Устройство и принцип работы системы abs

Разновидности систем

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

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

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

Какие бывают неисправности

Что касается надежности антиблокировочной системы, то это одна из самых надежных систем автомобиля. Ее элементы редко когда выходят из строя, а связано чаще всего это с нарушением правил эксплуатации и обслуживания. Все электронные части надежно защищены от перегрузок предохранителями и реле, поэтому блок управления не даст сбоя.

Самые распространенные неисправности системы – выход из строя датчиков колес, так как они расположены в таких местах, в которых крайне сложно исключить попадание на них воды, пыли или грязи. Если подшипник ступицы сильно люфтит, то датчики будут работать со сбоями.

Другие неполадки уже связаны больше с сопутствующими системами автомобиля. Примером тому является снижение напряжения в электрической сети машины. В этом случае ABS отключится из-за сработавшего реле. Та же проблема может наблюдаться при скачках напряжения в сети.

Если антиблокировчная система самостоятельно отключилась, не стоит паниковать – машина просто будет себя вести, как если бы в ней не было АБС.

Ремонт и обслуживание тормозной системы авто с ABS имеет свои особенности. Например, прежде чем менять тормозную жидкость, необходимо при выключенном зажигании несколько раз нажать на тормоз и отпустить (около 20 раз). Это сбросит давление в аккумуляторе гидроблока. О том, как правильно заменить тормозную жидкость и затем прокачать систему, читайте в отдельной статье.

О неисправности АБС водитель сразу узнает по соответствующему сигналу на приборной панели

Если сигнальная лампочка то загорится, то погаснет – следует обратить внимание на контакт датчиков колес. Скорее всего, из-за потери контакта блок управления не получает сигнал от этих элементов, и сигнализирует о неисправности

КАБИНЕТ ТЕРАПЕВТА

У ABS есть лампа-индикатор отказа. Предусмотрено и считывание кодов неисправностей. Можно также отслеживать параметры элементов и управлять некоторыми из них — например, клапанами и насосом модуля ABS. Лучше всего использовать дилерское диагностическое оборудование. Система достаточно надежна и включает в себя не слишком много элементов. Большая часть неисправностей ABS связана с внешними воздействиями.

Ошибки модуля управления.

Чаще всего это внутренние электронные неисправности модуля. Иногда такие ошибки носят случайный характер, то есть после удаления больше не возникают. Если же ошибки не удаляются или возникают повторно, модуль управления подлежит замене: ремонт не предусмотрен.

Ошибки датчиков скорости колес.

Другие типы ошибок.

Модуль ABS связан по CAN-шине с другими модулями управления. Часть ошибок может иметь отношение к самой цепи связи. К ABS относится и датчик педали тормоза. Иногда лампу ошибки зажигают другие модули. Либо она реагирует на неисправности, даже не связанные напрямую с ABS.

ABS – это антиблокировочная система тормозов. Из названия сразу становится понятным ее предназначение. Но как же она работает?

Для чего нужна ABS

Каждый водитель знает, что во время торможения рано или поздно может наступить момент, когда колеса перестают вращаться и автомобиль начинает идти юзом. Такая ситуация опасна тем, что машина становится неуправляемой. Колеса, которые не вращаются, даже если их повернуть рулем, не смогут изменить траекторию движения автомобиля.

Блокировка колеса возникает тогда, когда сила торможения превышает коэффициент сцепления шины с дорогой. Этот момент возникает каждый раз в разное время и на льду наступит гораздо раньше, чем на сухом асфальте. Поэтому торможение во время гололеда (да еще экстренное!) превращается в весьма сложное задание.

Чтобы облегчить вождение автомобиля в сложных погодных условиях, была разработана антиблокировочная система тормозов.

