Содержание
Антиблокировочная система | это… Что такое Антиблокировочная система?
ABS на мотоцикле BMW
Антиблокировочная система (АБС, ABS; нем. Antiblockiersystem, англ. Anti-lock braking system) — система, предотвращающая блокировку колёс транспортного средства при торможении. Основное предназначение системы — предотвращение блокировки тормозов и сохранение контроля над курсовой устойчивостью и поворачиваемостью. Тем не менее, АБС не гарантирует уменьшения тормозного пути.
В настоящее время АБС, как правило, является более сложной электронной системой торможения, которая может включать в себя противобуксовочную систему, систему электронного контроля устойчивости, а также систему помощи при экстренном торможении.
АБС устанавливается на легковых и грузовых автомобилях, мотоциклах, прицепах, а также на колёсном шасси самолётов. Эксперты считают, что по состоянию на 2008 год антиблокировочная система ставится на 75 % выпускаемых автомобилей[1].
Содержание
|
История
Впервые разработки в области тормозных систем начались в 1920-е годы, первые АБС предназначались для установки на шасси самолётов. Первые продукты были созданы французской компанией Avions Voisin— производителем автомобилей и авиатехники[1].
В те времена на большинстве автомобилей были механические тормоза с тросовым приводом и требовали от водителя значительной физической силы, иными словами приходилось сильно давить на педаль тормоза, вызывая тем самым блокировку колёс, что в свою очередь негативно сказывалось на управляемости автомобиля. Позже появились гидравлические тормоза c вакуумным усилителем, но и эта система не решала проблемы блокировки колёс.
В 1936 году Bosch запатентовала технологию предотвращения блокировки колёс при резком торможении. Но на практике реализовать эту идею не удалось из-за отсутствия в те годы цифровой электроники, которая позволила бы за доли секунды реагировать на блокировку колёс. Ситуация изменилась в 1960-е годы с появлением полупроводниковых технологий, которые постепенно дошли и до автомобильной промышленности. Но первые образцы АБС, появившееся в 1971 году на одной из моделей концерна General Motors оказались даже опасными, поскольку не решали проблемы заклинивания передних ведущих колёс.
Первую по-настоящему работоспособную АБС изобрели всё-таки немцы. Кроме Bosch, с 1964 года работу над созданием АБС начала компания Teldix GmbH. Её инженер Гейнц Либер разработал фундаментальные основы будущей АБС. Позже он возглавил отдел электрики и электроники концерна Daimler-Benz и в 1970 году Daimler-Benz торжественно объявил о создании первых работоспособных АБС. Система под названием «ABS 2» состояла из электронного контроллера, датчиков скорости, установленных на каждом колесе и двух или более гидравлических клапанов в тормозном контуре.
Система работала от данных о разности скоростей вращения разных колёс: если они вращались с разной скоростью, то контроллер, дозируя тормозное усилие, выравнивал скорость вращения. После этого система давала увеличить тормозное усилие[1].
Комплексные испытания этой системы выявили один существенный недостаток — ненадёжность электронных компонентов. По предложению Daimler-Benz к проекту были привлечены инженеры Bosch, которые работали независимо от Либера и приобрели огромный опыт в области автомобильной электроники.
Таким образом для работы по созданию серийной антиблокировочной системы объединились удачные идеи Либера и огромный опыт инженеров Bosch в сфере разработки и производства цифровых электронных компонентов. В середине 1970-х годов АБС начали устанавливать опционально (по желанию клиента и за дополнительную плату) на автомобили представительского класса, а с 1978 года штатно на двух немецких автомобилях — Mercedes Benz W116 (S-класс)[1] и BMW 7-й серии.
С июля 2004 года каждый новый автомобиль, продаваемый в странах Евросоюза, оборудован АБС в стандартной комплектации.
