Для чего служит abs
Система ABS в машине: как она работает и как помогает при экстренном торможении
В современном автомобиле есть много систем, которые делают его более безопасным и помогают водителю им управлять.
Инженеры постоянно улучшают их и придумывают новые, уже есть машины с полноценным автопилотом. Но одной из первых систем безопасности была антиблокировочная система тормозов — ABS. Эта статья расскажет, какую проблему решает ABS, как она работает и почему может испугать.
Как работают тормоза современного автомобиля
Когда водитель нажимает на педаль тормоза, давление жидкости в тормозной системе повышается. Через металлические трубки и шланги жидкость подходит к тормозным механизмам в колесах и вынуждает колодки прижиматься к тормозному диску или барабану.
Между педалью и колодкой в системе есть много устройств: главный тормозной цилиндр, распределяющий усилия между всеми колесами автомобиля, и вакуумный усилитель, который позволяет водителю давить на педаль с меньшим усилием.
Чем страшна блокировка колес при торможении
Если водитель нажимает на педаль достаточно сильно, то тормозного усилия хватит для полной блокировки колес: машина «пойдет юзом» — колеса остановятся, а автомобиль продолжит движение по инерции. На асфальте останутся яркие черные следы, на покрышках появится локальный износ: они могут сильно пострадать и даже прийти в негодность. Представьте себе, как изнашивается стирательная резинка — с шиной произойдет почти то же самое.
Если водитель продолжит давить на тормоз, то рано или поздно полностью потеряет контроль над автомобилем. С заблокированными передними колесами не получится изменить траекторию движения, даже если повернуть руль до упора. Такая ситуация опасна и для водителя, и для других участников движения. Система ABS борется именно с этим явлением: она предотвращает блокировку колес при торможении и позволяет сохранить контроль над автомобилем в момент экстренного торможения.
Курс о больших делах
Как устроена ABS
С 2004 года систему в обязательном порядке ставят на все новые автомобили, которые продают на территории Евросоюза, а с 2012 года такое правило заработало и в США.
Система состоит из нескольких элементов.
Датчики скорости вращения колес. Чтобы бороться с блокировкой колеса эффективно, система должна отслеживать эту скорость и срабатывать в нужный момент. За это отвечают специальные датчики, установленные на каждом колесе, а точнее — на ступице. Они отслеживают вращение по специальному магнитному кольцу.
На более старых машинах датчики могут быть импульсными и считывать скорость по специальным зубчатым кольцам, такой вариант менее точный. Полученную информацию датчики передают в блок управления ABS.
Блок управления — микросхема в специальном корпусе. На основе информации с датчиков блок управления ABS определяет, какое колесо близко к блокировке и где нужно уменьшить давление в тормозной системе.
Насос и клапаны — органы управления системы. При срабатывании системы участие водителя уже не требуется: с помощью открытия и закрытия клапанов, объединенных в одном корпусе, ABS уменьшает и увеличивает давление в тормозной системе до 20 раз в секунду. А значит, меняется тормозное усилие на колесах и они не блокируются. Насос ABS работает только в момент активации системы и позволяет быстро восстановить давление в системе.
Главная задача ABS
Благодаря этой системе колеса автомобиля не блокируются и водитель сможет им управлять, даже выжав педаль тормоза «в пол». Автомобиль с работающей ABS реагирует на поворот руля, пусть и с некоторой задержкой. Так можно избежать ДТП или минимизировать его последствия, а заодно снизить скорость и увернуться от препятствия.
Представим, перед водителем кто-то резко оттормаживается. Автомобиль без ABS пойдет по инерции строго прямо, как бы водитель не крутил руль. Автомобилем с ABS можно как-то управлять, и самое главное — тормозной путь будет сильно короче, а значит будет больше шансов не догнать чужую машину. Даже если это случится, повреждения будут менее критичными и за ремонт удастся заплатить гораздо меньше.
Но в некоторых случаях тормозной путь машины с ABS может быть длиннее. Например, если машина на летней резине зимой, если под колёсами песок, земля или неприкатанный снег.