Как работает ABS

Принцип работы антиблокировочной системы весьма прост – она способна обнаруживать блокировку одного или нескольких колес и, когда это происходит, «отключает» тормоза. Это равносильно тому, как если бы Вы отпустили педаль тормоза. Когда колесо снова начинает вращаться, ABS регистрирует начало вращения и вновь «включает» торможение…

Главная «фишка» всех этих действий в том, что ABS отключает и включает тормоза до 30 раз в секунду! Во время работы системы педаль тормоза дрожит под ногой, а на некоторых автомобилях слышно стрекотание работающих клапанов. При этом колеса продолжают вращаться, автомобиль не теряет управление, а торможение происходит с максимальной эффективностью.

Устройство ABS

Антиблокировочная система тормозов имеет в своем составе весьма скромное количество крупных модулей. В их число входят датчики вращения колес, блок клапанов и управляющий блок. Все.

Датчики вращения служат для определения вращения колеса. Если вращения нет, но автомобиль движется, значит, колесо заблокировано. Сигнал с датчика приходит в управляющий блок, а он включает соответствующий клапан. Клапан перекрывает соответствующую тормозную магистраль, отключая тем самым тормоза. Соответственно, когда колесо начинает вращаться, сигнал идет по той же цепочке, но команда от управляющего блока отключает клапан. Подача тормозной жидкости возобновляется и торможение продолжается.

Антиблокировочные системы делятся на три вида:

1) Одноканальные. Простейшие ABS, способные управлять блокировкой и торможением только на всех колесах сразу. Малоэффективны в случаях, когда колеса разных бортов едут по разным покрытиям (классическая ситуация: под левыми колесами асфальт, а под правыми – лед).

2) Двухканальные. Работают с двумя тормозными контурами по отдельности. Если контуры распределены по бортам, то вращение колес будет регулироваться более эффективно, чем при одноканальной ABS

3) Многоканальные. Воздействуют на каждое колесо индивидуально. Такие ABS наиболее эффективны, поскольку способны управлять любым колесом именно так, как нужно в данный момент времени. Торможение будет отличным, даже если под всеми колесами будут совершенно разные покрытия.

Управляющий блок ABS имеет встроенную систему самодиагностики. Опрос датчиков и определение работоспособности системы обязательно происходит после включения зажигания. В это время на панели приборов обязан светиться специальный указатель. После нескольких секунд он так же обязан погаснуть. Если указатель продолжает светиться, значит, в ABS присутствует неисправность. Эксплуатировать автомобиль с неработающей антиблокировочной системой крайне нежелательно – нужно провести диагностику и ремонт.

Устройство и принцип работы

Давайте более подробно узнаем как работает ABS в автомобиле. Принципиальное устройство системы АБС достаточно простое.

Она состоит из датчиков, определяющих то, с какой скоростью вращается каждое колесо (они устанавливаются внутри ступицы). Модулятора, задачей которого является смена давления тормозной жидкости и блока управления. Это все, что входит в систему ABS.

Колёсные датчики непрерывно совершенствуются, становясь всё компактней и надёжней, и работая всё чётче. Когда-то такой датчик был только один, и устанавливали его на задний мост.

Затем датчиками стали снабжать также передние колёса. А в наши дни ABS в машине подразумевает оснащение датчиком каждого колеса отдельно и соединение этого датчика с индивидуальным модулятором.

Система антиблокировки (АБС) последних поколений не только следит за скоростью вращения колёс. Устройство ABS строго контролирует все составляющие общих показателей динамики автомобиля – как продольной, так и поперечной. Полученные данные система анализирует и соответственно корректирует давление в тормозной системе. А при необходимости может даже принудительно изменить силу тяги двигателя.

То есть, если в ходе маневра с торможением колесо буквально “стопорится” (и датчики определяют показатель угловой скорости, приближающийся к нулевому), об этом в доли секунды узнаёт управляющий блок системы, который немедленно принимает решение о том, что колесо необходимо “растормаживать”.

Для этого соответствующий модулятор ABS снизит давление тормозной жидкости и оперативно направит её избыток в гидроаккумулятор. И так будет продолжаться, пока колесо снова не станет управляемым и маневренным и успешно “зацепившись” за дорожное полотно снова не станет вращаться. Колесо разблокировано, его скорость снова повысилась?