Принцип действия АБС
При движении транспортного средства пятно контакта его колёс находится в неподвижности относительно дорожного полотна, то есть на колесо действует сила трения покоя. Так как эта сила больше, чем сила трения скольжения[2], замедление при вращении колёс со скоростью, соответствующей скорости движения транспортного средства, будет эффективнее, чем замедление при проскальзывании колёс относительно дорожного полотна. Кроме того, транспортное средство, одно или несколько колёс которого находятся в скольжении, теряет управление. Грубо говоря, система предотвращает стопорение колёс и предотвращает юз при торможении, что положительно сказывается на устойчивости и управляемости транспортного средства в режиме торможения.
Устройство системы
АБС состоит из следующих основных компонентов:
- датчики скорости либо ускорения (замедления), установленные на ступицах колёс транспортного средства;
- управляющие клапаны, которые являются элементами модулятора давления, установленные в магистрали основной тормозной системы;
- блок управления, получающий сигналы от датчиков и управляющий работой клапанов.
После начала торможения АБС начинает постоянное и достаточно точное определение скорости вращения каждого колеса. В случае, если одно или несколько или даже все колёса начнут замедлять скорость своего вращения быстрее расчётной максимальной скорости замедления автомобиля (расчитывается конкретно для каждой модели на стадии разработки и корректируется при испытании на покрытии с максимальным коэффициентом трения) и учитывая показания акселерометров, то система отдаёт команду модулятору давления в тормозной магистрали, который ограничивает тормозное усилие на этих колесах. Затем, как только вращение колеса совпадёт с реальной скоростью движения (восстановится сила трения покоя), тормозное усилие восстанавливается.[источник не указан 920 дней]
Этот процесс повторяется несколько раз (или несколько десятков раз) в секунду, в 2008 году, по мнению экспертов «За рулём» средняя АБС срабатывала 20 раз в секунду[1]. Как правило работа системы приводит к заметной пульсации тормозной педали и обычно именно по этому признаку водитель может определить момент срабатывания АБС.
[источник не указан 920 дней]
Тормозное усилие может ограничиваться как во всей тормозной системе одновременно (одноканальная АБС), так и в тормозной системе борта (двухканальная АБС) или даже отдельного колеса (многоканальная АБС). Одноканальные системы обеспечивают довольно эффективное замедление, но только в том случае, если условия сцепления всех колёс более или менее одинаковы. Многоканальные системы дороже и сложнее одноканальных, но имеют большую эффективность при торможении на неоднородных покрытиях, если, например, при торможении одно или несколько колёс попали на лёд, мокрый участок дороги или обочину.[источник не указан 920 дней]
В современные АБС входит система самодиагностики, которая контролирует работу всех компонентов системы по их физическим параметрам. Система самодиагностики зажигает лампу неисправности АБС на приборной панели и записывает соответствующий код неисправности в память блока управления. После определения неисправности данный компонент исключается из работы системы, или вся система перестаёт работать, а тормозная система продолжает работать.
[источник не указан 920 дней]
В современных автомобилях постепенно получают распространение электрические тормозные механизмы, действующие независимо на каждом колесе. В этом случае АБС существует, в основном, как один из алгоритмов управляющего блока такой тормозной системы и не оказывает никакого влияния на педаль или рукоятку тормоза.[источник не указан 920 дней]
Эффективность работы АБС
В ряде случаев наличие АБС позволяет достичь существенно более короткого тормозного пути, чем при её отсутствии. Кроме того, АБС позволяет водителю сохранять контроль над транспортным средством во время экстренного торможения, то есть сохраняется возможность совершения достаточно резких манёвров непосредственно в процессе торможения. Сочетание двух этих факторов делает АБС очень существенным плюсом в обеспечении активной безопасности транспортных средств.
Опытный водитель может эффективно тормозить и без использования АБС, контролируя момент срыва колёс самостоятельно (наиболее часто такой приём торможения используется мотоциклистами[3]) и ослабляя усилие торможения на грани блокировки (торможение при этом получается прерывистым).
Эффективность такого торможения может быть сравнима с торможением при использовании одноканальной АБС. Многоканальные системы в любом случае имеют преимущество в том, что они могут контролировать тормозное усилие на каждом отдельном колесе, что даёт не только эффективное замедление, но и стабильность поведения транспортного средства в сложных условиях неравномерного сцепления колёс с поверхностью дороги.
