Андрей Смирнов
Время чтения: ~17 мин.
Просмотров: 0

Антиблокировочная тормозная система (abs): что это такое, принцип работы

Что это?

ABS – это вспомогательная система, цель которой – предотвращение блокировки автомобильных колес при нажатии на педаль тормоза. В подобной ситуации применение системы способствует уменьшению расстояния от момента, когда водитель нажал на тормоз и до времени полной остановки. Как результат, повышается управляемость машины в процессе резкого торможения. Следует отметить, что система разработана с целью исключения вероятности попадания авто в занос, когда он сталкивается с неконтролируемым скольжением.

На данный момент ABS являет собой вспомогательный элемент системы остановки, управляемой электронным блоком. Она характеризуется большим количеством дополнительных технологий. Сюда можно добавить антипробуксовку, ESC (электроконтроль устойчивости) и помощь во время экстренной остановки.

Ввиду доказанной высокой эффективности эксплуатации, ABS в наши дни устанавливается практически везде. Сначала ее придумали для легкового транспорта, затем ввели в пассажирские автобусы и микроавтобусы. Почти в идентичный период ABS стали применять на грузовом и легковом транспорте, в прицепах, а также мотоциклах. Чтобы понять, насколько эффективно функционирует ABS в транспорте, можно отметить, что сейчас она присутствует даже на выдвижном шасси крупных пассажирского или грузового авиалайнера.

История

Впервые проблема блокировки колес при торможении выявилась на железнодорожной машине, так как заблокированные колеса оказывают существенно меньшее тормозное действие, а на ободе колеса появляется выработка, снижающая ходовые качества вагона или локомотива. Кроме того, при заблокированных колесных парах существенно увеличивается вероятность схода с рельсов. Проблема была решена применением автоматических регуляторов тормозных сил, известных сегодня как грузовой авторежим. На электропоездах и трамваях, где служебное торможение электрическое, блокировку колес предотвращают электрические и электронные системы, автоматически регулирующие ток возбуждения тяговых электродвигателей, работающих при торможении в режиме генератора. Такие системы известны с 1920-х годов.
Также в 1920-е годы появились первые АБС для установки на шасси самолётов. Здесь нужно было решать проблему управляемости самолета при пробеге по взлетно-посадочной полосе. Первые продукты были созданы французской компанией Avions Voisin— производителем автомобилей и авиатехники.

В те времена на большинстве автомобилей были механические тормоза с тросовым приводом и требовали от водителя значительной физической силы, иными словами, приходилось сильно давить на педаль тормоза, вызывая тем самым блокировку колёс, что, в свою очередь, негативно сказывалось на управляемости автомобиля. Позже появились гидравлические тормоза c вакуумным усилителем, но и эта система не решала проблемы блокировки колёс.

В 1936 году Bosch запатентовала технологию предотвращения блокировки колёс при резком торможении. Но на практике реализовать эту идею не удалось из-за отсутствия в те годы цифровой электроники, которая позволила бы за доли секунды реагировать на блокировку колёс. Ситуация изменилась в 1960-е годы с появлением полупроводниковых технологий, которые постепенно дошли и до автомобильной промышленности. Но первые образцы АБС, появившееся в 1971 году на одной из моделей концерна General Motors, оказались даже опасными, поскольку не решали проблемы заклинивания передних ведущих колёс.

Первую, по-настоящему работоспособную АБС изобрели немцы. Кроме Bosch, с 1964 года работу над созданием АБС начала компания Teldix GmbH. Её инженер Гейнц Либер разработал фундаментальные основы будущей АБС. Позже он возглавил отдел электрики и электроники концерна Daimler-Benz и в 1970 году Daimler-Benz торжественно объявил о создании первых работоспособных АБС. Система под названием «ABS 2» состояла из электронного контроллера, датчиков скорости, установленных на каждом колесе, и двух или более гидравлических клапанов в тормозном контуре. Система работала от данных о разности скоростей вращения разных колёс: если они вращались с разной скоростью, то контроллер, дозируя тормозное усилие, выравнивал скорость вращения. После этого система давала возможность увеличить тормозное усилие.

