Abs антиблокировочная система: Что такое антиблокировочная тормозная система (ABS) в автомобиле

Антиблокировочная система (ABS) | Диагностика двигателя

  Как ни странно, но многие дорожно-транспортные происшествия происходят из-за высокой эффективности тормозной системы автомобиля. Причиной этого является то, что экстренное торможение может привести к полной блокировке колёс. Вследствие прекращения вращения (блокировки), колёса теряют сцепление с дорожным покрытием, автомобиль перестаёт реагировать на рулевое управление, скорость автомобиля с заблокированными колёсами снижается медленно. Для того чтобы не допустить блокировки колёс и срыва автомобиля в занос, опытные водители тормозят методом прерывистых нажатий на педаль тормоза

    Электронный контроль системы ABS позволяет достигать гораздо лучшего торможения в аварийных ситуациях. Главной задачей системы ABS является обеспечение максимально возможного сцепления колёс с дорогой методом предотвращения полной остановки колес. За счёт этого сохраняется управляемость автомобиля при любых состояниях дорожного покрытия. Это очень сложная задача, так как необходимо учитывать множество факторов: состояние дорожного покрытия, скорость движения автомобиля, значение величины замедления каждого колеса, состояние подвески и возможные вибрации оси колес.

Устройство и принцип действия АБС

     Антиблокировочная система состоит из трёх основных элементов: электронного блока управления, гидравлического блока и датчиков скорости вращения колёс.

Колёсные датчики АБС

В основе работы большинства датчиков скорости вращения колёс используется принцип электромагнитной индукции. Такой датчик состоит из намагниченного сердечника, расположенного внутри катушки. На ступице колеса закреплён зубчатый венец. Датчик неподвижно крепится над торцом этого венца. При вращении колеса, вблизи магнитного сердечника датчика проходят зубцы и впадины зубчатого венца и изменяют величину магнитного потока внутри сердечника датчика. За счёт этого в обмотке датчика индуцируется электрический ток. Частота этого переменного электрического тока прямо пропорциональна угловой скорости вращения колеса и количеству зубцов на роторе. Полученный таким образом сигнал датчика о скорости вращения колеса передается посредством электропроводки к электронному блоку управления.

Электронный блок управления

     Получая и обрабатывая информацию от колёсных датчиков, блок управления отслеживает скорость движения автомобиля, сравнивает сигналы датчиков, вычисляет фактическое ускорение или замедление каждого колеса. По заранее запрограммированным в память таблицам, блок управления определяет возможную стратегию торможения, состояние дороги, максимально допустимую величину тормозного давления, при котором возможна потеря сцепления с дорогой и начало блокировки колёс. На основании этих расчётов, блок управления отдает команды модуляторам на уменьшение давления, увеличение давления или сохранении его на том же уровне для каждого колеса в отдельности. Кроме того, блок управления определяет возможные неисправности датчиков, модуляторов и других элементов тормозной системы. В случае их выявления, в память блока ABS записывается соответствующий код неисправности, включается индикатор неисправности системы, и система ABS отключается до следующего включения зажигания. При последующем включении зажигания блок управления производит проверку системы и при отсутствии признаков неисправности включается в работу.

Модуляторы гидравлического блока

     Команды от электронного блока управления выполняют модуляторы, содержащие, как правило, по два электромагнитных гидравлических клапана для каждого колеса. Первый клапан модулятора перекрывает доступ жидкости от главного тормозного цилиндра в магистраль к колесу. Второй клапан модулятора при избыточном давлении открывает путь из магистрали в резервуар аккумулятора-накопителя тормозной жидкости. Модулятор работает с частотой от четырёх до семнадцати Герц.

