Здравствуйте, уважаемые гости и постоянные читатели. Современный автомобиль буквально напичкан различными . Причем мало кто понимает их прямого назначения, не считая подушек и ремней безопасности. Название ABS, для нашего слуха, уже стало привычным, многие автолюбители знают, что эта система есть на их машинах, но не все понимают, как она работает. Так что же означает данная аббревиатура, для чего нужна эта система и как она работает?
ABS – (Anti-lock breaking system) , либо просто АБС, это антиблокировочная система, целью которой служит предотвращение блокировки колес при торможении. К примеру, когда при торможении, одно или несколько колес машины заблокируются и станут скользить по дороге, система ослабит давление в тормозной магистрали колеса, и оно снова начнет вращение. И пока педаль тормоза постоянно и сильно нажата, процесс блокировки и разблокировки будет продолжаться, пока идет процесс торможения.
Система ABS появилась в 80-х годах прошлого века, и с тех пор стала важнейшей частью системы безопасности автомобиля. Устанавливают ее не только на легковые автомобили, но и на грузовики, и даже на мотоциклы.
Для чего нужно ABS?
Как уже было сказано, АБС предназначается для предотвращения блокировки колес и для сохранения возможности управлять автомобилем во время торможения, даже в экстренных случаях. Опасность блокировки колес в том, что при резком торможении, на скользкой дороге, можно потерять управление над авто. При отсутствии АБС, при экстренном нажатии на тормоз, у неопытных водителей будут заблокированы управляющие колеса, и повороты руля, в любую из сторон, не будут иметь никакого эффекта, машина просто продолжит движение прямо, пока снова не появится сцепление с дорогой.
Именно эту задачу и решает ABS. Система непрерывно контролирует вращение колес и, если необходимо, разблокирует их. Тем самым обеспечивается постоянное сцепление с дорогой, что позволяет выполнять маневры во время стрессовых ситуаций.
Часто, в паре с ABS, устанавливается и EBD (система по распределению тормозных усилий). Представим ситуацию, что автомобиль, одной стороной, попал на мокрую поверхность асфальта, а другой на сухую. Если в нем нет антиблокировочной системы, то при экстренном торможении одна сторона будет тормозить эффективнее другой, что приведет к развороту авто и уходу в неуправляемый занос. Опаснее всего эта ситуация складывается при поворотах, когда на авто уже действует боковое усилие. Система АБС же, вместе с EBD, обеспечит прямолинейное, безопасное и равномерное торможение на дорогах с неоднородным сцеплением.
Из чего состоит система АБС и принцип ее работы.
За время своего существования система претерпела значительные изменения и улучшения, но принцип действия и основной функционал, по сути, не поменялся. ABS состоит из нескольких датчиков ускорения, устанавливающихся в ступицах колес, модуляторов давления, которые встраиваются в магистраль тормозной системы, и ЭБУ (электронный блок управления), который управляет сигналами от клапанов, а также получает их от датчиков ускорения.
Все это работает так: каждый из датчиков, расположенных на ступицах, измеряет скорость вращения колес. Если на датчик пришла информация о резком замедлении, либо вовсе об остановке, то с блока управления подается команда о кратковременном открытии клапана для уменьшения давления в тормозной магистрали, что снова заставит колеса вращаться. Весь этот процесс управления датчиками происходит очень быстро, до нескольких десятков раз за секунду. Ощутить работу АБС водитель может, почувствовав слабые вибрации на педали тормоза.
В системе может быть различное число датчиков и клапанов, исходя из этого, и АБС могут быть одно-, двух-, трех- и четырехканальными. «Многоканальность» определяется числом клапанов, управляющих давлением в тормозной магистрали. Если у каждого колеса свой клапан, то это четырехканальная АБС, если по одному на каждое переднее колесо и один на всю заднюю ось, это трехканальная, по клапану на оси – двухканальная, и одноканальная, если стоит единственный клапан на всю систему. Все современные автомобили комплектуются четырехканальными ABS, остальные же можно встретить только на старых авто.
Кроме всех вышеописанных компонентов, в состав антиблокировочной системы может входить насос, который восстанавливает давление в тормозной магистрали, после снижения из-за открытия клапанов.
Как пользоваться ABS.
Наверное, ни один водитель не сможет очень часто нажимать на педаль тормоза, чтобы погасить скорость и не потерять управление. Система АБС была для того и создана, она способна выполнять данное действие с интервалом до пятнадцати раз в секунду. Она не дает колесам полностью заблокироваться, что улучшает управляемость автомобиля и устойчивость на дороге.
