Антиблокировочная система ABS. Устройство и принцип действия ABS автомобиля

В последние несколько лет оснащать автомобили антиблокировочной системой или просто ABS стало модно среди именитых производителей. По разным данным около двух третей всех выпускаемых сегодня автомобилей комплектуются АБС, наблюдается тенденция прорыва этой технологии даже в недорогие базовые версии автомобилей.

АБС (ABS) система

Почему производители решили ставить еще недавно диковинную систему ABS на большинство выпускаемых автомобилей и какую выгоду дает подобная технологическая приправа вашему автомобилю?

Когда появилась антиблокировочная система?

Впервые АБС испытали в 1920 году на шасси самолетов. В авиации и до сегодняшнего дня каждый самолет оснащается рядом тормозных систем, среди которых присутствует и антиблокировочная.

Первый работоспособный вариант антиблокировочной системы на автомобильном транспорте испытал немецкий концерн Daimler-Benz. На пятки ему наступал гигант инженерной мысли Bosch. Антиблокировочные системы, которые впервые начали устанавливаться серийно на S-класс Mercedes и BMW 7-й серии в 1978 году были разработаны этими корпорациями совместно.

С 2004 года на все европейские автомобили ABS устанавливается в стандартной комплектации.

Для чего нужна АБС и как с ней ездить?

Антиблокировочная система автомобиля – это своеобразное дополнение к тормозам вашего автомобиля. Во время резкого торможения АБС помогает удержать устойчивость и затормозить быстрее, ведь система не дает колодкам полностью прижимать тормозной диск. Тем самым не допускается блокирование колеса при торможении, уменьшаются шансы пустить автомобиль в неконтролируемый занос.

ABS позволяет контролировать торможение на скользкой дороге – в этом его основное предназначение. Также система подсобит водителю при резком торможении. Никаких особенных навыков вождения присутствие этой системы на борту автомобиля от водителя не потребует. АБС упрощает жизнь водителя в сложных ситуациях. В обычной же дорожной обстановке контроль над тормозами полностью представлен водителю.

Для неопытного водителя наличие антиблокировочной системы в автомобиле – это отличная помощь в освоении всех тонкостей водительского мастерства. Человек с большим стажем вождения может самостоятельно контролировать момент, когда колеса начинают блокироваться, ослабляя при этом усилие торможения. С присутствуем АБС можно просто давить на педаль тормоза с максимальной силой – это обеспечит эффективное торможение.

Устройство антиблокировочной системы — схема

1. компенсационный бачок
2. вакуумный усилитель тормозов
3. датчик положения педали тормоза
4. датчик давления в тормозной системе
5. блок управления
6. насос обратной подачи
7. аккумулятор давления
8. демпфирующая камера
9. впускной клапан переднего левого тормозного механизма
10. выпускной клапан привода переднего левого тормозного механизма
11. впускной клапан привода заднего правого тормозного механизма
12. выпускной клапан привода заднего правого тормозного механизма
13. впускной клапан привода переднего правого тормозного механизма
14. выпускной клапан привода переднего правого тормозного механизма
15. впускной клапан привода заднего левого тормозного механизма
16. выпускной клапан привода заднего левого тормозного механизма
17. передний левый тормозной цилиндр
18. датчик частоты вращения переднего левого колеса
19. передний правый тормозной цилиндр
20. датчик частоты вращения переднего правого колеса
21. задний левый тормозной цилиндр
22. датчик частоты вращения заднего левого колеса
23. задний правый тормозной цилиндр
24. датчик частоты вращения заднего правого колеса

Как работает эта ABS?

Устройство системы сравнительно простое. За основу работы берется два показателя скорости: скорость вращения колеса и скорость движения автомобиля.

Специальные датчики всегда сопоставляют эти два показателя, как только водитель нажимает на педаль тормоза. Если одно или несколько колес начинают блокироваться, то есть скорость их вращения становится меньше скорости движения автомобиля, АБС подключается и искусственно уменьшает тормозное давление на колесе, вызвавшем проблему. Как только скорость вращения колеса восстанавливается, датчики отдают команду снова передать силу торможения в руки (а точнее, в ноги) водителю.

Срабатывает включение/выключение системы ABS автоматически до 30 раз в секунду. Поэтому во время работы антиблокировочной системы водитель чувствует легкое биение на педали тормоза. Этот фактор и подсказывает, что работа тормозной системы корректируется антиблокировочной.

Кроме антиблокировочной системы в высокие комплектации автомобилей входит ряд других технических новинок: противобуксовочная система, система помощи при экстренном торможении, а также система курсовой устойчивости. Все эти технологические примочки произошли от ABS и по сути являются лишь помощниками основной антиблокировочной системы.

Видео: принцип работы ABS.

Сфера применения антиблокировочной системы

Сегодня АБС используют везде, где есть колесный транспорт. Разве что на складские погрузчики пока не решились поставить. Первым ареалом использования антиблокировочной системы, как уже упоминалось выше, стала авиация. При посадке самолет начинает движение по асфальту с огромной скоростью. Отсутствие АБС потребовало бы значительно большего тормозного пути, чем в нынешних аэропортах, да и безопасность была бы меньшей.

Кроме автомобилей ABS также устанавливают на мотоциклы, квадроциклы и даже прицепы. Грузовые автомобили не смогли бы провозить трейлеры с грузом по сложным зимним дорогам, если бы не помощь антиблокировочной системы.

