Когда срабатывает абс – Принцип работы АБС. Антиблокировочная система ABS. Что такое ABS в автомобиле?

Содержание

Принцип работы АБС. Антиблокировочная система ABS. Что такое ABS в автомобиле?

Что такое АБС (антиблокировочная система), вернее, как правильно расшифровывается эта аббревиатура, сейчас знают многие водители, а вот что именно она блокирует, и для чего это делается, знают лишь очень любопытные. И это при том, что сейчас такая система устанавливается на большинство автотранспорта как импортного, так и отечественного производства.

АБС напрямую связана с тормозной системой автомобиля, следовательно, и с безопасностью водителя, пассажиров, и всех окружающих участников дорожного движения. Поэтому знать, как она функционирует, будет полезно каждому водителю. Но предварительно, чтобы понять принцип работы АБС, нужно разобраться, что значит «правильное торможение».

Принцип «правильного торможения»

Чтобы остановить автомобиль, недостаточно только своевременно нажать на педаль тормоза. Ведь если во время быстрой езды резко затормозить, то колеса машины заблокируются, и уже будут не катиться, а скользить по дороге. Может случиться так, что под всеми шинами поверхность не будет одинаково однородной, поэтому скорость их скольжения будет различной, а это уже опасно. Машина перестанет быть управляемой и пойдет в занос, который, при отсутствии навыков у водителя, будет сложно контролировать. А неуправляемый автомобиль – это потенциальный источник опасности.

Поэтому главное в торможении – это не дать жестко заблокироваться колесам и перейти к неуправляемому скольжению. Для этого существует простой прием – прерывистое торможение. Чтобы его выполнить, не нужно держать педаль тормоза постоянно в нажатом положении, а периодически отпускать и снова нажимать ее (как бы, качая). Такое вроде бы простое действие не даст утратить водителю контроль над машиной, так как не позволит протектору шин потерять сцепление с грунтом.

Но существует еще и пресловутый человеческий фактор – водитель в экстремальной ситуации может просто растеряться и забыть обо всех правилах. Вот для подобных случаев и была придумана АБС, или по-другому – антиблокировочная система торможения.

Что такое ABS (АБС)

В простом объяснении, система ABS представляет собой электромеханический блок, который управляет процессом торможения автомобиля в сложной дорожной обстановке (гололед, мокрая дорога и т. п.).

АБС – это хороший помощник для водителя, особенно начинающего, но нужно понимать, что она только помогает в управлении машиной, а не управляет ею, поэтому полностью полагаться на «антиблок» не нужно. Водителю необходимо изучить свой автомобиль, его поведение на дороге, в каких случаях и как срабатывает тормоз АБС, какова длина тормозного пути на различных покрытиях. В идеале это следует проверить на специализированном автодроме, чтобы избежать в дальнейшем неприятностей на настоящей дороге.

Что-то похожее, но еще не АБС

Первые механизмы, действие которых напоминало принцип работы АБС, появились еще в начале прошлого столетия, только предназначалась они для самолетных шасси. Аналогичная, но уже автомобильная система, была разработана компанией «Бош», патент на изобретение которой они получили в 1936 году. Однако в действительно работающее устройство данную технологию удалось внедрить только к 60-м годам, когда появились первые полупроводники и компьютеры. Причем самостоятельно создать прототип АБС, помимо «Бош», стремились еще и «Дженерал Моторс», «Дженерал Электрик», «Линкольн», «Крайслер» и др.

Первые автомобильные АБС

В США, что такое АБС, вернее, ее близкий аналог, узнали в 1970 году владельцы автомобилей «Линкольн». На авто была установлена система, которую инженеры компании «Форд» начали разрабатывать еще в 1954 году, а смогли «довести до ума» только к 70-му.
Похожий на АБС механизм в Британии разработала General Electric совместно с Dunlop. Испробовали ее на спортивном авто Jenssen FF, произошло это в 1966 году.
В Европе, о понятии «антиблокировочная система автомобиля», узнали благодаря Хайнцу Либеру, который занялся ее разработкой в 1964 году, работая инженером в Teldix GmbH, и закончил в 1970-м, уже работая на Diamler-Benz. Созданная им ABS-1 испытывалась в тесном сотрудничестве с Bosch. Bosch, в свою очередь, построила уже свою полноценную ABS-2, которую в 1978 году впервые установили на «Мерседес» W116, а спустя несколько лет и на БМВ-7. Правда, ввиду высокой стоимости новой системы торможения, она использовалась только в качестве опции.