Система АБС вернёт давление тормозной жидкости и будет снова притормаживать колесо. Это будет повторяться, пока автомобиль не остановится окончательно, или пока водитель не перестанет давить на тормоз. Если система не исправна, то в этом случае загорается лампочка аниблокировочной системы ABS на консоли приборной доски.

Технический прогресс постепенно делает вождение автомобиля всё более безопасным. Безусловно, система ABS на автомобилях, как и прочая “умная” электроника – это не абсолютное спасение от любых аварийных ситуаций и не замена мастерству вождения.

Однако доказано: правильно настроенная на полностью исправном автомобиле ABS позволяет сэкономить до четверти тормозного пути и даёт водителю шанс для успешного маневра. Это драгоценная возможность, которая уже спасла и ещё спасёт не одну жизнь!

Всем удачи и хороших тормозов!

Поделитесь информацией с друзьями:

Идея создания ABS

Ещё до нашествия Гитлера на Европу идея создать подобную систему родилась в головах передовых инженеров того времени. И планировали применить такую систему не где-нибудь, а в самой авиации. Но материалы и технологии, используемые в тот период времени, к сожалению, не давали возможности этого сделать.

В 1964 году инженеры компании Мерседес взялись за это дело, засучив рукава. Помогали им в этом специалисты компаний Bosch и Teldix. И в первую очередь были собраны все патенты, а также отчёты за последние годы, где так или иначе упоминалось о системе ABS.

Исследования, так успешно начатые, стали приносить результаты. Инженеры определились с общей схемой создания новой системы, способной стать прорывом в технологиях будущего. Расчёт скорости вращения колёс возлагали на датчики, которые тогда ещё ставились только на переднюю ось. Эти самые измерения датчик посылал в блок управления, а при необходимости давал поправки ИУ настроить давление в тормозной системе, а вернее, в какой-либо её части. Но всё выходило гладко только на бумаге. Но как известно, все гениальные открытия человечества были сделаны сначала на бумаге, а уже потом перенесены на практическое поле деятельности.

Вначале система ABS в реальных ситуациях работала с ошибками. Реагировала на изменение сцепления колёс с запозданиями и, одним словом, была ненадёжной.

Первого успеха инженеры системы ABS достигли в 1967 году, когда заменили датчики на механической основе, снабжённые колёсиками, бесконтактными вариантами. Принцип действия в этом случае использовался наподобие электромагнитной индукции. И преимущества здесь были явно налицо: система ABS ложно не срабатывала, была устойчива к механическим воздействиям и долгое время не изнашивалась.

Уже в середине двадцатого столетия компания Мерседес представила на обозрение общественности первую систему ABS с электронным управлением, предназначенную для автобусов, грузовиков и легковых автомобилей. Новые датчики передавали блоку управления сигналы, а тот управлял гидравликой, то есть размещённым модулем между суппортами и тормозным цилиндром.

Сегодня даже самая современная система ABS повторяет принцип самой первой модели. Всё происходит за счёт работы датчиков, которые отслеживают скорость вращения колёс и дают информацию об этом БУ. А тот сравнивает эти значения и подаёт соответствующие команды электромагнитным составляющим, в частности клапану гидромодуля.

Mercedes первыми представили электронную ABS

Сами клапаны предназначены, для того чтобы регулировать давление в тормозной системе. И делается это своеобразно — по паре на каждый из контуров. Когда происходит резкое и неожиданное торможение, составляющие системы АБС с частотой в несколько десятков раз в секунду начинают двигаться и происходит замедление транспортного средства. При работе клапанов водители часто слышат их стрекот, означающий, что колёса переживают процесс блокировки/разблокировки. И давление при этом в нескольких контурах или в одном из них мгновенно поднимается, а затем тут же стравливается. Что касается колодок, то они соответственно сжимают и отпускают диск, обеспечивая надёжное торможение. Вот так работает ABS.