Вокруг использования АБС сегодня ходит много споров и дискуссий. Опытные водители иногда утверждают, что это бесполезная техническая новинка, которая перегружает тормозную систему. Но сотни тысяч водителей, которым удалось избежать нежелательных последствий в сложных дорожных ситуациях, благодаря ABS, скажут вам обратное.

АБС: наша страховка от неприятностей

Представьте ситуацию, Вы едете на автомобиле по загородной трассе, наслаждаясь окружающей природой. Впереди на небольшой дистанции движется грузовик, кузов которого забит какими-то коробками и хламом. Внезапно, подпрыгнув на кочке, он теряет одну из коробок, и она падает прямо перед Вашим авто.

Рекомендуем: Как устроен и как работает двигатель внутреннего сгорания?

Что делать?

Конечно, первая реакция водителя в этой ситуации попытаться затормозить и одновременно объехать препятствие.

И вот, кульминация истории – если ваша машина оборудована АБС, то совершить подобный манёвр довольно легко, но если этой системы нет, то тогда вполне вероятно, что от резкого удара по педали тормоза колёса заблокируются, и автомобиль превратится в неуправляемый снаряд, а это сулит неприятной встречей с выпавшей коробкой.

Как Вы уже поняли, ABS не просто полезная опция, а просто таки необходимая система, от которой зависит безопасность водителя и всех кто находится в авто.

Помимо того, что антиблокировочная система помогает сохранить контроль над транспортным средством в ситуациях похожих на описанную выше, она также значительно сокращает тормозной путь, улучшает манёвренность в сложных погодных условиях и даже помогает сэкономить резину.

ABS operation, работа системы abs

Принцип работы системы

Схема системы АБС

Антиблокировочная система тормозов выполняет свою работу циклически, при этом каждый цикл состоит из трех фаз:

1. 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.
2. Удержание давления. На данном этапе система АБС как бы «отрезает» главный тормозной цилиндр 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.
3. 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 ESP). 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 тормозную систему автомашины, не изменяя ее конструктивно. Если антиблокировочная тормозная система автомобиля неисправна, на панели приборов загорится соответствующий индикатор (контрольная лампа).

Загорелся индикатор ABS на панели приборов — причины

Современные транспортные средства оснащаются системами ABS, которые оказывают большое влияние на управление. Автомобилисты могли неоднократно замечать, как на приборной панели загорается индикатор ABS. Неопытный водитель начнет бить тревогу и искать поломку в автомобиле. Рассмотрим, по каким причинам может загораться лампочка и как ее убрать.

Если во время движения одно из колес заблокируется, система ослабляет хватку тормозов и возвращает колесо в действие

Система ABS в транспортном средстве предотвращает блокировку колес во время торможения. Дословно это можно перевести как антиблокировочная система. Если во время движения одно из колес заблокируется, система ослабляет хватку тормозов и возвращает колесо в действие. Это необходимо для безопасного маневрирования в условиях плохих дорог. Во время резкого торможения, именно ABS помогает сохранить управление. Во времена, когда система еще не применялась в транспорте, колеса могли блокироваться в любой момент, что приводило к заносу.

Если на приборной панели загорелся индикатор с названием системы, это может говорить о ее неисправности.

Лампочка. Если на приборной панели загорелся индикатор с названием системы, это может говорить о ее неисправности. Любая электроника в транспорте после включения зажигания проводит самостоятельную диагностику. Точно такую же процедуру проходит и ABS. Если в процессе будут обнаружены неполадки, на панели приборов появляется лампочка и не гаснет через определенное время. Если же индикатор загорелся всего на несколько секунд, это говорит о том, что началась диагностика. Рассмотрим основные причины неисправности антиблокировочной системы:

1) загрязнились датчики ABS – из-за этого они не могут передавать данные и электроника принимает ошибочные сведения; 2) сломался датчик вращения колеса; 3) потерялась связь между датчиками и блоком управления; 4) сломался модуль.

Возможно, на каком-то колесе датчик просто повредился, что и приводит к появлению индикатора на панели приборов

Что делать. Первым делом водителю следует провести диагностику, чтобы точно обнаружить проблему. Решать ее можно несколькими способами. Первый предполагает отключение клеммы АКБ на 20-30 минут для того, чтобы сбросить настройки электроники и восстановить после подключения. Очень часто такая процедура помогает устранить проблемы и ошибки. При втором способе можно заставить ABS работать вручную. Для этого нужно разогнаться на пустой дороге до 40 км/ч и резко нажать на тормоз. Если лампочка не перестанет гореть после этого, то лучше посетить сервис.

Не лишним будет провести осмотр датчиков и блоков, проверить целостность. Возможно, на каком-то колесе датчик просто повредился, что и приводит к появлению индикатора на панели приборов. Чтобы убедиться, что вся электроника работает исправно, можно проверить состояние проводов и контактов. Если индикатор ABS появляется и исчезает во время движения, значит проблема заключается именно в проводке. Самая серьезная проблема — когда индикатор загорается из-за поломки модуля или блока. Это прочные элементы, но даже они могут выходить из строя. Не рекомендуется самостоятельно убирать значок с приборной панели и проводить сложный ремонт. Только специалист может точно установить проблему и решить ее. Важно своевременно устранить дефект, так как от работоспособности системы зависит управляемость транспортного средства.

Итог. Система ABS выполняет в автомобиле важную функцию. Если на панели приборов загорается индикатор с 3 буквами, это может говорить не только об обычном загрязнении датчиков, но и о серьезных поломках.

