Многие автомобилисты не раз слышали аббревиатуру ABS (или АБС). Она уже давно стала привычной: системой оснащаются почти все легковые машины. Но далеко не все знают, что означает аббревиатура. Поговорим более подробно, что такое ABS и какие функции выполняет.
Что такое ABS в автомобиле
Итак, что значит ABS? Какова расшифровка этого термина? Он представляет собой сокращение от английского словосочетания Anti-block braking system (или немецкого слова Antiblockiersystem, так как родина технологии – именно Германия). Оно переводится как антиблокировочная система торможения. Однако в русском языке общеупотребительным стало более простое, короткое обозначение – антиблокировочная система.
Главное назначение этого узла автомобиля – улучшение управляемости транспортным средством и стабилизация его движения во время торможения. Например, без АВS тормозной путь машину будет больше на определенное расстояние.
Сегодня АБС устанавливается на 80% транспортных средств, которые поступают в продажу. Причем это касается не только автомобилей – она присутствует на любом транспорте, который имеет колеса и систему торможения (например, на мотоциклах, самолетах, прицепах, железнодорожных составах).
Как устроена антиблокировочная система тормозов (АБС)
Современная АБС представляет собой сложное устройство, состоящее из нескольких датчиков, которые подсоединены к электронному блоку управления транспортного средства.
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.
Как устроен датчик АБС
Информация о том, нужно замедлять скорость вращения колеса или нет, поступает на электронный блок управления с датчика. Он может работать:
- по принципу индукционной катушки;
- на основе эффекта Холла.
В первом случае на колесе размещают зубчатый ротор круглой формы, а вблизи него – индукционную катушку с сердечником. При этом детали не соприкасаются между собой. При вращении колеса начинает вращаться и ротор. В результате этого магнитное поле сердечника изменяется и в обмотке катушке возникает электрический ток. Он поступает на электронный блок управления.
Датчики, основанные на эффекте Холла, работают схожим образом. Однако вместо индукционной катушки в них устанавливают плоскую пластину, которая расположена между двумя постоянными магнитами. При вращении колеса начинает вращаться и ротор. Под воздействием его движения в пластине возникает электрический ток, который передается на блок управления. Иногда между датчиком и ЭБУ устанавливают дополнительную микросхему, которая очищает сигнал от всего лишнего.
В настоящее время наиболее распространены устройства, которые работают на основе эффекта Холла. Это обусловлено их большей точностью. Ток в пластине более стабилен и равномерен, благодаря чему электронный блок управления лучше его распознает и регулирует торможение.
Таким образом, датчики ABS являются бесконтактными и измеряют скорость вращения колеса на расстоянии, а затем передают полученную информацию на электронный блок управления. Понять, как они работают, будет проще, если посмотреть соответствующее видео.
Обычно в автомобиле присутствует 4 датчика АБС – по каждому на колесо.
Принцип работы ABS
Функционирование АБС построено на взаимодействии датчиков и электронного блока управления. Вот как оно происходит.
- Если вращение колеса становится слишком медленным, ЭБУ на основе сведений, полученных с датчика, на короткое время открывает клапан гидравлического блока. В результате давление тормозной жидкости уменьшается и колесо начинает вращаться несколько быстрее.
- Если датчик показывает, что колесо вращается слишком быстро, блок управления повышает давление тормозной жидкости, уменьшая просвет клапана.
АБС в большинстве случаев не реагирует на плавное снижение скорости во время торможения – система начинает работать только при ее резком изменении. Также на АБС передается информация о разнице в скорости вращения разных колес. Она также учитывает это в своей работе.
ЭБУ запрашивает информацию с датчиков несколько раз в секунду. Иногда из-за этого можно ощутить легкую вибрацию педали тормоза. Такая частота необходима для наиболее эффективного регулирования процесса торможения.
Клапанов, с помощью которых изменяется давление тормозной жидкости, может быть от 1 до 4:
- если клапан 1, то он регулирует торможение только одной оси;
- если клапана 2, то каждый отвечает за свою ось;
- если клапана 3, то 2 из них отвечают за ведущие колеса, а 1 за оставшуюся ось;
- при наличии 4 клапанов каждый из них регулирует торможение своего колеса.
Плюсы и минусы системы ABS
Система антиблокировки торможения имеет как преимущества, так и недостатки. К ее плюсам можно отнести следующие.
- Улучшение управляемости транспортного средства. Благодаря регулировке скорости вращения колес автомобиль остается управляемым даже при выполнении экстренного торможения. Это значительно повышает безопасность передвижения на машине.
- Уменьшение продолжительности тормозного пути. В большинстве случаев при использовании АБС уменьшается тормозной путь. Это также делает управление транспортным средством несколько проще.
