Антиблокировочная система

Конструкция и назначение составляющих частей

Устройство антиблокировочной системы состоит из трех основных составных элементов:

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

Элементы ABS автомобиля

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

Датчики

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

Расположение датчика скорости на ступице колеса

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

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

Датчик индуктивного типа

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

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

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

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

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

Устройство и принцип работы активного датчика скорости

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

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

Блок управления

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

Блок АБС

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

Исполнительный механизм

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

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

Устройство блока АБС

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

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

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

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

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

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

Краткая история появления системы АБС

Впервые проблема блокировки колёс при торможении стала актуальной при эксплуатации железнодорожного транспорта. Заблокированные колёса поезда не только быстрее изнашивались, но и могли привезти к большой трагедии – сходу состава с рельсов. В 1936 году компания Bosch запатентовала технологию предотвращения блокировки колёс, но реализовать её было невозможно из-за малого развития электроники. Настоящий прогресс ждал эту область в 60-70-е годы прошлого века, когда появились полупроводниковые технологии. В итоге в 1970 году крупнейший немецкий автоконцерн Daimler-Benz презентовал первые модели безопасных АБС. Чуть позже через 8 лет появился первый автомобиль, укомплектованный системой ABS. Им стал Mercedes-Benz S-класса.

Самостоятельное исправление загорания лампочки ABS

Рассмотрим, какие мероприятия необходимо провести для устранения неполадки без обращения в автомастерскую:

1. Поднимите крышку капота, отсоедините провода, ведущие к аккумулятору.
2. Прямо под крышкой капота находится электронный управляющий блок ABS. Как правило, он расположен совместно с гидромодулятором, который распределяет тормозные усилия. Данный элемент можно распознать по большому количеству тормозных трубочек, подведенных к блоку, и связке автопроводов с разъемом.
3. Далее нужно отсоединить разъем и внимательно рассмотреть, нет ли на его поверхности повреждений или жидкости. При необходимости нужно продуть разъем и хорошенько просушить.
4. Продиагностируйте предохранители. Это лучше сделать в первую очередь, но ничего страшного, если вы осуществите такие действия на данной стадии.

За антиблокировочную тормозную систему отвечают несколько предохранителей. Они чаще всего располагаются в монтажном блоке, находящемся под капотом.

Дальше все немного сложнее:

1. Хорошо, если вы имеете в наличии автомобильный подъемник, чтобы смотреть на нем. Если такой установки нет, можно воспользоваться домкратом. Главное – для начала рассмотреть провода, которые подключены к датчикам колес, чтобы исключить повреждения. Проводка в большинстве случаев перетирается о поверхность колес или слетает с удерживающих креплений – это ведет к тому, что загорается лампочка.
2. Конструкция датчика на колесах предполагает соединение его с проводом с прикрепленным на конце разъемом. Провод может иметь длину до 1 метра. Вам нужно обнаружить эти разъемы, проверить, есть ли в них контакт и какого он качества. Осмотрите поверхность разъема на наличие влаги или ржавчины.
3. Если ваши старания ни к чему не привели, и лампочка ABS по-прежнему горит, необходим визит в автомастерскую. Бывает, что устранить ошибку «ребутом» (с помощью снятия клемм аккумулятора) не получается.

Выше мы описали действия для самостоятельного обнаружения неисправности, при которой горит лампочка ABS, и ее устранения. Специалисты автосервиса подсоединят ваше авто к компьютерному диагностическому оборудованию, и с его помощью определят причину поломки. Периодически попадаются довольно серьезные случаи, предполагающие незамедлительную помощь профессионалов.

Разновидности систем

Данный процесс происходит незаметно, как уже говорилось, и может повторяться десятки раз за одну-единственную секунду. Водитель, если его автомобиль оборудован описываемой здесь конструкцией, может понять это по незначительной пульсации самой педали тормоза. АБС может быть нескольких разновидностей с точки зрения конструкции:

• одноканальная, воздействующая на всю систему одновременно;
• двухканальная, которая рассчитана на борт;
• многоканальная — в этом случае тормозное усилие рассчитывается отдельно для каждого из колес, как на большинстве современных автомобилей, например Ford Focus 2.