Езда на автомобиле с ABS имеет свои особенности. Эффект торможение, с данной системой, само собой увеличивается. Но нужно помнить, что автомобиль не меняет своего прямолинейного движения. Поэтому забудьте о плавном торможении, на автомобиле с ABS по тормозам нужно именно «бить». То есть, во время экстренного торможения, к педали нужно прикладывать большое усилие. Кроме того, не нужно тормозить двигателем, АБС любит работать сам. То есть, при экстренном торможении, надо отключать двигатель от трансмиссии, нажимая педали тормоза и сцепления одновременно.
Минусы ABS.
Один из минусов – человеческий фактор. Многие автолюбители, у которых есть автомобиль с антиблокировочной системой, начинают чувствовать иллюзию полной безопасности, и постепенно теряют концентрацию. Вследствие этого, автомобили с ABS попадают в ДТП чаще, чем автомобили без него.
ABS действительно уменьшает тормозной путь на скользких дорогах. Но если говорить о сухих и ровных дорожных поверхностях, то здесь, наоборот, тормозной путь может увеличиваться .
Проблема ремонта и эксплуатации ABS также стоит остро. К примеру, датчики ускорения. Они сильно загрязняются, так как находятся в самой близости от вращающихся деталей. Также, вывести их из строя, или дать сбои в их работе, может люфт подшипников. Стоит только отметить, что система работает почти без перебоев на современных машинах, а сломаться она может только лишь по вине самых автомобилистов, которые пренебрегают правилами безопасности.
И еще одна проблема, связанная с АБС, это то, что датчики не всегда верно могут среагировать на ситуацию на дороге. Например, представим подъем, потеря на полпути сцепления с дорогой, и резкое нажатие на тормоз. Система может воспринять это как блокировку колес, и даже до упора выжатая педаль газа не поможет удержать автомобиль на склоне. Такая ситуация случается редко, но вполне может быть.
Сложнее будет тормозить на льду, снеге и песке, с установленными шипованными шинами, так как система может нейтрализовать полезные свойства резины.
Что ж, после всего сказанного, можно уверенно сказать, что ABS значительно улучшает активную безопасность автомобиля. Сегодня автомобиль, это часть быта и, соответственно, производители стараются упростить его управление как можно больше. Что делает современных водителей менее профессиональными, чем те, которые были лет 30-40 назад. Современный автомобиль должен быть максимально удобным и безопасным для начинающих автолюбителей. И недаром, с 2004 года, оснащение системой АБС, стало обязательным в странах Евросоюза.
ABS, конечно, вещь полезная, но не следует возлагать на электронику слишком много надежды. Лучше не допускать на дороге таких случаев, когда может включиться антиблокировочная система. Безопасных Вам дорог!
1. Что такое ABS?
ABS, или АБС - это антиблокировочная система, предотвращающая блокировку колес при торможении. Если во время торможения одно или несколько колес автомобиля заблокируются и начнут скользить по поверхности, АБС ослабит давление в соответствующей тормозной магистрали, и колесо вновь начнет вращаться. Если педаль тормоза будет постоянно и сильно нажата, этот процесс блокировки-разблокировки колеса будет продолжаться непрерывно до конца торможения и может осуществляться несколько раз в секунду.
2. Зачем нужна ABS?
Даже многие из тех, кто знает, что такое ABS, порой ошибочно или не до конца верно представляют себе основное предназначение этой системы. Главной ошибкой в представлении функционала АБС является уверенность в том, что антиблокировочная система нужна для уменьшения тормозного пути автомобиля. Однако на самом же деле ее главное предназначение - сохранить возможность управлять транспортным средством во время торможения, даже экстренного.
На автомобиле без АБС при экстренном торможении у неопытного водителя управляющие колеса будут заблокированы - а это значит, что поворот руля в любую сторону не будет оказывать никакого влияния на траекторию движения автомобиля: он будет продолжать двигаться прямо до тех пор, пока не будет восстановлено сцепление передних управляющих колес с поверхностью. ABS же решает эту проблему: непрерывно контролируя вращение колес и разблокируя их при необходимости, она обеспечивает их вращение и таким образом сохраняет необходимое сцепление с дорожным покрытием, позволяя одновременно тормозить и выполнять маневр.
