АБС: Для чего она нужна

Известно: если при экстренном торможении “в пол” передние колеса блокируются, то автомобиль становится неуправляемым. Крутить руль в этом случае совершенно бесполезно. Опытный водитель тормозит прерывисто, давая колесам провернуться, что позволяет вырулить в нужную сторону и, может быть, объехать неожиданно возникшее препятствие. Но у многих ли из нас хватит самообладания хоть на миг ослабить нажим на педаль тормоза, когда машина с визгом летит, быть может, в свой последний путь?

То, что сложно для человека, под силу бесстрастной электронике. И вот уже на блокирование колес педаль отзывается частыми резкими толчками, что свидетельствует: АБС работает, и теперь у вас есть возможность отвернуть в сторону от опасности!

АБС: КАК ОНА УСТРОЕНА

На рис. 1 приведена функциональная схема типичной АБС. Сразу обратим внимание на электронасос 1 и аккумулятор давления 2: эти узлы необходимы, чтобы умная электроника смогла управлять тормозным усилием независимо от реакции водителя (напомним – в аварийной ситуации он, как правило, просто давит на педаль “до упора”). Кроме того, электронному блоку управления 3 (ЭБУ) надо ”знать”, вращаются ли в данный момент колеса и с какой скоростью. Эту информацию выдают датчики 4, контролирующие каждое колесо. Ведь может возникнуть ситуация, когда скользкое дорожное покрытие под одним из колес провоцирует его раннее блокирование. Тогда ЭБУ по сигналу от этого колеса выдает команду ослабить тормозное усилие, предотвращая занос и разворот автомобиля. Правда, при этом тормозной путь будет таким, как если бы все колеса оказались на скользкой дороге. Но разработчики считают, что важнее в любом случае сохранить управляемость и возможность маневрирования.

Последний из узлов АБС – блок электромагнитных клапанов 5, которые, собственно, и управляют давлением жидкости. В каждом из контуров тормозной системы предусмотрено два клапана – впускной, который открывает путь жидкости из аккумулятора давления к рабочему цилиндру, когда надо увеличить тормозное усилие, и выпускной, позволяющий жидкости уйти обратно в бачок, когда давление надо ослабить. Эти клапаны при исправной АБС либо открываются поочередно, либо закрыты, если давление в контуре должно сохраняться неизменным. Наконец, важно знать, что в обесточенном состоянии впускные клапаны открыты, а выпускные – закрыты. Это позволяет при отказе АБС просто отключить ее (например, вынув предохранитель F54 (рис. 2) или сняв разъем с ЭБУ) и тормозить, как на обычном автомобиле.

АБС: В здравии и в болезни

Принципиальная схема соединений АБС фирмы Teves, установленной, в частности, на автомобилях “Фольксваген-Пассат” 1990 года выпуска в качестве дополнительного оборудования, приведена на рис. 2. Как видите, она не слишком сложна. И тем не менее стоит сделать несколько важных замечаний для тех, кто отважится на самостоятельный ремонт АБС.

1. Прежде чем снять аккумуляторную батарею и проводить сварочные работы на автомобиле, обязательно отсоедините штепсельный разъем от ЭБУ АБС при выключенном зажигании. Этот блок в “Пассате” расположен под подушкой заднего сиденья.

2. При проведении окрасочных работ ЭБУ не должен подвергаться воздействию температуры 85°С более двух часов.

3. Перед любыми работами с тормозной системой разрядите аккумулятор давления, нажав не менее 20 раз на педаль тормоза при выключенном зажигании, иначе в системе сохранится давление около 180 атм.

4. Будьте осторожны, включая зажигание при разгерметизированной гидросистеме, так как в этом случае заработает насос тормозной жидкости.

Теперь приступим к проверке узлов АБС. Для работников сервисных центров выпускают считывающие устройства, позволяющие снять информацию с системы самодиагностики. Вещь дорогая и практически недоступная автолюбителю. Мы же обойдемся обычным радиолюбительским тестером, которым измеряют напряжение и сопротивление в электрических цепях. Подсоединять выводы прибора придется к контактам разъема ЭБУ, что требует аккуратности и сноровки. Поэтому большую часть проверок будем производить при выключенном зажигании и снятом разъеме ЭБУ, тогда тестер можно легко подключить к контактам колодки на жгуте проводов. Итак, изучаем таблицу проверки АБС.

Поясним правила пользования таблицей. Измерять напряжения или сопротивления нужно между указанными во второй графе выводами разъема ЭБУ АБС – в колодке, расположенной на жгуте проводов. При этом только пп. 35–40 проверяем с подключенным ЭБУ, в остальных случаях разъем снят. Последняя графа указывает возможную причину неисправности, если результаты измерений не соответствуют указанным в пятой графе. При этом мы рассматриваем лишь случаи дефектов в узлах системы, считая, что электронный блок исправен. Это тем более оправданно, что ремонт ЭБУ в домашних условиях невозможен, а заменить какой-либо узел целиком вполне по силам рукастому и смекалистому автолюбителю. Если вы все сделаете правильно, то об этом вас известит погасшая через некоторое время после включения зажигания контрольная лампа АБС на щитке приборов – как и положено при исправной системе.

И в заключение – несколько рекомендаций по замене узлов. Еще раз повторим, что перед разъединением гидросистемы необходимо сбросить давление в ее аккумуляторе 20-кратным нажатием на педаль тормоза при выключенном зажигании. Прокачка контуров, соединенных с насосом, имеет свои особенности. Итак, вы надели на штуцер прозрачную трубочку и опустили ее конец в баночку с тормозной жидкостью. Теперь нажмите на педаль тормоза, отверните штуцер для прокачки и включите зажигание. При этом включится насос АБС, который выгонит воздух из системы. Как только перестанут выходить пузырьки, отпустите педаль, заверните штуцер и выключите зажигание.

Перед монтажом нового датчика вращения колес нанесите слой смазки на поверхность посадочного гнезда и установите новое уплотнительное кольцо.