- Улучшение поведения машины при поворотах. Если водитель допустил ошибку и автомобиль занесло, при наличии на транспортном средстве АБС риск опрокидывания гораздо меньше.
- Для управления авто нужно меньше навыков. АБС существенно «облегчает жизнь» неопытным водителям, которые только недавно получили права сели за руль. Ведь использование системы позволяет не продумывать некоторые шаги, так как это делает за автомобилиста электронный блок управления. Кроме того, при наличии АБС прощаются многие ошибки (например, упомянутый резкий поворот, способный вызвать занос). Таким образом, система делает управление машиной гораздо проще.
Но у системы есть и минусы. К основным можно отнести следующие.
- Неэффективность на небольших скоростях. Уже упоминалось, что АБС не учитывает незначительное изменение интенсивности вращения колес. Это приводит к тому, что система неэффективна на низких скоростях. Например, при плавном спуске с горы со скоростью 4 – 6 км/ч транспортное средство, на котором установлена антиблокировочная система, будет вести себя точно так же, как автомобиль без нее. Также это касается продолжительного небыстрого движения по инерции. Это нужно учитывать.
- Неэффективность на некоторых дорожных покрытиях. Система хорошо работает далеко не на всех дорогах. Например, на грунтовках или асфальте с большим количеством неровностей (что в нашей стране не редкость), АБС функционирует гораздо хуже. Это объясняется частым перемещением колес в вертикальной плоскости, которое влияет на работу датчиков. В результате существенно увеличивается тормозной путь, меняется поведение транспортного средства при торможении.
- Неэффективность на обледеневшей дороге. Также АБС не очень хорошо работает на дороге, с которой не убран лед, снег, другие посторонние покрытия. Из-за разности сцепных свойств асфальта и, например, наледи, датчики также не могут нормально снимать информацию о скорости передвижения с колеса.
Возможные неисправности АБС и их причины
О неисправности модуля АБС могут свидетельствовать следующие «симптомы»:
- сигнал датчика на приборной панели;
- существенное увеличение тормозного пути автомобиля;
- ухудшение поведения на поворотах.
Чаще всего встречаются следующие неисправности.
- Обрыв или замыкание кабеля. Датчик системы и электронный блок управления авто соединяются между собой с использованием кабеля. В случае нарушения его целостности происходит полная потеря контакта, подача тока меньшего напряжения на ЭБУ или замыкание. В результате блок управления получает недостоверную информацию с колес, и система перестает работать надлежащим образом. «Лечится» проблема заменой кабеля.
- Поломка датчиков. Из строя могут выйти непосредственно датчики. Причин поломки может быть очень много: окисление контактов, перегорание обмотки на индукционном устройстве, порча пластины на датчике Холла. Обычно в перечисленных ситуациях ЭБУ распознает приборы как рабочие. В результате он не получает необходимой информации и АБС перестает нормально функционировать. Устраняют проблему заменой вышедшего из строя датчика.
- Разный рисунок протектора или давление шин. При спуске или более грубом протекторе колесо начинает притормаживать. Если этот процесс будет достаточно интенсивным, то его распознают датчики. В результате в системе произойдет ложное срабатывание. Проблему устраняют подкачкой колеса или заменой покрышки.
- Механические повреждения колеса. В результате дефектов сепараторов подшипников ступицы, решетки вблизи ротора или других дефектов считывание информации о скорости происходит некорректно. В результате на ЭБУ поступает недостоверная информация и система работает неправильно. Для устранения проблемы устраняют неисправности колес.
Источник: dzen.ru
Cистема ABS: принцип работы, плюсы и минусы
Рассмотрим устройство и принцип работы антиблокировочной системы тормозов. Так же наведены дополнительные механизмы, генерации, неисправности и нюансы работы. В конце статьи видео-обзор системы ABS. Рассмотрим устройство и принцип работы антиблокировочной системы тормозов. Так же наведены дополнительные механизмы, генерации, неисправности и нюансы работы.
В конце статьи видео-обзор системы ABS.
Антиблокировочная система тормозов, или так же известная как ABS (Anti-lock braking system) на сегодня считается стандартной для современных автомобилей известных производителей. Основной предназначение системы предотвратить блокировку колёс транспортного средства в момент торможения. Таким образом, транспортное средство сохраняет курсовую устойчивость и управляемость. Стоит помнить, что в таком случае тормозной путь может быть больше, чем без использования ABS.
Когда появилась система ABS?
Впервые о антиблокировочном механизме тормозов заговорили еще в далеком 1920-ом году, когда подобным механизмом стали оборудовать самолеты. Первые разработки принадлежат французской компании Avions Vision, известный тогдашний производитель различной авиатехники и автомобилей.