     Гидравлический блок соединен с тормозной магистралью идущей от главного тормозного цилиндра. Клапана гидравлического блока управляют давлением жидкости в контурах тормозной системы. Если колесо начало блокироваться, электронный блок управляет клапанами так, что подача тормозной жидкости к рабочему цилиндру колеса временно прекращается. Если этого оказывается недостаточно для предотвращения блокировки колеса, электронный блок направляет тормозную жидкость в отводную магистраль аккумулятора-накопителя, снижая тем самым давление в рабочем цилиндре колеса. Как только колесо вновь начинает вращаться и достигает некоторого значения угловой скорости, электронный блок подает другую команду, клапана открываются, и гидравлическое давление опять передаётся на тормозной механизм. При заполнении аккумулятора-накопителя жидкостью, включается электрический насос, возвращающий тормозную жидкость в основную магистраль. Торможение и растормаживание колеса происходят периодически. Этот процесс называют модуляцией, а гидравлический блок иногда называют модулятором тормозного давления. Водитель ощущает работу модулятора системы ABS в виде периодических толчков на педали тормоза до тех пор, пока не исчезнет угроза блокирования колёс или вплоть до полной остановки автомобиля.

     Система ABS приводится в активное состояние при условиях, что педаль тормоза нажата, зажигание включено и скорость движения автомобиля выше некоторой минимальной скорости, обычно, более 10. . .15 км / ч.

Осциллограммы напряжения выходного сигнала колёсных датчиков системы ABS, полученные при экстренном торможении автомобиля на скользком дорожном покрытии.

     Колёса автомобиля, сигналы от колёсных датчиков которых показаны оранжевым и зелёным цветами (каналы 2 и 4), приближались к грани блокировки. Но электронный блок управления своевременно распознавал опасность блокирования колеса и отдавал к клапанам модулятора соответствующие управляющие сигналы, обеспечивающие снижение тормозного усилия создаваемого тормозным механизмом блокирующегося колеса. Благодаря этому, колесо растормаживалось и вновь начинало вращаться, сохраняя, таким образом, курсовую устойчивость автомобиля. При повторном возникновении опасности блокирования, какого либо из колёс процесс повторялся.

Типовые неисправности ABS

      Современные системы ABS обладают достаточно высокой надёжностью и способны длительное время исправно работать. Электронные блоки системы ABS отказывают крайне редко, поскольку защищены специальными реле и предохранителями.  

      Самыми уязвимыми в системе ABS являются колёсные датчики и их электропроводка, зубчатые диски, располагаемые вблизи вращающихся деталей ступицы или полуосей. Место их расположения благополучным никак не назовёшь: различные загрязнения, удары, или даже слишком большой люфт в подшипниках ступицы способны вызвать поломку колесных датчиков или привести к повреждению зубчатого диска, что чаще всего становится причиной неправильной работы системы ABS. 

      Целостность обмотки колесного датчика можно проверить путём измерения его сопротивление, значение которого должно быть близки 1 kQ и не должно изменяться при изгибе провода датчика. Повреждения колёсных зубчатых дисков определить без применения осциллографа очень сложно. 

Осциллограммы напряжения выходного сигнала колёсных датчиков системы ABS, полученные при движении автомобиля без торможения со стабильной скоростью.

1. Осциллограмма напряжения выходного сигнала исправного датчика частоты вращения (в данном случае заднего правого колеса), работающего в паре с неисправным зубчатым диском. В задающем диске образовалась трещина.
2. Осциллограмма напряжения выходного сигнала исправного датчика частоты вращения (в данном случае переднего правого колеса).
3. Осциллограмма напряжения выходного сигнала неправильно установленного исправного датчика частоты вращения (в данном случае заднего левого колеса). Амплитуда выходного сигнала датчика уменьшена из-за увеличенного зазора между датчиком и зубчатым диском.
4. Осциллограмма напряжения выходного сигнала исправного датчика частоты вращения (в данном случае переднего левого колеса).

     При несоответствии сигналов, поступающих от колёсных датчиков или при определении других неисправностей, система ABS полностью отключается, загорается сигнальная лампа «ABS». Тормозная система при этом продолжает работать так, как на обычном автомобиле без системы ABS.

     На работоспособность системы ABS так же влияет величина напряжения аккумуляторной батареи, так как исполнительные элементы гидравлического блока могут потреблять большой ток в активном состоянии. При уменьшении напряжения ниже 10,5 V уже сложно обеспечить необходимый режим работы модуляторов, и система ABS может самостоятельно выключиться через предохранительный электронный блок.
   

