Антиблокировочная тормозная система abs: для чего нужна и как работает абс

Принципиальная схема АБС в автомобиле

Поскольку тормоза легкового автомобиля приводит в действие гидравлическая система, то для предотвращения блокировок потребуется снижать в ней давление. Для этого используется специальный клапан, который в обычном состоянии закрыт, но способен открываться и пропускать через себя тормозную жидкость, если на него подать электрический сигнал.

Давление от главного тормозного цилиндра, создаваемое ножной педалью с дополнительным усилителем, передаётся к исполнительному механизму, в роли которого выступает рабочий тормозной цилиндр, через ещё один клапан, называемый впускным. Он нормально открытый, то есть закрывается только при подаче на него напряжения.

Впускной и выпускной клапаны работают под управлением программы, причём возможен момент, когда они оба закрыты. Это переходный этап, когда колесо только начинает проскальзывать, давление в его цилиндре ещё не уменьшается, но уже и не увеличивается. Система оценивает результат и принимает решение, добавлять давление или уменьшать.

Для сглаживания пульсаций давления в системе и быстрого перемещения объёмов жидкости в гидромеханическом блоке используются электрогидравлический насос и гидроаккумулятор давления. Аккумулятор способен поддерживать давление постоянным, принимая или сбрасывая избытки жидкости, а насос значительно ускоряет быстродействие системы. Существовали и предельно упрощенные АБС, где эти узлы отсутствовали.

На каждом колесе (не считая ранних и упрощённых версий) установлены датчики вращения. Обычно это простейший, но очень надёжный прибор, работающий с использованием электромагнитной индукции. Постоянный магнит с намотанной на него катушкой одним из своих полюсов расположен вблизи зубчатого венца, вращающегося вместе с колесом автомобиля. На прохождение мимо него каждого зубца датчик реагирует электрическим импульсом. Частота сигнала пропорциональна скорости вращения, а значит и скорости автомобиля в отсутствие пробуксовок, с известным коэффициентом. Сигнал по экранированной проводке поступает далее на оцифровку.

Управляет системой электронный блок. Это микрокомпьютер, который собирает информацию от датчиков вращения колёс, датчика скорости автомобиля и бортовой шины данных автомобиля. Чаще всего используются два микропроцессора, работающие по общей шине. Блок имеет обычную для компьютеров конфигурацию с оперативной и постоянной памятью, периферийными устройствами и силовыми ключами.

Требования по надёжности, предъявляемые к тормозам, заставляют применять дублирование основных узлов и механизмов. Чаще всего применяются два независимых контура, различаются лишь схемы их подключения к колёсам. Поэтому в реальных конструкциях число деталей может быть разным.

В настоящее время наиболее типовой стала четырёхканальная система с разделением дублирующих контуров по диагонали. То есть на каждое колесо имеется свой датчик вращения и пара клапанов, а в общий гидроблок интегрированы по два разделённых по контурам насоса и гидроаккумулятора. Один контур обслуживает правое переднее и левое заднее колёса, второй соответственно левое переднее и правое заднее.

При отказе любого из контуров всегда при торможении будет задействовано одно переднее и одно заднее колёса, а стабильность торможения обеспечивается как работой АБС, так и конструкцией передней подвески с отрицательным плечом обката.

АБС: наша страховка от неприятностей

Представьте ситуацию, Вы едете на автомобиле по загородной трассе, наслаждаясь окружающей природой. Впереди на небольшой дистанции движется грузовик, кузов которого забит какими-то коробками и хламом. Внезапно, подпрыгнув на кочке, он теряет одну из коробок, и она падает прямо перед Вашим авто.

Что делать?

Конечно, первая реакция водителя в этой ситуации попытаться затормозить и одновременно объехать препятствие.

И вот, кульминация истории – если ваша машина оборудована АБС, то совершить подобный манёвр довольно легко, но если этой системы нет, то тогда вполне вероятно, что от резкого удара по педали тормоза колёса заблокируются, и автомобиль превратится в неуправляемый снаряд, а это сулит неприятной встречей с выпавшей коробкой.

Как Вы уже поняли, ABS не просто полезная опция, а просто таки необходимая система, от которой зависит безопасность водителя и всех кто находится в авто.

Помимо того, что антиблокировочная система помогает сохранить контроль над транспортным средством в ситуациях похожих на описанную выше, она также значительно сокращает тормозной путь, улучшает манёвренность в сложных погодных условиях и даже помогает сэкономить резину.

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.

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.

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.

Достоинства и недостатки

К другим достоинствам этой системы также относятся:

• сохранение траектории движения во время торможения при входе в поворот;
• при торможении допускается маневрирование;
• удобство для начинающих водителей.