Шестнадцать лет спустя компания Bosch запатентовала первую систему ABS, которая срабатывала при резком торможении. До реализации дело не дошло, так как не было цифровых технологий, позволяющих вести постоянный контроль. В 1960-ые года проект снова возобновили, благодаря появлению полупроводниковых технологий. Первые практичные образцы системы ABS появились в 1971 году, разработанные компанией General Motors.
Первые серийные образцы стали устанавливать на автомобили, в качестве опции, в середине 1970-ых годов. В качестве стандартного набора в 1978 году компания Mercedes ввела ABS для моделей Mercedes-Benz W116 (прототип современного S-Class). Эстафету мгновенно подхватила компания BMW, установив на модель 7-ой серии. На момент выхода система, её стоимость составляла порядка 10% от общей цены автомобиля. В наши дни, начиная с 2004 года всех авто производителей в Европе обязали устанавливать ABS, как стандартную опцию, даже для самой «бедной» комплектации.
Какие были генерации антиблокировочной системы?
Прогресс не стоял на месте и понятное дело, что с развитием цифровых технологий, и автомобилей, развивалась антиблокировочная система тормозов. Как уже говорили, первым поколением считается 1970 год, когда впервые создали ABS. Работоспособность оставляла ожидать лучшего, так как ведущая ось блокировалась, а сам механизм системы работал не долгое время и быстро приходил в негодность.
Второе поколение пришлось на 1978 год. Начиная с этого года, на автомобили Mercedes-Benz S-Class и BMW 7-Series начали устанавливать механизм ABS, как стандартную опцию. Стоит отметить, что работоспособность механизма была на высоте для тех лет и показывала отличные результаты работы. Теперь основной задачей инженеров было уменьшение габаритов и компонентов системы.
Третье поколение системы ABS выделяют выходом новой системы 2E в 1980-ом году. Основное отличие в том, что вес гидравлического блока уменьшился до 4,9 кг, а до этого был 6,3 кг. Аналогично уменьшилось и количество элементов, вместо 140 стало только 40 элементов.
Четвертая генерация антиблокировочной системы ABS приходится на 1995-ый год, когда появилась версия 5,3. Очередное уменьшение веса привело к показателям 2,6 кг и 25 компонентов вместо 40-ка. Пятое поколение считают в 2003 году, с выходом системы ABS 8. Инженеры обошли первую генерацию большим кругом, вес блока составил 1,6 кг, а количество элементов 16.
Последнее шестое поколение приходится на 2010 год. Именно в этом году компания Bosch производит ABS, где гидравлический блок весит 1,1 кг, а количество элементов составляет всего 9 деталей. Этот же год считается моментом старта компании Bosch в направлении систем безопасности (активных и пассивных). По всей вероятности, в 2020 году Бош представит доработанную систему, тем самым выделив новое поколение. Предполагают, что в основе будет только электроника, которая сможет паразитировать на существующих механизмах автомобиля.
Как устроена система ABS?
Рассматривать устройство каждой генерации антиблокировочной системы смысла нет. Каждая генерация только усложняла механизм, поэтому рассмотрим шестое поколение системы ABS. Несмотря на разные автомобили, марки и модели, устройство ABS одинаковое, аналогично, как и принцип работы. Среди основных элементов выделяют:
Датчики системы ABS устанавливаются по одному на каждое колесо. Как правило, они отвечают за частоту вращения колес, а в основе работы лежит принцип Холла. Устанавливаются датчики на ступице каждого колеса. Электронный блок управления снимает информацию с них и на основе полученных данных определяет момент срабатывания тормозной системы.
Весомое значение в работе антиблокировочной системы играет электронный блок управления. По сути это голова всей системы, блок собирает, анализирует и посылает команды исполнительным устройствам. Сбор информации, вычисления и передача команд происходит непрерывно.
Как правило, исполнительные сигналы блок управления посылает на гидравлический блок и насос.Исполнительным механизмом антиблокировочной системы считается гидравлический блок. В состав гидроблока входит электрический магнит с клапаном (впускной и выпускной), специальный гидроаккумулятор, насос кулачковый, демпфирующие камеры и электродвигатель. Срабатывание каждого элемента приводит к блокировке или деблокировке колес автомобиля.
Схема устройства антиблокировочного механизма
Схема устройства антиблокировочной системы ABS
-
емкость для тормозной жидкости (бачок);
Стоит учитывать, что для каждого колеса предусмотрен впускной и выпускной клапан, а так же тормозной цилиндр и датчик. На схеме наведены эти элементы, но для уменьшения повторений они не внесены в список.
Как работает система ABS?
Рассмотрев, с чего состоит антиблокировочная система, и её основные элементы, рассмотрим принцип работы. Работа ABS циклическая, каждый цикл состоит из трех основных фаз: увеличение давления в тормозной системе, удержание давления и сброс давления. Ходит такое мнение, что ABS самостоятельно повышает давление в тормозном механизме, на самом же деле это не так и давление повышается только с помощью водителя (если говорить о чистом виде ABS, без ESP).
