Автомобиль замедляется исключительно благодаря трению между участком шины, находящемуся в зоне контакта с поверхностью. Насколько бы плотно не зажимался тормозной диск колодками, преодолеть порог сцепления колеса с дорогой невозможно. Более того, в случае превышения этого порога коэффициент трения скачкообразно падает, колесо срывается в скольжение и интенсивность торможения резко уменьшается.
Зачем в машине АБС
На этом фоне самым логичным станет уменьшение тормозного усилия, что позволит восстановить сцепление и вновь довести коэффициент до максимума.
Параллельно будет решена и вторая, не менее важная задача – сохранение управляемости. Ведь скользящее колесо одинаково слабо противостоит продольным и поперечным силам.
Для управляемой оси это означает отсутствие реакции на руль, машина продолжит движение по инерции, а все прочие колёса могут хаотично изменять направление смещения.
Малейшие неровности дороги, наличие вращающих моментов инерции, даже ветер способны отправить автомобиль в скольжение, из которого почти невозможно выйти.
Как же работает датчик АБС простыми словами?
Движение автомобиля с системой ABS и без антиблокировки колес
Принцип работы датчика АБС заключается в следующем. При резком торможении система собирает информацию о том, что колесо не вращается, при этом машина все ещё движется. Дальше с датчика ABS передаётся информацию в основную систему тормозов, о том, что необходимо уменьшить тормозное усилие на данное колесо, благодаря чему блокировка колеса снимается и автомобиль выходит из заноса.
Принцип работы антиблокировочной системы
Для принятия решения и его исполнения любая автоматика должна иметь входной сигнал, устройство обработки данных и исполнительные механизмы.
Так и ABS, получая сигнал о начале блокирования колёс кратковременно растормаживает диск или барабан, связанный со ступицей, а после восстановления контакта снова прикладывает давление к тормозным колодкам. Процесс повторяется десятки раз в секунду, что в результате усреднения импульсного воздействия даёт оптимальную величину замедления.
Отслеживая скорость автомобиля и частоту вращений колёс, система сравнивает эти величины, стараясь не выходить за заданные рамки разницы между ними.
Таким образом, замедление поддерживается максимальным для данных дорожных условий. В остальных случаях, когда сцепления хватает для желаемого торможения, ABS «молчит», не вмешиваясь в управление.
Устройство
В состав системы входят электронные, механические и гидравлические узлы, органично вписанные в традиционные тормоза. Всё сделано так, чтобы при выходе из строя элементов, относящихся к ABS, функциональность торможения не изменилась.
Датчики скорости
Теоретически в наиболее функциональной системе их должно быть пять, один измеряет скорость автомобиля в целом, остальные отслеживают частоту вращения каждого колеса, которая связана с линейной скоростью протектора шины. Оценке подлежит как разница скоростей, так и динамика их изменения.
Каждый датчик представляет собой электромагнит, включающий сердечник и намотанную на него катушку индуктивности. Узел закрепляется на кулаке подвески или чулке полуоси, а его выступающий наконечник с небольшим зазором отслеживает вращение задающего диска, связанного со ступицей колеса.
Иногда это зубчатый венец, иногда просто намагниченная короткими отрезками составная часть ступичного подшипника. Встречаются и устройства на эффекте Холла, они более быстродействующие, хотя особой необходимости в этом нет.
Это интересно: В чем разница между кроссовером, внедорожником и паркетником
На выходе датчика образуется импульсный электрический сигнал, каждый пик которого соответствует одному зубцу или магнитной метке. Частота этих импульсов пропорциональна скорости вращений колеса.
Сигнал передаётся по экранированному кабелю в управляющий блок АБС, где усиливается и преобразуется в цифровой формат. Блок непрерывно отслеживает полученные данные, принимая их как информацию о мгновенной скорости вращения колёс.
Клапаны
Для выполнения команд электронного блока на изменение давления в тормозных магистралях нужны устройства, преобразующие электрические сигналы в силовые гидравлические.
В этой роли выступают управляющие клапаны. Они представляют собой классические соленоиды, штоки которых связаны с нормально закрытыми или открытыми гидравлическими запирающими конусами.