Еще одна фундаментально важная функция АБС, прямо проистекающая из вышеописанного - обеспечение безопасного, равномерного и прямолинейного торможения на поверхностях с неоднородным сцеплением. Например, если одна сторона автомобиля попала на мокрую поверхность, скользкую линию разметки или наледь, а другая движется по относительно чистому асфальту, экстренное торможение без АБС приведет к тому, что одна сторона будет тормозить эффективнее чем другая - и автомобиль немедленно развернет и закрутит в неуправляемом заносе. Особенно это опасно при движении в повороте, когда на автомобиль уже действует боковое усилие: перепад эффективности торможения колес в этом случае легко нарушает баланс.
Впрочем, утверждение о полезности ABS для уменьшения тормозного пути автомобиля тоже верно, но лишь отчасти. На поверхностях с равномерным и достаточным сцеплением колес с покрытием торможение «юзом» с заблокированными колесами будет менее эффективным, чем торможение без блокировки колес, и тормозной путь в первом случае, как правило, будет, больше. В этом случае использование АБС действительно уменьшает тормозной путь, не давая колесам скользить по поверхности. Однако на рыхлых поверхностях, таких как гравий, снег или песок, при торможении без ABS заблокировавшиеся колеса зарываются вглубь, создавая перед собой дополнительный барьер, сокращающий тормозной путь. Работа АБС в этом случае заставляет колеса вращаться, не позволяя им зарываться и удлиняя тем самым тормозной путь автомобиля.
«Ухудшает» антиблокировочная система и торможение на чистом льду на шипованных шинах: заблокированное шипованное колесо «вгрызается» в лед, оставляя за собой борозды, и работает на пределе своих возможностей - а если в дело вступает ABS, колесо вращается с короткими проскальзываниями, и эффективность такого торможения будет ниже. Именно этим фактом оперируют многие «опытные» и «знающие» водители, считающие ABS технологическим излишком, мешающим им «контролировать» автомобиль. Однако несмотря на увеличение тормозного пути, АБС и на льду сохраняет свое основное преимущество: дает возможность маневрировать и управлять автомобилем, а не просто ждать исхода, зажав педаль тормоза.
3. Как работает ABS?
За годы своего существования ABS претерпела заметную эволюцию, однако основной принцип и функциональные элементы выработались уже давно. Типичная АБС включает в себя датчики скорости вращения колес, управляющие клапаны в гидравлической тормозной магистрали и электронный блок, который получает информацию от датчиков и управляет работой клапанов.
Если датчик, установленный на ступице колеса, сигнализирует о его резком замедлении или полной остановке, блок управления дает команду на кратковременное открытие клапана, чтобы уменьшить давление в тормозной магистрали и заставить колесо вращаться. Процесс опроса блоком управления датчиков на колесах и разблокировки колес может осуществляться несколько раз в секунду - именно поэтому при срабатывании АБС педаль «вибрирует». Кроме трех вышеперечисленных компонентов в состав АБС может входить насос, который призван быстро восстановить давление в тормозной магистрали после его снижения из-за открытия клапана.
АБС может иметь разное число датчиков и управляющих клапанов: в зависимости от их числа выделяют так называемые «четырехканальные», «трехканальные», «двухканальные» и «одноканальные» АБС. Число «каналов» определяется как раз числом управляющих клапанов, которые могут управлять давлением в тормозной магистрали: если их четыре, по одному индивидуальному для каждого из колес, то система четырехканальная, если три - по одному на каждое из передних колес и один общий на заднюю ось - то трехканальная, если клапанов два, по одному на ось - двухканальная, а если клапан один - то одноканальная. Современные АБС, разумеется, четырехканальные - остальные схемы встречаются на старых автомобилях.
Стоит отметить, что датчики вращения колес реагируют именно на резкое снижение скорости этого вращения, а также могут передавать блоку управления информацию о большой дифференциальной разнице между скоростями вращения колес на разных осях или сторонах автомобиля. Однако в работе АБС учитывается тот факт, что скорости вращения колес на одной оси могут быть неравномерными и в штатных условиях: к примеру, в повороте колеса на внешней стороне поворота будут вращаться быстрее, чем на внутренней.
4. Почему же АБС стала стандартом для современных автомобилей?
С учетом рассказанного выше ответ на этот вопрос теперь очевиден: АБС значительно улучшает активную безопасность автомобиля. Современный водитель гораздо менее специфичен и профессионален, чем полвека назад: если когда-то давно к водителю предъявляли высокие требования, заставляя его уметь многое, то теперь автомобиль стал предметом быта, и управление им делают максимально доступным для каждого. Соответственно, современный автомобиль должен быть максимально удобен и безопасен в управлении даже для начинающего водителя с минимальной квалификацией.
