Антиблокировочная система abs что это – Антиблокировочная система тормозов

Содержание

Антиблокировочная система — Википедия

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 — сохранение устойчивости и управляемости автомобиля (тормозной путь в некоторых случаях может быть больше, чем без системы ABS)

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. Авторы журнала «За рулём» считают, что по состоянию на 2008 год антиблокировочная система ставится на 75 % выпускаемых автомобилей[1].

История

Впервые проблема блокировки колес при торможении выявилась на железнодорожной машине, так как заблокированные колеса оказывают существенно меньшее тормозное действие, а на ободе колеса появляется выработка, снижающая ходовые качества вагона или локомотива. Кроме того, при заблокированных колесных парах существенно увеличивается вероятность схода с рельсов. Проблема была решена применением автоматических регуляторов тормозных сил, известных сегодня как грузовой авторежим. На электропоездах и трамваях, где служебное торможение электрическое, блокировку колес предотвращают электрические и электронные системы, автоматически регулирующие ток возбуждения тяговых электродвигателей, работающих при торможении в режиме генератора. Такие системы известны с 1920-х годов. Также в 1920-е годы появились первые АБС для установки на шасси самолётов. Здесь нужно было решать проблему управляемости самолета при пробеге по взлетно-посадочной полосе. 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 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 1» 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 возможность 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, причём стоимость системы в то время составляла примерно 10 % от стоимости всего автомобиля[2]. С июля 2004 года каждый новый автомобиль, продаваемый в странах Евросоюза, должен быть оборудован системой АБС в стандартной комплектации.

Принцип действия АБС

Коэффициент трения скольжения значительно ниже коэффициента трения покоя. Поэтому длина тормозного пути с заблокированными колесами (трение скольжения: колёса скользят по поверхности) будет больше, чем длина тормозного пути с ещё вращающимися колесами (трение покоя: шина в точке контакта с дорогой находится в покое относительно неё). При этом тормоза обеспечивают усилие чуть меньше того, что требуется для полной блокировки колеса. При достаточном опыте водитель способен чувствовать это усилие сам, и если колеса заблокировались он немного ослабляет нажатие на педаль тормоза, однако при этом он не способен уменьшить давление и тормозное усилие на одном, заблокированном колесе. Система ABS следит за вращением колес и в случае их блокировки слегка уменьшает давление в тормозной системе, чтобы дать колесу провернуться, а затем вновь увеличивает силу сжатия. Таким образом достигается прерывистое торможение, дающее возможность корректировки курса автомобиля в условиях экстремального 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.

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].

Эффективность работы АБС

Главная задача АБС — позволить водителю сохранить 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 использовании автомобильных шин с недостаточным сцеплением с дорогой (например, при езде зимой на летних шинах). Также на 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 существенно 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

Система помощи при экстренном торможении (СПЭТ) выявляет экстренное торможение, доводит давление в тормозной системе до максимума и удерживает его таким до полной остановки автомобиля. СПЭТ может быть реализована с помощью электронных компонентов или гидравлики. При выявлении экстренного торможения учитываются:

  • текущая скорость автомобиля;
  • скорость нажатия педали тормоза;
  • сила (глубина) выжима педали тормоза;
  • расстояние до впереди идущего автомобиля;
  • и другие параметры (например, близость светофора).

Исследования показали, что 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 получается больше, чем мог быть при полностью нажатой педали. СПЭТ была разработана для решения этой проблемы.

СПЭТ впервые появилась на потребительском рынке в 1994 году на Audi A6 C4 под названием «Brake assist». Вслед за Audi собственные разработки предложили такие компании, как Volkswagen, Mercedes, Acura, Infiniti, BMW, Citroen, Rolls-Royce, Land Rover и Volvo.

Появление СПЭТ стало возможным только после появления АБС. Поскольку СПЭТ всегда увеличивает тормозную силу до максимальной, в условиях недостаточного сцепления с дорогой возможна блокировка колес и скольжение автомобиля; АБС предотвращает это.

Примечания

  1. 1 2 3 4 5 ABS — 30 лет на страже жизни // За рулём : журнал. — М., 2008. — Вып. 30 апреля.
  2. ↑ стр. 24. За рулём (№8, 1984). Проверено 19 марта 2015.
  3. ↑ Мотоциклы намного более подвержены блокировке колёс при торможении, кроме того, для мотоцикла блокировка колёс означает почти неизбежное падение.

См. также

Ссылки

wikipedia.green

АНТИБЛОКИРОВОЧНАЯ ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА — ABS — e-fee.ru

АНТИБЛОКИРОВОЧНАЯ ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА — ABS
Нажимая на педаль тормоза, мы замедляем движение автомобиля. Однако, если нужно остановиться мгновенно, мы резко жмем на педаль — возникает опасность «юза», т.е. скольжения заблокированных колес, при котором авто не слушается руля. В этой ситуации на помощь водителю придет система ABS.
Что такое АБС (Анти Блокировочная Система)?