Полноценный серийный выпуск машин с «антиблоком» начался с 1992 года. Его стали устанавливать на свою продукцию некоторые крупные автопроизводители. А уже с 2004 года такой системой стали оборудовать все автомобили, сходящие с конвейеров европейских заводов.

Элементы антиблокировочной системы

Теоретически конструкция АБС выглядит просто и включает в себя следующие элементы:

Блок электронного управления.
Датчики контроля скорости.
Гидроблок.

Блок управления (БУ), по сути, представляет собой «мозг» системы (компьютер), и какие он выполняет функции, приблизительно понятно, а вот о датчике скорости и гидроблоке нужно поговорить подробнее.

Принцип работы датчика скорости

В основе работы датчиков контроля скорости лежит эффект электромагнитной индукции. Катушка с магнитным сердечником неподвижно вмонтирована в ступицу колеса (на некоторых моделях — в редуктор ведущего моста).

В ступице установлен зубчатый венец, вращающийся вместе с колесом. Вращение венца изменяет параметры магнитного поля, что приводит к возникновению электротока. Величина тока, соответственно, зависит от скорости вращения колеса. И уже в зависимости от его величины, формируется сигнал, который передается в блок управления.

Гидроблок

Гидроблок включает в себя:

Электромагнитные клапаны, делящиеся на впускные и выпускные, предназначенные для регулировки давления, создаваемого в тормозных цилиндрах автомобиля. Количество пар клапанов зависит от типа АБС.
Насос (с возможностью обратной подачи) – нагнетает нужную величину давления в системе, подавая тормозную жидкость из гидроаккумулятора, и при необходимости отбирая ее обратно.
Гидроаккумулятор – хранилище для тормозной жидкости.

Система АБС, принцип работы

Можно выделить три основных фазы работы АБС:

Сброс давления в тормозном цилиндре.
Поддержание постоянного давления в цилиндре.
Повышение давления в тормозном цилиндре до необходимого уровня.

Прежде всего, нужно отметить, что гидроблок в автомобиле встраивается в тормозную систему последовательно, сразу за главным тормозным цилиндром. А электромагнитные клапаны являются своеобразным краном, открывающим и закрывающим доступ жидкости к тормозным цилиндрам колес.

Работа и контроль тормозной системы автомобиля проводится, в соответствии с данными, полученными блоком управления АБС со скоростных датчиков.

После начала торможения АБС считывает показания с датчиков колес, и плавно снижает скорость автомобиля. Если какое-то из колес остановилось (начало скользить), датчик скорости мгновенно посылает сигнал на БУ. Получив его, блок управления активирует выпускной клапан, который перекрывает доступ жидкости в колесный тормозной цилиндр, а насос тут же начинает ее отбор, возвращая в гидроаккумулятор, тем самым, снимая блокировку. После того как вращение колеса превысит заданный скоростной предел, «антиблок», прикрывая выпускной и открывая впускной клапан, активирует насос, который начинает работать в обратную сторону, нагнетая давление в тормозной цилиндр, тем самым притормаживая колесо. Все процессы проходят мгновенно (4-10 повторов/сек.), и продолжаются до полной остановки машины.

Рассмотренный выше принцип работы АБС, относится к самой совершенной – 4-х канальной системе, осуществляющей отдельный контроль каждого колеса автомобиля, но есть и иные типы «антиблоков».

Другие типы ABS

Трехканальная АБС – этот тип системы содержит три датчика скорости: два установлены на передних колесах, третий — на заднем мосту. Соответственно, и гидроблок содержит три пары клапанов. Принцип работы АБС такого типа заключается в отдельном контроле каждого из передних колес, и в паре задних.

Двухканальная АБС – в такой системе происходит попарный контроль колес, расположенных по одному борту.