Назначение и устройство АБС

Антиблокировочные системы (АБС) тормозов призваны обеспечить постоянный контроль за силой сцепления колес с дорогой и соответственно регулировать в каждый данный момент тормозное усилие, прилагаемое к каждому колесу. АБС производит перераспределение давления в ветвях гидропривода колесных тормозов так, чтобы не допустить блокирования колес и вместе с тем достичь максимальной силы торможения без потери управляемости автомобиля.

Основной задачей АБС является поддерживание в процессе торможения относительного скольжения колес в узких пределах вблизи λкp. В этом случае обеспечиваются оптимальные характеристики торможения. Для этой цели необходимо автоматически регулировать в процессе торможения подводимый к колесам тормозной момент.

Появилось много разнообразных конструкций АБС, которые решают задачу автоматического регулирования тормозного момента. Независимо от конструкции, любая АБС должна включать следующие элементы:

• датчики, функцией которых является выдача информации, в зависимости от принятой системы регулирования, об угловой скорости колеса, давлении рабочего тела в тормозном приводе, замедлении автомобиля и др.
• блок управления, обычно электрон­ный, куда поступает информация от датчиков, который после логической обработки поступившей информации дает команду исполнительным механизмам
• исполнительные механизмы (моду­ляторы давления), которые в зависи­мости от поступившей из блока управ­ления команды снижают, повышают или удерживают на постоянном уровне давление в тормозном приводе колес

Рис. Схема управления АБС: 1 – исполнительный механизм; 2 – главный тормозной цилиндр; 3 – колесный тормозной цилиндр; 4 – блок управления; 5 – датчик вращения скорости колеса

Процесс регулирования с помощью АБС торможения колеса – цикличес­кий. Связано это с инерционностью самого колеса, привода, а также элементов АБС. Качество регулирования оценивается по тому, насколько АБС обеспечивает скольжение тормозящего колеса в заданных пределах. При большом размахе циклических колеба­ний давления нарушается комфортабельность при торможении «дерга­ние», а элементы автомобиля испытывают дополнительные нагрузки. Качество работы АБС зависит от принятого принципа регулирования, а также от быстродействия системы в целом. Быстродействие определяет циклическую частоту изменения тормозного момента. Важным свойством АБС должна быть способность приспосабливаться к изменению условий торможения (адаптивность) и, в первую очередь, к изменению коэффициента сцепления в процессе торможения.

Разработано большое число принципов (алгоритмов функционирова­ния), по которым работают АБС. Они различаются по сложности, стоимости реализации и по степени удовлетворе­ния поставленным требованиям. Сре­ди них наиболее широкое применение получил алгоритм функционирования по замедлению тормозящего колеса.

Тормозная динамика автомобиля с АБС зависит от принятой схемы установки элементов этой системы. С точ­ки зрения тормозной эффективности, наилучшей является схема с автономным регулированием каждого колеса. Для этого необходимо установить на каждое колесо датчик, а в тормозном приводе – модулятор давления и блок управления. Эта схема наиболее сложная и дорогостоящая.

Рекомендуем: Как работает катушка зажигания в автомобиле?

Существуют более простые схемы АБС. На рисунке б показана схема АБС с регулируемым торможением двух задних колес. Для этого используются два колесных датчика угловых скоростей и один блок управления. В такой схеме применяют так называе­мое низко- или высокопороговое регулирование Низкопороговое регулиро­вание предусматривает управление тормозящим колесом, находящимся в худших по сцеплению условиях («слабым» колесом). В этом случае тормозные возможности «сильного» колеса недоиспользуются, но создается равенство тормозных сил, что способствует сохранению курсовой устойчивости при торможении при некотором снижении тормозной эффективности. Вы­сокопороговое регулирование, т. е. управление колесом, находящимся в лучших по сцеплению условиях, дает более высокую тормозную эффектив­ность, хотя устойчивость при этом несколько снижается. «Слабое» колесо при этом способе регулирования циклически блокируется.

Рис. Схемы установки АБС на автомобиле

Еще более простая схема приведе­на на рисунке в. Здесь используются один датчик угловой скорости, размещенный на карданном валу, один модулятор давления и один блок управления. По сравнению с предыдущей эта схема имеет меньшую чувствительность.

На рисунке г приведена схема, в которой применены датчики угловых скоростей на каждом колесе, два моду­лятора, два блока управления. В такой схеме может применяться как низко-, так и высокопороговое регулирование. Часто в таких схемах используют смешанное регулирование (например, низ­копороговое для колес передней оси и высокопороговое для колес задней оси). По сложности и стоимости эта схема занимает промежуточное положение между рассмотренными.

Процесс работы АБС может прохо­дить по двух- или трехфазовому циклу.

При двухфазовом цикле:

• первая фаза – нарастание давления
• вторая фаза – сброс давления

При трехфазо­вом цикле:

• первая фаза – нарастание давления
• вторая фаза – сброс давления
• третья фаза – поддержание давления на постоянном уровне

При установке на легковом автомобиле АБС возможны замкнутый и ра­зомкнутый тормозные гидроприводы.

Рис. Схема модулятора давления гидростатического тормозного привода

Замкнутый или закрытый (гидро­статический) привод работает по прин­ципу изменения объема тормозной сис­темы в процессе торможения. Такой привод отличается от обычного уста­новкой модулятора давления с дополнительной камерой. Модулятор работает по двухфазовому циклу:

• Первая фаза – нарастание давления обмотка электромагнита 1 отключена от источника тока. Якорь 3 с плунжером 4 находится под действием пружины 2 в крайнем правом положе­нии. Клапан 6 пружиной 5 отжат от своего гнезда. При нажатии на тор­мозную педаль давление жидкости, создаваемое в главном цилиндре (вывод II), передается через вывод I к рабочим тормозным цилиндрам. Тормозной момент растет.
• Вторая фаза – сброс давления: блок управления подключает обмотку электромагнита 1 к источнику питания Якорь 3 с плунжером 4 переме­щается влево, увеличивая при этом объем камеры 7. Одновременно кла­пан 6 также перемещается влево, перекрывая вывод I к рабочим тор­мозным цилиндрам колес. Из-за увеличения объема камеры 7 давление в рабочих цилиндрах падает, а тормозной момент снижается. Далее блок управления дает команду на нараста­ние давления, и цикл повторяется.