Разные виды антиблокировочных систем, их развитие
Первые антиблокировочные системы были одноканальными и работали только на одной оси автомобиля: работали одновременно и одинаково влияли на оба колеса оси. Актуальные системы поддерживают четыре канала, по одному на каждое колесо, каждый может работать независимо.
Дальнейшее развитие — дополнение, система распределения тормозных усилий (EBD). Она работает не только при экстренном торможении и контролирует распределение тормозных усилий задолго до блокировки колес. C EBD автомобиль стабилен при торможении, это особенно заметно, если под колесами разное покрытие. Например, если левые колеса на асфальте, а правые на льду, система поможет избежать заноса или сноса.
Если добавить в ABS и EBD датчики положения рулевого колеса, дроссельной заслонки и поперечного ускорения, у машины появится система стабилизации. В зависимости от производителя автомобиля и возможностей ее называют ASR, ESP, DSC, VDC или как-то еще.
В основе лежит тот же принцип — система анализирует разницу в скоростях вращения колес, но не только. Блок управления системой также анализирует угол поворота руля, положение педалей газа и тормоза, поперечное ускорение и другие параметры. На основе этих данных одно или несколько колес могут притормозить благодаря клапанам в блоке ABS. Это поможет стабилизировать автомобиль и выйти из заноса.
Как пользоваться ABS и быть готовым к тому, что она сработает
Система не требует от водителя каких-то особых навыков. Он просто оценивает дорожную ситуацию и нажимает на педаль. Тем не менее ABS может испугать неопытного водителя: когда система работает на педали тормоза, будет сильная вибрация. Это работают насос и клапаны, которые регулируют давление в разных частях тормозной системы.
Автомобилем, у которого сработала ABS, управлять сложнее. Реакции на поворот руля очень замедленны и менее точны. Водителю нужно понимать, что при торможении с ABS рулить нужно с опережением. Если рядом нет других автомобилей или препятствий — поверните руль сильнее, чем при обычной езде.
Если ваш опыт вождения скромный, то лучше познакомиться с ABS заранее. Для этого подойдет пустая парковка или площадка с асфальтовым покрытием — эксперименты с ABS на неровных грунтовых дорогах и площадках не дадут нужного опыта. Выполните несколько экстренных торможений — резко нажимайте педаль тормоза до упора. Начните с торможения с 30 км/ч, потом увеличьте скорость. Помните о безопасности и ПДД.
Когда экстренное торможение по прямой будет уже понятным, попробуйте тормозить с ABS и маневрировать. Желательно повторить эти упражнения в разных погодных условиях: на сухом асфальте, на мокром и зимой, на снежном и ледяном покрытиях. Это не сделает вас профессиональным водителем, но даст понимание, как ведет себя автомобиль при резком торможении и чего ждать от системы ABS. Однажды эти знания могут спасти как минимум бампер.
Что такое ABS, и почему она стала обязательной для современного автомобиля
Аббревиатура ABS, или АБС в русском варианте, стала абсолютно привычной для уха каждого автомобилиста. Некоторые начинающие водители знают, что их автомобиль оснащен АБС, но порой не догадываются о том, что это и как работает, пока однажды педаль тормоза при нажатии не начнет «хрустеть», вибрировать и «отстреливать» в ногу. Что же такое ABS, и почему она стала негласным, а во многих странах и законодательно установленным стандартным элементом оснащения для современного автомобиля?
ABS, или АБС — это антиблокировочная система, предотвращающая блокировку колес при торможении. Если во время торможения одно или несколько колес автомобиля заблокируются и начнут скользить по поверхности, АБС ослабит давление в соответствующей тормозной магистрали, и колесо вновь начнет вращаться. Если педаль тормоза будет постоянно и сильно нажата, этот процесс блокировки-разблокировки колеса будет продолжаться непрерывно до конца торможения и может осуществляться несколько раз в секунду.
Даже многие из тех, кто знает, что такое ABS, порой ошибочно или не до конца верно представляют себе основное предназначение этой системы. Главной ошибкой в представлении функционала АБС является уверенность в том, что антиблокировочная система нужна для уменьшения тормозного пути автомобиля. Однако на самом же деле ее главное предназначение — сохранить возможность управлять транспортным средством во время торможения, даже экстренного.