Понятно, что самым главным при управлении автомобилем становится своевременное торможение. И удержать автомобиль в таких условиях очень сложно. Но вот система ABS прекрасно с этим помогает справиться.

По сути, система ABS — это довольно сложная антиблокировочная система, представляющая электронно-механическую цепь, не позволяющую автомобилю блокировать колёса при резком торможении. И особенно нужна система ABS при вождении на дорогах, где колёса транспортного средства недостаточно хорошо цепляются за дорожное покрытие. Другими словами, когда едешь по гравию, снегу, снегу или даже по льду. Идеальная система безопасности на дорогах России, где более половины месяцев зима.

Никаких сложностей обучение вождению на автомобиле с ABS не вызывает. Можно ехать на высокой скорости и не бояться резких торможений, ведь тормозной путь заметно снижается.

Если нужно узнать, оборудован ли ваш автомобиль такой системой, достаточно повернуть ключ зажигания. И тогда загорится надпись на панели приборов. Ещё систему ABS можно определить и по другим параметрам, в том числе и по слишком чувствительной тормозной педали.

Значок АБС на панели приборов

Устройство

В состав системы входят электронные, механические и гидравлические узлы, органично вписанные в традиционные тормоза. Всё сделано так, чтобы при выходе из строя элементов, относящихся к ABS, функциональность торможения не изменилась.

Датчики скорости

Теоретически в наиболее функциональной системе их должно быть пять, один измеряет скорость автомобиля в целом, остальные отслеживают частоту вращения каждого колеса, которая связана с линейной скоростью протектора шины. Оценке подлежит как разница скоростей, так и динамика их изменения.

Каждый датчик представляет собой электромагнит, включающий сердечник и намотанную на него катушку индуктивности. Узел закрепляется на кулаке подвески или чулке полуоси, а его выступающий наконечник с небольшим зазором отслеживает вращение задающего диска, связанного со ступицей колеса.

Иногда это зубчатый венец, иногда просто намагниченная короткими отрезками составная часть ступичного подшипника. Встречаются и устройства на эффекте Холла, они более быстродействующие, хотя особой необходимости в этом нет.

На выходе датчика образуется импульсный электрический сигнал, каждый пик которого соответствует одному зубцу или магнитной метке. Частота этих импульсов пропорциональна скорости вращений колеса.

Сигнал передаётся по экранированному кабелю в управляющий блок АБС, где усиливается и преобразуется в цифровой формат. Блок непрерывно отслеживает полученные данные, принимая их как информацию о мгновенной скорости вращения колёс.

Клапаны

Для выполнения команд электронного блока на изменение давления в тормозных магистралях нужны устройства, преобразующие электрические сигналы в силовые гидравлические.

В этой роли выступают управляющие клапаны. Они представляют собой классические соленоиды, штоки которых связаны с нормально закрытыми или открытыми гидравлическими запирающими конусами.

Как правило, устанавливается по два клапана на колесо, нормально открытый (то есть не препятствующий потоку при отсутствии управляющего напряжения) впускной и нормально закрытый выпускной. Первый подаёт давление на рабочий цилиндр тормоза, второй его сбрасывает.

Существует три режима работы клапанов:

• подача давления в цилиндр, первый открыт, второй закрыт;
• удержание давления, когда оба клапана закрыты, срабатывает при первых признаках скольжения;
• сброс давления, открывается выпускной клапан, если удержание не помогло и колесо продолжает скользить.

Клапаны должны обладать хорошим быстродействием, поскольку процесс происходит с высокой частотой для качественной модуляции торможения.

Насос

В состав системы входит электрический насос рабочей жидкости, роль которого состоит в ускорении перекачивания, что повышает общее быстродействие АБС. Чем выше рабочее давление, тем скорее система отреагирует на любой режим.

Избавление от пиковых нагрузок и пульсаций давления производится с помощью сблокированных с насосом гидроаккумуляторов, которые сглаживают колебания и хранят в себе запас жидкости, обладающей энергией за счёт сжатой пружины аккмулятора, расположенной с обратной стороны его диафрагмы. Питание на насос подаётся по команде блока управления.