Разомкнутый или открытый тормозной гидропривод (привод высокого давления) имеет внешний источник энергии в виде гидронасоса высокого давления, обычно в сочетании с гидроаккумулятором.

В настоящее время отдается предпоч­тение гидроприводу высокого давления, более сложному по сравнению с гидростатическим, но обладающим необходимым быстродействием.

Рис. Двухконтурный тормозной привод с АБС: 1 – колесный датчик угловой скорости; 2 – модуля­торы; 3 – блоки управления; 4 – гидроаккумулято­ры; 5 – обратные клапаны; 6 – клапан управления; 7 – гидронасос высокого давления; 8 – сливной ба­чок

Тормозной привод имеет два контура, поэтому необходима установка двух авто­номных гидроаккумуляторов. Давление в гидроаккумуляторах поддерживается на уровне 14…15 МПа. Здесь применен двух­секционный клапан управления, обеспечи­вающий следящее действие, т. е. пропор­циональность между усилием на тормозной педали и давлением в тормозной системе. При нажатии на тормозную педаль дав­ление от гидроаккумуляторов передается к модуляторам 2, которые автомати­чески управляются электронными блоками 3, получающими информацию от колесных датчиков 1. На рисунке приведена схема двухфазового золотникового модулятора давления для тормозного гидропривода высокого давления. Рассмотрим фазы ра­боты этого модулятора:

• Фаза 1 нарастания давления: блок управления АБС отклю­чает катушку соленоида от источника тока. Золотник и якорь соленоида уси­лием пружины перемещены в верхнее по­ложение. При нажатии на тормозную педаль клапан управления сообщает гид­роаккумулятор (вывод I) с нагнетатель­ным каналом модулятора давления. Тор­мозная жидкость под давлением поступает через вывод II к рабочим цилиндрам тормозных механизмов. Тормозной момент растет.
• Фаза 2 сброса давления: блок управления сообщает катушку соле­ноида с источником питания. Якорь соле­ноида перемещает золотник в нижнее поло­жение. Подача тормозной жидкости в ра­бочие цилиндры прерывается: вывод II рабочих тормозных цилиндров сообщается с каналом слива III. Тормозной момент снижается. Блок управления дает команду на нарастание давления, отключая катуш­ку соленоида от источника питания, и цикл повторяется.

Рис. Схема работы двухфазного модулятора высокого давления: а – фаза 1; б – фаза 2

В настоящее время более распространены АБС, работающие по трехфазовому цик­лу. Примером такой системы является довольно распространенная система АБС 2S фирмы Бош.

Эта система встраивается в качестве дополнительной в обычную тормозную систему. Между главным тормозным цилиндром и колесными цилиндрами устанавливается нагнетательные (Н) и разгрузочные (Р) электро­магнитные клапаны, которые либо поддерживает на постоянном уровне, либо снижают давление в приводах колес или в контурах. Электромагнитные клапаны приводятся в действие блоком управления, обрабатывающим информацию, поступающую от четырех колесных датчиков.

Блок управления, куда непрерывно поступают данные о скорости вращения каждого колеса и ее изменениях, определяет момент возникно­вения блокировки, затем, при необходимости, производит сброс давления, включает гидронасос, который возвращает часть тормозной жидкости обратно в питательный бачок главного цилиндра.

Рис. Функциональная схема АБС Bosch 2S: 1 – блок управления; 2 – модулятор; 3 – главный тормозной цилиндр; 4 – бачок; 5 – электрогидронасос; 6 — колесный цилиндр; 7 – ротор колесного датчика; 8 – колесный индуктивный датчик; 9 – сигнальная лампа; 10 – регулятор тормозных сил; Н/Р – нагнетательный и разгрузочный электромагнитные клапаны; — .-. входные сигналы БУ; — ­–­ — – выходные сигналы БУ; –––– тормозной трубопровод

В модуляторе АБС скомпонованы электро­магнитные клапаны, гидронасос с аккумуляторами давления жидкости, реле электромагнитных клапанов и реле гидронасоса.

Рис. Электрогидравлический модулятор: 1 – электромагнитные клапаны; 2 – реле гидронасоса; 3 – реле электромагнитных клапанов; 4 – электрический разъем; 5 – электродвигатель гидронасоса; 6 – радиаль­ный поршневой элемент насоса; 7 – аккумулятор давления; 8 – глушитель

Работа системы происходит по программе, подразделяющейся на три фазы: 1 – нормальное или обычное торможение; 2 – удержание давления на постоянном уровне; 3 – сброс давления.

Рекомендуем: Таблица вязкости трансмиссионного масла

Устройство и работа функциональных блоков ABS

Рассмотрим состав и функционирование основных блоков ABS, реализующих алгоритм управления.
ABS представляет собой адаптивную систему, которая благодаря обратной связи измеряет параметры объекта управления — колеса (рис. 1).