На автомобиле без АБС при экстренном торможении у неопытного водителя управляющие колеса будут заблокированы — а это значит, что поворот руля в любую сторону не будет оказывать никакого влияния на траекторию движения автомобиля: он будет продолжать двигаться прямо до тех пор, пока не будет восстановлено сцепление передних управляющих колес с поверхностью. ABS же решает эту проблему: непрерывно контролируя вращение колес и разблокируя их при необходимости, она обеспечивает их вращение и таким образом сохраняет необходимое сцепление с дорожным покрытием, позволяя одновременно тормозить и выполнять маневр.
Еще одна фундаментально важная функция АБС, прямо проистекающая из вышеописанного — обеспечение безопасного, равномерного и прямолинейного торможения на поверхностях с неоднородным сцеплением. Например, если одна сторона автомобиля попала на мокрую поверхность, скользкую линию разметки или наледь, а другая движется по относительно чистому асфальту, экстренное торможение без АБС приведет к тому, что одна сторона будет тормозить эффективнее чем другая — и автомобиль немедленно развернет и закрутит в неуправляемом заносе. Особенно это опасно при движении в повороте, когда на автомобиль уже действует боковое усилие: перепад эффективности торможения колес в этом случае легко нарушает баланс.
Впрочем, утверждение о полезности ABS для уменьшения тормозного пути автомобиля тоже верно, но лишь отчасти. На поверхностях с равномерным и достаточным сцеплением колес с покрытием торможение «юзом» с заблокированными колесами будет менее эффективным, чем торможение без блокировки колес, и тормозной путь в первом случае, как правило, будет, больше. В этом случае использование АБС действительно уменьшает тормозной путь, не давая колесам скользить по поверхности. Однако на рыхлых поверхностях, таких как гравий, снег или песок, при торможении без ABS заблокировавшиеся колеса зарываются вглубь, создавая перед собой дополнительный барьер, сокращающий тормозной путь. Работа АБС в этом случае заставляет колеса вращаться, не позволяя им зарываться и удлиняя тем самым тормозной путь автомобиля.
«Ухудшает» антиблокировочная система и торможение на чистом льду на шипованных шинах: заблокированное шипованное колесо «вгрызается» в лед, оставляя за собой борозды, и работает на пределе своих возможностей — а если в дело вступает ABS, колесо вращается с короткими проскальзываниями, и эффективность такого торможения будет ниже. Именно этим фактом оперируют многие «опытные» и «знающие» водители, считающие ABS технологическим излишком, мешающим им «контролировать» автомобиль. Однако несмотря на увеличение тормозного пути, АБС и на льду сохраняет свое основное преимущество: дает возможность маневрировать и управлять автомобилем, а не просто ждать исхода, зажав педаль тормоза.
За годы своего существования ABS претерпела заметную эволюцию, однако основной принцип и функциональные элементы выработались уже давно. Типичная АБС включает в себя датчики скорости вращения колес, управляющие клапаны в гидравлической тормозной магистрали и электронный блок, который получает информацию от датчиков и управляет работой клапанов.
Если датчик, установленный на ступице колеса, сигнализирует о его резком замедлении или полной остановке, блок управления дает команду на кратковременное открытие клапана, чтобы уменьшить давление в тормозной магистрали и заставить колесо вращаться. Процесс опроса блоком управления датчиков на колесах и разблокировки колес может осуществляться несколько раз в секунду — именно поэтому при срабатывании АБС педаль «вибрирует». Кроме трех вышеперечисленных компонентов в состав АБС может входить насос, который призван быстро восстановить давление в тормозной магистрали после его снижения из-за открытия клапана.
АБС может иметь разное число датчиков и управляющих клапанов: в зависимости от их числа выделяют так называемые «четырехканальные», «трехканальные», «двухканальные» и «одноканальные» АБС. Число «каналов» определяется как раз числом управляющих клапанов, которые могут управлять давлением в тормозной магистрали: если их четыре, по одному индивидуальному для каждого из колес, то система четырехканальная, если три — по одному на каждое из передних колес и один общий на заднюю ось — то трехканальная, если клапанов два, по одному на ось — двухканальная, а если клапан один — то одноканальная. Современные АБС, разумеется, четырехканальные — остальные схемы встречаются на старых автомобилях.