Комплексные испытания этой системы выявили один существенный недостаток — ненадёжность электронных компонентов. По предложению Daimler-Benz к проекту были привлечены инженеры Bosch, которые работали независимо от Либера и приобрели огромный опыт в области автомобильной электроники.

Таким образом для работы по созданию серийной антиблокировочной системы объединились удачные идеи Либера и огромный опыт инженеров Bosch в сфере разработки и производства цифровых электронных компонентов. В середине 1970-х годов АБС начали устанавливать опционально (по желанию клиента и за дополнительную плату) на автомобили представительского класса, а с 1978 года штатно на двух немецких автомобилях — Mercedes Benz W116 (S-класс) и BMW 7-й серии, причём стоимость системы в то время составляла примерно 10 % от стоимости всего автомобиля. С июля 2004 года каждый новый автомобиль, продаваемый в странах Евросоюза, должен быть оборудован системой АБС в стандартной комплектации.

Закрытая система с 3/3-ходовыми электромагнитными клапанами

Разработанная первоначально компанией Bosch система регулирует тормозное усилие (модуляцию тормозного усилия 3/3-ходовыми электромагнитными клапанами.

На рисунке а, б и в представлен процесс регулирования для каждого колеса.

В состоянии покоя (обесточенном состоянии) электромагнитный клапан позволяет усилию, создаваемому водителем на главном тормозном цилиндре при нажатии на педаль тормоза беспрепятственно воздействовать на колесный тормозной цилиндр. Этот процесс соответствует обычной работе тормозной системы. Тормозное усилие повышается и замедляет колесо. Если блок управления на основании сигнала датчика угловой скорости вращения колеса определяет слишком быстрое замедление колеса по сравнению с контрольной скоростью, то электромагнитный клапан сначала нагружается половиной максимального тока, в результате чего доступ к главному тормозному цилиндру перекрывается, что препятствует дальнейшему повышению давления в колесном тормозном цилиндре.

Если после этой стадии «удержания тормозного усилия» скорость вращения колеса не увеличится, а будет снижаться дальше, то электромагнитный клапан подается максимальный ток, вследствие чего открывается обратная магистраль, а тормозное усилие в колесном тормозном цилиндре уменьшается. В результате силы трения покоя дорожного полотна колесо снова ускоряется. Как только скорость примерно достигнет контрольного значения, блок управления обесточивает электромагнитный клапан, который снова возвращается в исходное положение (т.е. обратная магистраль перекрывается, тормозное усилие может уменишаться беспрепятственно). Цикл может быть начат сначала.

Чтобы поддержать тормозное усилие в главном тормозном цилиндре и обеспечить снижение усилия через накопитель, насос обратной подачи подает тормозную жидкость от накопителя во впускную магистраль главного тормозного цилиндра. Этот процесс заметен по пульсации педали тормоза. Обычно именно по этому признаку водитель определяет момент срабатывания системы ABS.

Регулирование тормозного усилия блоком управления электромагнитными клапанами происходит практически до полной остановки автомобиля либо до отпускания водителем педали тормоза и уменьшении тормозного усилия, свидетельствующего об отсутствии опасности блокировки колеса.

При выходе из строя системы ABS электромагнитные клапаны находятся в обесточенном состоянии, в результате чего тормозная система работает в обычном режиме без ABS-регулирования.

Если вдруг, что маловероятно, система ABS во время процесса регулирования в результате самодиагностики обнаружит неисправность, то, насколько это будет возможным, система продолжит регулирование торможения до конца.

На рисунке при помощи принципиальной электрической схемы представлены входы и выходы блока управления, а также взаимосвязь компонентов системы.

При включении зажигания (клемма 15) электронное реле защиты (КЗ) замыкается и соединяет клемму 30 с клелммой 31, в результате чего на блок управления (контакт 1) и на цепь управления (86) клапанного реле (К1) и реле двигателя (К2) подается «плюс» аккумуляторной батареи. Через контакты 10, 20 и 34 блок управления постоянно соединен с массой.

