Пристрій і принцип роботи системи ABS

У комплект активної безпеки сучасних автомобілів входять різні помічники та системи, що дозволяють або запобігти аварійній ситуації, або максимально знизити людські травми під час ДТП.

Серед таких елементів - антиблокувальна система. Що це таке? Як влаштована сучасна ABS? Принцип роботи АБС і як керувати автомобілем, коли ця система включена? Відповіді на ці питання знаходяться в даному огляді.

Що таке антиблокувальна система

Під антиблокувальною системою мається на увазі сукупність електрогідравлічних елементів, які встановлюються в ходову частину автомобіля і пов'язані з його гальмами.

Вона забезпечує краще зчеплення з дорожнім покриттям, запобігаючи повну зупинку коліс в процесі гальмування на нестабільному дорожньому покритті. Таке часто відбувається на льоду або мокрих дорогах.

Історія

Вперше ця технологія була представлена ​​громадськості в 1950-х рр. Однак її не можна було назвати концепцією, тому що дану ідею розробляли ще на початку ХХ століття. Так, інженер Дж.Френсіс в 1908-му році продемонстрував роботу свого «Регулятора», який запобігав прослизання коліс в рейковому транспорті.

Подібну систему розробляв і механік і інженер Г. Вуазен. Він намагався створити систему гальм для літаків, яка самостійно регулювала гідравлічне вплив на гальмівні елементи так, щоб колеса літального апарату не ковзали по злітно-посадковій смузі в результаті гальмування. Експерименти з модифікаціями таких пристроїв він виконував в 20-х роках ХХ століття.

ранні системи

Звичайно, як і у випадку всіх перших розробок будь-яких винаходів, спочатку система, що запобігає блокування, мала складне і примітивну будівлю. Так, вищезгаданий Габріель Вуазен в своїх розробках використав маховик і гідроклапан, приєднаний до магістралі гальм.

Працювала система за таким принципом. Маховик кріпився до барабану на колесі і обертався разом з ним. Коли немає заносу, барабан і маховик обертаються з однаковою швидкістю. Як тільки колесо зупиняється, барабан сповільнюється разом з ним. Через те, що маховик продовжує обертатися, відкривався клапан гідравлічної магістралі, знижуючи зусилля на гальмівний барабан.

Така система зарекомендувала себе більшою стабільністю транспортного засобу, так як в разі занесення водій інстинктивно ще сильніше натискає на гальма, замість того, щоб виконувати цю процедуру плавно. Дана розробка підвищила ефективність гальмування на 30 відсотків. Ще один позитивний результат - менше лопнули і стертих шин.

Однак належне визнання система отримала завдяки зусиллям німецького інженера Карла Весселя. Його розробку запантентовали в 1928-м. Незважаючи на це установка не застосовувалася на транспорті через значних недоробок в її пристрої.

Дійсно робоча антиковзаюча система гальм використовувалася в авіації на початку 50-х років. А в 1958-му комплект Maxaret вперше був встановлений на мотоцикл. Модель Royal Enfield Super Meteor був оснащений робочої антиблокувальною системою. За роботою системи стежила Дорожня лабораторія. Дослідження показали, що даний елемент гальмівної системи значно знизить аварії на мотоциклах, велика частина яких відбуваються саме через занесення при блокуванні колеса під час гальмування. Незважаючи на такі показники, головний директор технічного відділу мотокомпаніі не схвалив масове виробництво АБС.

В автомобілях механічна система, що запобігає ковзанню коліс, застосовувалася лише в деяких моделях. Однією з них є Ford Zodiac. Причиною такої ситуації була низька надійність пристрою. Лише, починаючи з 60-х рр. електронна антиблокувальна система знайшла своє застосування в відомих літаках Concorde.

сучасні системи

Принцип електронної модифікації перейняв інженер дослідного центру Fiat і назвав винахід Antiskid. Розробка була продана компанії Бош, після чого і отримала назву ABS.

У 1971-му році автомобільний виробник Chrysler представив повноцінну і ефективну систему, яка керувалася комп'ютером. Схожу розробку роком раніше застосував американський Ford в своєму культовому Lincoln Continental. Поступово естафету прийняли і інші провідні автовиробники. До середини 70-х років більшість автомобілів із заднім приводом мали електронну антиблокувальну систему на провідних колесах, а деякі авто оснащувалися модифікацією, яка працює на всіх чотирьох колесах.