Это ряд устройств, которые при торможении автомобиля, вне зависимости от действий водителя, предотвращают блокировку колес. Таким образом, автомобиль с ABS в экстренной остановке не только не «проскочит» с невращающимися колесами вперед, не только не потеряет управление, но и не вылетит с проезжей части.
КАК РАБОТАЕТ СИСТЕМА ABS?
Почему все-таки нужно стремиться приобрести автомобиль с ABS? В экстренной ситуации, когда инстинктивно вы с силой жмете на педаль тормоза, при любых, даже самых неблагоприятных дорожных условиях, автомобиль не развернет, не уведет с заданного курса. Напротив, управляемость машины сохранится, это значит, что вы сможете объехать препятствие, а при торможении на скользком повороте избежать заноса.

Работа ABS сопровождается импульсными толчками на педали тормоза и звуком «трещётки». Об исправности системы сигнализирует световой индикатор (с надписью «ABS») на приборном щитке. Индикатор загорается при включенном зажигании и гаснет через 2-3 секунды после пуска двигателя.
Следует помнить, что торможение автомобиля с ABS не должно быть многократным и прерывистым. Тормозную педаль необходимо удерживать нажатой со значительным усилием во время процесса торможения — система сама обеспечит наименьший тормозной путь.
На сухой дороге ABS может уменьшить тормозной путь автомобиля примерно на 20% по сравнению с тормозным путем машин с заблокированными колесами. На снегу, льду, мокром асфальте разница будет намного больше. Замечено: применение ABS способствует увеличению срока службы шин.

Специалисты считают, что наличие в автомобиле ABS создает у водителя иллюзию безопасности. АБС предотвратит блокировку тормозов и позволит сохранить контроль над курсовой устойчивостью и поворачиваемостью, но она не гарантирует уменьшения тормозного пути. Словом, как бы ни была хороша ABS в плане улучшения активной безопасности автомобиля, главным по-прежнему остается водитель.
ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ И НЕИСПРАВНОСТИ ABS
Современные ABS обладают достаточно высокой надежностью и могут длительное время работать не выходя из строя. Электронные блоки ABS отказывают крайне редко, поскольку защищены специальными реле и предохранителями, и если такая неисправность все-таки случилась, то ее причина нередко бывает связана с нарушениями правил и рекомендаций.
Самыми же уязвимыми в схеме ABS являются колесные датчики, располагаемые вблизи вращающихся деталей ступицы или полуосей. Место расположения этих датчиков благополучным никак не назовешь: различные загрязнения или даже слишком большой люфт в подшипниках ступицы способны вызывать сбои в работе датчиков, которые и становятся чаще всего виновниками 
неполадок в работе ABS.
Кроме того, на работоспособность ABS влияет величина напряжения между клеммами аккумулятора.При уменьшении напряжения до 10,5 В и ниже ABS вообще может самостоятельно выключитьсячерез предохранительный электронный блок. Предохранительное реле может также сработать при недопустимых колебаниях и всплесках напряжения в сети автомобиля.
Чтобы этого не случилось, вот рекомендации: нельзя разъединять электрические разъемы при включенном зажигании и работающем двигателе, не желательно заводить двигатель методом «прикуривания» от постороннего аккумулятора либо предоставлять для этой цели в качестве «донора» собственный автомобиль и, кроме того, необходимо строго следить за состоянием контактных соединений на генераторе.
О том, что ABS неисправна, свидетельствует загорание контрольной лампы на панели приборов. Слишком нервно реагировать на это не следует, без тормозов автомобиль не останется, но при торможении будет вести себя как машина, в которой ABS отсутствует.
Если лампочка ABS периодически загорается и гаснет, то, скорее всего, барахлит какой-нибудь контакт в электрической цепи ABS. Автомобиль следует загнать на смотровую канаву, проверить все провода и зачистить электрические контакты. Если причина мигания лампы ABS не будет обнаружена, то дальнейшие поиски неисправности следует продолжить в специализированном автосервисе. 
Существует ряд особенностей, связанных с обслуживанием или ремонтом тормозной системы с ABS. Например, перед заменой тормозной жидкости следует разрядить аккумулятор давления в гидроблоке ABS. Для этого при выключенном зажигании необходимо раз двадцать нажать на педаль тормоза.

e-fee.ru

Антиблокировочная тормозная система ABS: устройство и принцип работы

Аббревиатура ABS знакома всем автовладельцам, и даже малоопытные водители знают, что их машина оборудована такой системой. Однако зачастую у них ошибочное представление о принципе ее работы до той поры, пока тормозная педаль при нажатии не начинает давать отдачу. Так почему же АБС во многих странах признана штатным элементом автомобиля, и в чем ее достоинства и недостатки?