Одноканальная АБС – датчик устанавливается на заднем мосту, и распределяет тормозное усилие на все 4 колеса одновременно. Такая система содержит одну пару клапанов (впускной и выпускной). Величина давления одинаково меняется по всему контуру.

Сравнив типы «антиблоков», можно сделать вывод, что разница между ними заключается в количестве датчиков контроля скорости и, соответственно, клапанов, но, в целом, принцип работы АБС на автомобиле, порядок происходящих в нем процессов, аналогичен для всех типов систем.

Как работает АБС или идеальное торможение

Решив остановить свой автомобиль, оборудованный системой АБС, водитель, нажимая педаль тормоза, чувствует, что она начинает слегка вибрировать (вибрация может сопровождаться характерным звуком напоминающим звучание «трещотки»). Это своеобразный отчет системы о том, что она заработала. Датчики считывают скоростные показатели. Блок управления контролирует давление в тормозных цилиндрах, не давая колесам жестко заблокироваться, при этом быстрыми «рывками» подтормаживая их. В итоге машина постепенно замедляет ход и не идет юзом, а значит, остается управляемой. Даже если дорога скользкая, водителю при подобном торможении остается только контролировать направление движения машины до полной остановки. Таким образом, благодаря АБС, получается идеальное, а главное – управляемое торможение.

Безусловно, система антиблокировки значительно облегчает жизнь водителю, упрощая и повышая эффективность процесса торможения. Однако у нее есть ряд недостатков, которые необходимо знать и учитывать на практике.

Недостатки АБС

Главным недостатком АБС является то, что ее эффективность напрямую зависит от состояния дороги.

Если дорожное полотно представляет собой неровную, бугристую поверхность, то у машины тормозной путь будет длиннее обычного. Причина этого заключается в том, что во время торможения колесо периодически теряет сцепление с дорогой (подпрыгивает) и перестает крутиться. Такую остановку колеса АБС расценивает как блокировку, и прекращает торможение. Но при восстановлении контакта с дорогой заданная программа торможения уже не соответствует оптимальной, системе приходится вновь перестраиваться, а на это тратится время, из-за чего увеличивается тормозной путь. Уменьшить такой эффект можно, снизив скорость движения машины.

Если покрытие дороги не однородное, с чередующимися участками, например: снег сменяется льдом, лед – асфальтом, потом снова лед и т. д. В такой обстановке, попадая на скользкий участок, АБС, оценив покрытие, подстраивает под него процесс торможения, при переходе на асфальт «антиблоку» снова приходится перестраиваться, так как выбранное усилие торможения для скользкой поверхности на асфальте становится не эффективным, это приводит к увеличению длины тормозного пути.

С рыхлым грунтом АБС тоже не «дружит», в этом случае обычная тормозная система работает гораздо лучше, так как заблокированное колесо при торможении зарывается в грунт, образуя на своем пути горку, препятствующую дальнейшему ходу, и ускоряющую остановку автомобиля.

На низкой скорости «антиблок» вообще отключается. Поэтому при движении на скользкой дороге, идущей под уклон, нужно быть готовым к такому неприятному моменту, и держать в исправном состоянии «ручной тормоз», которым можно воспользоваться в случае необходимости.

В заключение хочется отметить, что АБС, безусловно, хорошее дополнение к тормозной системе, позволяющее не потерять контроль над машиной при торможении. Однако всегда нужно помнить, что эта система не всесильна, и в некоторых ситуациях может оказать медвежью услугу.

fb.ru

Как уcтроена и работает ABS

АBS. Зашифрованные в этой аббревиатуре слова разные: например, по-немецки Antiblockiersystem, по-английски Anti-lock Brake System, есть даже устойчивое русскоязычное словосочетание «антиблокировочная система», но перевод и значение у них единые. Это система, которая не даёт колёсам блокироваться во время экстренного торможения и регулирует усилия, создаваемые тормозными механизмами. Главная задача системы триедина — дать водителю возможность управлять автомобилем, сохранить курсовую устойчивость и обеспечить наиболее эффективное замедление во время экстренного торможения.