Рис. 1. Принцип действия обратной связи антиблокировочной системы

ABS включает три основных функциональных элемента: датчик частоты вращения колеса (Д), электронно-решающий блок (ЭРБ) или блок управления (процессор) и модулятор давления (М). Элементы ABS включаются в контур штатного тормозного привода ТС, имеющий блок питания (БП) (компрессор или гидронасос), тормозной кран (ТК) или главный тормозной цилиндр для тормозных систем с гидравлическим приводом, тормозной механизм и объект управления — колесо.

Датчик частоты вращения колеса ТС предназначен для измерения скорости затормаживаемого колеса. Электронно-решающий блок (ЭРБ) обрабатывает информацию, поступающую от датчиков колес ТС, и в соответствии с алгоритмом управления ABS формирует и подает электрический сигнал управления на модулятор.

Модулятор в соответствии с сигналом управления осуществляет изменение давления в колесном цилиндре, обеспечивая фазу растормаживания колеса или его торможение.

Модулятор представляет собой быстродействующий электропневматический или гидравлический клапан в тормозном приводе затормаживаемого колеса, обеспечивающий снижение или увеличение давления в соответствии с сигналом управления. Функционально модулятор должен обладать высоким быстродействием в режиме циклического торможения в соответствии с сигналами управления, поступающими от ЭРБ. Конструктивно модуляторы выполнены как логические элементы двухпозиционного типа (см. рис. 7).

Модуляторы в зависимости от схемы ABS устанавливаются в контуре тормозного привода колеса или оси двух колес. Он включается в тормозной привод последовательно и не должен препятствовать прохождению рабочей жидкости или воздуха от тормозного крана при торможении водителем. Обычно модулятор имеет один вход и два выхода (к тормозному цилиндру колеса и в канал сброса воздуха или слива жидкости).

В настоящее время распространены ABS, работающие по трехфазовому циклу. Они, кроме фазы «торможение — растормаживание», имеют фазы выдержки давления в колесном цилиндре.

Рассмотрим на примере фирмы Bosch конструктивные особенности ABS (рис. 3), которая встраивается в качестве дополнительной в штатную тормозную систему и применяется на многих марках ТС. Заметим также, что и другие разработчики ABS используют аналогичные алгоритмы, известные по динамике управления движением колеса.

Рис. 3. Функциональная схема ABS Bosch 2S: 1 — колесный индуктивный датчик; 2 — ротор колесного датчика; 3 — колесный цилиндр; 4 — регулятор тормозных сил; 5 — главный тормозной цилиндр; 6 — электрогидронасос; 7 — модулятор; 8 — бачок; 9 — блок управления; 10 — сигнальная лампа; Н/Р — нагнетательный и разгрузочный электромагнитные клапаны; — входные сигналы БУ; — выходные сигналы БУ; — тормозной трубопровод

Между главным тормозным цилиндром и колесными цилиндрами устанавливаются нагнетательные (Н) и разгрузочные (Р) электромагнитные клапаны, которые либо поддерживают на постоянном уровне, либо снижают давление в приводах колес или в контурах.

Электромагнитные клапаны приводятся в действие блоком управления, который обрабатывает информацию, поступающую от четырех колесных датчиков, и формирует в соответствии с алгоритмом работы ABS сигналы управления модулятором давления. На основе непрерывно поступающих данных о скорости вращения каждого колеса и ее изменениях БУ определяет момент возможного перехода колеса к блокированию. Задача ABS заключается в недопущении блокирования и юза колеса, чтобы исключить потерю устойчивости и сохранить управляемость ТС при торможении. Поэтому БУ преждевременно дает сигнал управления на сброс давления и включает гидронасос, который возвращает часть тормозной жидкости обратно в питательный бачок главного цилиндра.

В электрогидравлическом модуляторе ABS (рис. 4) скомпонованы электромагнитные клапаны, гидронасос с аккумуляторами давления жидкости, реле электромагнитных клапанов и реле гидронасоса.

Рис. 4. Электрогидравлический модулятор: 1 — электромагнитные клапаны; 2 — реле гидронасоса; 3 — реле электромагнитных клапанов; 4 — электрический разъем; 5 — электродвигатель гидронасоса; 6 — радиальный поршневой элемент насоса обратной подачи; 7 — аккумуляторы давления; 8 — глушители

В гидравлическом блоке (модуляторе) каждому тормозному цилиндру колеса соответствуют один впускной и один выпускной клапаны, которые управляют торможением в пределах своего контура.

Аккумулятор давления предназначен для приема тормозной жидкости при сбросе давления в тормозном контуре. Насос обратной подачи подключается, когда емкости аккумуляторов давления недостаточно, и увеличивает скорость сброса давления. Демпфирующие камеры принимают тормозную жидкость от насоса обратной подачи и гасят ее колебания.

В гидравлическом блоке устанавливается два аккумулятора давления и две демпфирующие камеры по числу контуров гидропривода тормозов.

Гидронасосы обратной подачи электрогидравлического модулятора могут быть как одноступенчатыми, так и двухступенчатыми (рис. 5).

В одноступенчатом насосе обратной подачи ABS (рис. 5, а, б) весь цикловой объем тормозной жидкости засасывается и, соответственно, протекает через трубопроводы за один ход поршня. Необходимое для этого разрежение всасывания достаточно высоко и увеличивается с ростом вязкости тормозной жидкости при низких температурах. Вследствие этого возникает кавитация и связанные с ней потери в производительности насоса.