Конечно, АБС других моделей отличаются от описанной выше и таблица неисправностей к ним может не подойти. Но общие принципы построения систем те же, и если вам удастся найти схему АБС для вашей машины, то, сравнив ее с рис. 2, несложно скорректировать и таблицу диагностики. Поэтому наши рекомендации, надеемся, будут небесполезны в любом случае.

ТАБЛИЦА ПРОВЕРКИ АБС
	Выводы разъема	Проверяемый узел	Условия проверки	Контрольное значение	Возможная причина неисправности
1	2 и 1	Напр. питания АБС	Включить зажигание	Около 12 В	Обрыв цепи
2	3 и 1	Реле К79 системы АБС	Соединить перемычкой выводы 2 и 8 и включить зажигание. По окончании проверки перемычку снять	Около 12 В	Обрыв в цепи или неиспр. реле. См. п. 3
3	1 и 8	То же, обмотка	Выключить зажигание	R=50–100 Ом	Обрыв в цепи или в обмотке
4	12 и 1	Выключатель стоп-сигнала	Выключить зажигание, нажать педаль тормоза	Около 12 В	Сгорел F20, обрыв в цепи, неиспр. выкл. стоп-сигн.
5	4 и 22	Правый задний колесный датчик	Вывесить правое заднее колесо и вращать его со скоростью около 60 об/мин	~U>75 мВ	Обрыв в цепи, сбита установка датчика, его неисправность
6	4 и 22	То же	–	R=0,8–1,4 кОм	Дефект датчика, обрыв в цепи
7	6 и 24	Левый задний колесный датчик	Вывесить левое заднее колесо и вращать его, как в п. 5	См. п. 5	См. п. 5
8	6 и 24	То же	–	См. п. 6	См. п. 6
9	7 и 25	Правый передний колесный датчик	Вывесить правое переднее колесо и вращать его как в п. 5	См. п. 5	См. п. 5
10	7 и 25	То же	–	См. п. 6	См. п. 6
11	5 и 23	Левый передний колесный датчик	Вывесить левое переднее колесо и вращать его как в п. 5	См. п. 5	См. п. 5
12	5 и 23	То же	–	См. п. 6	См. п. 6
13	1 и 3	Нормально замкнутые контакты реле К79 АБС	Зажигание выключено	R<1,5 Ом	Обрыв в проводах или дефект в реле
14	3 и 20	Цепи реле К79 АБС	То же	R<1,5 Ом	Обрыв в цепях
15	1 и 11	Общий провод клапанов	То же	R<1,5 Ом	Нарушение соединения с ”массой” одного из выводов
16	1 и 18	Главный клапан	То же	R=2–5 Ом	Обрыв в цепи или в обмотке клапана
17	11 и 17	Впускной клапан заднего контура	То же	R=5–7 Ом	То же
18	11 и 15	Впускной клапан правого переднего контура	То же	R=5–7 Ом	То же
19	11 и 35	Впускной клапан левого переднего контура	То же	R=5–7 Ом	То же
20	11 и 33	Выпускной клапан заднего контура	То же	R=3–5 Ом	То же
21	11 и 34	Выпускной клапан правого переднего контура	То же	R=3–5 Ом	То же
22	11 и 16	Выпускной клапан левого переднего контура	То же	R=3–5 Ом	То же
23	1 и 14	Датчик высокого давления S01	Зажигание выключено, 20 раз нажать на педаль тормоза	R<1,5 Ом	Обрыв в цепях или дефект датчика
24	1 и 4	Изоляция экрана провода правого заднего датчика	Зажигание выключено	R>100 кОм	Нарушение изоляции экрана, пробит конденсатор С
25	1 и 6	То же для левого заднего датчика	То же	R>100 кОм	То же
26	1 и 7	То же для правого переднего датчика	То же	R>100 кОм	То же
27	1 и 5	То же для левого переднего датчика	То же	R>100 кОм	То же
28	2 и 14		То же	R=50–100 Ом	Обрыв в цепи или обмотке реле
29	2, 17 и 33	Клапаны заднего контура	Соединить выводы перемычкой, вывесить задние колеса, нажать на тормоз при выключенном зажигании	Задние колеса должны затормозиться	Неисправность клапанной коробки
30	2, 17 и 33	То же		Задние колеса должны вращаться	То же
31	2, 15 и 34	Клапаны правого переднего контура	То же, что в п. 29, но вывесить правое переднее колесо	Колесо должно затормозиться	То же
32	2, 15 и 34	То же	То же при включенном зажигании	Колесо должно вращаться	То же
33	2, 16 и 35	Клапаны левого переднего контура	То же, что в п. 29, но вывесить левое переднее колесо	Колесо должно затормозиться	То же
34	2, 16 и 35	То же	То же при включенном зажигании	Колесо должно вращаться	То же, после проверок не забудьте снять все перемычки!
35	32 и 1	Реле К78 включения насоса АБС	Эта и последующая проверки выполняются при подключенном разъеме ЭБУ АБС. Выключить зажигание, разъединить разъем насоса АБС, нажать 20 раз на педаль тормоза и включить зажигание	Между выводами должно появиться напряжение около 12 В	Сгорел F53, обрыв в цепях, дефект в реле. После проверки подключите разъем насоса
36	9 и 10	Датчики аварийного давления S02 и уровня жидкости в бачке АБС S03	Проверить уровень жидкости в бачке, включить зажигание и дождаться выключения насоса	R<1,5 Ом	Обрывы в цепях или дефекты в датчиках
37	9 и 10	Датчик аварийного давления S02	Выключить зажигание и 20 раз нажать на тормоз	R>100 кОм	Если между выводами 3 и 5 пятиштырькового разъема на гидроблоке низкое сопротивление – дефект в датчике высокого давления
38	9 и 10	Датчик уровня жидкости в бачке АБС S03	Включить зажигание, дождаться выключения насоса, выключить зажигание и вынуть датчик из бачка	R>100 кОм	Неисправен датчик уровня жидкости в бачке
39	–	Насос М АБС	Выключить зажигание, нажать 20 раз на тормоз, отметить	Уровень жидкости должен понизиться примерно на 1 см	Если насос работал, в нем есть механический дефект, если не включался, возможен обрыв в цепях, F53 или дефект реле
40	2 и 18	Главный клапан	Соединить выводы перемычкой при выключенном зажигании, нажать на педаль тормоза до отказа и, не отпуская педали, включить зажигание	Должно ощущаться давление на ногу	Неисправен клапан