Первый этап – это повышение давления водителем. В таком случае давление в тормозной системе повышается естественным путем, за счет нажатия водителем на педаль тормоза. Как правило, впускные клапана открыты, а выпускные закрыты. Система считывает данные с датчиков на колесах. Если скорость вращения колеса быстро замедляется, в сравнении с запрограммированными данными, то блок управления ABS переводит впускной клапан определенного колеса в закрытое положение, при этом выпускной клапан так же находится в закрытом режиме.
После закрытия впускного клапана, проходит второй этап. Определив, какое колесо тормозит больше всех, механизм отключает тормозной цилиндр от его рабочей задачи, а так же рабочий контур тормозной системы. Стоит понимать, что даже при более интенсивном нажатии на педаль тормоза, давление в системе не будет увеличиваться.
Антиблокировочная система самостоятельно подбирает максимально эффективное давление. Так же механизм ведет контроль скорости вращения колес, до момента стабилизации или полной остановки. В случае, когда вращение колес будет ниже допустимого, механизм автоматически откроет выпускной клапан и сбросит давление, тем самым полностью избавив определенных механизм от торможения.
Последний этап работы антиблокировочной системы – сброс давления. На данном этапе система открывает выпускной клапан, за счет чего давление в определенном контуре резко понижается (на определенное колесо или сторону). Жидкость из выпускного цилиндра сначала попадает в гидроаккумулятор, а далее за счет насоса выкачивается обратно в ресивер.
Впускной клапан должен быть закрытым, иначе насос не сработает. Все это время систем считывает частоту оборотов колеса, после стабилизации и возвращения к допустимым значениям, выпускной клапан автоматически закрывается. Отработав весь перечисленный процесс, впускной клапан вновь открывается и весь цикл начинается с начала.
Такой цикл работы антиблокировочной системы будет повторяться до полной стабилизации вращения колес. Чтоб понимать, за одну секунду механизм ABS может отработать до 6-ти циклов. Отключить работу ABS нельзя, не вмешиваясь в конструкцию тормозного механизма. Отключение ABS может привести к непоправим последствиям. Производитель изначально рассчитывал тормозную систему с использованием данного механизма.
Самые распространенные неисправности ABS
Первым признаком и наверное самым основным, выхода из строя системы ABS считается долгосрочная индикация на соответствующего значка на панели приборов. Все же, каждой поломке есть свое объяснение. Проблема может быть мелкой, засорились датчики или попросту слетел провод. Так же может быть более серьезная причина – в систему поступил воздух или поломка элементов. Стоит понимать, что рано или поздно даже сама совершенная система антиблокировки колес приходит в негодность.
Как показывает практика, специалисты выделяют несколько основных и самых частых поломок антиблокировочной системы тормозов. В первую очередь стоит проверить целостность предохранителей, не исключено, что со временем они могут перегореть. Далее по списку идут датчики вращения колес на ступицах, а так же масса. Датчики имеют свойство изнашиваться, так как в работе постоянно.
Малейшее засорение так же может привести к выходу из строя всего механизма. Не стоит забывать, что еще одной причиной выхода из строя всей системы может быть элементарный обрыв провода или повреждение отдельных элементов ABS.
Плюсы и минусы системы ABS
Как и любой механизм, антиблокировочная система тормозов имеет свои плюсы и минусы. Для кого-то данный механизм весьма полезен в управлении автомобилем, другие же наоборот всячески норовят его снять с машины.
| Плюсы и минусы антиблокировочной системы тормозов (ABS) | |
| Плюсы | Минусы |
| Сохранение управляемости автомобиля | Увеличение тормозного пути на мягком дорожном покрытии |
| Уменьшение длины тормозного пути на жестком покрытии | Поломка датчиков колес могут привести к неправильной работе тормозной системы |
| Повышение эффективности процесса торможения | Нет возможности отключить или снять ABS |
| Улучшение маневренности автомобиля на скользкой дороге | |
Каждый водитель может выделить для себя собственные плюсы и минусы антиблокировочной системы. Все же, как показывает практика, в большинстве случаев ABS спасает от непредсказуемых ситуаций, в том числе и ДТП.
С прогрессом автомобилей и механизмов безопасности, антиблокировочная система так же модернизируется. По словам разных производителей, последнее поколение ABS способно распознавать тип дорожного покрытия. Это не только позволило избежать ошибок работы механизма на песке, а так же поспособствовало развитию механизмов управления подвеской автомобиля. Смотрите так же принцип работы системы EBD.
Видео-обзор принцип работы механизма ABS:
Источник: fastmb.ru