Антиблокировочная тормозная система ABS: для чего нужна и как работает АБС

Неисправности ABS

Вы уже знаете, что в системе есть сенсоры слежения, чем они технологичнее, тем чаше они могут ломаться. Но это одна из возможных причин отказа антиблокировочной системы

Чтобы прийти к выводу, что АБС «накрылась» медным тазом, нужно обратить внимание на индикатор на панели приборов. Если он более 10 секунд или моргает во время торможения, тогда стоит напрячься – где-то пошел сбой. Бывает такое, что некоторые автолюбители, пренебрегая правила безопасности, устанавливают на разные оси зимнюю резину с шипами и без

В этом случае, система видит разную частоту вращения колес передней и задней осей и начинает «ругаться». Если вы не такие и лампочка аварии ABS горит постоянно, то разберем основные причины поломки системы

Бывает такое, что некоторые автолюбители, пренебрегая правила безопасности, устанавливают на разные оси зимнюю резину с шипами и без. В этом случае, система видит разную частоту вращения колес передней и задней осей и начинает «ругаться». Если вы не такие и лампочка аварии ABS горит постоянно, то разберем основные причины поломки системы.

1. Обрывы проводов от датчиков к электронному блоку или его неисправность. Диагностируется визуальным осмотром линий и тестирование спецоборудование ЭБУ.
2. Окисление контактов, выход из строя сенсоров движения, о которых говорилось выше. Возможно «пробит» провод или сам датчик на «массу». В этом случае будет гореть ошибка, но АБС работать будет. Проверяем все разъемы, а их достаточно, чистим от окислов и грязи. Визуально проверяем провода и корпуса считывающих элементов, может они перетерлись.
3. Ошибка может выскочить из-за разного давления в шинах или рисунке протектора покрышки. Из-за этого, одно из колес притормаживает, человеческий глаз этого не видит, а система – да. Неравномерный износ шин также является причиной «ругательства» ABS.
4. Поломки в гидроблоке или электронасосе. Разрушение импульсного диска, появление люфтов в ступичных подшипниках или повреждение сепараторов. Механическое повреждение любого элемента.
5. Перегорел предохранитель.

Как бы не была сложна АБС, большинство неисправностей можно самостоятельно диагностировать и решить в гаражных условиях. Зачастую выходят из строя датчика. Виной этому их расположение. Если визуальный осмотр не принес результатов, и проблемы остались, то придется обратиться к специалистам, которые смогут провести диагностику и по ошибкам в электронном блоке управления определиться с поломками.

Зачем в машине АБС

На этом фоне самым логичным станет уменьшение тормозного усилия, что позволит восстановить сцепление и вновь довести коэффициент до максимума.

Параллельно будет решена и вторая, не менее важная задача – сохранение управляемости. Ведь скользящее колесо одинаково слабо противостоит продольным и поперечным силам.

Для управляемой оси это означает отсутствие реакции на руль, машина продолжит движение по инерции, а все прочие колёса могут хаотично изменять направление смещения.

Малейшие неровности дороги, наличие вращающих моментов инерции, даже ветер способны отправить автомобиль в скольжение, из которого почти невозможно выйти.

Вот жили же раньше без АБС?

Минутка истории. Первым серийным автомобилем, оборудованным АБС, стал Mercedes-Benz S-класса. Произошло это в далёком 1979 году.

В то время наличие данной технологии на машине было признаком элитарности, поэтому и стоимость этой опции могла достигать 10% от всего авто.

Сегодня наличием антиблокировочной системы уже никого не удивить, более того, с 2004 года она является обязательной для установки на все выпускающиеся в Европе автомобили.

За свои почти 40 лет АБС прошла массу модернизаций.

На данный момент наиболее прогрессивной считается четырёхканальная версия, контролирующая поведение каждого колеса в отдельности.

Главным производителем этой технологии в мире является вездесущая компания Bosch.

Сокращает ли АБС тормозной путь

В идеальных условиях, на ровной и сухой дороге, соперничать с электроникой не в состоянии ни один, даже самый профессиональный и подготовленный, водитель. АБС в автоматическом режиме — и чем современнее автомобиль, тем эффективнее ее работа — «жонглирует» тормозным усилием на грани блокировки колес. И да, вмешательство системы позволяет сократить тормозной путь. И чем более качественные шины стоят на автомобиле, тем интенсивнее замедляется машина. Австралийское исследование 2004 года, проведенное Центром исследования несчастных случаев Университета Монаша, показало, что АБС снижает риск ДТП с участием нескольких транспортных средств на 18%.

КАБИНЕТ ТЕРАПЕВТА

У ABS есть лампа-индикатор отказа. Предусмотрено и считывание кодов неисправностей. Можно также отслеживать параметры элементов и управлять некоторыми из них — например, клапанами и насосом модуля ABS. Лучше всего использовать дилерское диагностическое оборудование. Система достаточно надежна и включает в себя не слишком много элементов. Большая часть неисправностей ABS связана с внешними воздействиями.

Ошибки модуля управления.