Ну а АБС в частности решает проблему потери управления при экстренном торможении. Резкое появление препятствия на дороге заставляет человека инстинктивно ударить по тормозам. В случае, если он вошел в поворот на слишком высокой скорости, решение будет тем же. Зацепил обочину - тоже торможение… В общем, естественная реакция человека на возникновение опасной или просто нештатной ситуации - это резкое нажатие на педаль тормоза, и уже потом - возможно, попытка исправить эту ситуацию рулем. АБС в этом случае заметно снижает цену этой ошибки. Поэтому неудивительно, что, к примеру, в Евросоюзе оснащение автомобиля АБС стало обязательным по закону еще в 2004 году.
5. Что делать, если на моем автомобиле нет ABS?
В случае, если ваш автомобиль не оснащен АБС, ее работу можно имитировать нехитрым приемом, который называется довольно очевидно - «прерывистое торможение». Собственно, именно владение им и характеризует водителей с некоторым опытом: такой водитель, почувствовав блокировку колес, перебарывает естественное инстинктивное желание продолжать давить на педаль сильнее, а снижает усилие на ней и начинает тормозить прерывисто, давя на педаль толчками. Такое торможение можно сравнить с работой примитивной одноканальной АБС - только даже опытный водитель не способен обеспечить такую частоту «толчков», как у электроники. Тем не менее, прерывистое торможение все равно обеспечивает необходимый эффект, обеспечивая вращение колес при замедлении.
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.
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.
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:
- Сбрасывание давления в тормозном цилиндре.
- Поддержка беспрерывного давления в цилиндре.
- 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
- 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.
- Двухканальный – в ней осуществляется парный контроль колес, которые размещены по одной стороне.
- 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
Антиблокировочная тормозная система (ABS) – это электрогидравлическая система активной безопасности, позволяющая сохранить управляемость и устойчивость автомобиля при торможении за счет предотвращения блокировки колес. АБС особенно эффективна на дорожных покрытиях с невысоким коэффициентом сцепления, а также при плохой погоде (снег, гололед, дождь). Расшифровка аббревиатуры ABS — Antilock Brake System, что дословно переводится как «антиблокировочная система тормозов». Рассмотрим принцип работы системы, ее основные составляющие, поколения, а также плюсы и минусы использования.
Устройство и основные компоненты системы
Компоненты системы ABSВ состав антиблокировочной тормозной системы входят:
- Датчики частоты вращения колес. Датчики работают на основе эффекта Холла и установлены на ступице каждого колеса. Они определяют скорость вращения колес и передают сигнал в блок управления АБС.
- Блок управления. Основная функция электронного блока управления (ЭБУ) – обеспечить работу тормозной системы в наиболее эффективном и стабильном диапазоне, при котором тормозная сила будет максимальна, а колеса автомобиля не будут заблокированы. Для этого блок управления проводит непрерывные вычисления изменения скорости вращения колес (замедления). На основании данных показателей формируются управляющие сигналы для исполнительных устройств: насоса и электромагнитных клапанов гидравлического блока.
- Гидравлический блок. Этот компонент ABS является исполнительным устройством. Гидравлический блок включает в себя электромагнитные клапаны (впускные и выпускные), гидроаккумуляторы, кулачковый насос с электрическим двигателем, демпфирующие камеры.
Электромагнитные клапаны управляют процессом торможения, каждый в своем контуре. Для каждого рабочего тормозного цилиндра предполагается пара клапанов (один впускной и один выпускной). Гидроаккумуляторы предназначены для ускорения сброса давления в тормозном контуре. Они наполняются во время открытия выпускных клапанов. Далее в работу включается кулачковый насос, который откачивает тормозную жидкость обратно в главный тормозной цилиндр. Именно по этой причине при работе системы АБС водителем ощущаются толчки в педаль тормоза. Демпфирующие камеры гасят колебания жидкости при работе системы. Так как в автомобиле два контура гидропривода тормозной системы, в гидравлический блок, как правило, интегрируют два аккумулятора давления и две демпфирующие камеры.