Как правило, устанавливается по два клапана на колесо, нормально открытый (то есть не препятствующий потоку при отсутствии управляющего напряжения) впускной и нормально закрытый выпускной. Первый подаёт давление на рабочий цилиндр тормоза, второй его сбрасывает.
Существует три режима работы клапанов:
- подача давления в цилиндр, первый открыт, второй закрыт;
- удержание давления, когда оба клапана закрыты, срабатывает при первых признаках скольжения;
- сброс давления, открывается выпускной клапан, если удержание не помогло и колесо продолжает скользить.
Клапаны должны обладать хорошим быстродействием, поскольку процесс происходит с высокой частотой для качественной модуляции торможения.
Насос
В состав системы входит электрический насос рабочей жидкости, роль которого состоит в ускорении перекачивания, что повышает общее быстродействие АБС. Чем выше рабочее давление, тем скорее система отреагирует на любой режим.
Избавление от пиковых нагрузок и пульсаций давления производится с помощью сблокированных с насосом гидроаккумуляторов, которые сглаживают колебания и хранят в себе запас жидкости, обладающей энергией за счёт сжатой пружины аккмулятора, расположенной с обратной стороны его диафрагмы. Питание на насос подаётся по команде блока управления.
Блок управления
Электронный модуль, построенный на базе микрокомпьютера, является мозгом системы, собирающим информацию от всех датчиков, а также по интерфейсной шине от прочих компьютеров автомобиля, и хранящим в памяти все алгоритмы работы АБС в виде программы.
Выходными сигналами блока являются напряжения питания датчиков, насоса, а также включения контрольной лампы неисправностей, и передача информации прочим устройствам.
Блоки управления непрерывно усовершенствуются, растёт их быстродействие, способность обрабатывать большие объёмы информации, эффективность использования новых алгоритмов.
Это надо знать: Что такое ESP и EBD в машине
Часто машины попадают в такие условия, когда простейших способов управления колёсами не хватает, приходится внедрять элементы искусственного интеллекта. Совершенство не достигнуто до сих пор. Одновременно в блок добавляются новые функции, непосредственно с АБС не связанные.
Принцип работы
Датчик АБС и разработка модернизированной тормозной системы для автомобильного транспорта позволили повысить безопасность эксплуатации техники. Производители машин начали ставить АБС в свою продукцию примерно с 70-х годов. Устройство датчика АБС состоит из следующих элементов:
- датчики количества оборотов;
- механизмы, устанавливаемые на колёсах;
- гидравлический блок;
- управляющий блок.
Главная составляющая оборудования — блок правления. Эта деталь отвечает за приём и анализ сигналов, идущих с датчиков. Полученная информация тщательно изучается электроникой, после чего ею делаются выводы об уровне скольжения автомобильных колёс. Управление же осуществляется гидравлическими клапанами.
Давление, подаваемое ГТЦ (главным тормозным центром), создаёт нажим на тормозные суппорты. Это позволяет прижать колодки тормозов к дискам. Вне зависимости от усилия автомобилиста при нажатии на педаль и ситуации, давление внутри тормозной системы все равно будет нормальным. Преимущество АБС состоит в том, что анализу подвергается каждое колесо, препятствуя блокировке.
Именно на этом и основывается принцип функционирования системы ABS. На автомобилях, оснащённых полным или задним приводом, стоит только один автодатчик, расположенный в конструкции задней оси. Сведения о риске блокировки получаются с ближайшего колеса, а специальная команда о давлении отправляется на все колёса независимо от того, как устроен датчик АБС.
Это интересно: Как выглядит знак «Уступи дорогу» и как его читать в различных ситуациях?
Уменьшение или увеличение давления осуществляется по ступенчатой схеме благодаря особым режимам. При наличии каких-либо проблем ABS отключается, и тормоза функционируют самостоятельно. О неисправности оборудования можно узнать по специальному индикатору на приборной панели.
Типы ABS
Развитие системы шло по пути наращивания числа каналов и улучшения эффективности. Основным скачком стало раздельной управление колёсами.