БГАК — Учебные материалы — Д.В.Фокин — Современные автомобильные технологии — Теория — Тормозное управление

Системы управления тормозами

Антиблокировочная система (ABS)

Если рассматривать ESC как систему более высокого уровня, «центральную систему», то антиблокировочная система ABS является первоисточником, из которого развились все остальные системы контроля сцепления с дорогой. Первые электронные системы ABS были представлены в 1969 году.

Принцип работы
системы ABS заключается в ограничении давления в тормозной системе настолько,
чтобы через пятно контакта всё ещё могли передаваться боковые направляющие
усилия.

При экстренном
торможении одно из колёс (или несколько колёс) будут начинать блокироваться
раньше, чем остальные, поскольку трение между шиной и дорожным покрытием
зависит от множества причин и постоянно изменяется. При блокировании одного из
колёс говорят также о 100% проскальзывании. При этом заблокированное колесо
скользит по дорожному покрытию, примерно как ластик при стирании скользит по
поверхности бумаги. С исчезновением между шиной и дорогой трения сцепления
(трения покоя) колёса теряют возможность передавать боковые усилия,
удерживающие автомобиль на курсе его движения. Автомобиль теряет управляемость,
и малейшее случайное боковое усилие приводит к его заносу (рис.5.2.27).

Рисунок 5.2.27 – Экстренное торможение автомобиля без ABS

Только появление
первых практически применимых систем ABS дало возможность эффективно
предотвращать такое развитие опасных ситуаций. ABS повышает курсовую
устойчивость автомобиля тем, что не допускает блокировки колёс. Она уменьшает
давление в тормозах соответствующих колёс до тех пор, пока между шиной и
покрытием не восстановится трение покоя, при котором возможна передача
максимального тормозящего усилия. При этом восстанавливается возможность колеса
воспринимать боковые усилия, т. е. сохраняется управляемость автомобиля (рис.5.2.28).

Рисунок 5.2.28 – Экстренное торможение автомобиля с ABS

Поскольку
свойства дорожного покрытия в пределах тормозного пути могут меняться, система
должна быть в состоянии не только удерживать заданное давление, но и при
необходимости довольно быстро уменьшать или увеличивать его (см. пример далее,
рис.5.2.29).

Рисунок 5.2.29 – График изменения давления в тормозной системе в
зависимости от коэффициента сцепления колес с дорогой

Водитель
начинает торможение на мокром дорожном покрытии (отрезок 1). Заданное им
тормозное давление (степень нажатия педали тормоза) привело бы в этих условиях
к блокированию колёс. ABS ограничивает тормозное давление до необходимого значения
и поддерживает его на этом уровне, пока свойства дорожного покрытия не
изменятся (отрезок 2). Затем мокрый участок дороги сменяется сухим, в
результате чего тормозное давление снова можно начать повышать (отрезок 3). После
увеличения значение давления снова ограничивается на новом, более высоком
уровне (отрезок 4). Когда колёса снова попадают на мокрый участок, давление
должно быть снижено до уровня, при котором они не будут блокироваться (отрезок
5).

Цель
такого алгоритма регулирования — обеспечить минимальный тормозной путь, который
возможен только при безусловном сохранении управляемости автомобиля.

На
примере автомобиля Audi Q5 будут коротко описаны все основные компоненты
системы, которые требуются для реализации функций различных систем,
рассматриваемых далее.

Компоненты,
необходимые для реализации самой функции ABS, выделены синим цветом
(рис.5.2.30).

Рисунок 5.2.30 – Расположение компонентов ABS на автомобиле

Реализация
необходимого тормозного давления осуществляется с помощью трёх следующих
основных функций:

•
поддержания тормозного давления постоянным на текущем уровне;

•
уменьшения текущего тормозного давления;

•
увеличения текущего тормозного давления.

Для повышения
безопасности автомобиля гидропривод тормозов выполняется двухконтурным.
Неисправность одного из компонентов приводит к отказу только одного из
контуров, автомобиль при этом может быть остановлен с помощью другого контура.

Тормозные
механизмы можно разделить на контуры по осям (контур передних и контур задних
колёс) или по диагонали (контур левого переднего/правого заднего колеса и
контур правого переднего/левого заднего колеса). Как правило, применяется
диагональная схема разделения контуров.