З 1976 року подібна розробка почала застосовуватися на вантажному транспорті. У 1986-му система отримала назву EBS, так як працювала повністю на електроніці.

Призначення антиблокувальної системи

Нерідко при гальмуванні на нестабільну поверхні (лід, укочений сніг, вода на асфальті) водій спостерігає зовсім не ту реакцію, ніж очікував - замість уповільнення транспорт стає некерованим і зовсім не зупиняється. Причому більш сильне натискання педалі гальма не допомагає.

Коли різко спрацьовують гальма, колеса блокуються, а через поганий зчеплення з трасою вони просто перестають обертатися. Щоб такий ефект не відбувався, потрібно плавно задіяти гальма, проте в екстреній ситуації водій неконтрольовано тисне педаль в підлогу. Деякі професіонали на нестабільному покритті для уповільнення автомобіля кілька разів натискають і відпускають педаль гальма. Завдяки цьому колеса не блокуються і не йдуть юзом.

Наскільки сумно це звучить, але така навичка освоїти не кожному вдається, а деякі навіть не вважають за потрібне це робити, а просто купують дорогі професійні шини з більшою надійністю зчеплення. Для таких випадків виробники і оснащують більшість своїх моделей антиблокувальною системою.

АБС дозволяє зберегти контроль над автомобілем в нештатної ситуації, запобігаючи повну зупинку коліс під час натискання на гальмо.

пристрій АБС

У устрій сучасної АБС входить невелика кількість елементів. Вона складається з:

• Датчика обертання колеса. Такі пристрої встановлюються на всі колеса. Електронний блок управління аналізує параметри, які надходять від кожного з таких датчиків. На підставі отриманих даних ЕБУ самостійно активує / деактивує систему. Найчастіше такі стежать пристрої працюють за принципом датчика Холла;
• Електронного блоку управління. Без нього вона працювати не буде, так для збору інформації та активації системи потрібні «мізки». У деяких автомобілях кожна система має власний ЕБУ, проте часто виробники встановлюють один блок, який обробляє всі елементи системи активної безпеки (курсова стійкість, АБС, антипробуксовочна і т.д.);
• Виконавчих пристроїв. У класичному виконанні ці елементи являють собою блок з набором клапанів, акумуляторів тиску, насосів і т.д. Іноді в технічній літературі можна зустріти назву гидромодулятор, яке застосовується до даних елементів.

Особливістю системи АБС є те, що її можна підключити до гальмівної системи навіть не самого нового автомобіля. Найчастіше вони являють собою комплект, який просто приєднується до гальмівної магістралі і електросистеми машини.

Принцип роботи АБС

Умовно робота антиблокувальної системи ділиться на 3 етапи:

1. Блокування коліс - ЕБУ посилає сигнал для активації системи;
2. Спрацьовування виконавчого пристрою - гідравлічний блок змінює тиск в системі, що призводить до розблокування коліс;
3. Деактивация системи при відновленні обертання коліс.

Варто врахувати, що весь процес контролюється алгоритмами, закладеними в програмне забезпечення блоку управління. Надійність системи полягає в тому, що її спрацьовування відбувається ще перед тим, як колеса втратять зчеплення з дорогою. Аналог, який працює тільки на основі даних про обертання коліс, мав би більш простий пристрій і принцип дії. Однак така система працювала б нічим не кращі за перших розробок Габріеля Вуазена.

З цієї причини АБС реагує не на зміну швидкості обертання коліс, а на силу натискання педалі гальма. Іншими словами, система спрацьовує заздалегідь, як би попереджаючи можливий занос, визначаючи як швидкість обертання коліс, так і силу натиснення на педаль. Блок управління розраховує можливе ковзання, і активує виконавчий пристрій.

Спрацьовує система за наступним принципом. Як тільки виникає екстрена ситуація (водій різко натиснув на педаль гальма, але колеса ще не заблокувалися), гидромодулятор отримує від блоку управління сигнал і перекриває два клапана (на впуску і на випуску). Завдяки цьому тиск в магістралі стабілізується.

