеркнуть следующие этапы действия:

  1. Сбрасывание давления в тормозном цилиндре.
  2. Поддержка беспрерывного давления в цилиндре.
  3. Увеличение давления до соответствующего уровня в самом тормозном цилиндре.

Важно знать, что гидроблок в транспортном средстве монтируется в тормозную систему подряд прямо после главного тормозного цилиндра. Что касается электромагнитного клапана, то это – своеобразный кран, который впускает и блокирует приток жидкого вещества к самим тормозным цилиндрам.

Контролирование, а также рабочие процессы системы торможения автомашины выполняются в согласии с информацией, которая поступила на блок управления АБС от скоростных датчиков.

При процессе торможения, ABS расшифровывает информацию с датчиков частоты вращения колес, благодаря которой равномерно падает скорость транспортного средства. В случае остановки любого колеса, сигнал моментально отправляется с датчиков скорости к блоку управления. Приняв такой сигнал, модуль управления снимает блокировку благодаря активации выпускного клапана, который блокирует вход жидкого вещества в колесный тормозной цилиндр. В этот момент насос возвращает жидкость в гидроаккумулятор. Когда обороты колеса увеличатся до допустимой скорости, то блок управления даст команду прикрыть выпускной и открыть впускной клапан. После этого запускается насос, который будет нагнетать давление в тормозной цилиндр, в результате чего колесо будет дальше притормаживать. Эти процессы осуществляются мгновенно, и длятся до окончательной остановки транспортного средства.

Обсуждаемая суть работы АБС, представляет самую новую четырехканальную систему, в которой происходит контроль всех колес транспортного средства.

Другие известные типы

  1. Одноканальный состоит из датчика, расположенного на заднем мосту, задача которого заключается в распределении тормозного усилия синхронно на четыре колеса. Такого рода система имеет всего одну пару клапанов, благодаря чему, одновременно варьируется давление полностью по всему контуру.
  2. Двухканальный – в ней осуществляется парный контроль колес, которые размещены по одной стороне.
  3. Трехканальный состоит из трех датчиков скорости: один вмонтирован на заднем мосту, а остальные вмонтированы на передних колесах в отдельности. В упомянутом виде системы находится три пары клапанов (впускной и выпускной). Действие этого вида ABS состоит в индивидуальном контроле передних колес и в паре задних.

Сравнив разные типы АБС, можно заключить, что их отличие проявляется только в разном количестве самих клапанов и датчиков контроля скорости. Однако суть системы в транспортном средстве, а также порядок протекающих процессов идентична у всех видов систем.

История внедрения системы

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

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

Составные антиблокировочной системы

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

  • гидроблок
  • датчики скорости
  • блок электронного управления

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

Как работает датчик скорости

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

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

В пассивном типе применяется определенная гребенка в блоке ступицы. Благодаря подобным сигналам, датчик способен определить скорость вращения. Важно учитывать один недостаток этой конструкции – при небольшой скорости может получится неточность.

Гидроблок

В состав гидроблока входит:

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

Некоторые недостатки АБС

Один из самых больших недостатков антиблокировочной системы торможения это то, что ее эффективность зависит от качества и состояния поверхности дороги. При недостаточно хорошей поверхности дороги, путь торможения значительно длиннее. Это благодаря тому, что время от времени колесо теряет контакт или сцепление с асфальтом и прекращает вращение. ABS определяет подобного рода остановку колеса, как блокировку, и тем самым перестает тормозить. В момент сцепки колес с асфальтом, запрограммированная команда не согласуется с необходимой в данном случае, и самой системе необходимо опять перестраиваться, что требует времени и увеличивается тормозной путь. Свести к минимуму такой эффект можно только уменьшив скорость движения транспортного средства.

В случае неоднородного покрытия дороги, например, снег – асфальт или лед – асфальт, попадая на мокрый или скользящий участок дороги, ABS оценивает покрытие и настраивает под данную дорогу процесс торможения. Вместе с тем при попадании колес на асфальт, АБС опять перестраивается, из-за чего снова-таки увеличивается длина тупи торможения.

На грунтовых дорогах обычная система торможения работает намного лучше и надежнее, чем антиблокировочная система торможения. Ведь при обычном торможении, заблокированное колесо толкает грунт, создавая небольшую горку, которая не дает возможности дальше двигаться транспортному средству. Благодаря этому автомобиль останавливается очень быстро.

Еще один изъян антиблокировочной системы торможения состоит в том, что при небольшой скорости, система совсем отключается. В случае, когда дорога под уклоном и в то же время скользкая, нужно помнить о том, что может потребоваться для торможения надежный ручной тормоз. Поэтому его нужно иметь всегда в рабочем состоянии.

Штатного отключения антиблокировочной системы торможения в автомобилях не предусматривается. Иногда водители хотят отключить эту систему. Для этого необходимо вытянуть из блока штекер. Необходимо также учесть, что в новых автомобилях от ABS зависит и перераспределение межосевых тормозных сил. Поэтому, посредством торможения, полностью блокируются задние колеса.