Для неопытного водителя наличие АБС лучше в любом случае, поскольку позволяет экстренно тормозить интуитивно понятным способом, просто прикладывая максимальное усилие к тормозной педали или рукоятке и сохраняя при этом возможность манёвра.
В некоторых условиях работа АБС может привести к увеличению тормозного пути. Например, при использование автомобильных шин с недостаточным сцеплением с дорогой (например, при езде зимой на летних шинах). Также рыхлых поверхностях, таких как глубокий снег, песок или гравий, заблокированные при торможении колёса начинают зарываться в поверхность, что даёт дополнительное замедление.
Незаблокированные колёса тормозят в этих условиях медленнее. Для того чтобы можно было эффективно тормозить в таких условиях, АБС на некоторых моделях автомобилей делают отключаемой. Кроме того, некоторые типы АБС имеют специальный алгоритм торможения для рыхлой поверхности, который приводит к многочисленным кратковременным блокировкам колёс. Такая техника торможения позволяет достичь эффективного замедления без потери управляемости, как при полной блокировке. Тип поверхности может быть установлен водителем вручную или может определяться системой автоматически, путём анализа поведения автомобиля или при помощи специальных датчиков определения дорожного покрытия.
Система помощи при экстренном торможении
Технология «Brake Assist» впервые появилась на потребительском рынке в 1996 году на Mercedes-Benz SL-класса и S-класса. Начиная с 1998 года, компания начала внедрять эту систему во все свои модели стандартной комплектации. Вслед за Mercedes-Benz вскоре последовали такие компании, как Audi, Acura, Infiniti, BMW, Citroen, Rolls-Royce, Volkswagen, Land Rover и Volvo с собственными разработками Brake Assist.
Brake Assist — это система, помогающая водителю при торможении. Как показали исследования, заметная часть водителей в экстренной ситуации либо не нажимают на педаль тормоза полностью, либо в какой-то момент отпускают её. Из-за этого тормозной путь автомобиль получается больше, чем мог быть при полностью нажатой педали. Brake Assist выявляет экстренное торможение, доводит давление в тормозной системе до максимума и удерживает его таким до полной остановки автомобиля. Электроника, контролирующая работу Brake Assist, связана с тормозной системой и различает экстренное торможение от, например, остановки на светофоре. Допустим, на дорогу неожиданно выбежал ребенок. Вы инстинктивно жмёте на педаль тормоза, контроллер системы моментально вычисляет скорость и силу нажатия на педаль и определяет степень опасности ситуации. То есть система учитывает по сути три основных параметра: (а)Текущую скорость автомобиля;(б)Скорость нажатия педали;(в)Силу (глубину) выжима педали тормоза. Существуют и чисто гидравлические системы помощи при экстренном торможении, которые повышают давление в приводе тормозов до максимального, если скорость нажатии на педаль тормоза превышает пороговое значение.
Появление Brake Assist стало возможным только после появления АБС. Поскольку система экстренного торможения всегда увеличивает тормозную силу до максимальной, в условиях недостаточного сцепления с дорогой возможна блокировка колес и скольжение автомобиля, АБС предотвращает это.
Кроме собственных разработок Mercedes-Benz, таких как регулятор расстояния Distronic Plus, контролирующий необходимую дистанцию до впереди идущего автомобиля, существуют и другие виды Brake Assist. Компания Volvo придумала «систему безопасности в городе» (City Safety system), которая работает при скорости автомобиля до 30 км/ч. «Симбиоз» навигатора и Brake Assist предлагает Toyota, при котором система активируется в случае экстренного торможения на светофоре.[4]
Примечания
- ↑ 1 2 3 4 5 ABS — 30 лет на страже жизни // За рулём : журнал. — М., 2008. — В. 30 апреля.
- ↑ § 64. Силы трения.. Архивировано из первоисточника 27 июня 2012.
- ↑ Мотоциклы намного более подвержены блокировке колёс при торможении, кроме того, для мотоцикла блокировка колёс означает почти неизбежное падение.