Принцип работы системы
Схема системы АБС Антиблокировочная система тормозов выполняет свою работу циклически, при этом каждый цикл состоит из трех фаз:
- Увеличение давления (водителем) . Торможение происходит в нормальном режиме, давление в системе повышается за счет нажатия водителем на педаль тормоза. Впускные клапана гидроблока открыты, выпускные закрыты. Если скорость вращения колеса слишком интенсивно замедляется и превышает определенное значение, то блок управления ABS переводит впускной клапан в положение «закрыто», выпускной также закрыт. Система переходит в следующую фазу.
- Удержание давления . На данном этапе система АБС как бы «отрезает» от процесса торможения, и в контуре «гидравлический блок — рабочий тормозной цилиндр колеса» поддерживается постоянное давление. Даже если водитель начнет нажимать на педаль тормоза дальше, давление увеличиваться не будет. В этом режиме торможение происходит при максимальной тормозной силе, то есть наиболее эффективно. Блок управления продолжает контролировать скорость вращения колес, и если она уменьшится ниже допустимого порога, то есть возникнет угроза блокировки колес, поступит команда на открытие выпускного клапана и сброс давления.
- Сброс давления . В этой фазе открывается выпускной клапан, и давление резко понижается. Сначала жидкость попадает в гидроаккумулятор, далее откачивается насосом обратно в ГТЦ. Впускной клапан продолжает находиться в закрытом положении. После того, как скорость замедления колес вернется к допустимым значениям, выпускной клапан закрывается. Открывается впускной клапан, и цикл начинается с начала.
Существует довольно распространенное заблуждение, что ABS самостоятельно повышает давление в тормозной системе. На самом деле это не так, если речь идет о системе АБС в ее чистом виде (без ). Давление в ней повышается исключительно за счет действий водителя.
Данный цикл работы антиблокировочной тормозной системы автомобиля воспроизводится, пока не завершится торможение, и может повторяться около 6 раз в секунду. Отметим, что срабатывание ABS происходит при экстренном (резком) торможении. Отключить систему АБС нельзя без вмешательств в конструкцию автомобиля, так как приостановка ее работы может привести к трагическим последствиям (потому не предусмотрена автопроизводителями).
Отметим, что ABS интегрируется в штатную автомашины, не изменяя ее конструктивно. Если антиблокировочная тормозная система автомобиля неисправна, на панели приборов загорится соответствующий индикатор (контрольная лампа).
Поколения антиблокировочной системы
Контрольная лампа неисправности АБС Чтобы создать систему ABS, потребовалось 14 лет усилий огромного числа инженеров. ABS выпускается с 1978 года, ее создатель – фирма Bosch.
Первое поколение системы (1970 год) получило название ABS-1. Данное электромеханическое изделие не отличалось надежностью и долговечностью из-за тысячи аналоговых компонентов, которые использовались в ЭБУ. Хотя главная функция ABS и выполнялась, но изделие для массового производства не подходило.
Второе поколение (1978 год). ABS-2 фирмы Bosch впервые начала устанавливаться как опция в автомобилях Mercedes-Benz S-класса, а спустя некоторое время и в лимузинах BMW 7-й серии. Количество компонентов уменьшилось до 140, а масса гидравлического блока составила 6,3 кг.
В последующих поколениях ABS инженеры Bosch сделали ставку на усовершенствование системы и уменьшение ее габаритов. Так, в 1980 году вышла ABS-2E, в которой масса гидравлического блока составила уже 4,9 кг, а количество компонентов уменьшилось до 40. В 1995 году появилась ABS 5.3 с массой гидравлического блока 2,6 кг и 25 компонентами. В 2003 году выходит ABS 8, в которой 16 компонентов, а масса гидравлического блока снизилась до 1,6 кг. С 2010 года Bosch выпускает 9 поколение системы ABS, которую отличают компактные габариты и гидравлический блок массой всего 1,1 кг.
Преимущества и недостатки системы
Система АБС на мягком грунте Рассмотрим основные плюсы системы АБС:
- сохраняет управляемость и устойчивость автомобиля при экстренном торможении, плохой погоде и т.д.;
- в большинстве случаев уменьшает длину тормозного пути;
- повышает эффективность процесса торможения;
- обеспечивает лучшую маневренность автомобиля на скользком дорожном покрытии.
Антиблокировочная система имеет и недостатки: ее использование увеличивает тормозной путь на мягких грунтах (песок). На таких покрытиях колеса наоборот необходимо блокировать. В последних поколениях ABS данный недочет практически устранен: система «научилась» определять тип поверхности, а после реализовывать отдельный алгоритм под определенное покрытие.
А BS . 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.
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
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 ). 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.
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.