Как бы странно не звучало, но возникновение многих ДТП происходит из-за чересчур высокоэффективных тормозных систем автомобилей. Экстренное торможение приводит к полному блокированию колёс, что и является причиной аварий. В следствии этого теряется сцепление между колёсами и дорогой , машина становится неуправляемой и не реагирует на тщетные попытки водителя исправить ситуацию.

Скорость автомобиля в данной ситуации снижается медленно. Опытные водители, дабы воспрепятствовать блокировке колёс и срыву в занос автомобиля, производят торможение прерывистыми нажатиями на педаль тормоза.

Система электронного контроля ABS обеспечивает наилучшие условия в аварийных ситуациях для обеспечения правильного торможения. Главная задача ABSсостоит в том, чтобы обеспечить как можно лучшее сцепление колёс с дорожным покрытием, предотвращая их полную остановку. При этом не важно по какому покрытию Вы передвигаетесь, управляемость сохраняется. Это сложнейшая задача, которую и призвана решать система ABS. Давайте сделаем краткий экскурс в историю её возникновения. Поехали?

История возникновения ABS

«Устройство, предотвращающее жёсткое колёсное торможение» было запатентовано почти восемьдесят лет назад немецкой компанией Bosch в далеком 1936 году. Современная история ABS положила своё начало в 1964 году дипломированным инженером Гейнцом Либером, разработавшим основы этих систем в компании TELDIXGmbH . Позднее он стал главой отделения электроники и электрики в автомобилях в холдинге Daimler-Benz. И уже в декабре 1970 года профессор Ханс Шеренберг , который входил в высший состав управления компании, провозгласил о создании первых работающих образцов ABS.

Дело ясное, что говорить о каких-то сложных разработках в области электроники в те годы нет толку, но всё же через восемь лет в 1978 году компания Bosch разработала первый аналог современной ABS под электронным управлением. И вполне естественным явлением было оборудование ABS автомобилей марки Daimler-Benz. Первыми автомобилями с АБС были люксовые представители компании, автомобили Mercedes-BenzS -класса. И уже с октября 1992 года, уже все автомобили Mercedes, во всех комплектациях оснащались АБС по умолчанию. Вскоре система стала устанавливаться и на BMW 7-ой серии.

За почти сорокалетнюю историю создания системы ABS компания Bosch произвела множество модернизаций и целый ряд её усовершенствований. Функциональная эффективность их стремительно растёт. Наряду с этим постоянно оптимизируется и инженерная составляющая, в следствии которой вес агрегата существенно уменьшается. В начале 2000-ых Bosch выпустила восьмое поколение тормозных систем весом в 1,6 кг, что меньше своего «праотца» в 4 раза. Первая ABS,выпущенная в 1978 году, весила 6,9 кг. Это гласит о существенном оптимизировании производства компании Bosch.

Принцип действия

АБС по способу своей работы несколько напоминает поведение опытного водителя за рулём автомобиля. Например, на ледяном покрытии, когда нужно прерывисто подтормаживать, удерживая колёса на грани блокирования. Кроме всего этого, ABSвыравнивает работу колёс, регулируя автоматически тормозные усилия. Это происходит на таком уровне, чтобы автомобиль не утратил своей курсовой устойчивости.

Сложность технического исполнения не распространяется на принцип действия этой системы. После нажатия водителем на педаль тормоза, на тормозные механизмы колёс происходит воздействие тормозной жидкости. В месте контактирования автомобильных колёс с дорожным покрытием начинают возникать тормозные силы . В случае продолжения нажатия на педаль, тормозной эффект будет безусловно возрастать, но только до определенного момента.

Если же далее увеличивать тормозное давление, то положительных результатов не стоит и ожидать, так как колёса просто напросто блокируются, вращение их прекращается, а скольжение же наоборот усиливается, хотя воздействие тормозных сил остаётся на том же уровне. В следствии чего автомобилем становится уже практически невозможно управлять .

ABS делает всё необходимое, чтобы такое развитие событий Вы попросту избежали.Получив сигналы от датчиков и сопоставив их нужным образом, блок управления АБС командует распределительному клапану уменьшить давление жидкости в тормозной системе, независимо от того с какой силой Вы осуществляете нажатие на педаль тормоза . Важное в принципе работы ABS и то, что система индивидуально определяет торможение каждого колеса, которое начало испытывать блокировку. Когда ситуация стабилизировалась и миновала блокировочная вероятность, давление тормозной жидкости нормализуется во избежание недотормаживания колёс.

Каждому водителю необходимо знать отличие вождения автомобиля, который оснащён АБС и автомобиля без данной системы.При езде на машине с АБС, смело жмите на тормоза, блокировки колёс не произойдёт. Иногда у водителей, пересевших со старых автомобилей на модели, оснащённые АБС, процесс привыкания проходит не просто. Ведь раньше с педалью нужно было «играть», а сейчас нужно просто давить тормоз в пол.

Как устроена ABS?

Основными и важнейшими агрегатами антиблокировочной тормозной системы являются: датчики скорости вращения колёс, электронныйблок управления, гидравлический блок.

Датчики скорости колёсного вращения

У большинства данных датчиков работа основана на принципе электромагнитной индукции. Конструкция такого датчика проста: катушка, внутри которой намагниченный сердечник. Кколёсной ступицеприкреплён зубчатый венец, над торцом которого и фиксируется неподвижно датчик колёсного движения. Когда колесо начинает вращаться, рядом с магнитным сердечником датчика движутся зубцы и желоба венца, изменяющие магнитный поток внутри сердечника .