Важно отметить, что система АБС – отличное дополнение к тормозной системе автомобиля, благодаря которому можно контролировать автомобиль в самых сложных и необычных ситуациях. Несмотря на это не следует забывать, что невозможно полностью полагаться на автомат. Со стороны водителя тоже нужно прикладывать большие усилия, чтобы держать ситуацию под контролем.

Видео

Как работает АБС на автомобиле

Всем водителям полезно знать, как работает АБС на автомобиле, какую пользу она приносит и чем торможение с антиблокировочной системой отличается от аналогичного процесса без неё. Узнав принцип работы АБС на автомобиле, Вы поймёте, когда её применять, а в каких случаях отключать.

Практически каждый водитель попадал в ситуацию, когда после нажатия на педаль тормоза раздавался визг резины, автомобиль терял способность управляться, а снижение скорости становилось значительно ниже желаемого. Это характерные признаки перехода колёс в скольжение. Иногда даже появляется ощущение, что машина ускоряется, а не тормозит.

Природа такого неожиданного для неопытного человека эффекта состоит в том, что при срыве шин в юз происходит скачкообразное снижение величины замедления. Это воспринимается вестибулярным аппаратом как разгон. Очень неприятное ощущение, ведь тормозят обычно перед быстро надвигающимся препятствием. Физика объясняет это изменением коэффициента трения между шинами и дорогой.

Читать еще:  Волга 3110 двигатель 406 инжектор

Немного о силах трения

Часто при объяснении такого поведения автомобиля упоминается трение качения. Про это можно сразу забыть, данная сила тут не при чём. Речь пойдёт о разнице между силами трения скольжения и покоя.

Допустим, автомобиль движется по дороге с ускорением любой величины и знака, а торможение есть не что иное, как отрицательное ускорение. Если шины не проскальзывают, то участок протектора в зоне контакта колеса с поверхностью всегда находится в покое относительно всей прочей планеты, частью которой и является дорожное покрытие. Силой, придающей машине ускорение, будет вызвана именно трением покоя.

Максимум её величины равен произведению сцепного веса, приходящегося на колесо на коэффициент трения. Водитель, продолжая увеличивать давление на педаль, может достичь такой интенсивности замедления, что силы трения о дорогу окажется недостаточно для дальнейшего роста темпа снижения скорости. Шина, на которой это произойдёт, сорвётся в скольжение.

Силы трения скольжения работают уже по другим законам, не углубляясь в природу которых, можно сказать, что в подавляющем большинстве случаев они меньше, чем в состоянии покоя. Каждый может в этом убедиться, попробовав сдвинуть твёрдый предмет, лежащий на ровной поверхности. Вначале он заметит рост необходимого для этого усилия руки, а с началом движения сила заметно ослабнет. То же происходит и с автомобильным колесом.

Дополнительным недостатком торможения на заблокированных колёсах можно считать катастрофический износ резины. В пятне контакта выделяется столько тепла, что протектор не выдерживает и начинает плавиться и гореть. Все видели эти характерные клубы белого дыма при ошибках автогонщиков с выбором скорости перед поворотом. После этого на шине образуется проплешина, и дорогостоящая покрышка идёт в утиль. Дальнейшая езда на ней чревата вибрациями и даже разрывами корда. А во время торможения расплавленная протекторная смесь становится прекрасной смазкой, которая практически обнуляет коэффициент трения скольжения.

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.

Принципиальная схема АБС в автомобиле

Поскольку тормоза легкового автомобиля приводит в действие гидравлическая система, то для предотвращения блокировок потребуется снижать в ней давление. Для этого используется специальный клапан, который в обычном состоянии закрыт, но способен открываться и пропускать через себя тормозную жидкость, если на него подать электрический сигнал.

Давление от главного тормозного цилиндра, создаваемое ножной педалью с дополнительным усилителем, передаётся к исполнительному механизму, в роли которого выступает рабочий тормозной цилиндр, через ещё один клапан, называемый впускным. Он нормально открытый, то есть закрывается только при подаче на него напряжения.

Впускной и выпускной клапаны работают под управлением программы, причём возможен момент, когда они оба закрыты. Это переходный этап, когда колесо только начинает проскальзывать, давление в его цилиндре ещё не уменьшается, но уже и не увеличивается. Система оценивает результат и принимает решение, добавлять давление или уменьшать.

Для сглаживания пульсаций давления в системе и быстрого перемещения объёмов жидкости в гидромеханическом блоке используются электрогидравлический насос и гидроаккумулятор давления. Аккумулятор способен поддерживать давление постоянным, принимая или сбрасывая избытки жидкости, а насос значительно ускоряет быстродействие системы. Существовали и предельно упрощенные АБС, где эти узлы отсутствовали.