Потім виконавчий пристрій виконує пульсацію гальмівної рідини. В цьому режимі гидромодулятор може або забезпечити повільне провертання колеса, або самостійно підвищувати / знижувати тиск гальмівної рідини. Ці процеси залежать від модифікації системи.

Коли спрацьовує АБС, водій відразу це відчує по частою пульсації, яка передається також і на педаль. Про те, активна чи система чи ні, можна дізнатися по ласпочке на кнопці активації. Сам принцип роботи системи повторює навик досвідчених автомобілістів, тільки робить це набагато швидше - близько 20 разів за секунду.

Типи антиблокувальних систем

Завдяки вдосконаленню систем активної безпеки на ринку автозапчастин можна знайти чотири варіанти ABS:

• Одноканальний. Сигнал до блоку управління і назад одночасно подається за єдиною провідний магістралі. Найчастіше нею оснащуються передньопривідні машини, і то тільки на провідні колеса. Така система спрацьовує незалежно від того, яке колесо заблоковано. Дана модифікація має один клапан на вході гидромодулятор і один на виході. Також в ній використовується один датчик. Ця модифікація найнеефективніша;
• Двоканальний. У таких модифікаціях використовується так звана бортова система. У ній управління правим боком проводиться окремо від лівої. Дана модифікація зарекомендувала себе непоганий надійністю, так як при виникненні екстреної ситуації машину зносить на узбіччя. В цьому випадку колеса правого і лівого борту виявляються на різній поверхні, тому і АБС повинна подавати різні сигнали на виконавчі пристрої;
• Трьохканальний. Цю модифікацію можна сміливо назвати гібридом першої і другої. У таких АБС задні гальмівні колодки управляються по одному каналу, як в першому випадку, а передні колеса працюють за принципом бортовий АБС;
• Чотириканальний. На сьогоднішній день це найефективніша модифікація. У ній для кожного колеса передбачений індивідуальний датчик і гидромодулятор. ЕБУ контролює обертання кожного колеса, завдяки чому забезпечується максимальне зчеплення з дорогою.

Режими роботи

Робота сучасної системи ABS може здійснюватися у трьох режимах:

1. Режим нагнітання. Це стандартний режим, який використовується у всіх класичних різновидах гальмівної системи. В антиблокувальній системі випускний клапан закритий, а впускний – відкритий. Завдяки цьому в контурі при натисканні на педаль гальма починає переміщуватися рідина, що приводить у рух гальмівний циліндр кожного колеса.
2. Режим утримання. У цьому режимі блок управління фіксує, що одне з коліс сповільнюється набагато швидше за інших. Щоб запобігти втрати контакту з дорогою, АБС блокує впускний клапан магістралі конкретного колеса. Завдяки цьому зусилля на супорт не виявляється, але при цьому інші колеса продовжують сповільнюватися.
3. Режим скидання тиску. Цей режим активується, якщо попередній не зміг впоратися з блокуванням колеса. У цьому випадку впускний клапан магістралі продовжує бути закритим, а випускний навпаки – відкривається, щоб скинувся тиск у цьому контурі.

Ефективність гальмування за включеної системи ABS залежить від того, наскільки ефективно вона переходить з одного режиму на інший. На відміну від стандартної гальмівної системи, при включеній ABS немає потреби багаторазово натискати на гальмо, щоб колеса не втратили зчеплення з дорогою. В цьому випадку водієві потрібно повністю натиснути на гальмо педаль. Решту роботи зробить сама система.

Особливості керування автомобілем з АБС

Який би надійної не була гальмівна система в автомобілі, вона не виключає необхідність у уважності водія. Антиблокувальна система має свої особливості. Якщо їх не враховувати, то авто може втратити стабільність. Ось основні правила в екстрених ситуаціях:

1. Якщо автомобіль оснащений простий АБС, то щоб вона активізувалася, потрібно різко натиснути педаль гальма. Деякі сучасні моделі оснащуються асистентом гальмування. У цьому випадку блок керування визначає можливість втрати зчеплення з дорогою і включає цього помічника. Навіть при несильному натисканні на педаль система активується і самостійно підвищить тиск в магістралі до потрібного параметра;
2. Як вже було сказано, при активації системи, педаль гальма пульсує. Недосвідчений водій відразу думає, що з автомобілем щось сталося і вирішує відпустити гальмо;
3. При русі на шиповану гуму АБС краще відключити, так як шипи в покришках мають свою ефективність як раз тоді, коли колесо блокується;
4. Під час пересування по пухкому снігу, піску, гравію тощо АБС також швидше марна, ніж допомагає. Справа в тому, що заблоковане колесо перед собою збирає невеликий бугор з матеріалу, з якого складається дорога. Тим самим створюється додатковий опір ковзанню. Якщо колесо буде провертатися, такого ефекту не буде;
5. Також система АБС може неадекватно спрацьовувати при швидкій їзді по нерівній поверхні. Навіть при незначному гальмуванні колесо, яке виявилося в повітрі, швидко зупиниться, що буде провокувати блок управління активувати пристрій, коли це не потрібно;
6. Якщо АБС включена, то при виконанні маневру слід використовувати і гальма. У звичайному автомобілі це лише спровокує занос або недостатню обертальність. Однак машина з АБС більш охоче слухається керма при активній системі антиблокування.

Результативність гальмування

Система АБС як скорочує гальмівний шлях, а й забезпечує максимальний контроль над транспортним засобом. Порівняно з автомобілем, не оснащеним цією системою, транспорт з ABS однозначно більш ефективно гальмуватиме. Це доводити не треба. Крім меншого гальмівного шляху в такій машині рівномірніше зношуватимуться покришки, так як гальмівні зусилля розподіляються рівномірно на всі колеса.

Особливо оцінять цю систему водії, які часто їздять дорогами з нестабільним покриттям, наприклад, коли асфальт мокрий або слизький. Хоча жодна система не здатна повністю усунути всі помилки водії захистити від екстреної ситуації (уважність та передбачливість водія ніхто не скасовував), гальма з АБС роблять транспортний засіб більш передбачуваним та керованим.

Враховуючи високу результативність гальмування, багато фахівців рекомендують новачкам звикати до їзди на транспорті із системою ABS, що підвищить безпеку на дорозі. Звичайно, якщо водій порушуватиме правила обгону та швидкісні режими, система АБС не зможе запобігти наслідкам таких порушень. Наприклад, якою б ефективною була система, вона марна, якщо водій не перевзув машину на зиму, і продовжує їздити на літніх шинах.

Експлуатація ABS

Сучасна система АБС вважається надійною та стабільною системою. Вона може справно працювати тривалий час, але вона все одно потребує правильної експлуатації та своєчасного обслуговування. Блок управління рідко коли дає збій.

Але якщо взяти датчики обертання коліс, то це вразливе місце в такій системі. Причина в тому, що датчик визначає швидкість обертання колеса, а значить, він повинен бути встановлений у безпосередній близькості до нього – на ступиці колеса.

Коли машина їде по бруду, калюжі, піску або мокрому снігу, датчик сильно забруднюється і може швидко вийти з ладу, або давати некоректні значення, що призведе до нестабільної роботи системи. При низькому заряді акумулятора або напрузі в бортовій системі авто блок управління відключить систему через занадто низьку напругу.

Якщо система вийшла з ладу, автомобіль не втратить гальма. Просто в такому разі водієві потрібно вміти гальмувати на нестабільній дорозі за допомогою класичної гальмівної системи.

Ефективність роботи АБС

Отже, система ABS дозволяє безпечніше виконувати екстрене гальмування, а також дає можливість виконувати маневри при повністю натиснутій педалі гальма. Завдяки цим двом важливим параметрам дана система є невід'ємною у комплектації автомобіля з передовою системою активної безпеки.

Наявність ABS є необов'язковою для досвідченого автомобіліста. Але новачкові в перші пару років доводиться освоювати безліч різних навичок, тому бажано, щоб у машині такого водія було кілька систем, що забезпечують підстраховку.

Досвідчений водій легко (особливо якщо на своїй машині він їздить вже багато років) зможе контролювати момент зриву коліс, змінюючи зусилля на педаль гальма. Але навіть за наявності великого водійського стажу багатоканальна система може скласти конкуренцію такій навичці. Причина в тому, що водій не здатний контролювати зусилля на окремому колесі, а АБС може (одноканальна система працює як досвідчений водій, змінюючи зусилля на всю гальмівну магістраль).