Через клемму 15 также подается питание на сигнальную лампу системы ABS (Н1). Она горит до тех пор, пока не будет соединена с массой через кабель 1 при помощи клапанного реле через клемму 87а или через контакт 29 блока управления.

Если блок управления через контакт 27 подает массу на разъем 87 клапанного реле, то последнее срабатывает и черезразъем 87 соединяет электромагнитные клапаны с клеммой 30. Работа клапанного реле контролируется блоком управления через контакт 32.

Функция сигнальной лампы проверяется блоком управления через контакт 29.

Через контакт 14 блока управления контролируется реле двигаеля, после того как оно будет включено контактом 28 на основании сигнала массы.

Это происходит, когда во время ABS-регулирования на насос обратной подачи подается питание от «плюса» аккумуляторной батареи. В этом случае блоком управления на основании сигнала массы управляются также электромагнитные клапаны.

Вce это зависит от частоты переменного напряжения датчиков угловой скорости вращения (В1).

Вход выключателя стоп-сигналов служит дополнительной защитой так же, как и сигнал работы двигателя через клемму 61 генератора. Сигнальная лампочка гаснет только при работающем двигателе с исправным генератором, поскольку при ABS-регулировании необходим запас энергии.

Зачем нужна ABS?

Даже автомобилисты с большим стажем вождения и знаниями об автомобилях иногда ошибаются в том, для чего предназначена данная система. Обычно говоря об ABS, водители уверены в том, что она необходима для уменьшения тормозного пути, хотя на самом деле эта система нужна для того, чтобы водитель имел возможность управлять средством передвижения во время торможения и в экстренных ситуациях. Система АБС необходима для:

  • Обеспечения вращения колес таким образом, что водитель имеет возможность тормозить и совершать маневры. Ведь сохраняется необходимое сцепление с покрытием дороги. В случае с машиной без этой системы поворот руля в любую сторону не даст никакого результата, а машина будет двигаться по прямой траектории, пока передние колеса не восстановят сцепление с покрытием;
  • Безопасного прямолинейного тормозного пути, когда автомобиль попадает на неоднородную поверхность сцепления. Например, если одно колесо автомобиля попадает на мокрую часть дороги, а второе на чистый асфальт. Машина без этой системы при экстренном торможении может развернуться, ведь одна часть будет тормозить эффективней другой. А с системой АБС регулируется торможение колес даже при повороте;
  • Уменьшение тормозного пути на ровных поверхностях, когда есть достаточное сцепление колес с покрытием;
  • Предотвращения зарывания колес при рыхлых поверхностях таких как, снег, грязь, песок. АБС заставляет колеса вращаться, что предотвращает такие ситуации;
  • Улучшает торможение автомобиля на льду на шипованных шинах. Благодаря блокировке и разблокировки, машина тормозит с коротким проскальзыванием, что обеспечивает своевременную остановку.

АБС система обеспечивает надежную безопасность при любой погоде и на разных покрытиях

Эта система дает возможность водителю чувствовать контроль при любом торможении, что очень важно в экстренных ситуациях

Часто задаваемые вопросы

  • 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.

  • 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 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.

Связанные термины

  • Суппорт
  • Датчик скорости
  • Вакуумный усилитель тормозов

Устройство и принцип работы ABS

Сюда входят такие основные компоненты:

  • датчики замедления или скорости, устанавливаемые на ступицу машины;
  • набор клапанов управления, выступающих в качестве вспомогательных элементов для модулятора, отвечающего за давление. Они впрессованы в шланги магистрали, где находится тормозная жидкость. При этом их интегрируют во все контуры;
  • блок управления, который получает и обрабатывает сигналы, поступающие с сенсоров. Исходя из полученных сведений, он самостоятельно управляет работой клапанов в режиме реального времени.