Блок управления

Электронный модуль, построенный на базе микрокомпьютера, является мозгом системы, собирающим информацию от всех датчиков, а также по интерфейсной шине от прочих компьютеров автомобиля, и хранящим в памяти все алгоритмы работы АБС в виде программы.

Выходными сигналами блока являются напряжения питания датчиков, насоса, а также включения контрольной лампы неисправностей, и передача информации прочим устройствам.

Блоки управления непрерывно усовершенствуются, растёт их быстродействие, способность обрабатывать большие объёмы информации, эффективность использования новых алгоритмов.

Часто машины попадают в такие условия, когда простейших способов управления колёсами не хватает, приходится внедрять элементы искусственного интеллекта. Совершенство не достигнуто до сих пор. Одновременно в блок добавляются новые функции, непосредственно с АБС не связанные.

Антиблокировочные тормозные системы (ABS)

Основной смысл работы антиблокировочной тормозной системы (ABS) основан на различии между кинетическим трением и статическим трением. Например, представьте, что вы двигаете тяжелую коробку по полу в комнате. Но чтобы начать передвигать коробку вам необходимо сначала ее сдвинуть с места. Если коробка очень тяжелая, то вам понадобится приложить достаточно сил, чтобы заставить коробку двигаться. После того как вы сдвинули коробку с места, двигать ее станет легче. Это и есть различие между статическим трением (когда объекты не перемещаются относительно друг друга) и кинетическим трением (когда трение происходит при движении объектов). Вот формула силы трения:

 – сила трения,  – коэффициент трения,  – сила нормального давления, которое прижимает тело к опоре

Коэффициент трения в покое больше, чем коэффициент кинетического трения. 

Когда вы нажимаете на педаль тормоза в автомобиле, то вы естественно хотите, чтобы ваше транспортное средство остановилось так, чтобы колеса замедлились с помощью статического трения (другое название трение качения). И конечно вы не хотите, чтобы ваши колеса замедлились с помощью кинетического трения (сила трения скольжения). Если ваша машина начинает останавливаться благодаря статическому трению, то после того как вы нажали педаль тормоза, увеличится сила трения, что уменьшает тормозной путь, особенно на дорогах с бетонным или асфальтовым покрытием. 

Стандартная антиблокировочная тормозная система (ABS) создана для того, чтобы предотвратить переход статического трения в кинетическое трение (сила трения скольжения). Обычная система ABS включает в себя четыре датчика скорости (на каждое колесо), гидравлический насос, четыре гидравлических клапана (при условии, что система ABS установлена на все четыре колеса) и контролер (электронный блок управления). Электронный блок управления ABS контролирует скорость каждого колеса с помощью датчиков скорости, которые замеряют скорость вращения колес. 

Электронный контролер видит, когда одно колесо начинает, замедляется в скорости вращения, которая не соответствует скорости замедления автомобиля. Чтобы предотвратить снижение скорости вращения одного колеса по отношению к другим колесам, система ABS приводит в действие гидравлический клапан в тормозной магистрали того колеса, вращение которого снизилось больше чем текущая скорость автомобиля.

Благодаря активации клапана уменьшается давление в тормозной системе колеса, что позволяет выровнять вращение колеса с другими. После того как скорость вращения одного колеса выровнялась с другими колесами, то система ABS дает сигнал для добавления давления в гидравлическую тормозную систему. Для этого система нажимает педаль тормоза на короткое время. Как только система ABS видит, что определенное колесо начало быстрее других колес замедляться цикл, описанный выше, повторяется. Скорость всего этого процесса составляет 15 раз в секунду. По сути, система имитирует прерывистое многократное нажимание педали тормоза. Примерно такой метод торможения использовали профессиональные автогонщики на старых автомобилях. Но какой бы у вас не был опыт вождения, как видите, электроника способна нажимать и отпускать педаль тормоза быстрее, чем можете сделать вы. Согласитесь, что вам не удастся нажимать и отпускать педаль тормоза со скоростью 15 раз в секунду.