 

Принцип работы и зачем нужна ABS

Антиблокировочная тормозная система не дает колесам заблокироваться при езде. И если в момент торможения это происходит, то лишь кратковременно, поскольку ABS сразу же снижает давление в тормозном канале, восстанавливая работоспособность колес. А если манипулировать с тормозом сильно и постоянно, то цикл блокировка/разблокировка будет осуществляться с регулярностью несколько раз в секунду. 

Большинство водителей почему-то ошибочно считает, что АБС необходима исключительно для сокращения тормозной дистанции, в то время как ее предназначение заключается в том, чтобы машина управлялась во время даже экстренного торможения. Ведь у малоопытных автомобилистов есть привычка сильно нажимать педаль тормоза, что приводит к блокировке колес. Соответственно, автомобиль перестает слушаться руля, и транспортное средство продолжает двигаться прямолинейно. То есть до тех пор, пока не будет восстановлено сцепление с дорожным покрытием, совершить любой маневр невозможно. Именно эту проблему и помогает решать антиблокировочная система торможения, повышающая активную безопасность.

Однако это не все, ибо еще одной функцией АБС является обеспечение безопасного движения на поверхностях с неоднородным покрытием. Допустим, если одна сторона автомобиля попадает на лед или в лужу, а другая остается на сухом асфальте, то есть большой риск, что машина пойдет юзом и даже развернется. Причина этого эффекта в том, что одна сторона будет тормозить эффективнее другой. Чтобы такого дисбаланса не происходило, и нужна антиблокировочная система. 

 

Устройство

Как работает ABS, мы вкратце уже описали, однако поскольку эта система претерпела серьезную эволюцию, есть смысл рассказать о ее компонентах. Стандартная АБС состоит из электронного блока, получающего информацию от датчика вращения колес, и управляющих клапанов тормозной магистрали. Также в систему может включаться насос, позволяющий моментально восстанавливать давление после его снижения из-за открытого клапана. Причем «опрос» датчиков электронный блок способен производить несколько раз в секунду, блокируя и разблокируя колеса. Именно по этой причине при срабатывании ABS педаль тормоза вибрирует. 

На современные автомобили ставится по 4 клапана управления давлением, более старые модели могут иметь 1-3 клапана. Как работает датчик ABS – другой вопрос, ибо он реагирует только на резкое снижение скорости вращения колес. И нужно учитывать, что они на одной оси могут вращаться неравномерно даже в штатных ситуациях. Например, при вхождении в поворот «внешние» колеса вращаются быстрее «внутренних». Это дает основание утверждать, что 4-клапанная антиблокировочная система считается самой совершенной: электронный блок получает информацию с каждого колеса, быстро регулируя их вращение.     

 

Недостатки 

 Основным недостатком антиблокировочной тормозной системы является зависимость ее эффективности от состояния поверхности, по которой едет автомобиль. Если он движется по бугристой дороге, то тормозной путь становится более длинным, чем в машине без АБС. Дело в том, что на такой поверхности колеса периодически подпрыгивают в момент торможения, и сцепление с дорогой теряется, ибо колеса перестают вращаться. В такие моменты ABS оценивает это как блокировку и прекращает торможение. А как только сцепление с дорогой восстанавливается, системе нужно некоторое время, чтобы «подумать» и подстроиться под изменившиеся условия езды. А это несколько увеличивает тормозной путь.

 Не очень дружит «антиблок» и с неоднородными участками дороги. Например, если лед сменяется сухим асфальтом, а затем сразу же снегом, это тоже приводит к удлинению тормозного пути. Ведь усилие торможения на каждом участке разное, и системе приходится постоянно перестраиваться, что делает торможение менее эффективным. 

 Далеко не всесильна АБС и на рыхлых грунтах. В данном случае автомобиль, не оснащенный ею, остановится быстрее. Ничего сложного в этом нет: заблокированное колесо в момент торможения зарывается в землю или гравий, тем самым формируя горку, которая препятствует дальнейшему движению.

 Наконец, на низкой скорости «антиблок» попросту отключается. И это самое неприятное, особенно часто такое происходит при езде по скользкой дороге под уклон. Поэтому водителю нужно быть начеку и не забывать, что в таких ситуациях спасает исключительно ручной тормоз. 

 Вдобавок, если автомобиль укомплектован шипованными шинами, то при езде по льду АБС тоже ухудшает торможение: шипы вгрызаются в лед и оставляют борозды. В таких случаях система работает на пределах своих возможностей, а контролируемые ею колеса вращаются пусть и с небольшим, но проскальзыванием.