В двухступенчатом насосе обратной подачи ABS (рис. 5, в, г) пространство за поршнем образует вторую рабочую камеру. Засасывание тормозной жидкости осуществляется в два приема и происходит во время как прямого, так и обратного хода поршня, что увеличивает вдвое объем засасываемой жидкости. Таким образом, весь цикловой объем засасываемой жидкости протекает через трубопровод непрерывно и необходимое для обеспечения этого разрежение засасывания оказывается ниже, что предотвращает появление кавитации.

Рис. 5. Гидронасос обратной подачи и схема его работы: а — всасывание рабочей жидкости одноступенчатым гидронасосом; б — нагнетание рабочей жидкости одноступенчатым гидронасосом; в — всасывание рабочей жидкости двухступенчатым гидронасосом; г — нагнетание рабочей жидкости одноступенчатым гидронасосом; 1 — линия нагнетания; 2 — поршень; 3 — цилиндр; 4 — линия всасывания; 5 — первая рабочая камера; 6 — вторая рабочая камера

Работа системы ABS Bosch 2S происходит по программе, подразделяющейся на три фазы: 1) нормальное, или обычное, торможение; 2) удержание давления на постоянном уровне; 3) сброс давления.

Фаза нормального торможения (рис. 6, а). При обычном торможении напряжение на электромагнитных клапанах отсутствует, из главного цилиндра тормозная жидкость под давлением свободно проходит через открытые электромагнитные клапаны и приводит в действие тормозные механизмы колес. Гидронасос не работает.

Рис. 6. Фазы торможения: а — фаза нормального торможения; б — фаза удержания давления на постоянном уровне; в — фаза сброса давления; 1 — колесный датчик; 2 — колесный (рабочий) цилиндр; 3 — нагнетательный насос; 4 — главный тормозной цилиндр; 5 — блок управления; 6 — аккумулятор давления; 7 — электромагнитный клапан; 8 — электрогидравлический модулятор; 9 — ротор колесного датчика;

Фаза удержания давления на постоянном уровне (рис. 6, б). При появлении признаков блокировки одного из колес БУ, получив соответствующий сигнал от колесного датчика, переходит к выполнению программы цикла удержания давления на постоянном уровне путем разъединения цилиндров — главного и соответствующего колесного. На обмотку электромагнитного клапана подается ток силой 2 А. Поршень клапана перемещается и перекрывает поступление тормозной жидкости из главного цилиндра. Давление в рабочем цилиндре колеса остается неизменным, даже если водитель продолжает нажимать на педаль тормоза.

Фаза сброса давления (рис. 6, в). Если опасность блокировки колеса сохраняется, БУ подает на обмотку электромагнитного клапана ток большей сипы: 5 А. В результате дополнительного перемещения поршня клапана открывается канал, через который тормозная жидкость сбрасывается в аккумулятор давления жидкости. Давление в колесном цилиндре падает. БУ выдает команду на включение гидронасоса, который отводит часть жидкости из аккумулятора давления. Педаль тормоза приподнимается, что ощущается по биению тормозной педали.

Для контроля давления и частоты вращения колеса автомобиля в тормозной системе ABS применяются датчики частоты вращения колеса (скорости) и датчики давления, описанные выше.

Принцип работы, аналогичный ABS 2S, применяется и для ABS 2Е фирмы Bosch (рис. 7), однако в этой системе применяется спиральный цилиндр для уравнивания давления в тормозном приводе задних колес автомобиля, который позволяет вместо четырех электромагнитных клапанов применять три. В состав модулятора, таким образом, входит три электромагнитных клапана, уравнивающий цилиндр, двухпоршневой нагнетательный гидронасос, два аккумулятора давления, реле насоса и реле электромагнитных клапанов.

Рис. 7. ABS 2Е фирмы Bosch в фазе обычного торможения: 1 — электромагнитный клапан; 2 — аккумулятор давления; 3 — главный тормозной цилиндр; 4 — нагнетательный насос; 5 — перепускной клапан; 6 — поршень уравнительного цилиндра; 7 — электромагнитный клапан заднего моста; Пп — переднее правое колесо; Пл — переднее левое колесо; Зп — заднее правое колесо; Зл — заднее левое колесо

Система работает следующим образом. При обычном торможении тормозная жидкость под давлением из главного цилиндра поступает в рабочие цилиндры обоих передних колес и правого заднего колеса через три электромагнитных клапана, которые в исходном положении закрыты. В рабочий цилиндр левого заднего колеса тормозная жидкость подается через открытый перепускной клапан уравнивающего цилиндра. Когда возникает опасность блокировки одного из передних колес, БУ выдает команду на закрытие соответствующего электромагнитного клапана, предотвращая повышение давления в колесном цилиндре. Если опасность блокировки колеса не устранена, к электромагнитному клапану подводится ток, обеспечивающий открытие участка магистрали между рабочим цилиндром колеса и аккумулятором давления. Давление в приводе тормоза падает, после чего БУ выдает команду на включение гидронасоса, который перегоняет жидкость в главный цилиндр через уравнивающий цилиндр.

Когда возникает опасность блокировки одного из задних колес, давление тормозной жидкости будет регулироваться в обоих задних тормозах одновременно, с тем чтобы не допустить движения задних колес юзом.

Электромагнитный клапан привода правого заднего тормоза устанавливается в положение удержания постоянного давления и перекрывает участок магистрали между главным и колесным цилиндрами. На противоположные торцевые поверхности поршня 6 уравнивающего цилиндра начинает действовать давление различной величины, вследствие чего поршень со штоком переместится в сторону наименьшего давления (на рисунке — вверх) и закроет клапан 5, разъединив главный и колесный цилиндры левого заднего тормоза. Поршень уравнивающего цилиндра из-за образующейся разницы давления в рабочих полостях над ним и под ним всякий раз устанавливается в такое положение, при котором давление в приводах обоих задних тормозов одинаково.

Если сохраняется опасность блокировки задних колес, БУ запитывает электромагнитный клапан в контуре задних колес током в 5 А. Золотник электромагнитного клапана перемещается и открывает участок контура между рабочим цилиндром правого заднего тормоза и аккумулятором давления жидкости. Давление в контуре уменьшается. Гидронасос нагнетает тормозную жидкость в главный цилиндр через уравнивающий цилиндр. В результате снижения давления в пространстве над поршнем 6 происходит очередное его перемещение, сжимается пружина центрального клапана, увеличивается объем пространства под верхним поршнем. Давление в левом колесном тормозном цилиндре снижается. Поршень уравнивающего цилиндра вновь устанавливается в положение, соответствующее равенству давлений в приводах обоих задних тормозов. После устранения угрозы блокировки колес электромагнитный клапан возвращается в исходное положение. Поршень уравнивающего цилиндра под действием пружины также занимает исходное нижнее положение.

Более совершенной является ABS 5-й серии фирмы Bosch с блоком 10. Она относится к новому поколению систем ABS, представляя собой замкнутую гидравлическую систему, не имеющую канала для возврата тормозной жидкости в бачок, который питает главный тормозной цилиндр. Схема этой системы показана на примере автомобиля Volvo S40 (рис. 8).

Рис. 8. Схема ABS 5-й серии фирмы Bosch: 1 — обратные клапаны; 2 — клапан плунжерного насоса; 3 — гидроаккумуляторы; 4 — камеры подавления пульсации в системе; 5 — электродвигатель с эксцентриковым плунжерным насосом; 6 — бачок для тормозной жидкости; 7 — педаль рабочего тормоза; 8 — усилитель; 9 — главный тормозной цилиндр; 10 — блок ABS; 11 — выпускные управляемые клапаны; 12 — впускные управляемые клапаны; 13 — дросселирующие клапаны; 14–17 — тормозные механизмы

Электронные и гидравлические компоненты смонтированы как единый узел. В их число входит, кроме указанных в схеме: реле для включения электродвигателя плунжерного насоса 5 и реле включения впускных 12 и выпускных 11 клапанов. Внешними компонентами являются: сигнальная лампа работы ABS в приборной панели, которая загорается в случае возникновения неисправности в системе, а также при включении зажигания в течение 4 с; выключатель стоп-сигнала и датчики скорости вращения колес. Блок имеет вывод на диагностический разъем.

Дросселирующие клапаны 13 устанавливаются для снижения тормозного усилия на задних колесах с целью избежания их блокировки. В связи с тем что тормозная система имеет настройку по более «слабому» заднему колесу (это означает, что давление тормозов задних колес одинаковое, а его величина устанавливается по наиболее близкому к блокированию колесу), дросселирующий клапан устанавливается один на контур.

Тормозные механизмы 14–17 включают тормозные диски и однопоршневые суппорты с плавающей скобой и тормозными колодками, оборудованными скобами контроля износа фрикционных накладок. Тормозные механизмы задних колес аналогичны передним, но имеют сплошные тормозные диски (на передних — вентилируемые) и исполнительный механизм стояночного тормоза, вмонтированный в суппорт.

При нажатии педали тормоза 7 ее рычаг освобождает кнопку выключателя стоп-сигнала, который, срабатывая, включает лампочки стоп-сигналов и приводит ABS в дежурное состояние. Движение педали через шток и вакуумный усилитель 8 передается на поршни главного цилиндра 9. Центральный клапан во вторичном поршне и манжета первичного поршня перекрывают сообщение контуров с бачком 6 для тормозной жидкости. Это приводит к росту давления в тормозных контурах. Оно действует на поршни тормозных цилиндров в тормозных суппортах. В результате этого тормозные колодки прижимаются к дискам. При отпускании педали все детали возвращаются в исходное положение.

Если при торможении одно из колес близко к блокировке (о чем сообщает датчик частоты вращения), БУ перекрывает впускной клапан 12 соответствующего контура, что препятствует дальнейшему росту давления в контуре независимо от роста давления в главном цилиндре. В то же время начинает работать гидравлический плунжерный насос 5. Если вращение колеса продолжает замедляться, БУ открывает выпускной клапан 11, позволяя тормозной жидкости возвратиться в гидроаккумуляторы 3. Это приводит к уменьшению давления в контуре и позволяет колесу вращаться быстрее. Если вращение колеса чрезмерно ускоряется (по сравнению с другими колесами), для повышения давления в контуре БУ перекрывает выпускной клапан 11 и открывает впускной 12. Тормозная жидкость подается из главного тормозного цилиндра и с помощью плунжерного насоса 5 из гидроаккумуляторов 3. Демпферные камеры 4 сглаживают (подавляют) пульсации, возникающие в системе при работе плунжерного насоса.

Выключатель стоп-сигнала информирует модуль управления о торможении. Это позволяет модулю управления более точно контролировать параметры вращения колес.

Диагностический разъем служит для подсоединения Volvo System Tester при выполнении диагностики.

Недостатком системы ABS является то, что на рыхлой поверхности (песке, гравии, снеге) применение антиблокировочной системы увеличивает тормозной путь. На таком покрытии наименьший тормозной путь обеспечивается как раз при заблокированных колесах. При этом перед каждым колесом формируется клин из грунта, который и приводит к сокращению тормозного пути. В современных конструкциях ABS этот недостаток устранен — система автоматически определяет характер поверхности и для каждой реализует свой алгоритм торможения (расширенная антиблокировочная система ABSplus).

Система ABSplus представляет собой программное расширение в блоке управления ABS/ESP. Система ABSplus позволяет на дороге без твердого покрытия (например, щебень или песок) достичь сокращения тормозного пути до 20 %. ABSplus использует датчики системы ESP.

На основании данных датчиков ABS и блока управления ABS система распознает характер дорожного покрытия. Сокращение тормозного пути на дороге без твердого покрытия достигается за счет кратковременного контролируемого блокирования колес. При этом перед заблокированными колесами образуется буртик из материала дорожного покрытия, который оказывает тормозящее воздействие и тем самым укорачивает тормозной путь. Через определенные промежутки времени колеса периодически деблокируются и начинают вращаться, в результате чего сохраняется управляемость автомобиля.

Простейший способ торможения автомобиля

Многие водители считают, что чтобы быстро остановить автомобиль, необходимо нажать и удерживать педаль тормоза (тормоз в пол). Безусловно, такой способ заставит автомобиль остановиться, но такое торможение не будет эффективным.

При торможении в пол происходит блокировка колес, т.е. колеса автомобиля перестают вращаться. На первый взгляд кажется, что с заблокированными колесами автомобиль остановится быстрее. Но это только на первый взгляд. Вспомним небольшой элемент школьного курса физики: «Сила трения покоя всегда больше, чем сила трения скольжения». Т.е. если колеса автомобиля катятся (незаблокированы), то автомобиль затормозит быстрее, чем в случае с заблокированными колесами. Это обусловлено тем, что в первом случае пятно контакта колес автомобиля находится в неподвижном состоянии относительно дорожного полотна, т.е. действует сила трения покоя. Во втором же случае, когда колеса автомобиля заблокированы, на него действует сила терния скольжения.

Существует также второй недостаток простейшего способа торможения — автомобиль с заблокированными колесами полностью теряет управляемость. Т.е. если в повороте заблокировать колеса, то автомобиль продолжит свое движение по инерции прямо, а не в сторону повернутых колес.

Очевидно, что простейший способ торможения несовершенен, а иногда и опасен. Поэтому для помощи водителю при торможении были разработаны специальные антиблокировочные системы тормозов (АБС).

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.

Нет ничего идеального

Может создаться впечатление, что антиблокировочная система идеальна и безукоризненна. На самом деле это не так, и у неё есть свои недостатки, о которых нужно знать.

Так, к примеру, АБС может оказать медвежью услугу при торможении на снежной, песчаной, грунтовой дороге или на льду. Дело в том, что в этих случаях идеальным с точки зрения длины тормозного пути будет заблокированное колесо, особенно если оно обуто в шипованную резину.

Но зато во всей красе ABS себя демонстрирует на мокром, сухом и ровном покрытии – тут равных ей нет.

На этом, уважаемые читатели и подписчики, наш краткий рассказ об антиблокировочной системе можно завершить.

В заключение хотелось бы сказать, что какой бы совершенной ни была электроника автомобиля, водителем всегда остаётся человек. Поэтому расслабляться за рулём, уповая на всесильные современные технологии, всё же не стоит.

Бдительность и внимание на дороге – это то что в первую очередь убережёт Вас и Ваших близких от неприятных ситуаций.

До новых встреч, друзья!

Подписывайтесь на новый материал и поделитесь полученными знаниями, ведь это наша безопасность и безопасность наших близких.

ВО ВЛАСТИ ПРОЦЕНТОВ

Задача ABS — сохранение управляемости при экстренном торможении. Известно, что у блокированного колеса сцепление с покрытием дороги ниже, чем у катящегося, — создаваемые им тормозные силы меньше, а управляющие вовсе отсутствуют. В лучшем случае автомобиль скользит прямо, в худшем — по неконтролируемой траектории с непредсказуемым результатом. ABS же контролирует работу колеса на границе между максимально возможным (в конкретных условиях) сцеплением и срывом в блокировку, не позволяя ей развиться. Разумеется, сам коэффициент сцепления шин с дорогой от ABS не зависит. На льду он может оказаться раз в десять ниже, чем на сухом асфальте, — значит, и управляемость автомобиля будет разная. Но в обоих случаях ABS обеспечивает максимум возможного. При достаточно точной настройке она способна действовать даже более эффективно, чем водитель-ас.

Устройство и основные компоненты системы

Компоненты системы ABS

В 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 тормозной жидкостью 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.

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.

ABS что это? Антиблокировочная система автомобиля.

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).

Современная АБС представляет собой сложное устройство, состоящее из нескольких датчиков, которые подсоединены к электронному блоку управления транспортного средства.

Фаза нормального торможения

При обычном тормо­жении напряжение на электромагнитных клапанах отсутствует, из главного цилиндра тормозная жидкость под давлением свободно проходит через открытые электромагнитные клапаны и приводит в действие тормозные механизмы колес. Гидронасос не работает.

Рис. Фазы торможения: а) фаза нормального торможения; б) фаза удержания давления на постоянном уровне; в) фаза сброса давления; 1 – ротор колесного датчика; 2 – колесный датчик; 3 – колесный (рабочий) цилиндр; 4 – электрогидравлический модулятор; 5 – электро­магнитный клапан; 6 – аккумулятор давления; 7 – нагне­тательный насос; 8 – главный тормозной цилиндр; 9 – блок управления

Задача каждого водителя — избежать ДТП, и антиблокировочная система оказывает в этом неоценимую помощь.