- ↑ Система экстренного торможения Brake Assist. AutoRelease.ru. Архивировано из первоисточника 26 июня 2012.
— В. 30 апреля.См. также
- EBD
Ссылки
- Для чего нужна антиблокировочная система
- Подробное описание АБС
40 лет ABS: изучаем производство тормозных систем на заводе Bosch в Самаре
Вадим Аскаров
Несмотря на 40-летний юбилей, антиблокировочная система тормозов стала обязательной в России только с 2016 года. Увы, фатализм, присущий российскому менталитету, заставляет автолюбителей чаще вешать в машину иконки, чем выбирать опции, влияющие на безопасность движения.
Потому приходится вводить принудительные меры, главной из которых стало внедрение ABS, которую открыла миру компания Bosch. Обозреватель журнала «Движок» посетил завод компании в Самаре и узнал, в каком направлении будут развиваться системы активной безопасности в автомобилях будущего, а также оценил самую новую производственную площадку немецкого концерна на территории России.
Несмотря на популярность термина, далеко не все знакомы с принципом работы ABS. Система состоит из трех основных компонентов: датчика скорости на каждом колесе, электронного блока управления и гидравлического модулятора. В момент, когда датчик скорости информирует блок управления о неизбежной блокировке колеса, блок отправляет сигнал гидравлическому модулятору на снижение давления в соответствующем контуре тормозной системы, предотвращая блокировку колеса.
Еще в далеком 1978 году компания Bosch запустила серийное производство электронной антиблокировочной системы тормозов.
Напомним, что ABS сокращает тормозной путь и сохраняет управляемость автомобиля при экстренном торможении. Именно эта система послужила основой для разработки других, более сложных систем активной безопасности, таких как ESP. За 40 лет компания Bosch выпустила около 457 млн комплектов этих систем.
Зачем нужна сборочная площадка в Самаре?
В первую очередь, конечно, для снижения стоимости компонентов за счет локализации производства. В рамках этой концепции завод Bosch в Самарской области производит системы ABS и ESP, предназначенные прежде всего для автомобилей российской сборки. В строительство предприятия с площадью более 22 тыс. кв. метров и закупку оборудования компания инвестировала около 50 млн евро. Одновременно компания дала Самарской области более 100 рабочих мест.
Отметим, что площадка в Самаре является «универсальным» заводом. Точно такие предприятия расположены по всему миру. Их особенность в том, что на их мощностях в короткий срок можно развернуть производство абсолютно любого элемента, будь то ABS, свечи зажигания, электрокомпоненты или элементы топливной системы.
Основным направлением сбыта продукции самарского завода является отечественный гигант АвтоВАЗ. Причем тормозные системы ставятся не только на автомобили Lada. ABS и ESP компания Bosch поставляет также предприятиям Renault, Volkswagen, «ПСМА Рус», на завод Nissan, на конвейер Ульяновского автомобильного завода, на нижегородское предприятие Группы ГАЗ и даже на украинский завод ZAZ. Грузовые тормозные системы Bosch используются на конвейере КАМАЗа.
Однако и это далеко не все эксплуатанты самарских систем. Как заверил нас генеральный директор предприятия, 50% всех производимых на заводе продуктов поставляются на конвейеры известных европейских автомобильных компаний. Правда, стоит отметить, что производство тормозных систем с нуля на заводе Bosch в Самаре не осуществляется. Элементы приходят комплектами, которые на отечественном заводе собирают до готового состояния. Сделано это, как уже было сказано, для снижения стоимости компонентов за счет локализация производства и в соответствии с требованиями по локализации, которые предъявляются к иностранным компаниям Минпромторгом.
Несмотря на сложную инженерно-техническую работу, завод не только не ограничивает возраст потенциальных специалистов, но и приветствует набор молодых сотрудников. Средний возраст работающих на предприятии — 32 года, а более 40% служащих и вовсе моложе 30 лет. Таким образом, Bosch вкладывает не только в собственное развитие, но и в развитие будущих российских специалистов высокого уровня.