 

Этот факт позволяет многим водителям, считающими себя профессионалами, утверждать, что АБС – не что иное, как технологическое излишество, не позволяющее человеку стопроцентно контролировать автомобиль и увеличивающее тормозной путь. Однако они забывают, что все-таки у электроники при этом есть «железное» преимущество: она предоставляет возможность маневрирования, а не ожидать порой рокового исхода, зажав педаль тормоза…

Кроме того, невзирая на все перечисленные недостатки антиблокировочной тормозной системы, пользы от нее много и в другом плане. Ведь именно ее существование позволило конструкторам включить в техническое оснащение автомобиля антипробуксовочную функцию, а также системы помощи при подъеме и спуске. 

 

Почему АБС является обязательной

В странах Евросоюза оборудование «антиблоком» стало стандартным требованием еще 15 лет назад, поскольку она реально улучшает активную безопасность транспортных средств. Ведь теперь автомобиль является просто средством передвижения, а не предметом роскоши, и управление им доступно едва ли не каждому. Вдобавок профессиональные навыки у современных водителей гораздо ниже, чем еще в начале 2000-х годах, когда к людям за рулем предъявлялись куда более серьезные требования. 

Главная проблема, которую успешно решает АБС – потеря управления машиной в ситуации экстренного торможения. Ведь практически любое внезапно возникшее на дороге препятствие провоцирует неопытного водителя резко нажать на педаль тормоза. Также система серьезно повышает безопасность при вхождении в поворот на слишком высокой скорости или наезда на обочину. Одним словом, практически в любой нештатной ситуации спасает «антиблок», снижая вероятность ошибки автовладельца. 

 

Что делать, если АБС отсутствует?

Способ повышения безопасности при управлении машиной без АБС известен давным-давно – этот «дедовский» прием называется прерывистым торможением. Причем он очень характерен для опытных водителей, которые успешно борются с желанием все сильнее и сильнее давить на педаль тормоза. Вместо этого они нажимают толчками, и поэтому колеса блокируются лишь на доли секунды. 

В данном случае срабатывает тот же принцип, что и при использовании АБС. И все было бы хорошо, если бы не одно серьезное «но»: даже настоящий профессионал с солидным стажем управления машиной не способен регулировать давление в тормозных магистралях настолько часто, как самая элементарная ABS с одним клапаном. Правда, если ее нет, прерывистое торможение тоже способно выручить в экстренной ситуации. 

avtoinstruktor199.ru

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].

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

См. также

Ссылки

dic.academic.ru

Антиблокировочные тормозные системы (АБС) | ABS

Обоснование необходимости применения АБС

При прямолинейном движении во время торможения автомобиля на его колесо 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:

  • первая фаза – нарастание давления
  • 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 тормозной жидкости 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.

ustroistvo-avtomobilya.ru

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].

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

См. также

Ссылки

biograf.academic.ru

Антиблокировочная система (ABS) | ABS

При экстренном торможении с обычной тормозной системой существует опасность блокировки колес и заноса автомобиля. Система ABS решает эту проблему, регулируя давление в системе тормозного привода таким образом, что блокировка колес предотвращается на любом дорожном покрытии, а автомобиль остается управляемым. Устойчивость автомобиля при движении должна сохраняться как на сухом асфальтовом покрытии, так и на скользкой дороге и при любом качестве дорожного полотна, а автомобиль должен оставаться легко управляемым для «обычного» водителя.

Основные функции системы ABS и ее устройство

На рисунке представлен автомобиль с системой ABS. Для регулирования процессом торможения блок управления получает входную информацию от датчиков вращения колес, которые сообщают блоку управления угловую скорость вращения колес. В результате обработки этой информации в блоке управления определяется контрольная скорость автомобиля, которая учитывается при процессах регулирования.

Рисунок. Легковой автомобиль с системой ABS

  1. Датчик угловой скорости вращения
  2. Колесный тормозной цилиндр
  3. Гидроагрегат с главным тормозным цилиндром
  4. Блок управления
  5. Сигнальная лампа

Любое изменение угловой скорости вращения одного или нескольких колес фиксируется и при сильном снижении скорости вращения в пределах одного промежутка времени или относительно контрольной скорости воспринимается как опасность блокировки.

Для предотвращения блокировки тормозное усилие сначало поддерживается на уровне достигнутого значения и не понижается (удержание тормозного усилия).

Если вращение колеса продолжает замедляться, то тормозное усилие снижается, в результате чего колесо притормаживается меньше. При этом обеспечивается возможность возобновления ускорения колеса, вследствие чего автомобиль остается управляемым.