В процессе такого взаимодействия в обмотке датчика возникает электрический ток. Частота появившегося переменного тока пропорциональна угловой скорости, с которой вращается колесо, и количеству роторных зубцов. Сформированный сигнал колёсного датчика о конкретной скорости вращения колеса по электропроводке передаётся в ЭБУ – электронный блок управления.

Электронный блок управления

Когда блок управления получает сигналы от колёсных датчиков, он начинает обработку информации, сравнивая их показания и отслеживая скорость, с которой движется автомобиль, обчисляет фактическое его ускорение или степень замедления каждого колеса индивидуально.Используя пресеты запрограммированных в память таблиц , ЭБУ просчитывает выгодную стратегию торможения, состояние дорожного покрытия и предельную величину тормозного давления, при котором состоится потеря сцепления колёс с дорогой и произойдёт их блокировка.Основываясь полученными расчётами, электронный блок управления командует модуляторам как скоординировать давление для каждого колеса индивидуально.

Кроме того ЭБУ определяет имеющиеся неисправности колёсных датчиков, модуляторов и остальных элементов системы торможения. Если выявляется какая-либо неисправность, она записывается в виде кода в память ЭБУ, оповещая об этом водителя включением соответствующего индикатора неисправности АБС . Затем система автоматически отключается до следующего перезапуска автомобиля. При следующем включении зажигания электронный бок управления снова проверяет систему на наличие ошибок и неисправностей. Если признаки таковых отсутствуют, ABSвключается в работу.

Модуляторы гидравлического блока

Выполнением распоряжений ЭБУ занимаются модуляторы гидравлического блока, которые содержат в себе по два клапана на электромагнитной гидравлической основе, которые расположены на каждом колесе. Первый клапан отвечает за доступ тормозной жидкости от основного тормозного цилиндра к колесу через магистраль, в случае чего перекрывает её. Второй клапан перекрывает путь от магистрали до резервуара тормозной жидкости, который служит накопителем избыточной «тормозухи».Частота работы модулятора варьируется от 4 до 17 Гер ц.

В случае блокировки одного из колёс, ЭБУ начинает управлять клапанами так, что, подающаяся к главному цилиндру колеса, жидкость, временно прекращается.Если этих действий оказывается недостаточно, то тут и приходит на помощь аккумулятор накопитель, в следствии чего давление в цилиндре колеса из-за нехватки жидкости уменьшается. Когда накопитель заполняется «под завязку» тормозной жидкостью, её перекачивает обратно в основную магистраль специальный электро-насос.

Модуляция – это процесс периодического торможения и растормаживания колёс. Гидравлический блок ещё называют иногда модулятором тормозного давления. Работа системы АБС ощущается водителем передающимися ему периодическими толчками в педаль тормоза, пока система не справится с угрозой возникновения блокировки колёс. ABS активизируется в случае нажатия на педаль тормоза выше скорости движения в 15 км/ч, которая считается минимальной.

Преимущества и недостатки ABS

Антиблокировочная система ABS славится рядом своих преимуществ , в силу которых она и получила такое широкое распространение:

При езде на автомобиле, оснащённом ABS, можно смело тормозить на любой составляющей части поворота, будь то вход или дуга;

Обладание ABSпозволяет производить маневрирование с одновременным торможением;

Можно не контролировать и не работать активно педалью газа, за Вас всё делает система;

Хороша для водителей-новичков в плане того, что не нужно осваивать нюансы торможения, как, например, ступенчатое, прерывистое или комбинированное. Всё это будет делать ABS.

Но не стоит всё перекладывать на систему с «больной головы». Как известно, панацеи от всех бед не существует и ABSвходит в число ещё не придуманных. На ряду с весомыми преимуществами, она имеет так же и недостатки. И самым, пожалуй, явным является её полное не предназначение к манёврам в условиях близких к экстремальным. Да, - это прекрасная защита от «дураков» и крепкая опора для неопытных новичков, но есть и минусы:

Во время работы системы сложно провести расчёт и предсказать, когда она остановится, ведь торможение фактически контролирует не водитель;

Возможны задержки включения ABS, ведь для корректной работы она должна провести тест дорожного покрытия и просчитать коэффициент сцепления шин с ним. Такое возможно на скользкой дороге при езде на скорости свыше 130 км/ч. Это важно знать, чтобы быть готовым и не растеряться, подумав, что отказали тормоза!

Если происходит частое чередование неровного и неравномерного дорожного покрытия, система может не всегда правильно среагировать в какой момент и для какой дороги просчитать правильный коэффициент сцепления;

Если авто подскочило, система приостанавливает тормозное усилие. Это может привести к внезапной раскоординации водителя в момент бездействия ABS;

Антиблокировочная система устраняет даже мельчайшие попытки блокировки колёс, что может вызвать дискомфорт на рыхлых и сыпучих покрытиях;

ABS завершает свою функцию на скоростях до 10 км/ч. Да, это норма для легковых авто, но если взять в расчёт тяжеловесные машины, например инкассаторские или представительские бронированного типа, тут то может добавляться расстояние до полутора метров к тормозному пути, что может явно привести к ДТП.

Знайте и учитывайте все недостатки ABS. Наш Вам совет, постоянно моделируйте для себя различные ситуации и условия, чтобы овладеть этой системой в совершенстве.

Эффективность антиблокировочной системы

Главной задачей антиблокировочной тормозной системы является сохранение водителем контроля над своим автомобилем в случаях экстренного торможения Главная задача АБС - позволить водителю сохранить контроль над транспортным средством во время экстренного торможения, не лишая возможности резкого маневрирования непосредственно в процессе торможения. Именно эти два фактора в совокупности и делают ABS очень качественным помощником, обеспечивающим активную безопасность водителю, при вождении транспортного средства.