Последний вариант наиболее сложный, а потому и дорогостоящий, однако и эффективность в этом случае выше. Особенно это становится заметным при торможении на сильно обледеневшей дороге, после дождя, при съезде автомобиля на обочину. Благодаря системе диагностики, которая является часть современной АБС, становится возможным контролировать возникающие неисправности. Если это продолжается и далее, такой компонент отключается или даже вся АБС целиком, а дальше начинают действовать обычные тормоза. В такой ситуации уже не исключается возможность возникновения заноса.

Закрытая система с 2/2-ходовыми электромагнитными клапанами

После выхода разных законодательных положений по защите патентных прав многие производители все чаще стали использовать антиблокировочную закрытую систему с 2/2-ходовыми электромагнитными клапанами, которая сочетает преимущества обеих описанных выше систем: быстрая точная модуляция тормозного усилия 2/2-ходовыми электромагнитными клапанами, отвечающими за впуск и выпуск на каждом колесном тормозном цилиндре, и отсутствие потери тормозной жидкости из участка гидравлического контура, нагруженного тормозным усилием, в результате ABS-регулирования.

На рисунке представлен гидравлический контур закрытой 4-канальной антиблокировочной системы с разделением контуров тормозного привода по диагонали при помощи 2/2-ходовых электромагнитных клапанов.

Принцип включения электромагнитных клапанов для увеличения, удержания и уменьшения тормозного усилия при ABS-регулировании такой же, как и в описанной выше системе.

Стандартное положение или повышение тормозного усилия: в обесточенном состоянии все впускные клапаны открыты, все выпускные клапаны закрыты. Тормозное усилие главного тормозного цилиндра при нажатии на педаль тормоза может беспрепятственно воздействовать на колесный и тормозной цилиндр.

Удержание тормозного усилия: впускной клапан закрывается (подается питание), выпускной клапан в обесточенном положении остается закрытым. Давление тормозной жидкости в соответствующем цилиндре остается постоянным.

Уменьшение тормозного усилия: впускной клапан остается закрытым (подается питание), выпускной клапан открывается (подается питание). Тормозное усилие может быть уменьшено путем сброса давления через выпускной клапан в компенсационный бачок.

Насос обратной подачи включается, когда на одном из колесных тормозных цилиндрах должно быть уменьшено тормозное усилие. В результате тормозная жидкость из компенсационного бачка через компенсационную камеру возвращается в главный тормозной цилиндр. Насос отключается только в том случае, когда регулирования больше не требуется.

При ABS-регулировании выполняется точная модуляция тормозного усилия путем кратковременного включения и отключения электромагнитных клапанов, вследствие чего тормозное усилие увеличивается или уменьшается постепенно. Процесс регулирования колесного тормозного цилиндра так как он происходит в действительности, представлен на рисунке.

Впускной клапан закрывается (подача питания) для удержания тормозного усилия и предотвращения его дальнейшего увеличения, поскольку скорость вращения колеса становится гораздо меньше скорости движения. Поскольку скорость вращения колеса продолжает падать, кратковременно открывается выпускной клапан (подача питания) для незначительного снижения тормозного усилия. Включается двигатель насоса. В результате незначительного тормозного усилия и снижения тормозного действия скорость вращения колеса снова приближается к скорости движения автомобиля. Тормозное усилие снова может быть увеличено. Для этого впускной клапан кратковременно открывается (обесточенное состояние). На представленном примере сразу же после этого впускной клапан еще раз кратковременно открывается, так как тормозное усилие может увеличиваться дальше. Затем снова кратковременно открывается выпускной клапан и т.д.

Возможность точной модуляции тормозного усилия часто используется и для работы электронного распределителя тормозных сил (EBV). Он включается перед системой ABS, когда при легком торможении появляется слишком сильное замедление задних колес. На рисунке представлен рабочий диапазон электронного распределителя тормозных сил.