Но АБС не идеальна. При определенных условиях эта система может некорректно функционировать и допускать ошибки. А это сказывается на эффективности торможения и может несколько дезориентировать водителя.

Такими условиями являются:

• дорога с проблемным покрытием;
• песок;
• лед;
• покрытие с ухабами, «гребенка».

В общем, АБС отлично работает только на ровной дороге с хорошим сцеплением колес с полотном. В иных случаях система ABS может допустить ошибки.

К примеру, на проблемной трассе с часто чередующимся покрытием (асфальт меняется со щебенкой или иным насыпным материалом) система не сможет подобрать оптимальное усилие на механизмах, из-за чего тормозной путь увеличивается.

При слете с дороги АБС также не «помощник». Здесь блокировка – лучшее средство для максимально быстрой остановки авто.

К особенностям антиблокировочной системы можно отнести также некоторое опоздание включения в работу при движении на высоких скоростях (свыше 130 км/ч). Просто блоку управления при таких условиях нужно некоторое время, чтобы произвести расчеты и задействовать гидроблок.

На малых же скоростях (10-15 км/ч) система и вовсе отключается. Если это остановка на ровном покрытии, то отключение АБС никак не сказывается, а вот при торможении на спуске деактивация системы может оказать негативное влияние.

Отметим, что отключение АБС – условное понятие, поскольку система работает постоянно и выключить ее невозможно. Здесь деактивацию следует понимать, как переход в «ждущий режим». То есть она снова активизируется и начнет выполнять свою функцию при последующем нажатии на педаль тормоза. Единственное, когда она не включится – это торможение при движении на малых скоростях.

Проблемы эксплуатации ABS

Заметим, что 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, о которых упомянем чуть ниже. 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 выключиться через предохранительный электронный блок. Предохранительное реле может также сработать при недопустимых колебаниях и всплесках напряжения в сети автомобиля. Чтобы этого не случилось, нельзя разъединять электрические разъемы при включенном зажигании и работающем двигателе, необходимо строго следить за состоянием контактных соединений на генераторе. Если приходится заводить двигатель методом “прикуривания” от постороннего аккумулятора либо предоставлять для этой цели в качестве “донора” собственный автомобиль, соблюдайте следующие правила. При подсоединении проводов от внешнего аккумулятора необходимо, чтобы зажигание на вашем автомобиле было выключено (ключ из замка вынут). Пусть подзарядится ваш АКБ 5-10 минут. Перед запуском вашего автомобиля «донор» нужно заглушить и выключить зажигание, только потом включать зажигание и заводить свой. Это сохранит генератор на «доноре», а многие электронные блоки на вашем автомомбиле.

Что еще? Если автомобилю потребовался ремонт с применением сварки, то перед началом работ следует отсоединить проводку от электронного блока управления ABS. Кроме того, этот блок не рекомендуется подвергать нагреву свыше 85 градусов по Цельсию более двух часов. Это к тому, если автомобиль предполагается красить, а затем сушить горячим методом в специальной камере.

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 контрольная лампочка ABS загорелась во время движения, необходимо остановить автомобиль, заглушить двигатель и проверить напряжение между клеммами аккумулятора. Если оно окажется ниже 10,5 В, то можно продолжать движение, а при первой возможности зарядить аккумулятор. 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.

Принцип работы АБС

нтиблокировочная тормозная система (ABS) работает следующим образом:

При торможении, жидкость выталкивается из цилиндрических портов тормозов к впускным каналам HCU. Это давление передается через четыре нормально открытых электромагнитные клапана, находящиеся внутри HCU, проходят через выпускные порты HCU к каждому колесу.

Если антиблокировочный модуль управления тормозом чувствует, что колесо собирается заблокироваться, на основе данных сигнала к датчику, он закрывает открытый электромагнитный клапан для этой цепи. Это предотвращает больше жидкости от введения этой цепи. Если это колесо ещё замедляется, он открывает электромагнитный клапан для этой цепи.

После того, как колесо поворачивается к нормальному положению, антиблокировочный модуль управления тормозом возвращает электромагнитные клапаны в нормальное состояние для прохождения потока затрагиваемого тормозом. Антиблокировочный модуль управления тормозом контролирует электромеханические компоненты системы.

Потеря гидравлической жидкости в тормозном цилиндре отключит антиблокировочную систему. Есть много различных вариантов и алгоритмов управления АБС. Компьютер контролирует датчики скорости всё время. Он ищет пробуксовку в колесах. Ведущие колёса блокируются, если компьютер будет испытывать быстрое замедление и резкий занос.