При достижении некоторого предельного значения блок управления определяет необходимость повышения тормозного усилия для предотвращения прокручивания колес (повышение тормозного усилия).

После этого процесс регулирования начинается заново. В зависимости от качества дорожного полотна могут выполняться от 4 до 10 циклов регулирования в секунду до нижнего порога регулирования, составляющего прибл. 4 км/ч.

При выполнении всех процессов — удержание, снижение, повышение тормозного усилия — блок управления управление одним или несколькими электромагнитными клапанами, которые в гидроагрегате объединены в один узел. В зависимости отпроизводителя существуют три варианта регулирования:

  • а) одновременное регулирование одного из передних колес и одного заднего колеса по диагонали.
  • б) передние колеса регулируются по отдельности, а задние колеса регулируются вместе. В данном случае говорят о регулировании по колесу с большей склонностью к блокировке, то есть регулировка выполняется всегда по тому колесу, которое ближе всего к границе блокировки. Эта система использьзуется чаще всего.
  • в) регулирование тормозного усилия для каждого отдельного колеса является оптимальным, но и самым дорогим решением.

Все современные системы ABS имеют функцию самодиагностики и энергонезависимую память ошибок. Блок управления постоянно выполняет самодиагностику и диагностику подключенных компонентов, начиная с зажигания. При обнаружении неисправности в системе ABS, блок управления отключается, на панели приборов загорается сигнальная лампочка, оповещающая водителя о том, что тормозная система работает в обычном режиме без ABS-регулирования.

Датчик угловой скорости вращения колес

Во всех системах ABS принцип действия датчика одинаковый. Существуют, однако, разные виды датчиков угловой скорости вращения. Но все они в результате вращения ипульсного колеса, соединенного со ступицей колеса (иногда с дифференциалом), создают синусоидальное переменное напряпряжение. Частота переменного напряжения прямопропорциональна угловой скорости вращения колеса. Работа и сигналы датчика скорости вращения постоянно контролируются и анализируются блоком управления, начиная со скорости движения 4-6 км/ч.

Рисунок. Датчик угловой скорости вращения (в разрезе)

  • а) Датчик угловой скорости вращения DF2 с плоским полюсным контактным штифтом
  • б) Датчик угловой скорости вращения DF3 с круглым полюсным контактным штифтом
  1. Электрический кабель
  2. Постоянный магнит
  3. Корпус
  4. Обмотка
  5. Полюсный контактный штифт
  6. Импульсное колесо

Зубья импульсного колеса в результате вращательного движения изменяют магнитное поле, генерируя переменное напряжение, которое может быть проверено осциллографом. Измерение частоты импульсов достаточно точное. На предмет обрыва кабеля датчик может быть статически проверен измерением сопротивления.

В сфере мотоциклов датчики скорости вращения из-за открытого, незащищенного положения используются без постоянного магнита. Ток на них подается только при готовности системы к работе, в результате чего создается магнитное поле, которое вследствие вращательного движения импульсного колеса создает синусоидальное переменное напряжение. В данном случае при поиске неисправностей блоком управления должно дополнительно контролироваться питание датчиков скорости вращения.

Для всех систем и видов систем ABS, а также датчиков угловой скорости вращения важно точное соблюдение расстояния (зазора) между импульсным колесом и датчиком, указанного производителем. Как правило, зазор должен составлять прибл. 1 мм. Кроме того, необходимо следить за тем, чтобы импульсное колесо и датчики были правильно закреплены и не создавали паразитных колебаний.

На работоспособности могут отрицательно сказаться также сильные загрязнения, ржавчина и влага. Это касается всех датчиков, независимо от вариантов их возможного монтажа.

Рисунок. Варианты монтажа и формы полюсных контактных штифтов датчиков угловой скорости вращения

  • а) радиальный монтаж, радиальный отвод с плоским контактным штифтом
  • б) осевой монтаж, радиальный отвод с ромбовидным контактным штифтом
  • в) радиальный монтаж, осевой отвод с круглым контактным штифтом

Закрытая система с 3/3-ходовыми электромагнитными клапанами

Разработанная первоначально компанией Bosch система регулирует тормозное усилие (модуляцию тормозного усилия 3/3-ходовыми электромагнитными клапанами.

На рисунке а, б и в представлен процесс регулирования для каждого колеса.