При помощи электроники системы ABS распределение тормозных сил может точно подстраиваться под разную нагрузку автомобиля для обеспечения максимальной степени его устойчивости в любых условиях. Механический распределитель тормозных сил и редукционный клапан для задних тормозов в данном случае излишни и могут не устанавливаться.

Принцип работы системы ABS

Датчик сообщает электронному блоку управления текущую скорость всех колес в любой момент времени. Если отдельное колесо замедляется более резко во время торможения, превышая целевой диапазон проскальзывания, тормозное давление этого колеса поддерживается или уменьшается. Это правило применяется выше минимальной скорости 6 км / ч. Пока водитель продолжает нажимать на педаль тормоза, скорость транспортного средства будет постоянно соответствовать скорости, с которой движутся отдельные колеса. В результате давление разрыва непрерывно модулируется.

Противоскользящий контроль

Когда водитель сильно нажимает на педаль тормоза, шины вначале переключаются с обычного движения качения на так называемый диапазон тормозного скольжения. Окружность качения шины меньше расстояния, которое покрывает транспортное средство. Если водитель нажмет педаль тормоза еще сильнее, колесо заблокируется. Это называется 100% тормозом.

С современными шинами и «стандартными дорожными покрытиями» оптимальное торможение достигается при тормозном усилии примерно от 8 до 25%. Даже опытным водителям будет трудно достичь этого узкого, оптимального диапазона; они не смогут достичь его вообще в экстремальных обстоятельствах. Интеллектуальная система ABS регулирует тормозное усилие, так что проскальзывание на каждом колесе остается в оптимальном диапазоне, и отдельные колеса не блокируются одновременно.

Что такое ABS на автомобиле

Это система, препятствующая блокированию колес во время экстренного торможения или на скользкой поверхности. Опасность блокировки колес состоит в том, что в случае резкого нажатия на тормоз, водитель может потерять управление автомобилем. Известно, что при заблокированных колесах управлять машиной проблематично, она не слушается руля, а двигается по своей траектории за счет инерции и скольжения блокированных колес. В лучшем случае увеличится тормозной путь, в худшем – сорвется в неконтролируемый занос. Если они будут хоть немного вращаться, то можно свернуть в сторону, изменить направление движения и избежать столкновения.

Реклама:

Именно для предотвращения таких опасных ситуаций была создана антиблокировочная система (АБС). Она понимает, что если колесо резко прекратило вращение, а автомобиль сохраняет при этом скорость, то произошло экстренное торможение и нужно водителю помочь не потерять контроль над авто. Она ослабляет давление на тормозные механизмы этого колеса, разрешая ему вращаться, а не скользить по поверхности. Вы подумаете, что при этом увеличивается тормозной путь и столкновения не избежать, ведь колодки отошли от диска. Это не так, за считанные доли секунды она вновь сомкнет колодки, и механизм заблокируется. Если скорость транспортного средства остается выше определенного уровня, она вновь вступит в работу и «отпустит» тормоза, освободив колесо. Это процесс будет происходить до тех пор, пока авто не остановится или водитель не ослабит педаль тормоза.

По поводу тормозного пути на дорогах с разным покрытием, стоит поговорить отдельно. Да, она уменьшает его на асфальтированных дорогах, колеса не скользят, а планомерно замедляются. На грунтовых дорогах или покрытых рыхлым снегом, длина торможения будет выше, чем у автомобиля без «помощника». Это обусловлено тем, что при резком нажатии на тормоз, у авто, не оборудованном АБС, колеса блокируются, и перед ними образуется препятствие в виде снега или песка (щебня, грунта и т.д.). Эта своеобразная стена под покрышкой быстрее останавливает машину. Антиблокировочная система не дает колесам блокироваться, они не «собирают» перед собой насыпь из дорожного покрытия, которое помогало бы остановиться, они продолжают свободно вращаться. В этом случае тормозной путь увеличивается. Это наглядно продемонстрировано на видео ниже

Характеристика АБС

Что это такое?