Опытный водитель со стажем, конечно прекрасно справится и без участия данной системы, точно контролируя самостоятельно момент срыва колёс.

Для неопытного же водителя, наличие ABSгораздо лучше в любом случае. Ведь он может интуитивно осуществлять экстренное торможение, просто максимальным приложением усилия на педаль тормоза или рукоять ручника, сохраняя при всём этом способность маневрировать.

Схемы установки АБС . Тормозная динамика автомобиля в большой степени зависит от схемы установки элементов АБС на автомобиле и выбранного принципа регулирования.
Наиболее распространены следующие принципы регулирования скольжения колес:
- индивидуальное регулирование скольжения каждого колеса в отдельности (Individual Regelung) - IR;
- «низкопороговое» регулирование, т. е. регулирование, предусматривающее подачу команд на растормаживание и затормаживание обоих колес оси одновременно по сигналу датчика колеса, находящегося в худших по сцеплению условиях, - «слабого» колеса (Select Low) - SL;
- «высокопороговое» регулирование колес одной оси, когда сигнал подается датчиком «сильного» колеса, т. е. находящегося в лучших по сцеплению условиях (Select High) - SH;
- модифицированное индивидуальное регулирование - Modifizierte Individual Regelung (MIR) представляет собой компромиссное регулирование между SL и IR. Смысл MIR заключается в том, что вначале регулирование осуществляется по «низкопороговому», а затем постепенно происходит переход к индивидуальному регулированию. MIR целесообразно использовать при торможении на опорной поверхности с различным сцеплением под левым и правым колесами, а также на повороте и поперечном уклоне.
Индивидуальное регулирование является оптимальным с точки зрения обеспечения наилучшей тормозной эффективности (минимального тормозного пути). Для этой цели на каждом колесе размещается датчик частоты вращения и модулятор давления и их параметры регулируются отдельным каналом управления в электронном блоке. Индивидуальное регулирование дает возможность получить оптимальный тормозной момент на каждом колесе в соответствии со сцепными условиями и, как следствие, минимальный тормозной путь. Однако если колеса одной оси будут находиться в неодинаковых сцепных условиях, то тормозные силы на них также будут не одинаковыми.

Разворачивающий момент, приводящий к потере устойчивости

В этом случае возникает разворачивающий момент, приводящий к потере устойчивости. Управляемость автомобиля при этом сохраняется, так как колеса не заблокированы и запас боковой устойчивости остается достаточным. Схема с индивидуальным регулированием является наиболее сложной и дорогой.
При выборе схемы АБС обычно исходят из технической и экономической целесообразности. Как показали исследования, соответствуют всем требованиям, а следовательно, относятся к категории 1 АБС имеющие схему регулирования (передние колеса/задние колеса) IR/IR и MIR/IR, а также другие схемы (MIR/SL, SL/IR) если принцип SL используется на оси (осях), обеспечивающей не более 50 % суммарной тормозной силы. АБС, использующие принцип SL на обеих осях АТС (SL/SL), относятся к категории 2. В АБС категории 3, как правило, реализуется схема - SL.

Схема системы AБС 2-го поколения фирмы Bosch для легкового автомобиля :
1 - датчик;
2 - сигнальная лампа;
3 - блок управления;
4 - модулятор

Система АБС второго поколения встраивается в штатную тормозную систему и не требует изменения ее конструкции. Преимущества таких систем заключаются в простоте и удобстве компоновки на автомобиле.
Система содержит гидравлический узел, располагаемый между главным тормозным и колесным цилиндрами, датчики частоты вращения, монтируемые у передних колес и у главной передачи, и электронный блок управления (ЭБУ), устанавливаемый в салоне или в моторном отсеке автомобиля. На полноприводных автомобилях к датчикам частоты вращения добавляется датчик продольного замедления. Гидравлический узел состоит из насоса с электродвигателем, модулятора с тремя электроклапанами, двух аккумуляторов с демпфирующими камерами.
В системе используется трехфазный рабочий цикл. При торможении без блокировки колес электроклапан соединяет колесный цилиндр с соответствующей секцией главного цилиндра и тормозная система работает обычным образом. Если ЭБУ выявляет тенденцию к блокированию колеса, то электроклапан переводится в положение, при котором колесный тормозной цилиндр отсоединяется от главного тормозного цилиндра и, наоборот, соединяется с магистралью слива. Жидкость перетекает в демпфирующую камеру, а затем перекачивается насосом в главный тормозной цилиндр. Давление в колесном цилиндре уменьшается. В фазе выдержки давления электроклапан переводится в положение, при котором все магистрали разъединены между собой. Следующая фаза нарастания давления осуществляется переводом электроклапана в первоначальное положение. Жидкость из главного тормозного цилиндра вновь поступает в колесный цилиндр.
В случае отказа насоса торможение с антиблокировочной функцией прекращается, но работоспособность тормозного привода сохраняется.

При прямолинейном движении во время торможения автомобиля на его действуют разные силы: вес автомобиля, тормозная сила и боковая сила. Величина сил зависит от множества факторов, таких как скорость движения автомобиля, размеры колес, состояние и конструкция шин и дорожного полотна, конструкции тормозной системы и ее технического состояния.

Рис. Силы, действующие на колесо при торможении:
G – вес автомобиля; FB – тормозная сила; FS – боковая сила; νF – скорость автомобиля; α – угол увода; ω – угловая скорость

Во время прямолинейного движения автомобиля с постоянной скоростью разницы в скоростях вращения колес не возникает При этом не возникает также разницы между приведенной скоростью движения автомобиля νF и согласованной с ней усредненной скоростью νR вращения колес, т.е. νF = νR. Под усредненной скоростью вращения колес понимается величина

νR = (νR1+ νR2 + νR3 + νR4)/4 ,
где νR1…νR4 - скорости вращения каждого колеса в отдельности.