В процессе движения транспортного средства колеса имеют неподвижное пятно контакта относительно полотна дороги. Другими словами, колесо сталкивается с силой трения в режиме покоя. Поскольку она является большей, если сравнивать ее с силой трения при скольжении, в процессе замедления колес, прокручивающихся с идентичной скорости движения величиной, остановка становится более быстрой, если сравнивать с остановкой колес, которые проскальзывают. Параллельно следует отметить, что при срыве одного или нескольких колес на машине в скольжение, возникают повышенные шансы на потерю управления.

Как только начинается торможение, ABS начинает постоянно, при этом довольно точно фиксировать скорость вращения каждого колеса. Поскольку спидометр обычно учитывает интенсивность эксплуатации незадействованной в разгоне колесной пары, ABS не подключается к нему. Ведь если автомобиль переднеприводный, достаточно нажать на ручник, чтобы сбить с толку все датчики. Именно по этой причине сенсоры интегрированы в каждую ступицу колеса по отдельности. Если какое-либо колесо будет вращаться со значительно меньшей скоростью в сравнении с другими (что свидетельствует о пребывании в состоянии, приближенному к блокированию), внутренние клапаны магистрали уменьшают величину тормозного усилия на выбранное колесо. После восстановления нормальной скорости его вращения, система самостоятельно возобновляет оптимальный уровень тормозного усилия.

Рассмотренная выше процедура может продолжаться более 20 раз за одну секунду. В подавляющем большинстве машин подобное поведение сенсоров приводит к тому, что тормозная педаль начинает пульсировать. Соответственно, водитель самостоятельно понимает, когда именно антиблокировочная система  автоматически срабатывает.

Примечательно, что передача тормозного усилия способна регулироваться в тормозной системе целиком, либо на одном из контуров. В современных транспортных средствах мониторингу подлежит отдельное колесо. Исходя из подобного поведения, систему принято разделять на:

  • одноканальную – анализируется вся магистраль;
  • двухканальную – анализируется один из бортов;
  • многоканальную – каждое колесо ограничивается индивидуально.

Одноканальная система характеризуется достаточно эффективным уровнем замедления, но при условии, что сцепление каждого колеса находится на идентичном уровне. Многоканальная конструкция характеризуется повышенным уровнем сложности, поэтому ее стоимость на порядок выше. При этом уровень эффективности значительно увеличивается, если авто эксплуатируется на неоднородных покрытиях. К примеру, когда автомобиль передвигается по льду, обочине, либо влажном дорожном участке.

В текущую конструкцию ABS параллельно добавили самодиагностический модуль, способный автоматически проверять исправность и точность работы всех компонентов системы по ряду физических характеристик. Самодиагностика также отвечает за активацию лампы ABS на панели приборов, если она обнаружит, что система стала неисправной. Полученная информация дополнительно отправляется в блок управления в виде специальной комбинации, которая хранится во внутренней памяти. После того, как неисправность будет определена, компонент не будет функционировать вообще, либо неактивной станет вся система. Но это никак не повлияет не исправность самих тормозов.

Среди современных автомобилей большой популярностью способны похвастаться механизмы, работающие на электрике. Их преимущество заключается в следующем – тормозной механизм самостоятельно обслуживает свое колесо, не являясь зависимым от остальных. В такой ситуации ABS используется в качестве одного из элементов безопасности, регулируемых ЭБУ. Примечательно, что антиблокировка не оказывает воздействие на рукоять или педаль.

Проверка датчика

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

Неисправный сенсор не способен передать сигнал системе и автоблокировочный комплекс перестает работать. В результате в ходе торможения колеса блокируются. При этом на приборной панели может загореться соответствующий индикатор, указывающий на проблемы в отношении ABS. И если значок горит и не гаснет, это серьезный повод обратиться в автосервис, причем как можно раньше.

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

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

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

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

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

Система ABS состоит из:

  • Гидравлического блока;
  • Блока управления;
  • Колесные тормозные механизмы;
  • Сенсорные датчики числа оборотов.