Схема системы АБС с расположением всех компонентов

АБС или антиблокировочная система представляет собой систему, предназначенную для предотвращения блокировки колес автомобиля во время торможения. Основным предназначением этого узла является сохранение устойчивости транспортного средства и его управляемости. Как показывает практика, тормозной путь с системой АБС практически всегда ниже, чем без нее.

На сегодняшний день узел представляет собой один из наиболее сложных систем торможения, АБС может включать в себя:

• противобуксовочную систему;
• узел электронного контроля устойчивости транспортного средства;
• механизм помощи при экстренном торможении.

В целом в систему входят блок управления, гидравлическое устройство, колесные тормозные элементы, а также датчики вращения частоты оборотов. Как можно догадаться, основным компонентом любой системы является блок, предназначенный для приема импульсов от датчиков частоты вращения колеса и оценки их работоспособности. Информация, полученная блоком, полностью проверяется системой, в результате устройство определяет, какова степень скольжения колес. Полученные данные передаются в виде сигналов на клапаны гидроблока, предназначенного для управления устройства.

Где находится?

Место установки датчика на заднем колесе

Сам электронный блок может находиться где угодно — здесь все зависит исключительно от производителя. Что касается датчика вращения частоты колеса, то датчик АБС находится на ступице колес. Его работоспособность и сопротивление можно определить специальным тестером — мультиметром, но об этом мы расскажем позже.

Как работает?

Тормозной цилиндр передает давление, предназначенное для появления нажимного усилия в тормозных суппортах. В результате появления этого усилия колодки начинают прижиматься непосредственно к дискам. Вне зависимости от того, с каким усилием водитель нажал на тормоз, это давление всегда должно оставаться на оптимальном уровне. Ключевым преимуществом любой системы АБС является то, что в результате анализа частоты вращения каждого колеса она автоматически подбирает необходимый уровень давления. Соответственно, она препятствует блокировке колес, а при полном торможении система автоматически регулирует давление в системе.

Собственно, в этом заключается принцип работоспособности системы. В том случае, если транспортное средство оснащено полным либо задним приводом, то датчик АБС будет только один — этот регулятор устанавливается на дифференциале задней оси. Данные о частоте вращения или блокировки передаются с ближайшего колеса, обычно правое, одновременно импульс о том, какое должно быть давление, передается на все колеса автомобиля.

Диагностика системы АБС с помощью тестера

Что касается режимов работы, то их может быть несколько.

Механизм, который управляется магнитными клапанами, вне зависимости от производителя и марки транспортного средства, функционирует в нескольких режимах:

1. Когда впускной клапан открыт, а выпускной, соответственно, закрыт, узел не будет препятствовать увеличению уровня давления.
2. На впускной элемент передается соответствующий импульс, при этом компонент будет закрыт, уровень давления в данном случае остается неизменным.
3. Еще один режим — на выпускной компонент передается сигнал о снижении уровня давления, соответственно, клапан начинает открываться. В это время впускной компонент закрывается, уровень давления начинает падать, поскольку в работу вступает обратный клапан.

В результате того, что система функционирует в таких режимах, процесс увеличения уровня давления осуществляется по ступенчатой схеме. При появлении каких-либо неисправностей, к примеру, в работе переднего правого датчика вращения частоты, устройство просто передает работать. В дальнейшем тормозная система функционирует без участия АБС. Кстати, при выходе из строя системы или переднего правого регулятора частоты вращения колес, на панели приборов появится сигнал, предупреждающий водителя о сбоях в работе узла (автор видео — Яков Соколов).

Варианты систем ABS

В настоящее время предлагается несколько версий ABS в зависимости от конфигурации тормозных контуров, конфигурации привода и трансмиссии, функциональных требований и бюджета. Наиболее популярным распреде­лением тормозных сил является диагональное разделение (Х-образная конфигурация тор­мозных контуров), менее популярным — раз­деление передних и задних колес (Н-образная конфигурация тормозных контуров). Конфи­гурации HI и НН (например, в Daimler Maybach) являются специализированными и редко ис­пользуются в сочетании с ABS. Варианты систем ABS различаются по количеству каналов управления и датчиков угловых скоростей колес.