Стоит отметить, что датчики вращения колес реагируют именно на резкое снижение скорости этого вращения, а также могут передавать блоку управления информацию о большой дифференциальной разнице между скоростями вращения колес на разных осях или сторонах автомобиля. Однако в работе АБС учитывается тот факт, что скорости вращения колес на одной оси могут быть неравномерными и в штатных условиях: к примеру, в повороте колеса на внешней стороне поворота будут вращаться быстрее, чем на внутренней.
С учетом рассказанного выше ответ на этот вопрос теперь очевиден: АБС значительно улучшает активную безопасность автомобиля. Современный водитель гораздо менее специфичен и профессионален, чем полвека назад: если когда-то давно к водителю предъявляли высокие требования, заставляя его уметь многое, то теперь автомобиль стал предметом быта, и управление им делают максимально доступным для каждого. Соответственно, современный автомобиль должен быть максимально удобен и безопасен в управлении даже для начинающего водителя с минимальной квалификацией.
Ну а АБС в частности решает проблему потери управления при экстренном торможении. Резкое появление препятствия на дороге заставляет человека инстинктивно ударить по тормозам. В случае, если он вошел в поворот на слишком высокой скорости, решение будет тем же. Зацепил обочину — тоже торможение… В общем, естественная реакция человека на возникновение опасной или просто нештатной ситуации — это резкое нажатие на педаль тормоза, и уже потом — возможно, попытка исправить эту ситуацию рулем. АБС в этом случае заметно снижает цену этой ошибки. Поэтому неудивительно, что, к примеру, в Евросоюзе оснащение автомобиля АБС стало обязательным по закону еще в 2004 году.
В случае, если ваш автомобиль не оснащен АБС, ее работу можно имитировать нехитрым приемом, который называется довольно очевидно — «прерывистое торможение». Собственно, именно владение им и характеризует водителей с некоторым опытом: такой водитель, почувствовав блокировку колес, перебарывает естественное инстинктивное желание продолжать давить на педаль сильнее, а снижает усилие на ней и начинает тормозить прерывисто, давя на педаль толчками. Такое торможение можно сравнить с работой примитивной одноканальной АБС — только даже опытный водитель не способен обеспечить такую частоту «толчков», как у электроники. Тем не менее, прерывистое торможение все равно обеспечивает необходимый эффект, обеспечивая вращение колес при замедлении.
Устройство и принцип работы системы ABS
Антиблокировочная тормозная система (ABS) – это электрогидравлическая система активной безопасности, позволяющая сохранить управляемость и устойчивость автомобиля при торможении за счет предотвращения блокировки колес. АБС особенно эффективна на дорожных покрытиях с невысоким коэффициентом сцепления, а также при плохой погоде (снег, гололед, дождь). Расшифровка аббревиатуры ABS – Antilock Brake System, что дословно переводится как «антиблокировочная система тормозов». Рассмотрим принцип работы системы, ее основные составляющие, поколения, а также плюсы и минусы использования.
Устройство и основные компоненты системы
В состав антиблокировочной тормозной системы входят:
Электромагнитные клапаны управляют процессом торможения, каждый в своем контуре. Для каждого рабочего тормозного цилиндра предполагается пара клапанов (один впускной и один выпускной). Гидроаккумуляторы предназначены для ускорения сброса давления в тормозном контуре. Они наполняются тормозной жидкостью во время открытия выпускных клапанов. Далее в работу включается кулачковый насос, который откачивает тормозную жидкость обратно в главный тормозной цилиндр. Именно по этой причине при работе системы АБС водителем ощущаются толчки в педаль тормоза. Демпфирующие камеры гасят колебания жидкости при работе системы. Так как в автомобиле два контура гидропривода тормозной системы, в гидравлический блок, как правило, интегрируют два аккумулятора давления и две демпфирующие камеры.