В гидравлическом
блоке объединены все гидравлические компоненты, требующиеся для реализации
функций увеличения давления, поддержания давления и уменьшения давления. Это,
прежде всего, электромагнитные клапаны, а также насос обратной подачи с его
электрическим приводом.

Помимо этого, в
гидравлическом блоке имеются аккумуляторы давления, различные внутренние каналы
и обратные клапаны. Для регистрации фактического тормозного давления внутри блока
устанавливается также как минимум один (больше в зависимости от комплектации)
датчик давления в тормозной системе.

Каждому тормозному
цилиндру в пределах его контура соответствует один впускной и один выпускной
клапан ABS. Тем самым тормозной механизм каждого колеса может управляться независимо
от остальных.

Схема
гидравлических контуров ABS представлена на рисунке 5.2.31.

Рисунок 5.2.31 – Схема гидравлических контуров ABS

В отличие от
системы ESP, для включения системы ABS необходимо, чтобы водитель нажал на
педаль тормоза. Система не приводится в действие самостоятельно.

При торможении
(рис.5.2.32) блок управления ABS на основании частот вращения колес вычисляет
скорость автомобиля. Затем он сравнивает частоты вращения отдельных колес со
скоростью автомобиля и вычисляет значения тормозного проскальзывания.

Рисунок 5.2.32 – Работа ABS при нажатии педали тормоза водителем

При возникновении
опасности блокирования одного или нескольких колёс ABS предотвращает дальнейшее
увеличение давления в соответствующих тормозных цилиндрах.

Субъективно
водитель воспринимает срабатывание ABS как лёгкое пульсирование педали тормоза.
Эти пульсации возникают вследствие изменения давления в гидравлическом контуре
при работе ABS. Автомобиль сохраняет управляемость, поскольку ABS предотвращает
блокирование отдельных колёс. Отключить функцию ABS вручную нельзя.

Когда блок
управления ABS распознаёт опасность блокирования одного из колёс, он отдаёт
команду закрыть впускной клапан ABS этого колеса, оставляя при этом выпускной
клапан ABS закрытым. Тем самым давление в соответствующем тормозном цилиндре
удерживается на достигнутом уровне и не увеличивается при дальнейшем усилении
нажатия на педаль тормоза (рис.5.2.33).

Рисунок 5.2.33 – Работа ABS в режиме удержания

Если колесо
продолжает демонстрировать склонность к блокированию, блок управления открывает
соответствующий выпускной клапан ABS, оставляя при этом впускной клапан
закрытым (рис.5.2.34).

Рисунок 5.2.34 – Работа ABS в режиме сброса давления

Тормозная жидкость
перетекает в аккумулятор давления, и давление в тормозном цилиндре падает. Тем
самым вращение колеса может снова ускориться.

Если объём
аккумулятора оказывается недостаточным для того, чтобы устранить склонность
колеса к блокированию, блок управления ABS включает насос обратной подачи,
который, преодолевая давление, созданное нажатием педали водителем,
перекачивает тормозную жидкость в компенсационный бачок. При этом водитель
ощущает пульсацию педали тормоза.

Как только угловая
скорость колеса превышает определённое значение, блок управления закрывает
выпускной клапан ABS и открывает впускной (рис.5.2.35). Насос обратной подачи
при необходимости продолжает работать.

Рисунок 5.2.35 – Работа ABS в режиме увеличения давления

Как только вновь
будет достигнуто давление, при котором возникнет опасность блокирования колеса,
цикл «удержание давления» — «сброс давления» — «увеличение давления»
повторяется снова, и так до тех пор, пока торможение не будет завершено, или
пока сравнение угловых скоростей колёс не покажет, что опасности блокирования
больше нет.

Эти функции
включаются короткими импульсами, продолжительность которых измеряется в
миллисекундах. На графике (рис.5.2.37) показан пример возможной последовательности таких импульсов.

Рисунок 5.2.37 – График работы системы ABS

Рассчитанное
блоком управления ABS значение мгновенной скорости
автомобиля предоставляется другим пользователям/системам автомобиля в виде
выходного сигнала. Система ABS рассчитывает скорость автомобиля с высокой
точностью, поэтому на основании этого сигнала отображается также скорость на
спидометре в комбинации приборов.