Рисунок. Модуляция тормозного усилия

  • а) создание тормозного усилия
  • б) удержание тормозного усилия
  • в) снижение тормозного усилия

1 — Датчик угловой скорости вращения
2 — Колесный тормозной цилиндр
3 — Гидроагрегат
За — Электромагнитный клапан
Зb — Накопитель
Зс— Насос обратной подачи
4 — Главный тормозной цилиндр
5 — Блок управления

В состоянии покоя (обесточенном состоянии) электромагнитный клапан позволяет усилию, создаваемому водителем на главном тормозном цилиндре при нажатии на педаль тормоза беспрепятственно воздействовать на колесный тормозной цилиндр. Этот процесс соответствует обычной работе тормозной системы. Тормозное усилие повышается и замедляет колесо. Если блок управления на основании сигнала датчика угловой скорости вращения колеса определяет слишком быстрое замедление колеса по сравнению с контрольной скоростью, то электромагнитный клапан сначала нагружается половиной максимального тока, в результате чего доступ к главному тормозному цилиндру перекрывается, что препятствует дальнейшему повышению давления в колесном тормозном цилиндре.

Если после этой стадии «удержания тормозного усилия» скорость вращения колеса не увеличится, а будет снижаться дальше, то электромагнитный клапан подается максимальный ток, вследствие чего открывается обратная магистраль, а тормозное усилие в колесном тормозном цилиндре уменьшается. В результате силы трения покоя дорожного полотна колесо снова ускоряется. Как только скорость примерно достигнет контрольного значения, блок управления обесточивает электромагнитный клапан, который снова возвращается в исходное положение (т.е. обратная магистраль перекрывается, тормозное усилие может уменишаться беспрепятственно). Цикл может быть начат сначала.

Чтобы поддержать тормозное усилие в главном тормозном цилиндре и обеспечить снижение усилия через накопитель, насос обратной подачи подает тормозную жидкость от накопителя во впускную магистраль главного тормозного цилиндра. Этот процесс заметен по пульсации педали тормоза. Обычно именно по этому признаку водитель определяет момент срабатывания системы ABS.

Регулирование тормозного усилия блоком управления электромагнитными клапанами происходит практически до полной остановки автомобиля либо до отпускания водителем педали тормоза и уменьшении тормозного усилия, свидетельствующего об отсутствии опасности блокировки колеса.

При выходе из строя системы ABS электромагнитные клапаны находятся в обесточенном состоянии, в результате чего тормозная система работает в обычном режиме без ABS-регулирования.

Если вдруг, что маловероятно, система ABS во время процесса регулирования в результате самодиагностики обнаружит неисправность, то, насколько это будет возможным, система продолжит регулирование торможения до конца.

Рисунок. Принципиальная электрическая схема 4-канальной системы ABS 2

  • В1 — Датчик угловой скорости вращения
  • G1 — Генератор
  • HI — Сигнальная лампочка
  • К1 — Клапанное реле
  • К2— Реле двигателя
  • КЗ — Электронное реле защиты
  • М1 — Насос обратной подачи
  • S1— Выключатель стоп-сигнала
  • Y1 — Гидроагрегат
  • Y2 — Электромагнитные клапаны
  • X1 — Штекерный разъем для блока управления
  • Х2-Х5 — Штекерные разъемы для датчиков

На рисунке при помощи принципиальной электрической схемы представлены входы и выходы блока управления, а также взаимосвязь компонентов системы.

При включении зажигания (клемма 15) электронное реле защиты (КЗ) замыкается и соединяет клемму 30 с клелммой 31, в результате чего на блок управления (контакт 1) и на цепь управления (86) клапанного реле (К1) и реле двигателя (К2) подается «плюс» аккумуляторной батареи. Через контакты 10, 20 и 34 блок управления постоянно соединен с массой.

Через клемму 15 также подается питание на сигнальную лампу системы ABS (Н1). Она горит до тех пор, пока не будет соединена с массой через кабель 1 при помощи клапанного реле через клемму 87а или через контакт 29 блока управления.

Если блок управления через контакт 27 подает массу на разъем 87 клапанного реле, то последнее срабатывает и черезразъем 87 соединяет электромагнитные клапаны с клеммой 30. Работа клапанного реле контролируется блоком управления через контакт 32.

Функция сигнальной лампы проверяется блоком управления через контакт 29.

Через контакт 14 блока управления контролируется реле двигаеля, после того как оно будет включено контактом 28 на основании сигнала массы.

Это происходит, когда во время ABS-регулирования на насос обратной подачи подается питание от «плюса» аккумуляторной батареи. В этом случае блоком управления на основании сигнала массы управляются также электромагнитные клапаны.

Вce это зависит от частоты переменного напряжения датчиков угловой скорости вращения (В1).

Вход выключателя стоп-сигналов служит дополнительной защитой так же, как и сигнал работы двигателя через клемму 61 генератора. Сигнальная лампочка гаснет только при работающем двигателе с исправным генератором, поскольку при ABS-регулировании необходим запас энергии.