Но как только начинается процесс интенсивного торможения, приведенная скорость автомобиля νF, начинает превышать усредненную скорость νR вращения колес, так как кузов «обгоняет» колеса под действием силы инерции массы автомобиля, т.е. νF >νR.

В такой ситуации между колесами и дорогой возникает явление равномерного умеренного скольжения Это скольжение является рабочим параметром тормозной системы и определяется как:

λ = (νF — νR)/ νF 100%

Физически рабочее скольжение в отличие от аварийного юза реализуется за счет прогибания протектора колесных шин, сдвига мелких фракций на поверхности дороги, и за счет амортизации автомобильной подвески. Эти факторы удерживают автомобиль от юза и отображают полезную суть рабочего скольжения колеса при его торможении. Ясно, что при этом замедление вращения колеса происходит постепенно и управляемо, а не мгновенно, как при блокировке.

Величина λ названа коэффициентом скольжения и измеряется в процентах. Если λ = 0%, то колеса вращаются свободно, без воздействия на них дорожного сопротивления трению. Коэффициент скольжения λ = 100% соответствует юзу колеса, когда оно переходит в заблокированное состояние. При этом значительно снижаются тормозная эффективность, устойчивость и управляемость автомобиля при торможении.

При появлении эффекта рабочего скольжения, при котором все еще имеет место нормальное качение колес между ними и дорогой возникает равномерно возрастающее сопротивление трению выражаемое коэффициентом сцепления в направлении движения μHF, которое является функцией от рабочего скольжения γ и создает силу торможения автомобиля FB = K μHFG. К – конст­руктивный коэффициент пропорциональности, зависящий от состояния протектора шин, тормозных колодок тормозных дисков и тормозных суппортов.

На рисунке представлена зависимость величины относительного скольжения колеса от коэффициента сцепления в направлении движения μHF и коэффициента сцепления в поперечном направлении μS при торможении на сухом бетонном покрытии.

Рис. Зависимость коэффициента сцепления от скольжения колес.

Как видно из рисунке величина относительного скольжения колеса λ достигает своего максимального значения при определенных значениях коэффициента сцепления в направлении движения μHF, при уменьшении коэффициента сцепления в поперечном направлении μS. Для большинства дорожных покрытий при значениях γ, а значит и тормозная сила, в интервале от 10% до 30% μHF достигает максимальной величины и это значение называют критическим (λ)кp. В этих пределах и коэффициент сцепления в поперечном направлении μS имеет достаточно высокое значение, что обеспечивает устойчивое движение автомобиля при торможении, если на автомобиль действует боковая сила.

Вид кривых коэффициента сцепления в направлении движения μHF, и коэффициента сцепления в поперечном направлении μS зависит в значительной степени от типа и состояния дорожного покрытия и шин.

Важно заметить, что при малых γ (от 0% до 7%) сила торможения линейно зависит от скольжения.

При экстренном торможении значительное усилие на педаль тормоза может вызвать блокировку колес. Сила сцепления шин с дорожным покрытием при этом резко ослабевает, и водитель теряет управление автомобилем.

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.

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:

• 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.

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

Фаза удержания давления на постоянном уровне

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 главного и соответствующего колесного цилиндра. 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

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.

Индуктивный колесный датчик состоит из обмотки 5 и сердечника 4. Зубчатое колесо 6 имеет частоту вращения, равную частоте вращения колеса. При вращении колеса 6, выполненного из ферромагнитного железа, изменяется магнитный поток в зависимости от прохождения зубьев ротора, что приводит к изменению переменного напряжения в катушке. Частота изменения напряжения зависит от частоты вращения зубчатого колеса, т. е. частоты вращения колеса автомобиля. Воздушный зазор и размеры зубца оказывают большое влияние на амплитуду сигнала. Это позволяет определить положение колеса по интервалам между зубцами в пределах половины или трети. Сигнал от индуктивного датчика передается в электронный блок управления.

Рис. Индуктивный датчик:
1 – постоянный магнит; 2 – корпус; 3 – крепление датчика; 4 – сердечник; 5 – обмотка; 6 – зубчатое колесо

Индуктивные датчики могут крепиться на валу привода колеса, на валу привода конических шестерен для заднеприводных моделей автомобиля, на поворотных цапфах и внутри ступицы колеса.

Рис. Крепление индуктивного датчика на поворотной цапфе:
1 – тормозной диск; 2 – передняя ступица; 3 – защитный кожух; 4 – винт с внутренним шестигранным зацеплением; 5 – датчик; 6 – поворотная цапфа

Рис. Крепление индуктивного датчика внутри ступицы колеса:
1 – фланец крепления колеса; 2 – шарики; 3 – кольцо датчика ABS; 4 – датчик; 5 – фланец крепления к подвеске.

Более совершенны активные датчики, применяемые для измерения частоты вращения колеса. Чувствительный элемент электронной ячейки 2 такого датчика изготовлен из материала, электропроводность которого зависит от напряженности магнитного поля. При вращении задающего диска 3 происходят изменения магнитного поля. Вызываемые изменяющимся магнитным полем колебания проходящего через чувствительный элемент тока преобразуются в электронной схеме в колебания напряжения, выводимого на внешние контакты датчика. При вращении задающего диска установленный около него датчик вырабатывает прямоугольные импульсы, частота которых соответствует частоте вращения диска. Преимуществом данного датчика по сравнению с ранее применяемыми системами является точная регистрация частоты вращения при ее снижении вплоть до остановки колеса.

Рис. Активный датчик:
1 – корпус датчика; 2 – электронная ячейка датчика; 3 – задающий диск

Как правило, на щитке приборов должна находиться контрольная лампочка, которая должна гаснуть при работающем двигателе или если скорость автомобиля превышает 5 км/час. Она также загорается, если одно из колес пробуксовывает более 20 секунд или если электроснабжение выдает напряжение менее 10 вольт. Контрольная лампочка системы преду­преждает водителя о том, что из-за неисправ­ности системы произошло ее автоматическое отключение, при этом однако тормозная система про­должает функционировать как обычная тормозная система без АБС.