Создание

Идея создать систему, предотвращающую блокировку колес, родилась еще до Второй мировой войны. Применять ABS изначально планировали в авиации. Но используемые в то время технологии и материалы не позволяли реализовать ее в массовом производстве, а уж тем более на серийном автомобиле. В 1964 году инженеры Mercedes совместно со специалистами компаний Teldix и Robert Bosch плотно взялись за дело. Для начала собрали все патенты и отчёты за последние пару десятков лет, в которых упоминалось о распределении тормозных усилий между колёсами.

Основные элементы любой ABS: блок управления и исполнительный механизм гидроагрегата (1), датчики скорости вращения колес (2). Гидроагрегат регулирует давление в контурах тормозной системы при помощи гидроаккумулятора, электрогидронасоса обратного хода и управляющих электрогидравлических клапанов. На схеме приведена четырёхканальная ABS, которая способна регулировать давление отдельно в каждой из четырёх тормозных магистралей.
желтый — информационные кабели;
красный — тормозной контур переднего правого и левого заднего колес;
синий — тормозной контур переднего левого и заднего правого колес

У всех современных систем четыре датчика, отслеживающих скорость вращения колес, и четыре пары клапанов – по два на каждый контур или канал тормозной системы. Такие системы называют 4-канальными. Они позволяют индивидуально регулировать тормозные усилия на каждом колесе, добиваясь максимально эффективного замедления

Исследования принесли результаты, например, помогли определиться с функциональной схемой ABS. Датчики (тогда лишь на передней оси) измеряли скорости вращения каждого колеса. Эти измерения регистрировал и сравнивал блок управления и при необходимости давал поправки исполнительному устройству скорректировать давление в каком-либо контуре тормозной системы. На бумаге все выходило довольно гладко. Но в реальных ситуациях ABS работала нечетко, на изменение сцепления колес с дорогой реагировала с запаздываниями, да и надежностью не славилась.

Еще в 1936 году компания Bosch зарегистрировала патент на «механизм, предотвращающий блокировку колёс моторных транспортных средств». Но лишь с внедрением электроники инженеры смогли разработать антиблокировочную тормозную систему (ABS 1), пригодную для использования на автомобиле

Одним из первых значимых шагов на пути к серийному производству стала замена в 1967 году механических датчиков на колесах бесконтактными, использующими принцип электромагнитной индукции. Преимущества очевидны: они не изнашиваются, устойчивы к механическим воздействиям, нет ложных срабатываний. Именно с такими сенсорами в 1970 году Mercedes представил общественности первую ABS c электронным управлением для легковушек, грузовиков и автобусов. Датчики передавали сигналы блоку, а тот управлял гидравлическим модулем, установленным между главным тормозным цилиндром и суппортами.

В 1978 году Mercedes-Benz первым в мире из автопроизводителей представил ABS на серийном S-Klasse. Опция добавляла к цене автомобиля 2217 марок. Чуть позже ту же ABS 2 примерила и БМВ 7-серии. И сегодня более двух третей всех новых автомобилей в мире оборудовано антиблокировочной системой тормозов

Принцип первой ABS заложен и в самой современной системе. Датчики отслеживают скорости вращения каждого колеса, блок управления сравнивает показания и подает команды электромагнитным клапанам гидромодуля, регулирующим давление в тормозной системе, — по паре (впускной и выпускной) на каждый контур. При экстренном торможении клапаны работают с частотой несколько десятков раз в секунду (15-20 Гц в зависимости от системы) — именно их стрекот мы слышим, когда колеса блокируются-разблокируются. При этом давление в одном или сразу нескольких контурах мгновенно поднимается и тут же стравливается, а колодки, соответственно, сжимают и отпускают диск, обеспечивая то самое прерывистое торможение.

Появление цифровой электроники позволило сделать блок управления компактнее и разместить его прямо на гидромодуле. Bosch впервые реализовал такую схему в 1989 году, выпустив модель ABS 2E

Первые системы базировались на аналоговой технике, которая часто выдавала ошибки, сами монтажные схемы были сложными и громоздкими. А уровень развития «цифры» был тогда несравнимо низок — первые микропроцессоры, появившиеся в начале 1970-х, для управления антиблокировочной системой не подходили. Лишь через 5 лет Bosch сделала полностью цифровой блок управления. Электронная начинка стала почти на порядок компактнее — блок ABS 1 состоял примерно из 1000 компонентов, и всего 140 было в «мозгах» системы второго поколения. Кроме этого, работать ABS стала почти безотказно и в разы быстрее — электроника за миллисекунды обрабатывала данные с колесных датчиков и посылала командные импульсы гидромодулю.