Открытая система с 2/2-ходовыми электромагнитными клапанами

Существенное отличие антиблокировочной системы, разработанной впервые компанией Teves, заключается в том, что она является так называемой открытой системой и для модуляции тормозного усилия используются два 2/2-ходовых электромагнитных клапана: впускной клапан и выпускной клапан.

Рисунок. Тормозная система, в состоянии покоя

  1. Вакуумный усилитель тормозного привода с главным тормозным цилиндром тандемного типа
  2. Насосная установка системы ABS
  3. Датчик двигателя насоса
  4. Датчик-переключатель положения педали тормоза
  5. Гидроблок Mark IV
  6. Впускной клапан
  7. Выпускной клапан
  8. Передние тормоза слева
  9. Передние тормоза справа
  10. Задние тормоза слева/справа

Впускные клапаны в обесточенном состоянии открыты обеспечивают обычную работу тормозной системы. Выпускные клапаны в обесточенном состоянии закрыты и перекрывают таким образом, обратную магистраль.

При необходимости вмешательства системы ABS в результате сильного замедления вращения колеса при торможении в соответствующий впускной клапан сначала подается ток, впоследствие чего клапан закрывается. Это препятствует дальнейшему повышению тормозного усилия в колесном тормозном цилиндре.

Если поддерживаемое таким образом давление слишком высокое (скорость вращения колес не повышается), то активизируется и открывается выпускной клапан. Тормозное усилие сбрасывается через обратную магистраль к компенсационному бачку главного тормозного цилиндра.

Если скорость вращения колес снова повышается, то оба клапана обесточиваются (впуск открыт, выпуск закрыт) и тормозное усилие снова может повышаться. Благодаря точной синхронной нагрузке клапанов током достигается практически плавная модуляция тормозного усилия.

Поскольку при снижении тормозного усилия тормозная жидкость уходит в компенсационный бачок, говорят об открытой системе.

Для предотвращения сильного «западания» педали тормоза при продолжительном торможении с ABS-регулировании и многократном снижении тормозного усилия блок управления активизирует гидравлический насос, который отводит назад тормозную жидкость из компенсационного бачка в главны тормозной цилиндр. Сигнал для управления насососом и блок управления передает датчик-переключатель положения педали тормоза.

Рисунок. Многоступенчатый датчик — переключатель положения педали

В зависимости от положения педали датчик-переключатель положения педали ступенчато изменяет сопротивление. По соответствующему падению напряжения блок управления определяет положение и степень опускания педали тормоза.

Гидравлический насос работает теперь до тех пор, пока не будет жостигнуто первоначальное значение.

Работоспособность насоса в этой системе очень важна, поэтому контролируется датчиком скорости вращения. Кроме того, насос кратковременно включается при выполнении самодиагностики системы ABS после включения зажигания при пуске двигателя.

Закрытая система с 2/2-ходовыми электромагнитными клапанами

После выхода разных законодательных положений по защите патентных прав многие производители все чаще стали использовать антиблокировочную закрытую систему с 2/2-ходовыми электромагнитными клапанами, которая сочетает преимущества обеих описанных выше систем: быстрая точная модуляция тормозного усилия 2/2-ходовыми электромагнитными клапанами, отвечающими за впуск и выпуск на каждом колесном тормозном цилиндре, и отсутствие потери тормозной жидкости из участка гидравлического контура, нагруженного тормозным усилием, в результате ABS-регулирования.

На рисунке представлен гидравлический контур закрытой 4-канальной антиблокировочной системы с разделением контуров тормозного привода по диагонали при помощи 2/2-ходовых электромагнитных клапанов.

Рисунок. Гидравлический контур

Принцип включения электромагнитных клапанов для увеличения, удержания и уменьшения тормозного усилия при ABS-регулировании такой же, как и в описанной выше системе.

Стандартное положение или повышение тормозного усилия: в обесточенном состоянии все впускные клапаны открыты, все выпускные клапаны закрыты. Тормозное усилие главного тормозного цилиндра при нажатии на педаль тормоза может беспрепятственно воздействовать на колесный и тормозной цилиндр.

Удержание тормозного усилия: впускной клапан закрывается (подается питание), выпускной клапан в обесточенном положении остается закрытым. Давление тормозной жидкости в соответствующем цилиндре остается постоянным.

Уменьшение тормозного усилия: впускной клапан остается закрытым (подается питание), выпускной клапан открывается (подается питание). Тормозное усилие может быть уменьшено путем сброса давления через выпускной клапан в компенсационный бачок.

Насос обратной подачи включается, когда на одном из колесных тормозных цилиндрах должно быть уменьшено тормозное усилие. В результате тормозная жидкость из компенсационного бачка через компенсационную камеру возвращается в главный тормозной цилиндр. Насос отключается только в том случае, когда регулирования больше не требуется.