Аналогичный принцип работы применяется и для АБС 2Е фирмы Бош, однако в этой системе применяется уравнивающий цилиндр для уравнивания давления в тормозном приводе задних колес, который позволяет вместо четырех электромагнитных клапанов применять три клапана. В состав модулятора входят таким образом не четыре, а три электромагнитных клапана, уравнивающий цилиндр, двухпоршневой нагнетательный гидронасос, два аккумулятора давления, реле насоса и реле электромагнитных клапанов.

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.

Рис. АБС 2Е фирмы Бош в фазе обычного торможения:
1 – главный тормозной цилиндр; 2 – электромагнитный клапан; 3 – аккумулятор давления; 4 – электромагнитный клапан заднего моста; 5 – нагнетательный насос; 6 – перепускной клапан; 7 – поршень уравнительного цилиндра; Ппр – переднее правое колесо; Пл – переднее левое колесо; Зпр – заднее правое колесо; Зл – заднее левое колесо

Когда возникает опасность блокировки одного из задних колес, давление 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 цилиндром и колесным цилиндром. На противоположные торцевые поверх­ности поршня 7 уравнивающего цилиндра начинает действовать давление различной величины, вследствие чего поршень со штоком переместится в сторону наименьшего давления (на рисунке – вверх) и закроет клапан 6, разъединив главный цилиндр и колесный цилиндр 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 7 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 АБС 5-й серии фирмы Бош с блоком 10, которая относится к новому поколению систем АБС, представляя собой замкнутую гидравлическую систему, не имеющую канала для возврата тормозной жидкости в бачок, питающий главный тор­мозной цилиндр. Схема этой системы показана на примере автомобиля Вольво S40.

Рис. Схема АБС 5-й серии фирмы Бош:
1 – обратные клапаны; 2 – клапан плунжерного насоса; 3 – гидроаккумулятор; 4 – камера 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 АБС; 11 – выпускные управ­ляемые клапаны; 12 – впускные управляемые клапаны; 13 – дросселирующий клапан; 14-17 – тормозные механизмы

Электронные и гидравлические компонен­ты смонтированы как единый узел. В их чис­ло входят, 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 АБС в приборной панели, которая загорается в случае возникновения неисправ­ности в системе, а также при включении за­жигания в течение четырех секунд; выключа­тель стоп-сигнала и датчики скорости враще­ния колес. Блок имеет вывод на диагностиче­ский разъем.

Дросселирующий клапан 13 устанавливается 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 7 тормоза ее рычаг ос­вобождает кнопку выключателя стоп-сигнала, который, срабатывая, включает лампочки стоп-сигналов и приводит АБС 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), блок управления 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, блок управления 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 блок управления 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.

Если автомобиль оборудован системой DSA (система динамической стабилизации), то модуль управления системой DSA получа­ет данные о частоте вращения колес, которые необходимы для измерения пробуксовывания. Эту информацию модуль управления систе­мой DSA получает с модуля управления сис­темой АБС. Для этой цели служат три комму­никационные линии. Система DSA не исполь­зует тормоза для контроля пробуксовывания.

Внутренние реле (для насоса и клапанов) имеют отдельные соединения, защищенные плавкими предохранителями.

При включении зажигания система прове­ряет электрическое сопротивление всех ком­понентов. Во время этой проверки горит сиг­нальная лампа. После завершения проверки (4 с) лампа должна погаснуть.

При движении автомобиля выполняется проверка элек­тродвигателя насоса, его реле, впускных и выпускных клапанов на скорости 6 км/ч. На скорости 40 км/ч осуществляется провер­ка работы колесных датчиков. Во время рабо­ты системы насос функционирует в не­прерывном режиме.

Во время движения в дождь или снегопад при скорости движения более 70 км/час и включенном стеклоочистителе лобового стекла тормозные накладки передних тормозов периодически (каждые 185 секунд) кратковременно (на 2,5 секунды) прижимаются к тормозным дискам с минимальным давлением (0,5…1,5 кгс/см2). В результате этого накладки и диски очищаются, и улучшается эффективность торможения.

Современные автомобили оборудуются значительным количеством систем активной безопасности, в задачу которых входит предотвращение потери контроля водителем над машиной при разных дорожных ситуациях. К ним относится и антиблокировочная система тормозов (ABS).

Отметим, что АБС – первая среди систем, относящихся к активной безопасности, которая массово стала использоваться на автомобилях. При этом она еще выступает и базой для .

Первые рабочие образцы на автомобилях стали использоваться более 40 лет назад. По мере развития технологий она улучшалась и дорабатывалась. К примеру, первые системы включали в себя больше сотни составных компонентов, а последние версии системы ABS состоят всего из 18 элементов.

Особенности работы системы

АБС устанавливается на тормозную систему и вносит свои коррективы в ее работу. По самому названию можно понять, что в ее задачу входит предотвращение блокировки колес во время торможения.

Особенность колес авто заключается в том, что сила трения качения у них выше, чем трения скольжения. То есть, колесо, которое катится, лучше сцепляется с поверхностью дороги, чем скользящее по полотну, что происходит в случае его полной блокировки. В ее результате тормозной путь машины увеличивается.

Также скольжение колеса далеко не всегда происходит в прямолинейном направлении, поскольку боковые силы могут преобладать над продольными, из-за чего траектория перемещения такого колеса меняется. Итогом этого является непредсказуемое и неконтролируемое движение машины.

Но если создать на тормозном механизме усилие, которое максимально будет замедлять скорость вращения, но не блокируя его (удерживает на грани), то тормозной путь сократиться и авто не потеряет управляемость.

В машинах без этой системы опытные водители для получения максимального эффекта при торможении пользуются методом многократного нажима на педаль (прерывистого торможения). Чтобы колеса не получились заблокированными, водитель при торможении нажимает на педаль, затем отпускает и так повторяет многократно.