На каждом колесе (не считая ранних и упрощённых версий) установлены датчики вращения. Обычно это простейший, но очень надёжный прибор, работающий с использованием электромагнитной индукции. Постоянный магнит с намотанной на него катушкой одним из своих полюсов расположен вблизи зубчатого венца, вращающегося вместе с колесом автомобиля. На прохождение мимо него каждого зубца датчик реагирует электрическим импульсом. Частота сигнала пропорциональна скорости вращения, а значит и скорости автомобиля в отсутствие пробуксовок, с известным коэффициентом. Сигнал по экранированной проводке поступает далее на оцифровку.

Управляет системой электронный блок. Это микрокомпьютер, который собирает информацию от датчиков вращения колёс, датчика скорости автомобиля и бортовой шины данных автомобиля. Чаще всего используются два микропроцессора, работающие по общей шине. Блок имеет обычную для компьютеров конфигурацию с оперативной и постоянной памятью, периферийными устройствами и силовыми ключами.

Требования по надёжности, предъявляемые к тормозам, заставляют применять дублирование основных узлов и механизмов. Чаще всего применяются два независимых контура, различаются лишь схемы их подключения к колёсам. Поэтому в реальных конструкциях число деталей может быть разным.

В настоящее время наиболее типовой стала четырёхканальная система с разделением дублирующих контуров по диагонали. То есть на каждое колесо имеется свой датчик вращения и пара клапанов, а в общий гидроблок интегрированы по два разделённых по контурам насоса и гидроаккумулятора. Один контур обслуживает правое переднее и левое заднее колёса, второй соответственно левое переднее и правое заднее.

При отказе любого из контуров всегда при торможении будет задействовано одно переднее и одно заднее колёса, а стабильность торможения обеспечивается как работой АБС, так и конструкцией передней подвески с отрицательным плечом обката.

Алгоритмы работы системы

Особенности действия каждой версии АБС могут существенно отличаться, поскольку процесс совершенствования идёт до сих пор. Как ни странно, недостатки продолжают проявляться, видимо инженеры сталкиваются с действительно сложными проблемами. Хотя это стараются и не афишировать. Но от независимых тестов не скрыться, а они иногда выявляют просто неприемлемые недостатки в серийных автомобилях самых солидных фирм. Но общие принципы построения достаточно хорошо известны.

Процессор АБС непрерывно подсчитывает разницу между скоростью автомобиля, то есть перемещением центра колеса относительно дороги за единицу времени, и линейной скоростью поверхности протектора. Задаются определённые диапазоны, в пределах которых торможение будет считаться стабильным или нет. В последнем случае АБС начинает вмешиваться в торможение.

Первым этапом реагирования станет закрытие впускного клапана и переход в режим удержания давления. Если скорость вращения колеса продолжит уменьшаться, то это снижает коэффициент трения и грозит полной блокировкой. Система открывает выпускной клапан, часть жидкости уходит в аккумулятор и давление понижается. По мере увеличения скорости вращения будет возвращён режим удержания давления и так далее.

АБС сейчас почти повсеместно стала дополняться функциями стабилизации автомобиля при вращениях вокруг его вертикальной оси. Анализ данных и принятие решений при этом происходит уже по другим алгоритмам. Строго говоря, к функциям АБС это уже не относится. Основная задача – минимизация тормозного пути и сохранение возможности маневрировать при самом резком, паническом торможении. Ведь заблокированные колёса уже никак не реагируют на вращение руля.

Врождённые недостатки АБС

  • Самое главное – это невозможность в автоматическом режиме принимать решение о разрешении блокировки. Бывают ситуации, когда тормозной путь на заблокированных колёсах оказывается короче, чем в режиме прерывистого торможения. Классический пример – торможение на сыпучем покрытии, снег, грязь или песок. В этом случае полностью заторможенное колесо нагребает перед собой валик из дорожного покрытия, и автомобиль останавливается весьма интенсивно.

АБС в тех же условиях быстро придёт к выводу о чрезвычайно скользкой дороге и практически полностью запретит работу тормозов. Выход из ситуации может быть только одним – отключать систему вручную или автоматически. Применяются разные способы: введение нижнего порога скорости срабатывания, ручное управление путём выставления конкретного типа дорожного покрытия или даже попытки регулировать работу при движении на подъёмах и спусках.

  • Наличие АБС делает практически невозможными правильную замену в автомобиле тормозной жидкости и прокачку системы без наличия дилерского сканера со специальной управляющей программой. Трудно сказать, является ли это недостатком. Всё же тормоза – тема очень серьёзная, и отдаление их от самодеятельного вмешательства повышает безопасность. Заводская программа, имея возможность управлять насосом и клапанами в строго определённой последовательности, способна тщательно удалить все остатки старой загрязнённой и насыщенной водой жидкости из самых труднодоступных мест. Простой прокачкой с помощью педали этого не добиться.

Видео: ABS что это? Антиблокировочная система автомобиля.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
×
×