Принцип работы системы
Антиблокировочная система тормозов выполняет свою работу циклически, при этом каждый цикл состоит из трех фаз:
Существует довольно распространенное заблуждение, что ABS самостоятельно повышает давление в тормозной системе. На самом деле это не так, если речь идет о системе АБС в ее чистом виде (без ESP). Давление в ней повышается исключительно за счет действий водителя.
Данный цикл работы антиблокировочной тормозной системы автомобиля воспроизводится, пока не завершится торможение, и может повторяться около 6 раз в секунду. Отметим, что срабатывание ABS происходит при экстренном (резком) торможении. Отключить систему АБС нельзя без вмешательств в конструкцию автомобиля, так как приостановка ее работы может привести к трагическим последствиям (потому не предусмотрена автопроизводителями).
Отметим, что ABS интегрируется в штатную тормозную систему автомашины, не изменяя ее конструктивно. Если антиблокировочная тормозная система автомобиля неисправна, на панели приборов загорится соответствующий индикатор (контрольная лампа).
Поколения антиблокировочной системы
Чтобы создать систему ABS, потребовалось 14 лет усилий огромного числа инженеров. ABS выпускается с 1978 года, ее создатель – фирма Bosch.
Первое поколение системы (1970 год) получило название ABS-1. Данное электромеханическое изделие не отличалось надежностью и долговечностью из-за тысячи аналоговых компонентов, которые использовались в ЭБУ. Хотя главная функция ABS и выполнялась, но изделие для массового производства не подходило.
Второе поколение (1978 год). ABS-2 фирмы Bosch впервые начала устанавливаться как опция в автомобилях Mercedes-Benz S-класса, а спустя некоторое время и в лимузинах BMW 7-й серии. Количество компонентов уменьшилось до 140, а масса гидравлического блока составила 6,3 кг.
В последующих поколениях ABS инженеры Bosch сделали ставку на усовершенствование системы и уменьшение ее габаритов. Так, в 1980 году вышла ABS-2E, в которой масса гидравлического блока составила уже 4,9 кг, а количество компонентов уменьшилось до 40. В 1995 году появилась ABS 5.3 с массой гидравлического блока 2,6 кг и 25 компонентами. В 2003 году выходит ABS 8, в которой 16 компонентов, а масса гидравлического блока снизилась до 1,6 кг. С 2010 года Bosch выпускает 9 поколение системы ABS, которую отличают компактные габариты и гидравлический блок массой всего 1,1 кг.
Преимущества и недостатки системы
Рассмотрим основные плюсы системы АБС:
Антиблокировочная система имеет и недостатки: ее использование увеличивает тормозной путь на мягких грунтах (песок). На таких покрытиях колеса наоборот необходимо блокировать. В последних поколениях ABS данный недочет практически устранен: система «научилась» определять тип поверхности, а после реализовывать отдельный алгоритм под определенное покрытие.
Система ABS: что это такое и как работает
Современные автомобили комплектуются активными системами безопасности, помогающими избежать потерю управления авто при различных дорожных ситуациях. На некоторых моделях используется более десяти таких систем. Первой же была антиблокировочная (ABS, АБС), которая и сейчас распространена, и используется она даже на бюджетных версиях. АБС еще и основа для ряда других систем.
Для чего нужна ABS автомобиле
ABS нужна для предотвращения полной блокировки колес при торможении, что исключает вероятность ухода в занос и снижает длину тормозного пути. Теория работы антиблокировочной системы такова – при торможении между заблокированным колесом и дорожным полотном возникает трение скольжения, сила которого ниже, чем трения качения (когда колесо вращается). К тому же при скольжении поперечные силы преобладают на продольными и колесу легче «уйти» в сторону, чем сохранять заданную траекторию – возникает трудноконтролируемый занос. Но если колесо при торможении проворачивается, то в занос авто не сорвется и сохранит траекторию движения, а тормозная система сработает с максимальной эффективностью.