Когда система ABS находится в эксплуатации, водитель чувствует пульсацию в педаль тормоза, это происходит от быстрого открытия и закрытия клапанов. Это пульсирующий сигнал также говорит водителю, АБС срабатывала.
Современная ABS система является надёжной и долговечной. Электронные датчики и блоки системы имеют многие предохранители и спец. реле. Поломки часто связаны с неправильной эксплуатацией. Наибольшее влияние имеют колесные датчики, которые время от времени придется менять.

Советы по эксплуатации ABS:

• Не разделять электрические разъёмы, при включенном зажигании или при работающем двигателе.
• Не подсоединяйте аккумулятор своего авто в другой автомобиль.
• Внимательно следить за контактами на генераторе, они должны быть всегда в хорошем состоянии.
• Если вам необходимо что-то сваривать в автомобиле, не забывайте отключать всю проводку к АБС.
• Не нагревайте блок управления АБС выше 85 градусов в течение 2х часов. Это необходимо, если вы собираетесь красить авто и при этом сушить горячим методом.

При неисправности ABS ― сообщает контрольная лампа на панели приборов. При этом, не волнуйтесь, ваш автомобиль сможет тормозить и без АБС.

• Если это произошло в дороге, то остановитесь и измерьте напряжение на аккумуляторе.
• Если ниже 10,5 В, то это первый знак, что необходимо зарядить аккумулятор.
• Если лампочка мигает, это признак того, что что-то с АБС не так, а именно что-то не так с проводкой.
• Если причина не в этом ― обратитесь на СТО, возможно пришло время произвести его замену.

Как работает АБС автомобиля

Антиблокировочная система работает следующим образом:

При нажатии на педаль тормоза она давит на жидкость в главном тормозном цилиндре и в результате жидкость выдавливается оттуда под давлением.

Из главного тормозного цилиндра жидкость поступает в гидравлический блок управления АБС.

В гидравлическом блоке управления есть 4 выхода, каждый из которых соединен трубкой с тормозным цилиндром на колесе.

На каждом из этих выходов гидравлического блока АБС стоит клапан, который открыт в первоначальном состоянии.

Жидкость под давлением выталкивается из гидравлического блока управления и по трубкам и шлангам поступает в тормозные цилиндры на каждом колесе.

В тормозном цилиндре на колесе создается давление, и жидкость выталкивает поршень, который связан с тормозными колодками.

В результате этого тормозные колодки давят на тормозной диск или барабан. Из-за этого между тормозными колодками и тормозным диском возникает сила трения, и он замедляет свое вращение.

Соответственно свое вращение замедляет и колесо.

В тормозных системах оборудованных АБС на ступице каждого колеса закреплен зубчатый диск и датчик.

При вращении колеса зубья диска проходят возле датчика, который фиксирует это.

Данные от датчика передаются в электронный блок управления.

При очень резком торможении колесо может заблокироваться и датчик по скорости замедления вращения колеса заметит это.

В результате чего электронный блок управления АБС видя, что какое-то колесо заблокировалось, подает сигнал на гидравлический блок управления и перекрывает клапан, подающий тормозную жидкость на это колесо.

Так как давления тормозной жидкости на это колесо снижается, оно перестает тормозить и начинает снова вращаться.

Как только колесо начинает вращаться, клапан на гидравлическом блоке открывается, и давление тормозной жидкости опять передается на тормозную систему этого колеса.

Колесо снова начинает тормозить.

Эти действия повторяются очень быстро и проявляются для водителя в том самом характерном звуке и вибрации педали тормоза при нажатии.

Благодаря этому при торможении колеса не блокируются и машина не идет, как называется юзом.

Ведь при движении юзом машина становится неуправляемой и не реагирует на рулевое управление. АБС же позволяет избежать этого и сохраняет у водителя возможность управления автомобилем.

Например, это поможет объехать препятствие, не отпуская педали тормоза. Существует заблуждение, что автомобили оборудованные системой АБС останавливаются на более коротком расстоянии, чем автомобили без АБС. В реальности это зачастую неправда.

Автомобиль с АБС в большинстве случаев пройдет больший путь до полной остановки, но благодаря тому, что при этом водитель может управлять автомобилем он сможет объехать препятствие, а не просто беспомощно нажимать на педаль тормоза и надеяться, что автомобиль остановится вовремя.

Также система АБС положительно влияет на состояние протектора покрышек. Ведь при отсутствии АБС и при блокировке колеса в торможении покрышка будет тереться об асфальт только одной точкой.

В результате такого торможения покрышка может сильно стереться в одном месте. При работе АБС такого не происходит.

Это описание упрощенного принципа работы системы АБС.

На практике же конструкция тормозной системы и АБС значительно сложнее. Например, тормозная система современного автомобиля имеет как минимум два независимых контура.