В
соответствующих случаях блок управления ABS передаёт в блок управления
двигателя сигнал «плохой» дороги.

Блок
управления использует сигналы датчиков детонации для регистрации пропусков
воспламенения и вызванной этими пропусками неравномерной работы двигателя. На
плохих дорогах неравномерности в работе двигателя могут быть вызваны также
передачей импульсов (сил) с неровностей дорожного полотна на ведущие колеса.
Блок управления ABS распознаёт участки дороги с плохим покрытием, анализируя сигналы
датчиков частоты вращения колёс, и передаёт эту информацию в блок управления
двигателя. Таким образом, блок управления двигателя «знает», что неравномерности
работы вызваны внешними факторами, и не предпринимает попыток отрегулировать
работу двигателя для их устранения.

История антиблокировочной системы тормозов

Опубликовано
Пн, 20 августа 2018 г.

Антиблокировочную тормозную систему легко воспринимать как должное. В конце концов, технология ABS является стандартной функцией безопасности большинства новых легковых и грузовых автомобилей. Но было время до ABS, и на самом деле эволюция технологии ABS была довольно долгой и сложной. Потребовалось много работы, прежде чем антиблокировочная система тормозов стала согласованным стандартом безопасности .

В этом посте мы рассмотрим истоки этой технологии, а также некоторые разработки, произошедшие за эти годы. Мы закончим несколькими краткими заметками о том, где сегодня находится ABS и почему это важно.

Происхождение ABS

Корни ABS можно проследить вплоть до 1920-х годов. В те дни инженеры искали систему автоматического торможения — не для автомобилей, а для самолетов. Эта технология торможения выполняла ту же основную функцию, что и сегодняшняя ABS: она предотвращала блокировку колес во время быстрого замедления или на скользких поверхностях.

ABS оставалась только для самолетов в течение нескольких десятилетий, пока в 1950-х годах она не была реализована на мотоциклах. Здесь занос и потеря сцепления представляли собой серьезные риски для водителей, но антиблокировочная система торможения значительно повысила стандарты безопасности. Это был лишь вопрос времени, когда система ABS будет переведена в автомобильную систему.

Дальнейшее развитие ABS

На самом деле, всего десятилетие спустя, в 1960-х, конструкторы легковых и грузовых автомобилей начали экспериментировать с ABS. Ford Zodiac запомнился как первая модель, в которой реализована эта захватывающая новая технология, но стоимость оказалась непомерно высокой. Крестовый поход ABS был ненадолго прекращен.

Затем, в 1970-х годах, Cadillac начал предлагать ABS на некоторых своих автомобилях премиум-класса исключительно в качестве надстройки более высокого уровня. АБС оставалась недосягаемой для среднего покупателя автомобиля, но с 1970-х годов технология значительно улучшилась, а также стала дешевле. Датчики, управляемые компьютером, размещенные на каждом колесе, теперь используются для того, чтобы сделать антиблокировочную систему тормозов более эффективной, чем когда-либо прежде.

ABS Сегодня

Действительно, технология антиблокировочной системы тормозов была довольно стандартной проблемой с 19-го века.90-е. Поскольку она доступна в качестве базовой функции, а не премиум-класса, большинство водителей прекрасно осведомлены об ABS и о том, что она делает. Системы контроля тяги были интегрированы с антиблокировочной системой тормозов, и это только сделало эту технологию более распространенной.

О достоинствах ABS мало кто спорит. Фактически, большинство тестов подтверждают, что ABS сводит к минимуму риск несчастных случаев, особенно на скользкой или мокрой поверхности. На самом деле, наличие технологии ABS действительно может помочь снизить расходы на автострахование; вот насколько это эффективно.

Подведение итогов

Мы далеко продвинулись в понимании того, как обеспечить безопасность и безопасность легковых и грузовых автомобилей. Технология ABS играет большую роль в этом. Высока вероятность того, что у вас есть АБС на собственном автомобиле, и если это так, важно, чтобы вы позаботились об этом.