Четырехканальная
В данной системе, которая сейчас применяется повсеместно, каждое колесо автономно участвует в обеспечении эффективности торможения. К его тормозному механизму идёт отдельная магистраль от блока АБС, где интегрированы клапаны, насос и гидроаккумуляторы.
Каждое колесо управляется своей парой клапанов, что обеспечивает сохранение надёжного контакта с дорогой при максимально неоднородном покрытии.
Даже если одно попадает на участок голого льда и будет избавлено от тормозного усилия, то это никак не отразится на торможении всех прочих.
Трехканальная
Переходный вариант исполнения АБС, когда передние колёса, как наиболее важные для процесса замедления, обслуживались индивидуально, а задняя ось, которая при торможении разгружается и слабо влияет на общую эффективность, имеет общий для двух колёс канал управления.
Несколько упрощенный вариант, однако способный выполнять ряд функций, в частности регулятора торможения по осям. С появлением мощных быстродействующих узлов был исключён из серийного производства.
Одноканальная
Существовала только в первое время появления АБС, когда все узлы были слишком несовершенны. Имела разные исполнения, как ориентированные на работу только одной ведущей оси, так и одновременно на все колёса.
Просуществовала недолго, поскольку обладала существенными недостатками, в частности резко снижала эффективность торможения на неоднородных покрытиях. Включала в себя только два клапана на всю машину.
Преимущества и недостатки ABS
Сейчас системой оснащаются практически все автомобили, что закрепляется на законодательном уровне. Это означает, что её достоинства многократно перевешивают недостатки, с которыми идёт непрерывная работа.
Плюсы:
- ABS намного сокращает тормозной путь, поскольку на сложных покрытиях работает намного быстрее и точнее любого водителя;
- сохраняется возможность управлять автомобилем при полностью нажатой тормозной педали, каждое колесо обладает курсовой устойчивостью;
- появилась возможность выдачи рекомендаций неопытным водителям тормозить в поворотах и при потере устойчивости автомобилем, раньше так поступать категорически запрещалось;
- узлы и модули АБС стали базой для внедрения многочисленных электронных помощников водителя, повышающих управляемость, проходимость и спасающих в трудных ситуациях.
Минусы:
- система плохо работает на небольших и высоких скоростях, алгоритмы продолжают требовать усовершенствования;
- очень трудно приспособить АБС к работе на сыпучих грунтах, в грязи и по снегу;
- сложные алгоритмы при работе подвесок на максимальные ходы отбоя, связанные с зависанием колёс в воздухе и последующим полным растормаживанием.
Доработки АБС идут непрерывно, многие недостатки уже устранены, но не на всех автомобилях. Пока ограничиваются тем, что система автоматически отключается при возникновении критических ситуаций. Дополнительные сложности связаны с полноприводными автомобилями, но с этим бороться уже научились.
Проверка системы АБС
При неисправности сенсорного датчика он перестаёт отсылать команды системе, и АБС не выполняет свою задачу, то есть колёса при торможении блокируются. При наличии подобной проблемы нужно незамедлительно обратиться в автосервис.
Датчики самого простого оборудования представляют собой обыкновенную индукционную катушку, взаимодействующую с зубчатым диском из металла. Чаще всего причиной поломки АБС является разрыв кабеля. Именно такая неисправность диагностируется с применением тестера, ремонтных пинов и паяльника. Пины подключаются в разъёмы, а с помощью тестера осуществляется измерение сопротивления датчика ABC.
Этот показатель не должен превышать значений, которые указаны в инструкции по эксплуатации. В случае, если сопротивление устремлено к бесконечности, это означает, что в электроцепи произошел обрыв. Если же оно устремлено к нулю, то речь идёт о коротком замыкании.
В случае, если при визуальном изучении были выявлены обрывы, их нужно срочно отремонтировать. Для их соединения нужно воспользоваться пайкой, так как обычная скрутка может привести к усугублению поломки.
Во многих современных машинах установлена специальная система автоматической диагностики. При наличии какой-либо проблемы электроника выдаёт тот или иной код ремонта, который расшифровывается с помощью руководства к транспортному средству.