4-канальная система ABS с 4 датчиками

4-канальные системы ABS с 4 датчиками (рис. «Варианты систем ABS» ) позволяют индивиду­ально регулировать тормозное давление на каждом колесе по четырем гидравлическим каналам, с разделением тормозных контуров между передними и задними колесами (для ll-образной конфигурации тормозных конту­ров) или диагональным распределением (для Х-образной конфигурации тормозных конту­ров). У каждого колеса есть свой датчик, из­меряющий угловую скорость.

Для сегмента сверхкомпактных автомо­билей с рабочим объемом двигателя до 660 куб.см (MIDGET) японского рынка был разработан сильно упрощенный вариант ABS. Он положил конец демпфирующим камерам и возвратным насосам. Небольшое количество компонентов по сравнению с традиционными системами обеспечивает значительную эко­номию, но имеет и ряд функциональных не­достатков. Производство систем этого типа постепенно прекращается.

3-канальная система ABS с 3 датчиками

Вместо привычного расположения с отдель­ным датчиком угловой скорости на каждом колесе в этом варианте у задних колес име­ется один датчик, устанавливаемый в диф­ференциале. В силу характеристик диффе­ренциала он позволяет измерять разность угловых скоростей колес с определенными ограничениями. Характеристики управления SL для задних колес, т.е. параллельное соеди­нение тормозов двух задних колес, позволяют обойтись одним гидравлическим каналом для (параллельного) регулирования давления за­дних колес.

Гидравлические 3-канальные системы требуют II-образной конфигурации тормозных конту­ров (разделение передних и задних колес).

Системы с 3 датчиками можно исполь­зовать только в автомобилях с задним при­водом, главным образом, в грузовиках. Количество автомобилей, оснащаемых такими системами, падает.

2-канальная система ABS с 1 или 2 датчиками

2-канальные системы ABS начали производить из-за небольшого количества требуемых компонентов и, соответственно, возможности экономии затрат. Их популярность была огра­ничена, так как их функциональность была не­достаточной. Эти системы сейчас практически не используются в автомобилях.

Некоторые продаваемые в США лег­кие грузовики с межосевым разделением тормозных контуров все еще оснащаются системами RWAL (Rear Wheel Anti-Lock, антиблокировочная система для задних колес) — специальными упрощенными версиями 2-канальной системы ABS, состоящими из датчика на дифференциале заднего моста и одиночного управляющего канала (без воз­вратного насоса), предотвращающего блоки­ровку задних колес. При достаточно большом тормозном давлении передние колеса все равно могут заблокироваться, что приводит к риску потери управляемости при опреде­ленных условиях.

Такая система не отвечает функциональным требованиям, предъявляемым к системам ABS Категории 1.

Использование ABS на мотоциклах

За последние годы удалось существенно сни­зить размер и массу систем ABS. В результате серийно производимые системы ABS стали привлекательной опцией для мотоциклов. Следовательно, этот класс транспортных средств сможет воспользоваться преимуще­ствами ABS как системы безопасности.

Автомобильная система для использова­ния в мотоциклах модифицируется. Вместо привычных восьми 2/2-ходовых клапанов в гидравлическом блоке у автомобилей (с Х-образной конфигурацией тормозных кон­туров), у мотоциклов обычно применяется четыре клапана. Алгоритм управления также кардинально отличается от используемого в автомобильной системе ABS.

Другие варианты системы появились в результате спроса на комбинированные тор­мозные системы (CBS), т.е. системы, в которых и передними, и задними тормозами можно управлять либо педалью, либо ручным ры­чагом, возможно в сочетании с отдельными средствами активации передних тормозов. Для этого типа требуется 3-канальный гидравличе­ский блок. Однако конструкция варианта CBS сильно зависит от модели мотоцикла.