Але систему ABS не можна вважати панацеєю в екстрених ситуаціях будь-якою дорогою. Наприклад, якщо машину занесло на піску або в пухкому снігу, вона навпаки стане причиною збільшеного гальмівного шляху. На такій дорозі навпаки буде корисніше блокування коліс - вони зариваються в ґрунт, що прискорює гальмування. Щоб автомобіль був універсальний на будь-якому типі дорожнього покриття, виробники сучасних моделей авто оснащують свою продукцію АБС, що відключається.

Які бувають несправності

Що стосується надійності антиблокувальної системи, то це одна з найнадійніших систем автомобіля. Її елементи рідко коли виходять з ладу, а пов'язано найчастіше це з порушенням правил експлуатації і обслуговування. Всі електронні частини надійно захищені від перевантажень запобіжниками і реле, тому блок керування не дасть збою.

Найпоширеніші несправності системи - вихід з ладу датчиків коліс, так як вони розташовані в таких місцях, в яких вкрай складно виключити потрапляння на них води, пилу або бруду. Якщо підшипник маточини сильно люфтить, то датчики будуть працювати зі збоями.

Інші неполадки вже пов'язані більше з супутніми системами автомобіля. Прикладом тому є зниження напруги в електричній мережі машини. В цьому випадку ABS відключиться через спрацював реле. Та ж проблема може спостерігатися при скачках напруги в мережі.

Якщо антіблокіровчная система самостійно відключилася, не варто панікувати - машина просто буде себе вести, як якщо б у ній не було АБС.

Ремонт і обслуговування гальмівної системи авто з ABS має свої особливості. Наприклад, перш ніж змінювати гальмівну рідину, необхідно при вимкненому запаленні кілька разів натиснути на гальмо і відпустити (близько 20 разів). Це скине тиск в акумуляторі гидроблока. Про те, як правильно замінити гальмівну рідину і потім прокачати систему, читайте в окремій статті.

Про несправності АБС водій відразу дізнається за відповідним сигналом на приладовій панелі. Якщо сигнальна лампочка то загориться, то згасне - слід звернути увагу на контакт датчиків коліс. Швидше за все, через втрату контакту блок управління не отримує сигнал від цих елементів, і сигналізує про несправності.

Переваги та недоліки системи

Багато про переваги антиблокувальної системи не доведеться говорити, так як основне її достоїнство - в стабілізації автомобіля в разі прослизання коліс під час гальмування. Ось які переваги є у автомобіля з такою системою:

• Під час дощу або на ожеледі (слизький асфальт) машина показує більшу стабільність і керованість;
• При виконанні маневру можна активно користуватися гальмами для кращого відгуку рульового управління;
• На гладкій поверхні довжина гальмівного шляху менше, ніж у машини без АБС.

Один з недоліків системи - вона погано справляється з м'яким дорожнім покриттям. В цьому випадку гальмівний шлях буде меншим, якщо колеса заблокують. Хоча останні модифікації ABS вже враховують особливості грунту (на селекторі трансмісії вибирається відповідний режим), і підлаштовуються під дану дорожню ситуацію.

Додатково про принцип роботи АБС і її переваги розповідається в наступному відео:

Приниципе роботи ABS

Відео на тему

На завершення огляду пропонуємо невелике відео про те, як гальмувати на машині з АБС і без неї:

Гальмування з АБС або без АБС

Питання та відповіді:

Що означає антиблокувальна гальмівна система? Це електронна система, яка запобігає блокуванню коліс під час гальмування шляхом короткочасного зниження тиску гальмівної рідини.

Навіщо потрібна антиблокувальна система? Якщо різко натиснути гальмо, колеса можуть втратити зчеплення з дорогою і машина буде некерованою. ABS забезпечує імпульсне гальмування, дозволяючи колесам зберігати зчеплення.

Як працює антиблокувальна система? Електроніка стежить за блокуванням коліс та їх пробуксуванням. Завдяки клапанам кожному гальмівному супорті регулюється тиск ТЖ на конкретний поршень.

Як гальмувати при антиблокувальною системою? У машинах з ABS потрібно натиснути педаль до упору, а система сама забезпечить імпульсне гальмування. Немає необхідності натискати/відпускати педаль під час гальмування.