При ABS-регулировании выполняется точная модуляция тормозного усилия путем кратковременного включения и отключения электромагнитных клапанов, вследствие чего тормозное усилие увеличивается или уменьшается постепенно. Процесс регулирования колесного тормозного цилиндра так как он происходит в действительности, представлен на рисунке.

Рисунок. Скорость вращения колеса и управление модулятором

Впускной клапан закрывается (подача питания) для удержания тормозного усилия и предотвращения его дальнейшего увеличения, поскольку скорость вращения колеса становится гораздо меньше скорости движения. Поскольку скорость вращения колеса продолжает падать, кратковременно открывается выпускной клапан (подача питания) для незначительного снижения тормозного усилия. Включается двигатель насоса. В результате незначительного тормозного усилия и снижения тормозного действия скорость вращения колеса снова приближается к скорости движения автомобиля. Тормозное усилие снова может быть увеличено. Для этого впускной клапан кратковременно открывается (обесточенное состояние). На представленном примере сразу же после этого впускной клапан еще раз кратковременно открывается, так как тормозное усилие может увеличиваться дальше. Затем снова кратковременно открывается выпускной клапан и т.д.

Возможность точной модуляции тормозного усилия часто используется и для работы электронного распределителя тормозных сил (EBV). Он включается перед системой ABS, когда при легком торможении появляется слишком сильное замедление задних колес. На рисунке представлен рабочий диапазон электронного распределителя тормозных сил.

Рисунок. Рабочий диапазон EBV-регулирования

При помощи электроники системы ABS распределение тормозных сил может точно подстраиваться под разную нагрузку автомобиля для обеспечения максимальной степени его устойчивости в любых условиях. Механический распределитель тормозных сил и редукционный клапан для задних тормозов в данном случае излишни и могут не устанавливаться.

Система ABS в мотоцикле

Антиблокировочная система была впервые использована в мотоцикле в конце 80-х г.г. прошлого столетия. При этом были учтены некоторые особенности, характерные для двухколесного транспортного средства. С точки зрения конструкции место для установки дополнительных компонентов очень ограничено. Особое внимание должно быть уделено общему весу и распределению центра тяжести. Кроме того, ручной тормоз для передних колес и ножной тормоз для задних колес работают автономно. Блокировка одного колеса двухколесного транспортного средства для водителя-непрофессионала быстро закончится падением. Поэтому к регулированию и надежности предъявляются максимальные требования. В целом регулирование выполняется до нижней контрольной скорости мотоцикла 2,5 км/ч.

На рисунке представлена схема работы такой системы.

Рисунок. Схема работы системы ABS

При ABS-регулировании на обмотку электромагнита в модуляторе тормозного усилия подается ток (до 25 А), магнитное поле оттягивает регулирующий поршня преодолевая усилия возвратной пружины. Связанный с направляющим роликом распределительный поршень опускается. Металлический шарик перекрывает подающую магистраль главного тормозного цилиндра. При повышении скорости вращения обмотка обесточивается, регулирующий поршень выталкивается пружиной вперед, тормозное усилие колесного тормозного цилиндра снова увеличивается.

На тормозных рычагах пульсации не ощущается, поскольку металлический шарик во время регулирования перекрывает подающую магистраль главного тормозного цилиндра. Работа модулятора тормозного усилия контролируется пьезокерамикой. Регулирующий поршень усилием внутренней пружины при присутствии тока на обмотке оказывает давление на пьезокерамику, которая передает сигнал напряжения на блок управления. Таким образом работоспособность контролируется и при проведении самодиагностики системы. Выход из строя системы индицируется миганием двух контрольных ламп. Система имеет функцию самодиагностики, а сохраненные неисправности могут быть считаны тестером.

Рисунок. Модулятор тормозного усилия

  1. от главного тормозного цилиндра
  2. к колесному тормозному цилиндру
  3. Распределительный поршень
  4. Направляющий ролик
  5. Регулирующий поршень
  6. Обмотки электромагнитов
  7. Разъем для кабеля
  8. Пьезокерамика

В отношении модуляции тормозного усилия 2/2-ходовыми электромагнитными клапанами и гидравлическим блоком современные системы похожи на системы, устанавливаемые в автомобилях. На рисунке представлен гидравлический контур с впускным и выпускным клапанами для каждого контура торможения.

Рисунок. Гидравлический контур

Регулирование осуществляется путем открывания и закрывания клапанов, как и в системах легковых автомобилей.

Одинаковым является также определение и обработка скорости вращения колес и других входов. Характерными только для мотоциклов являются отдельные контуры торможения переднего и заднего колес, а также выключатель ABS для активного отключения системы.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о