В середине 1990-х годов антиблокировочные тормозные системы стали устанавливать и на мотоциклы. Они предотвращали блокировку переднего колеса и полет седока через руль. На верхней схеме показано преимущество, которое даёт АБС при торможении среднестатистического мотоциклиста на сухом асфальте со скорости 100 км/ч.

Многие современные системы мотоциклов работают, даже если водитель нажал только на задний или передний тормоз.

Дальнейшая эволюция антиблокировочных систем шла в двух направлениях — совершенствование гидравлики и электроники. Для примера рассмотрим развитие ABS от Bosch, который не только является родоначальником антиблокировочной системы, но и основным поставщиком для большинства автопроизводителей, в том числе и российских.

Самым мощным поставщиком компонентов ABS является Bosch, который поставляет комплектующие для большинства моделей. Для Chrysler и Jeep работает Bendix Corporation, для Ford, GM, Chrysler — Continental Automotiv Systems. Infiniti и Lexus используют детали фирмы Nippondenso, а их земляки Mazda и Honda — Sumitomo. А ещё разработкой и выпуском компонентов ABS занимаются Aisin Advics, Delphi, Hitachi, ITT Automotive, Mando Corporation, Nissin Kogyo, Teves, TRW и WABCO

Итак, вскоре после появления компактной цифровой начинки блок управления переехал на гидромодуль. Это не только упростило жизнь сборщикам и компоновщикам автомобиля, но и снизило себестоимость системы. Следующее поколение ABS 5, которое стало не только легче и быстрее, получило более совершенную механику, в том числе и блок новых по конструкции электромагнитных клапанов. Теперь антиблокировочная система позволила реализовать дополнительные функции, в частности, программу EBD (Electronic Brake Distribution), дозирующую силу торможения для каждого колеса по отдельности, программу TSC (Traction control system), которая борется с пробуксовками, и программу, контролирующую поперечную динамику, — ESP (Electronic Stability Program). Реализация этих функции потребовала управления двигателем — так, например, когда электроника фиксирует пробуксовку или поперечные скольжения, она автоматически уменьшает подачу топлива.

На смену механическим колесным датчикам пришли индуктивные. Их принцип работы прост: при движении автомобиля в катушке датчика индуцируется электрический ток. Его частота прямо пропорциональна скорости вращения колеса. Со временем они стали измерять не только скорость вращения, но и направление. Сейчас на некоторых моделях датчики встраивают в ступичные подшипники

Эволюция систем ABS, выпущенных фирмой Bosch. С развитием технологий гидромодуль терял в массе, электронный блок становился не только компактнее и расторопнее, но и получал больший объем памяти, а вместе с ним и дополнительные функции

Современные системы построены по модульному принципу. Например, девятое поколение поддерживает множество функций, повышающих комфорт и безопасность — электроника способна предотвращать откат автомобиля при старте в гору, регулировать скорость спуска с горы (реализуется на кроссоверах и внедорожниках) и даже автоматически экстренно останавливать автомобиль (подробнее о таких системах можно прочитать здесь). Причем автопроизводитель приобретает тот набор, который ему необходим для конкретного автомобиля. А разработчик ABS собирает ему агрегат из соответствующих электронных и гидравлических модулей. Кроме того, такая компоновка позволила выпускать системы для машин подешевле и подороже. Например, для моделей премиум-сегмента Bosch предлагает агрегаты с более сложной механикой. Так, вместо двухпоршневого возвратного насоса в гидромодуле устанавливают шестипоршневый. Он очень быстро снижает давление в контуре, из-за чего на тормозной педали почти нет тех самых вибраций.