Это значит, что передние и задние колеса управляются отдельными трубками из главного тормозного цилиндра.

Это помогает сохранить возможность тормозить автомобилем, даже когда одна из трубок тормозной системы получит повреждение.

Конструкция и назначение составляющих частей

Устройство антиблокировочной системы состоит из трех основных составных элементов:

1. Колесные датчики скорости
2. Блок (модуль) управления
3. Исполнительное устройство

Элементы ABS автомобиля

Как отмечено, эта система нередко задействуется в качестве базы для других. При этом составные части ряда иных систем являются лишь дополнением к АБС.

Датчики

Датчики скорости – очень важные составляющие, поскольку на их показаниях основывается работа системы ABS. По импульсам, которые они подают, модуль управления высчитывает скорость вращения каждого из колес, и на основе расчетов производится управление исполнительным механизмом.

Расположение датчика скорости на ступице колеса

В конструкции АБС используется два типа датчиков. Первые получили название пассивных датчиков. Эти элементы – индуктивного типа.

Конструкция их включает сам датчик, состоящий из обмотки, сердечника и магнита, а также зубчатого венца, используемого в качестве задающего элемента. Зубчатый венец устанавливается на ступицу, поэтому он вращается вместе с колесом.

Датчик индуктивного типа

Суть функционирования пассивного элемента очень проста – обмотка генерирует магнитное поле, через которое проходит зубчатый венец. Имеющиеся зубья при проходе через поле оказывают на него влияние, что обеспечивает возбуждение напряжения в датчике. Чередование зубьев с впадинами обеспечивает создание импульсов напряжения, которые и позволяют высчитать скорость вращения колеса.

Негативным качеством пассивных датчиков является недостаточная точность измерения при движении на незначительных скоростях, что может стать причиной некорректной работы системы ABS.

Сейчас, из-за имеющегося недостатка, пассивные датчики в антиблокировочной системе не используются и их заменили так называемыми активными элементами.

Как и в первом варианте, активные датчики состоят из двух основных составляющих – самого датчика и задающего элемента. Но в активных элементах датчики построены либо на магниторезистивном эффекте, либо на эффекте Холла. Оба варианта для работы требуют подачи питания (пассивные элементы сами вырабатывали его).

Что касается задающего элемента, то здесь в конструкции используется кольцо с намагниченными секторами (мультиполюсное).

Устройство и принцип работы активного датчика скорости

Суть работы активных элементов различная. В магниторезистивном варианте постоянно меняющееся поле (от задающего кольца) приводит к изменениям показаний сопротивления в датчике. В элементе Холла это поле меняет само напряжение. В обоих случаях создается импульс, по которому можно рассчитать скорость вращения.

Элементы активного типа получили широкое распространение благодаря высокой точности замеров на любых скоростях.

Блок управления

Модуль управления системы ABS, как и иные ЭБУ, задействованный в системах авто, нужен для получения и обработки импульсов, передающихся от колесных датчиков. В него занесены табличные данные, на основе которых он управляет исполнительным механизмом. То есть, после поступления сигнала с каждого датчика, он сравнивает его с информацией, занесенной в таблице, и по полученным результатам определят, что должен сделать.

Блок АБС

В авто с рядом систем, построенных на основе АБС, блок управления имеет дополнительные модули, отвечающие за работу своих систем.

Исполнительный механизм

Исполнительный механизм (его еще называют гидроблоком или модулем ABS) – самый сложный по конструкции и состоит из ряда элементов:

• электромагнитные клапаны (впускной, выпускной);
• аккумуляторы давления;
• помпа обратной подачи;
• амортизационная камера.

Устройство блока АБС

В классической схеме к рабочему механизму тормозов идет только одна магистраль, по которой подается жидкость от главного цилиндра. В АБС же в нее врезана магистраль обратной подачи, но она проходит только внутри модуля.

Впускной клапан – единственный элемент, установленный на магистрали основной подачи. В его задачу входит перекрытие подачи жидкости при определенных условиях, по умолчанию он открыт.

Врезка магистрали обратной подачи осуществляется за впускным клапаном. На входе в нее установлен выпускной клапан, который в обычном положении закрыт.

Далее за клапаном в обратной магистрали располагается аккумулятор давления, в задачу которого входит сбор жидкости при сбрасывании давления в системе.

Если объема аккумулятора не хватает, чтобы принять всю жидкость, в работу включается насос, который перекачивает излишки в основную магистраль.

Но процесс перекачки сопровождается пульсацией, и чтобы погасить колебания жидкости, она сначала попадает в амортизационные камеры и только после этого – в магистраль.