Внедрение ABS Bosch в современное автомобилестроение
Как и в случае с большинством инноваций, первые модели, в оснащение которых была включена ABS, относились к премиальному классу. За короткое время система стала доступнее и стала устанавливаться на модели более массовых сегментов — сначала в виде опции, а затем как штатное оборудование.
К 1990 году около шести миллионов автомобилей по всему миру получили ABS производства компании Bosch. Ее влияние на повышение безопасности дорожного движения было настолько очевидным, что ведущие производители взяли на себя обязательство ввести ABS в состав штатной комплектации всех легковых транспортных средств, произведенных с середины 2004 года.
С начала 1991 года новые грузовые автомобили и автобусы в Европе могут пройти регистрацию только при наличии в оснащении системы ABS. Позже компания Bosch разработала антиблокировочную систему для мотоциклов, что в ряде случаев позволило предотвращать серьезные происшествия, связанные с блокировкой колес при торможении.
С начала 2016 года ABS вошла в перечень обязательного оборудования для всех новых мотоциклов, а с 2017-го в Европе прекращена регистрация новых двухколесных транспортных средств без ABS.
В 2018 году компания Bosch представила готовую к серийному производству eBike ABS — первую антиблокировочную систему тормозов для велосипедов с электроприводом. Она обеспечивает безопасное и контролируемое торможение в сложных условиях.
Не только ABS
Одна из особенностей компании — то, что Bosch всегда параллельно развивает технологии, работающие непосредственно в одном узле и агрегате. Так и с тормозными системами — немецкий производитель совершенствует не только ABS и ESP, но и тормозные жидкости собственного производства.
Самая новая и современная разработка компании в этой области — тормозная жидкость Bosch ENV6.
Низкая вязкость жидкость ENV способствует сокращению времени срабатывания системы ESP, а высокая температура кипения снижает риск образования в трубопроводе пузырьков пара, что является основной причиной отказа тормоза. Кроме того, свойства ENV6 делают ее совместимой с различными другими типами тормозных жидкостей, такими как DOT3, DOT4 или DOT5.1. Несовместимы только редкие типы, такие как LHM на основе минеральных масел или DOT5, содержащие силикон.
Лаборатория автомобильной электроники Clemson: Антиблокировочные тормозные системы
Антиблокировочная система тормозов
|
Резкое торможение, особенно на обледенелых или мокрых дорогах, может привести к блокировке одного или нескольких колес и их проскальзыванию по поверхности. Это может привести к увеличению тормозного пути или даже к потере управляемости. Системы ABS отслеживают скорость вращения колес в режиме реального времени и автоматически регулируют тормозное давление, чтобы предотвратить блокировку колес и улучшить контроль водителя над автомобилем. Теперь они часто сочетаются с другими системами, такими как электронное распределение тормозного усилия (EBD), электронный контроль устойчивости (ESC) и контроль тяги, чтобы еще больше повысить контроль над автомобилем и безопасность водителя. Основными компонентами этих систем являются обычные тормозные детали (такие как педаль тормоза, гидроцилиндры и магистрали), датчики скорости вращения колес и гидравлический модулятор, управляемый электронным блоком управления. Архитектура системы ABS (включая гидравлический модулятор) показана на рисунке ниже.
Тогда впускной и выпускной клапаны остаются закрытыми, чтобы удерживать это давление и обеспечивать достаточный тормозной момент для колесных тормозных цилиндров. Как только блок управления обнаруживает чрезмерную пробуксовку колеса, открывается соответствующий выпускной клапан, чтобы сбросить давление в аккумуляторе (D) и предотвратить возможную блокировку колеса. Избыток тормозной жидкости возвращается в главный цилиндр через возвратный насос (Е). После того, как проскальзывание колеса приходит в норму, соленоиды клапанов обесточиваются и гидромодулятор возобновляет штатный процесс торможения.
Таким образом, автомобиль поддерживает максимальное замедление без полной потери управляемости.
Проблемы с антиблокировочной системой тормозов (ABS)?
Руководство по изучению, поиску и устранению неисправностей и диагностике АБС
Эволюция АБС
Технология антиблокировочной системы тормозов существует уже почти столетие.