Суть этого метода очень проста – поймать момент на тормозных механизмах, когда они максимально замедляют колеса без срыва их в блокировку, но это не всегда возможно, особенно на если колеса движутся по разной поверхности.

Прерывистое торможение (нажал-отпустил) не дает полностью заблокировать колеса, поскольку водитель просто периодически послабляет усилие на механизме тормозов. Этот же принцип использует и АБС.

Конструкция и назначение составляющих частей

Устройство антиблокировочной системы состоит из трех основных составных элементов:

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

Элементы ABS автомобиля

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

Датчики

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

Расположение датчика скорости на ступице колеса

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

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

Датчик индуктивного типа

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

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

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

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

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

Устройство и принцип работы активного датчика скорости

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

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

Блок управления

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

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.

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.

Поколения и виды

Современная система, устанавливаемая на авто, - четырехканальная. Она включает в себя по два клапана на каждое колесо, а также по одному аккумулятору давления и амортизационной камере на контур (а их – два).

В целом, эта система уже насчитывает 5 поколений. Первая из них появилась в 1978 году, вторая пришла ей на смену в 1980 году и устанавливалась она вплоть до 1995 года, после чего 2-е поколение вытеснило 3-е. Современное 4-е поколение системы появилось в 2003 году, а сейчас применяется 5-е поколение, которое продолжает использоваться до сих пор.

Что касается конструктивных особенностей, то четырехканальная система - самая последняя и технологически совершенная. Но ей предшествовали:

• одноканальная система (в ней использовалось всего два клапана, которыми регулировалось давление во всех магистралях одновременно. Примечательно, что в одноканальном типе система обычно вносила коррективы только в механизмах ведущей оси, то есть, АБС работала только с двумя колесами);
• двухканальная (в этом типе АБС тормозные механизмы разделили по бортам, для каждого из которых предусмотрены свой комплект клапанов. То есть, один канал объединял в себе механизмы переднего и заднего колес одной стороны);
• Трехканальная (в ней для колес задней оси предусматривался один комплект клапанов, а передние оснащались каждый своим каналом).

Сейчас эти три типа системы ABS встречаются только разве что на старых авто.

Режимы работы

Антиблокировочная система тормозов может работать в трех режимах:

• Нагнетание. В этом режиме тормоза работают по обычной схеме. После нажатия на педаль жидкость идет на механизмы, колесо замедляет вращение. При этом режиме впускной клапан открыт, а выпускной – перекрыт, то есть жидкость движется только по подающей магистрали;
• Удержание. Если блок по сигналам вычислит, что одно из колес снижает вращение быстрее других, то он перекроет впускной клапан. В итоге усилие механизма перестанет нарастать, поэтому замедление колеса останавливается на определенном уровне. На других же механизмах усилие будет продолжать нарастать;
• Сброс давления. Если даже после перехода в режим удержания колесо все равно продолжает замедляться, блок управления задействует выпускной клапан (впускной перекрывает) и часть жидкости уходит в аккумулятор давления, тем самым обеспечивает снижение давления в механизме (колесо отпускается и начинает наращивать скорость). Как указано выше, один аккумулятор предназначен для двух тормозных механизмов (входящих в контур). Бывают ситуации, когда давление сбрасывается сразу с двух этих механизмов, поэтому объема аккумулятора может попросту не хватить. И тогда в работу включается насос, перекачивая избыток в основную магистраль.

Схема системы АБС

Во время торможения система меняет режим работы многократно, что и обеспечивает эффективное торможение. При этом водителю не нужно самому «играться» педалью, чтобы исключить блокировку колес, система все делает сама.

Достоинства и недостатки

К другим достоинствам этой системы также относятся:

• сохранение траектории движения во время торможения при входе в поворот;
• при торможении допускается маневрирование;
• удобство для начинающих водителей.

Но АБС не идеальна. При определенных условиях эта система может некорректно функционировать и допускать ошибки. А это сказывается на эффективности торможения и может несколько дезориентировать водителя.

Такими условиями являются:

• дорога с проблемным покрытием;
• песок;
• покрытие с ухабами, «гребенка».

В общем, АБС отлично работает только на ровной дороге с хорошим сцеплением колес с полотном. В иных случаях система ABS может допустить ошибки.

К примеру, на проблемной трассе с часто чередующимся покрытием (асфальт меняется со щебенкой или иным насыпным материалом) система не сможет подобрать оптимальное усилие на механизмах, из-за чего тормозной путь увеличивается.

При слете с дороги АБС также не «помощник». Здесь блокировка – лучшее средство для максимально быстрой остановки авто.

К особенностям антиблокировочной системы можно отнести также некоторое опоздание включения в работу при движении на высоких скоростях (свыше 130 км/ч). Просто блоку управления при таких условиях нужно некоторое время, чтобы произвести расчеты и задействовать гидроблок.

На малых же скоростях (10-15 км/ч) система и вовсе отключается. Если это остановка на ровном покрытии, то отключение АБС никак не сказывается, а вот при торможении на спуске деактивация системы может оказать негативное влияние.

Отметим, что отключение АБС – условное понятие, поскольку система работает постоянно и выключить ее невозможно. Здесь деактивацию следует понимать, как переход в «ждущий режим». То есть она снова активизируется и начнет выполнять свою функцию при последующем нажатии на педаль тормоза. Единственное, когда она не включится – это торможение при движении на малых скоростях.

Доработки и улучшения

Инженеры довели конструкцию АБС до высокого уровня и улучшать уже практически нечего. Доработкам подвергаются разве что некоторые составные элементы. Так, колесные датчики сейчас не только измеряют скорость вращения, в них дополнительно интегрируют G-датчики и акселерометры.

Также к улучшениям можно отнести повышение функциональности электронного блока (то самое использование АБС в качестве основы для других систем). К примеру, блок управления ABS задействуется в противобуксовочной системе и распределения тормозных усилий.

Autoleek