Современные гидроагрегаты ABS собирают из нужных электронных и механических модулей в зависимости от выполняемых ими задач и пожеланий заказчика. Таким образом, производство становится более гибким, а себестоимость систем падает

Упрощённая схема работы гидроагрегата в составе АБС. Для простоты на схеме рассматривается работа системы с одним колесом. В четырехканальной системе на каждое колесо приходится четыре таких контура

А что на практике?

Не так давно мы провели тест, наглядно показывающий преимущества работы антиблокировочной системы. Объезд препятствия с торможением выполнялся на автомобиле с ABS и без оной. Шины на подопытных Логанах были одинаковыми — Barum Brilliantis размерностью 185/70 R14. Для пущей убедительности было сымитировано скользкое покрытие — пластик, смоченный мыльным раствором. В «створ ворот» нужно было въехать на скорости 40 км/ч и тут же начать экстренное (сильный удар по педали тормоза — водитель «испугался») торможение с одновременным перестроением.

Автомобиль без антиблокировочной системы

с вывернутыми колёсами, не меняя траектории, сбивал препятствие и продолжал двигаться далее. Виновник — трение скольжения в пятнах контакта, заблокированные колёса не воспринимают как надлежит боковые силы, следовательно, управлять автомобилем в этот момент невозможно. Я использовал прерывистое торможение, как учат на спецкурсах, эффект на данном виде покрытия — практически нулевой. Попытки нащупать момент начала блокировки и применить поисковое руление (поиск угла поворота колёс, когда автомобиль перестаёт реагировать на руль) тоже особым успехом не увенчались.

Logan c ABS

при гораздо более эффективном замедлении позволял с первого раза даже новичкам легко и без напрягов уйти от препятствия. Тормозной путь с ABS для данного покрытия был в среднем в 1,5 раза короче, чем у Логана, не оборудованного антиблокировочной системой. В чём хитрость? В прерывистом торможении с кратковременными блокировками — ABS успевает за секунду затормозить-растормозить каждое из колёс 15 раз. Пока колесо доли секунды катится, у вас есть возможность задавать направление (в этот момент в пятнах контакта трение покоя). При этом для каждого типа покрытия (устанавливается опытным путём при проектировании и доводке) поддерживается наиболее оптимальная степень проскальзывания колёс (15-20%), при которой замедление наиболее эффективно. Вдобавок ABS дозирует тормозное усилие на каждое из колёс по отдельности, предотвращая занос.

Почему на машине без ABS не помогло прерывистое торможение? Заблокировать-разблокировать колёса, в отличие от ABS, я успеваю максимум три-четыре раза в секунду — я действую априори медленнее. Степень проскальзывания у меня неоптимальная, следовательно, торможение менее эффективное. В отличие от ABS, педалью я воздействую сразу на все колёса, а это может вызвать снос либо занос, потому как под колёсами могут быть разнородные покрытия, либо изменена загрузка по осям и бортам. Траекторию при таком способе торможения можно научиться слегка изменять, но нужна тренировка. То же самое относительно «следящего» торможения. Вывод однозначен — с ABS автомобиль безопаснее.

Однако не всё так безоблачно, как может показаться на первый взгляд. В некоторых случаях ABS может увеличивать тормозной путь, например, на льду и ряде нестабильных покрытий (неплотный грунт, дорога с перекатывающимся гравием или твёрдое основание, присыпанное пылью, песком или снегом). Изношенные амортизаторы и недобросовестная настройка подвески тоже могут подлить масла в огонь… Если хотя бы одно колёсо во время торможения отрывается от дорожного полотна на длительное время и блокируется, система, думая, что оно попало на лёд, растормаживает его, а заодно снижает давление в гидравлических магистралях остальных колёс. Система в этом случае понимает, что колёса попали на разнородные покрытия и таким образом стремится сохранить курсовую устойчивость. Кроме того, сама адекватность настройки ABS на некоторых современных моделях вызывает много вопросов. Как быть с этими нюансами, поговорим в следующий раз.

Видео по теме:

В ролике хорошо видно, как во время экстренного торможения внедорожник, необорудованный АБС, с заблокированными колёсами сползает в сторону уклона дороги. А это, между прочим, потеря управляемости и курсовой устойчивости.