Со времен Второй мировой войны у самолетов были противоюзовые тормозные системы, а самые ранние антиблокировочные тормозные системы на автомобилях относятся к 1920-м годам. Противоюзовая или антиблокировочная система торможения впервые стала более распространенной на легковых и грузовых автомобилях в 1990-х годах как положительный шаг к повышению безопасности и управляемости автомобиля при резком торможении на скользкой дороге.
Хотя система ABS кажется сложной, на самом деле она очень проста. Если вы столкнулись с заносом во время торможения, модуль управления ABS определяет замедление или паузу в вращении колеса, модулируя торможение, чтобы помочь вам избежать неприятностей. При обычном заносе рулевое управление теряется, и транспортное средство продолжает двигаться в направлении заноса. Затем антиблокировочная тормозная система активирует тормоза, что приводит к улучшению контроля над автомобилем при выходе из заноса.
Типичная АБС состоит из четырех колесных датчиков (иногда двух или трех), электронного блока управления антиблокировочной системой и гидравлического блока управления.
В нормальных условиях эта система подает гидравлическое давление главного цилиндра на все четыре тормоза и пульсирует давление на каждый тормоз при обнаружении заноса.
Функция ABS
Ранние антиблокировочные тормозные системы были неэлектрическими, гидромеханическими моделями. Они имели механическое управление для модуляции торможения. Современные антиблокировочные тормозные системы представляют собой управляемые компьютером электрогидромеханические тормозные гидравлические системы. Электронный модуль или контроллер ABS может быть интегрирован с контроллером гидромеханического торможения или может быть отдельным. Также могут быть электрические реле, которые срабатывают, когда система приводится в действие.
Датчики антиблокировочной системы тормозов обычно активируются магнитным полем. Когда зубья рефлектора проходят датчик, нормальный пульсирующий ритм движения колеса указывает на нормальную работу. Именно тогда, когда неохотная скорость на датчике резко меняется (колеса замедляются или останавливаются), ABS будет пульсировать торможением.
Когда АБС срабатывает, она быстро нагнетает гидравлическое давление на тормоза, иногда до 15 раз в секунду, в зависимости от системы. Эта функция производит прерывистое торможение и некоторый уровень рулевого управления.
Типы ABS
Существует три основных типа антиблокировочных систем: четырехканальная/четырехсенсорная, трехканальная/трехсенсорная и одноканальная/односенсорная. Наилучшим вариантом является четырехканальная система, потому что она может микроуправлять тормозным действием в заносе, пульсируя только на пораженном колесе или колесах. Трехканальная система имеет два датчика ABS спереди и один сзади. Задний датчик ABS расположен в картере моста и воздействует на оба задних тормоза. Одноканальная система представляет собой заднюю антиблокировочную систему тормозов только с одним датчиком ABS в картере заднего моста. Как правило, одноканальные системы распространены на грузовых автомобилях с задними антиблокировочными тормозами.
Правильный способ использования антиблокировочной системы тормозов — никогда не нажимать на педаль тормоза во время резкой остановки.
Вместо этого нажмите твердую, устойчивую педаль и позвольте антиблокировочной тормозной системе делать то, для чего она предназначена.
Проблемы с АБС
Модуль управления АБС автомобиля предназначен для уведомления водителя сигнальной лампой в случае неисправности в системе. Редко бывает неисправность модуля или самой АБС. Часто это один или несколько датчиков или проводка к датчикам. Наиболее распространенные проблемы с ABS возникают, когда датчики загрязняются мусором или металлической стружкой.
Неисправности также возникают, когда проводка датчика повреждается, что приводит к прерыванию или отсутствию непрерывности. В более агрессивных средах или при серьезном небрежном обращении с тормозной системой тормозная жидкость может загрязниться, и гидравлический блок управления перестанет работать.
Если у вас неисправность в АБС, сначала физически проверьте всю проводку и датчики тормозов. При проверке тормозных датчиков ищите металлическую стружку и другой мусор, который может вызвать ложную обратную связь с электронным контроллером ABS.