Вот видео, которое показывает, как работает антиблокировочная система:

Еще один зарубежный ролик, которые более детально объясняет принцип работы ABS:

Причины поломок

• Обрыв проводки от разъема датчика до контроллера системы АБС под капотом автомобиля.
• Окисление контактной группы разъема.
• Механическое повреждение зубчатого колеса в ступице автомобиля.
• Износ подшипников ступичного узла (приводит к биению колеса, и постоянному изменению расстояния от зубчатого колеса до чувствительного элемента датчика).
• Выход из строя непосредственно датчика: от механической поломки до проблем с электроникой.
• Заниженное напряжение питания. Причиной может быть разряженный аккумулятор и выход из строя регулятора напряжения.

В 90% случаев, причинами поломки являются различные механические воздействия:

• преодоление брода на автомобиле без подготовки;
• движение по пересеченной местности, особенно в лесу с ветками на дороге;
• неквалифицированный ремонт ступичного узла.

Кроме того, причиной выхода из строя датчиков может стать изменение штатной конструкции колес: лифт, модернизация подвески, замена штатных покрышек на больший (или меньший) диаметр. Вредит системе АБС и езда на колесах разного размера.

Некоторые поломки можно отремонтировать своими силами:

• обрыв провода;
• окисление контактов;
• замена изношенных подшипников ступицы.

Из чего состоит антиблокировочная система тормозов

АБС включает в себя две составляющие – электронную и исполнительный модуль. Первая контролирует скорость вращения колес на машине и на основе этого подает сигналы на модуль, а тот  предотвращает полную блокировку колес.

Электронная составляющая

В состав электронной составляющей входит блок управления и следящие устройства, установленные на ступицах колес датчик abs.

Датчики –  основной элемент всей системы, поскольку от их показаний зависит  работа АБС. Ранее на авто применялись пассивные датчики. В современных же моделях применяются активные датчики. Оба варианта состоят из двух элементов – следящего устройства, установлено на неподвижной части, и задающего – располагающего на вращающейся части ступицы.

Принцип работы датчиков ABS

В пассивных датчиках следящая составляющая создает магнитное поле. Задающий элемент, проходя через это поле, приводит к его изменениям. В результате, в следящем компоненте индуцируется импульсное напряжение, которое и выступает сигналом для электронного блока.

В активных же датчиках принцип функционирования  иной. В них меняющееся магнитное поле создают задающие компоненты (мультиполюсные кольца). На следящие же элементы подается напряжение от стороннего источника. Воздействующее поле приводит к изменениям параметров напряжение (в магниторезистивных датчиках меняется сопротивление, в элементах Холла изменяется само напряжение). Эти изменения поступают на блок, который по ним высчитывает скорость вращения колес.

Видео: АБС — плюсы и минусы антиблокировочной системы

Электронный блок —  управляющий элемент. Он по поступающим от датчиков сигналам определяет скорость вращения каждого колеса на основе полученной информации подает сигналы на исполнительный модуль для внесения коррективов в работу тормозной системы.

Исполнительный модуль

Воздействовать на тормозные механизмы, посредством которых замедляются колеса можно путем изменения давления в приводе тормозной системы. Поэтому исполнительный модуль врезан в привод тормозов и к нему подходят магистрали, идущие от главного тормозного цилиндра, и выходят из него трубопроводы, протянутые к тормозным механизмам.

Исполнительный модуль включает в себя:

• впускные и выпускные клапаны;
• гидроаккумулятор;
• помпа обратной подачи с электродвигателем;
• демпферная камера.

На каждый тормозной механизм приходится по одному комплекту клапанов (впускной и выпускной). По одной демпферной камере и гидроаккумулятору используется на контур. Что касается помпы, то она – одна на исполнительный модуль. Элементы соединены между собой трубопроводами.

Модуль делает кольцевание магистрали привода, что позволяет при надобности часть рабочей жидкости по сформированному кольцу перекачать из выхода модуля на вход.