Из чего состоит антиблокировочная система тормозов
АБС включает в себя две составляющие – электронную и исполнительный модуль. Первая контролирует скорость вращения колес на машине и на основе этого подает сигналы на модуль, а тот предотвращает полную блокировку колес.
Электронная составляющая
В состав электронной составляющей входит блок управления и следящие устройства, установленные на ступицах колес датчик abs.
Датчики – основной элемент всей системы, поскольку от их показаний зависит работа АБС. Ранее на авто применялись пассивные датчики. В современных же моделях применяются активные датчики. Оба варианта состоят из двух элементов – следящего устройства, установлено на неподвижной части, и задающего – располагающего на вращающейся части ступицы.
Принцип работы датчиков ABS
В пассивных датчиках следящая составляющая создает магнитное поле. Задающий элемент, проходя через это поле, приводит к его изменениям. В результате, в следящем компоненте индуцируется импульсное напряжение, которое и выступает сигналом для электронного блока.
В активных же датчиках принцип функционирования иной. В них меняющееся магнитное поле создают задающие компоненты (мультиполюсные кольца). На следящие же элементы подается напряжение от стороннего источника. Воздействующее поле приводит к изменениям параметров напряжение (в магниторезистивных датчиках меняется сопротивление, в элементах Холла изменяется само напряжение). Эти изменения поступают на блок, который по ним высчитывает скорость вращения колес.
Видео: АБС — плюсы и минусы антиблокировочной системы
Электронный блок — управляющий элемент. Он по поступающим от датчиков сигналам определяет скорость вращения каждого колеса на основе полученной информации подает сигналы на исполнительный модуль для внесения коррективов в работу тормозной системы.
Исполнительный модуль
Воздействовать на тормозные механизмы, посредством которых замедляются колеса можно путем изменения давления в приводе тормозной системы. Поэтому исполнительный модуль врезан в привод тормозов и к нему подходят магистрали, идущие от главного тормозного цилиндра, и выходят из него трубопроводы, протянутые к тормозным механизмам.
Исполнительный модуль включает в себя:
На каждый тормозной механизм приходится по одному комплекту клапанов (впускной и выпускной). По одной демпферной камере и гидроаккумулятору используется на контур. Что касается помпы, то она – одна на исполнительный модуль. Элементы соединены между собой трубопроводами.
Модуль делает кольцевание магистрали привода, что позволяет при надобности часть рабочей жидкости по сформированному кольцу перекачать из выхода модуля на вход.
Принцип работы
Работа исполнительного модуля – циклическая и включает в себя три фазы:
Жидкость при открытии выпускного клапана поступает сначала в гидроаккумулятор (выступает в роли емкости для сбора излишков). Если жидкости сбрасывается много и объема аккумулятора недостаточно, в работу включается помпа, которая перекачивает лишнее в магистраль на входе модуля.
Поскольку при работе помпы создается пульсация жидкости, для устранения этого негативного эффекта она после насоса сначала подается в демпферную камеру, где пульсация сглаживается и только потом – в магистраль.
Скорость функционирования ABS – очень высокая. Когда машина тормозит, система срабатывает до нескольких сотен раз, меняя фазы, чтобы добиться замедления авто. АБС работает на авто постоянно и отключить ее нельзя.
Условия, при которых ABS неэффективна
АБС предотвращает уход в занос и сохраняет управляемость авто. Но при определенных условиях эффективность работы ее сильно падает или же она и вовсе оказывает негативное влияние.
ABS не обеспечивает эффективное торможение, если авто движется по дороге с плохим покрытием. Дело в том, что при движении колеса по ямам и ухабам колесо отрывается от поверхности. Из-за того, что нет сопротивления, даже несильное воздействие колодок на диск или барабан приведет к блокированию колеса. И это «замечает» система и растормаживает колесо, хотя нужно прижатие колодок только наращивать, чтобы авто остановилось.
Негативное же влияние ABS оказывает при движении по рыхлой поверхности (снег, песок) В таких условиях заблокированное колесо перед собой «нагребает» валун, который выступает в роли клина, дополнительно замедляющего авто. Из-за работы системы колесо при торможении проворачивается, из-за чего клин не появляется и тормозной путь удлиняется.