Мы можем помочь с этим. Запишитесь на проверку тормозной системы вашего автомобиля прямо сейчас. Квалифицированные специалисты местного отделения Meineke всегда рады помочь!

История антиблокировочных тормозных систем на транспортных средствах на протяжении многих лет

Опубликовано 19 октября 2018 г. by Warren Clarke Know How

Антиблокировочная система тормозов имеет решающее значение для безопасного вождения. Они помогают предотвратить блокировку колес вашего автомобиля, когда автомобиль останавливается, и это может предотвратить занос в условиях гололеда. Неудивительно, что современные автомобили предоставляют это удобство в качестве стандартного оборудования.

Ниже мы рассмотрим историю этой важной функции безопасности.

Самолеты, поезда …

Согласно информации, опубликованной Road & Track, применение антипробуксовочной технологии, которая породила антиблокировочные тормоза, впервые произошло в железнодорожной и авиационной промышленности до Второй мировой войны. К 19В 50-х годах Королевские ВВС использовали эту технологию для повышения эффективности торможения своих самолетов.

Учитывая, что это была одна из самых инновационных технологий своего времени, неудивительно, что эти тормоза в конечном итоге появились на одном из самых новаторских самолетов в мире. На «Конкорде» использовалась антиблокировочная тормозная система с электронным управлением — реактивный самолет, способный двигаться со скоростью, более чем в два раза превышающей скорость звука.

… и Автомобили

Автопроизводители были заинтересованы в использовании этой захватывающей технологии, но нужно было преодолеть одно большое препятствие: стоимость. Технология антиблокировочной тормозной системы изначально была довольно дорогой в производстве. Это не было серьезной проблемой при создании такого дорогого самолета, как Concorde, но если тормоза должны были успешно мигрировать на легковые автомобили, инженерам нужно было придумать, как значительно снизить затраты.

Road & Track сообщает, что немцы первыми справились с этой задачей. В 1953 году Ганс Шеренберг, руководитель отдела дизайна Mercedes-Benz, подал заявку на патент на технологию, предназначенную для предотвращения блокировки колес автомобиля при резком торможении. Mercedes-Benz работал над отладкой этой инновации в течение первых лет, и в 1970 году она представила эту технологию средствам массовой информации на немецком испытательном треке.

Тем временем американские автопроизводители не менее усердно работали над выводом на рынок собственной технологии антиблокировочной тормозной системы. Следующие американские компании возглавили атаку:

• Chrysler представила антиблокировочную тормозную систему для четырех колес своего седана Imperial 1971 года.
• Вскоре последовал Ford, установивший антиблокировочную систему торможения на задние колеса своего Lincoln Continental.
• GM присоединилась к партии в 1972 году, установив антиблокировочную систему тормозов на задние колеса своих моделей Cadillac и Oldsmobile Tornado.

В 1970-х годах японские компании Toyota и Nissan также представили свои версии этой технологии.

Современные разработки

В современных антиблокировочных тормозах усовершенствования сделали эту технологию более эффективной. Датчики и процессоры антиблокировочной системы цифровой эпохи используются для повышения эффективности и точности, и это значительно повысило эффективность торможения. Национальная администрация безопасности дорожного движения ввела систему контроля устойчивости и антиблокировочную систему тормозов в обязательном порядке на всех пассажирских транспортных средствах. Вы найдете их везде, от семейных минивэнов до спортивных автомобилей с огромным количеством лошадиных сил под капотом.

Будущее антиблокировочной системы торможения за электричеством. Чтобы соответствовать строгим нормам выбросов, автопроизводители расширяют ассортимент электромобилей и гибридов. В этих автомобилях используются системы, в которых инновации, такие как рекуперативное торможение, сочетаются с антиблокировочной технологией, появившейся несколько десятилетий назад.

Антиблокировочная система тормозов прошла долгий путь с тех пор, как впервые появилась как средство остановки поездов и самолетов. Сегодня эта функция является жизненно важной частью современного опыта вождения.

Ознакомьтесь со всеми продуктами для тормозных систем, доступными в NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 пунктов обслуживания NAPA AutoCare для планового технического обслуживания и ремонта. Для получения дополнительной информации об антиблокировочных тормозных системах поговорите со знающим специалистом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.