Мозгом системы АБС как вы понимаете является блок управления, он принимает сигналы, которые поступают с сенсорных датчиков в виде количества оборотов колес. После этого полученные данные обрабатываются и на их основании блок делает вывод о том, скользит колесо или нет, замедляется или ускоряется. Принятие решения происходит молниеносно, после чего поступает сигнал в виде команды на магнитные клапаны гидравлического блока, которые собственно и выполняют эти команды.

Гидравлический блок расположен между тормозными цилиндрами суппортов и главным тормозным цилиндром (ГТЦ). Давление, которое поступает от ГТЦ, в тормозных цилиндрах суппортов преобразуется в нажимное усилие, за счет чего происходит прижатие тормозных колодок к тормозным дискам. В независимости от того с каким усилием водитель будет давить на педаль тормоза и в какой ситуации, давление в тормозной системе будет всегда оптимальным.

Вся прелесть системы ABS состоит в том, что она способна анализировать состояние каждого колеса и индивидуально подбирать оптимальное давление для недопущения блокировки колеса. Торможение до полной остановки, ABS регулирует при помощи давления в системе тормозного привода, так оно направлено непосредственно для осуществления торможения.

Регулировка давления происходит по такому принципу: сенсорные датчики количества оборотов подсчитывают обороты не только передних колес, но и дифференциала задней оси (в задне- и полноприводных моделях), и задних колес. Данные нужны блоку управления для того чтобы рассчитать окружную скорость колес. После завершения подсчета и определения того, что колесо или колеса заблокированы или находятся на грани блокировки, посылается команда магнитным клапанам и обратному насосу соответствующего(их) колес(а). Каждый из суппортов получает такое давление, которое позволяет обеспечить колесу максимально эффективное торможение и полное отсутствие эффекта блокировки. Заднеприводные и полноприводные авто, оснащенные лишь одним сенсорным датчиком кол-ва оборотов на дифференциале задней оси, возможность блокировки колес определяется по одному наиболее расположенному к этому колесу, после чего определяется сила торможения для всего ряда. В результате этого колесо обладающее лучшим коэффициентом сцепления получает немного меньшее торможение, что не можете не увеличивать тормозной путь, однако при этом сохраняется намного лучшая управляемость автомобилем по сравнению с ТС без АБС.

Краткая история антиблокировочной системы

Первые АБС появились в начале ХХ века на железной дороге. Ранее поезда останавливали с помощью полной блокировки колес, которая производилась посредством специальных стальных деталей. Однако такой способ торможения имел один существенный недостаток. При полной остановке колес они создавали сильное трение. В результате изнашивались обода, оси и рельсы. Тогда в 1910 – 1920 годах на осях колес начали устанавливать электромагнит, который не полностью их останавливал, а постепенно замедлял их вращение. В середине 1920-х годов такую конструкцию также стали монтировать на осях самолетных шасси.

Первые попытки применения АБС на автомобилях предприняла известная немецкая корпорация Bosch в 1930-х годах. Правда, успехом они не увенчались – для эффективной работы системой должна была управлять электроника, но тогда не было соответствующих технологий.

Нормально функционирующие ABS появились в 1970-х годах после того, как произошел рывок в развитии полупроводников. Первую подобную систему продемонстрировала общественности немецкая автомобильная компания Daimler-Benz AG. «Подтянулся» и Bosch – он тоже наладил выпуск АБС.

После создания рабочего варианта АБС его устанавливали на автомобили опционально, за дополнительную плату. В обязательном порядке ее монтировали только на дорогие модели Mercedes Benz.

Однако ситуация изменилась в 2004 году. В соответствии с принятым тогда общеевропейским законом все авто, которые продавались на территории ЕС, должны были быть оснащены АБС. Чтобы остаться на рынке Старого Света, почти все производители стали оснащать свою продукцию системой. В результате по состоянию на 2020 год ее имеют около 85% автомобилей в мире.

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Максим Уваров
Наш эксперт
Написано статей
171
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации