История [ править | править код ]
Впервые проблема блокировки колес при торможении выявилась на железнодорожной машине, так как заблокированные колеса оказывают существенно меньшее тормозное действие, а на ободе колеса появляется выработка, снижающая ходовые качества вагона или локомотива. Кроме того, при заблокированных колесных парах существенно увеличивается вероятность схода с рельсов. Проблема была решена применением автоматических регуляторов тормозных сил, известных сегодня как грузовой авторежим. На электропоездах и трамваях, где служебное торможение электрическое, блокировку колес предотвращают электрические и электронные системы, автоматически регулирующие ток возбуждения тяговых электродвигателей, работающих при торможении в режиме генератора. Такие системы известны с 1920-х годов. Также в 1920-е годы появились первые АБС для установки на шасси самолётов. Здесь нужно было решать проблему управляемости самолета при пробеге по взлетно-посадочной полосе. Первые продукты были созданы французской компанией Avions Voisin— производителем автомобилей и авиатехники .
В те времена на большинстве автомобилей были механические тормоза с тросовым приводом и требовали от водителя значительной физической силы, иными словами, приходилось сильно давить на педаль тормоза, вызывая тем самым блокировку колёс, что, в свою очередь, негативно сказывалось на управляемости автомобиля. Позже появились гидравлические тормоза c вакуумным усилителем, но и эта система не решала проблемы блокировки колёс.
В 1936 году Bosch запатентовала технологию предотвращения блокировки колёс при резком торможении. Но на практике реализовать эту идею не удалось из-за отсутствия в те годы цифровой электроники, которая позволила бы за доли секунды реагировать на блокировку колёс. Ситуация изменилась в 1960-е годы с появлением полупроводниковых технологий, которые постепенно дошли и до автомобильной промышленности. Но первые образцы АБС, появившееся в 1971 году на одной из моделей концерна General Motors, оказались даже опасными, поскольку не решали проблемы заклинивания передних ведущих колёс.
Первую, по-настоящему работоспособную АБС изобрели немцы. Кроме Bosch, с 1964 года работу над созданием АБС начала компания Teldix GmbH. Её инженер Гейнц Либер разработал фундаментальные основы будущей АБС. Позже он возглавил отдел электрики и электроники концерна Daimler-Benz и в 1970 году Daimler-Benz торжественно объявил о создании первых работоспособных АБС. Система под названием «ABS 1» состояла из электронного контроллера, датчиков скорости, установленных на каждом колесе, и двух или более гидравлических клапанов в тормозном контуре. Система работала от данных о разности скоростей вращения разных колёс: если они вращались с разной скоростью, то контроллер, дозируя тормозное усилие, выравнивал скорость вращения. После этого система давала возможность увеличить тормозное усилие .
Комплексные испытания этой системы выявили один существенный недостаток — ненадёжность электронных компонентов. По предложению Daimler-Benz к проекту были привлечены инженеры Bosch, которые работали независимо от Либера и приобрели огромный опыт в области автомобильной электроники.
Таким образом для работы по созданию серийной антиблокировочной системы объединились удачные идеи Либера и огромный опыт инженеров Bosch в сфере разработки и производства цифровых электронных компонентов. В середине 1970-х годов АБС начали устанавливать опционально (по желанию клиента и за дополнительную плату) на автомобили представительского класса, а с 1978 года штатно на двух немецких автомобилях — Mercedes Benz W116 (S-класс) и BMW 7-й серии, причём стоимость системы в то время составляла примерно 10 % от стоимости всего автомобиля . С июля 2004 года каждый новый автомобиль, продаваемый в странах Евросоюза, должен быть оборудован системой АБС в стандартной комплектации.
Антиблокировочная тормозная система (АБС)
Добрый день, сегодня расскажем про очень важную систему современных автомобилей Антиблокировочная тормозная система (АБС). Процесс торможения должен быть плавным, в противном случае автомобиль может пойти юзом, и водитель потеряет контроль над его управлением. Причиной тому — скольжение заблокированных колес по дороге. Чаще всего возникает такая ситуация при резком торможении на мокрой или обледенелой поверхности.
Антиблокировочная тормозная система (АБС)
Как известно, эффективное торможение заключается в гашении скорости толчками, при которых педаль тормоза быстро нажимается и отпускается, но зачастую в момент опасности водитель об этом правиле забывает напрочь и “бьет” по тормозам со всей силы. Колеса моментально блокируются, снижается их сцепление с дорогой, начинается скольжение и автомобиль становится неконтролируемым.
Примерно 10% аварий приходятся как раз на этот случай. Чтобы предотвратить блокировку колес при экстренном торможении, была изобретена Антиблокировочная тормозная система ABS. Данное изобретение позволило спасти ни одну сотню тысяч человеческих жизней, предотвратив самые страшные аварии.
Антиблокировочная тормозная система состоит из ряда устройств, работающих в комплексе. Они передают колесам импульсы давления тормозной жидкости в самом оптимальном режиме. Это датчики на колесах, модуляторы или управляющие клапаны, а также электронный блок управления.
Датчики скорости
Эти устройства устанавливаются на ступицах колес. Происходит это следующим образом: зубчатый венец закрепляется на ступице, над торцом венца неподвижно зафиксирован датчик, состоящий из магнитного сердечника, что находится внутри катушки. Вращение колеса передает импульсы зубчатому венцу, а в его катушке индуцируется электрический ток, параметры которого отражают угловую скорость вращения колеса.
Блок управления
Вся информация с датчиков скорости поступает и обрабатывается в электронном блоке управления ЭБУ. В его задачу входит “отслеживание” тех моментов, когда может произойти блокировка колес. Как известно, это происходит при избыточном давлении тормозной жидкости в магистрали, что подводит ее к колесу. Как только электронный блок управления “заметит” это, то произойдет снижение давления.
Модуляторы или управляющие клапаны
Именно эти устройства регулируют давление в тормозной системе. Обычно команды от ЭБУ исполняют два электромагнитных клапана. При закрытии первого клапана происходит перекрывание доступа тормозной жидкости в магистраль. При открытии второго клапана тормозная жидкость беспрепятственно идет в резервуар гидроаккумулятора. Таким образом происходит регулирование давления в тормозной системе.
Антиблокировочная тормозная система
Антиблокировочная тормозная система различается по количеству каналов. Существует:
— одноканальная Антиблокировочная тормозная система ABS, в которой тормозное усилие ограничивается во всей системе; — двуканальная Антиблокировочная тормозная система ABS, когда тормозное усилие будет ограничиваться только по правым или левым колесам; — многоканальная Антиблокировочная тормозная система ABS с ограничением тормозного усилия на каждом из четырех колес.
ЕЩЁ Автостатьи,
Теория и навыки вождения
Движение накатом: мифы и реальность
Последняя Антиблокировочная тормозная система является самой дорогой и эффективной. Количество датчиков скорости, каналов и клапанов в такой системе равно количеству колес.
Автомобиль с ABS даже при экстренном торможении не уйдет с заданного курса, поможет объехать препятствие и избежать опасного заноса. Работе данной системы характерны импульсивные толчки на педали тормоза и своеобразный звук, исходящий из блока модуляторов
Важно знать, что торможение на автомобиле с антиблокировочной системой должно быть однократным и непрерывистым. Следует с усилием нажать на педаль тормоза и удерживать ее, пока ABS сама создаст наименьший тормозной путь
Антиблокировочная тормозная система дает возможность одновременно тормозить и маневрировать, а при входе и выходе из поворота тормозить эффективно и безопасно. Стоит отметить, что при срабатывании ABS происходит небольшое увеличение тормозного пути.
На сегодняшний день ABS становится многокомплексной, состоящей из разнообразных систем активной безопасности. Ее удешевление и постоянное усовершенствование в ближайшее время приведет к тому, что ABS станет неотъемлемой системой всех легковых автомобилей.
Система АБС: назначение и особенности
Перед тем, как рассматривать ABS, что это такое и как устроена система, необходимо разобраться с основным назначением и функциями. Начнем с того, что на панели приборов большинства авто при включении зажигания кратковременно загорается индикатор «ABS». Также при резком нажатии на педаль тормоза удается ощутить характерную вибрацию педали. Все это указывает на наличие и работоспособность указанной системы на машине.
Так вот, ABS или антиблокировочная система не позволяет колесам блокироваться при активном торможении. Такая система позволяет избежать полной потери управляемости в случае блокировки управляемых колес. Если точнее, АБС – это система, позволяющая управлять давлением в тормозных магистралях.
Начнем с того, что автомобиль без АБС с нажатой педалью тормоза и на полностью заблокированных колесах просто скользит, не реагируя на руль. Чтобы получить возможность управлять машиной, следует отпустить педаль тормоза и частично разблокировать колеса, позволив им вращаться.
Автогонщики и водители-профессионалы хорошо знают эту особенность, практикуя на автомобиле без АБС так называемый прием импульсного (ступенчатого) торможения. Весь прием сводится к тому, что водитель быстро нажимает и затем слегка приотпускает педаль тормоза, тем самым блокируя колеса для торможения, однако, не допуская полной блокировки, чтобы не произошло потери управляемости.
Само собой, обычный водитель, а не опытный профессионал при экстренном торможении испытывает моментальный испуг и сильно нажимает на тормоз. При этом машина без АБС становится попросту неуправляемой, вращение рулем во время торможения не позволяет изменить траекторию движения транспортного средства.
В такой ситуации теряется контроль над авто, не получается объехать препятствие, каким либо образом изменить траекторию движения авто при торможении и т.д. Естественно, все эти факторы долгое время оставались причиной многочисленных ДТП с серьезными последствиями.
Решить проблему была призвана система АБС. В двух словах, когда водитель сильно жмет на тормоз, система фактически имитирует работу гонщика-профессионала, который очень быстро нажимает и приотпускает тормоза. При этом электроника справляется с задачей намного быстрее и эффективнее по сравнению с человеком.
Вибрации, которые ощущаются при работе АБС на педали тормоза в виде «трещетки» и есть те самые импульсы-нажатия. Если точнее, как только система определяет, что колесо блокируется, она снижает давление в тормозной магистрали на данном колесе, чтобы позволить ему вращаться.
Пока водитель не отпустит педаль тормоза процесс блокировки и разблокировки колеса происходит непрерывно по несколько раз в секунду до момента, пока водитель не перестанет сильно жать на педаль. Система ABC настроена так, что антиблокировка ABS срабатывает только при активном торможении, то есть при легком подтормаживании ее работа зачастую не ощущается.
Еще следует добавить, что на авто с АБС машина при экстренном торможении имеет увеличенный тормозной путь по сравнению с моделями без такой системы в точно таких же условиях. Другими словами, ошибочно думать, что антиблокировочная система необходима для уменьшения тормозного пути. Главная ее задача — сохранить управляемость во время торможения, а также обеспечить равномерное и по возможности прямолинейное торможение.
Если же говорить о тормозном пути, все будет зависеть от покрытия. Например, если резко тормозить на сухом асфальте, АБС уменьшает тормозной путь, не позволяя колесам скользить. Если же тормозить на рыхлых поверхностях, на снегу или на льду, заблокированные без ABS колеса зарываются и тормозной путь меньше.
Однако, даже с учетом увеличения тормозного пути, именно АБС сохраняет возможность маневрирования и управления автомобилем, что зачастую намного важнее.
Отличия тормозной системы грузового и легкового автомобилей, классификация по принципу действия
Конструктивно тормозные системы грузовика и легковой машины почти не отличаются. Главной особенности являются габариты и вес комплектующих узлов. Условно тормоза грузовика бывают следующих видов (по принципу действия).
Механические
Применяются в системе ручного / стояночного тормоза. В состав механизма входят рычаги, тяговая система, уравнители и другие элементы. Приводной узел подает ручнику информацию о фиксации автомобиля на одном месте даже при нахождении под сильным наклоном. Применяется механизм на парковке, во дворе и других местах, когда необходимо обеспечить нахождение машины на одном месте и избежать ее скатывания.
Гидравлические
Распространенный вид приводного механизма, востребованный, как правило, на легковых автомобилях. Конструктивно в состав привода входит гидроусилитель, педаль, цилиндры тормозов и колес, трубки и трубопроводы. В такой системе сочетается эффективность работы, доступность, легкость обслуживания и возможность покупки комплектующих во всех автомобильных магазинах.
Конструктивно гидравлические тормоза бывают:
Дисковые
Отличаются надежностью и эффективностью. Конструктивно состоят из накладок, охватывающих диск, установленный и вращающийся на колесной ступице. При срабатывании тормоза работает приводной механизм, воздействующий на накладки. Последние сдавливают на диск с двух сторон, тормозят его и останавливают транспортное средство.
Барабанные
Более доступный вид тормозов, предусматривающий установку специальных накладок внутри барабанной полости. После нажатия педали колодки расходятся и контактируют со стенкой барабана, предотвращая вращение колеса. Чем сильнее нажатие на педаль, тем быстрей останавливается транспортное средство.
Барабанный тормозной механизм проигрывает дисковому по всем параметрам. Чтобы сэкономить на изготовлении автомобиля, производители часто ставят дисковый вариант спереди, а «барабаны» остаются для задней оси.
Гидравлический привод появился еще в 1910-1915-х годах, а в автомобилестроении применяется с 1924-го. Популярность обусловлена одновременным торможением колес, небольшим временем срабатывания (до 0,2 с), высоким КПД на уровне 90%, небольшими габаритами / массой и простой конструкцией.
Пневматические
На легковых машинах они не применяются. По особенностям работы система имеет много общего с гидравлической с той разницей, что главным рабочим элементом является не жидкость, а воздух, поступающий под давлением с помощью компрессора.
После нажатия на педаль воздух направляется к тормозным элементам и обеспечивает их работу. Дополнительно применяются и другие виды тормозных систем— вакуумная, электрическая и комбинированная. Они используются реже, поэтому не будем останавливаться на них подробно.
Особенности
Антиблокировочную систему ставят на тормоза, чтобы она могла повлиять на их работу. Во время движения автомобиля сила трения колес выше, чем скольжения. Поэтому плавно перекатывающееся колесо имеет более высокое сцепление, чем во время скольжения после блокировки. Во втором случае увеличивается тормозной путь и повышается вероятность неблагоприятного исхода.
В некоторых ситуациях скольжение происходит не во время прямого направления, поскольку траектория меняется из-за преобладания боковых сил. Эти факторы провоцируют неконтролируемое движение авто.
При создании усилия, которое приходится на тормозной механизм, скорость вращения замедлится, при этом колеса не заблокируются, поэтому маневренность не пострадает. Иногда это устройство используется в качестве базы для подключения более сложных систем.
Без системы АБС водители решают проблему с помощью многократного нажима на педаль. Короткие, но периодичные движения не позволят колесам заблокироваться. Даже в том случае, если человек не потеряется в стрессовой ситуации, это не всегда помогает, особенно когда оси колес движутся по разным типам поверхности.
Признаки неисправности АБС
Первый, и самый очевидный признак — это сигнальная контрольная лампа «ABS» на приборной панели. Она обязательно загорается при запуске автомобиля (для контроля ее исправности), и гаснет через короткое время. На некоторых машинах для завершения внутреннего тестирования требуется проехать несколько метров.
- Признак неисправности АБС, который можно диагностировать своими ощущениями — это блокировка колес при торможении на скользкой поверхности. Симптом явный, поскольку водитель привыкает к поведению автомобиля в различных дорожных условиях. Если на участке дороги, где еще вчера торможение происходило безопасно, машина пошла «юзом» — есть повод прозвонить датчики или хотя бы проверить (поменять) предохранители.
- Второй симптом неисправного датчика (датчиков) — антиблокировочная система срабатывает «почем зря». То есть, на сухой дороге и с нормальным износом покрышек, одетых по сезону, вы постоянно ощущаете характерный тремор педали тормоза. Как будто вы тормозите на летней резине по льду.
Пока вы не отремонтировали антиблокировочную систему, резко снижена безопасность вождения. Кроме того, неработающие датчики нарушают работу других систем активной безопасности: таких, как противозаносная и предотвращающая опрокидывание автомобиля.
Конструкция и назначение составляющих частей
Устройство антиблокировочной системы состоит из трех основных составных элементов:
- Колесные датчики скорости
- Блок (модуль) управления
- 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.
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.
Принцип работы АБС
Условно работа антиблокировочной системы делится на 3 этапа:
- Блокировка колес – эбу посылает сигнал для активации системы;
- Срабатывание исполнительного устройства – гидравлический блок меняет давление в системе, что приводит к разблокировке колес;
- Деактивация системы при восстановлении вращения колес.
Стоит учесть, что весь процесс контролируется алгоритмами, заложенными в программное обеспечение блока управления. Надежность системы заключается в том, что ее срабатывание происходит еще перед тем, как колеса потеряют сцепление с дорогой. Аналог, который работает только на основе данных о вращении колес, имел бы более простое устройство и принцип действия. Однако такая система работала бы ничем не лучше первых разработок Габриеля Вуазена.
По этой причине АБС реагирует не на изменение скорости вращения колес, а на силу нажатия педали тормоза. Другими словами, система срабатывает заранее, как бы предупреждая возможный занос, определяя как скорость вращения колес, так и силу нажатия на педаль. Блок управления рассчитывает возможное скольжение, и активирует исполнительное устройство.
Срабатывает система по следующему принципу. Как только возникает экстренная ситуация (водитель резко нажал на педаль тормоза, но колеса еще не заблокировались), гидромодулятор получает от блока управления сигнал и перекрывает два клапана (на впуске и на выпуске). Благодаря этому давление в магистрали стабилизируется.
Затем исполнительное устройство выполняет пульсацию тормозной жидкости. В этом режиме гидромодулятор может либо обеспечить медленное проворачивание колеса, либо самостоятельно повышать/понижать давление тормозной жидкости. Эти процессы зависят от модификации системы.
Когда срабатывает АБС, водитель сразу это почувствует по частой пульсации, которая передается также и на педаль. О том, активна ли система или нет, можно узнать по ласпочке на кнопке активации. Сам принцип работы системы повторяет навык опытных автомобилистов, только делает это намного быстрее – около 20 раз за секунду.