Чаще всего это внутренние электронные неисправности модуля. Иногда такие ошибки носят случайный характер, то есть после удаления больше не возникают. Если же ошибки не удаляются или возникают повторно, модуль управления подлежит замене: ремонт не предусмотрен.

Ошибки датчиков скорости колес.

Другие типы ошибок.

Модуль ABS связан по CAN-шине с другими модулями управления. Часть ошибок может иметь отношение к самой цепи связи. К ABS относится и датчик педали тормоза. Иногда лампу ошибки зажигают другие модули. Либо она реагирует на неисправности, даже не связанные напрямую с ABS.

ABS – это антиблокировочная система тормозов. Из названия сразу становится понятным ее предназначение. Но как же она работает?

Для чего нужна ABS

Каждый водитель знает, что во время торможения рано или поздно может наступить момент, когда колеса перестают вращаться и автомобиль начинает идти юзом. Такая ситуация опасна тем, что машина становится неуправляемой. Колеса, которые не вращаются, даже если их повернуть рулем, не смогут изменить траекторию движения автомобиля.

Блокировка колеса возникает тогда, когда сила торможения превышает коэффициент сцепления шины с дорогой. Этот момент возникает каждый раз в разное время и на льду наступит гораздо раньше, чем на сухом асфальте. Поэтому торможение во время гололеда (да еще экстренное!) превращается в весьма сложное задание.

Чтобы облегчить вождение автомобиля в сложных погодных условиях, была разработана антиблокировочная система тормозов.

Как работает ABS

Принцип работы антиблокировочной системы весьма прост – она способна обнаруживать блокировку одного или нескольких колес и, когда это происходит, «отключает» тормоза. Это равносильно тому, как если бы Вы отпустили педаль тормоза. Когда колесо снова начинает вращаться, ABS регистрирует начало вращения и вновь «включает» торможение…

Главная «фишка» всех этих действий в том, что ABS отключает и включает тормоза до 30 раз в секунду! Во время работы системы педаль тормоза дрожит под ногой, а на некоторых автомобилях слышно стрекотание работающих клапанов. При этом колеса продолжают вращаться, автомобиль не теряет управление, а торможение происходит с максимальной эффективностью.

Устройство ABS

Антиблокировочная система тормозов имеет в своем составе весьма скромное количество крупных модулей. В их число входят датчики вращения колес, блок клапанов и управляющий блок. Все.

Датчики вращения служат для определения вращения колеса. Если вращения нет, но автомобиль движется, значит, колесо заблокировано. Сигнал с датчика приходит в управляющий блок, а он включает соответствующий клапан. Клапан перекрывает соответствующую тормозную магистраль, отключая тем самым тормоза. Соответственно, когда колесо начинает вращаться, сигнал идет по той же цепочке, но команда от управляющего блока отключает клапан. Подача тормозной жидкости возобновляется и торможение продолжается.

Антиблокировочные системы делятся на три вида:

1) Одноканальные. Простейшие ABS, способные управлять блокировкой и торможением только на всех колесах сразу. Малоэффективны в случаях, когда колеса разных бортов едут по разным покрытиям (классическая ситуация: под левыми колесами асфальт, а под правыми – лед).

2) Двухканальные. Работают с двумя тормозными контурами по отдельности. Если контуры распределены по бортам, то вращение колес будет регулироваться более эффективно, чем при одноканальной ABS

3) Многоканальные. Воздействуют на каждое колесо индивидуально. Такие ABS наиболее эффективны, поскольку способны управлять любым колесом именно так, как нужно в данный момент времени. Торможение будет отличным, даже если под всеми колесами будут совершенно разные покрытия.

Управляющий блок ABS имеет встроенную систему самодиагностики. Опрос датчиков и определение работоспособности системы обязательно происходит после включения зажигания. В это время на панели приборов обязан светиться специальный указатель. После нескольких секунд он так же обязан погаснуть. Если указатель продолжает светиться, значит, в ABS присутствует неисправность. Эксплуатировать автомобиль с неработающей антиблокировочной системой крайне нежелательно – нужно провести диагностику и ремонт.

Варианты систем ABS

В настоящее время предлагается несколько версий ABS в зависимости от конфигурации тормозных контуров, конфигурации привода и трансмиссии, функциональных требований и бюджета. Наиболее популярным распреде­лением тормозных сил является диагональное разделение (Х-образная конфигурация тор­мозных контуров), менее популярным — раз­деление передних и задних колес (Н-образная конфигурация тормозных контуров). Конфи­гурации HI и НН (например, в Daimler Maybach) являются специализированными и редко ис­пользуются в сочетании с ABS. Варианты систем ABS различаются по количеству каналов управления и датчиков угловых скоростей колес.

4-канальная система ABS с 4 датчиками

4-канальные системы ABS с 4 датчиками (рис. «Варианты систем ABS» ) позволяют индивиду­ально регулировать тормозное давление на каждом колесе по четырем гидравлическим каналам, с разделением тормозных контуров между передними и задними колесами (для ll-образной конфигурации тормозных конту­ров) или диагональным распределением (для Х-образной конфигурации тормозных конту­ров). У каждого колеса есть свой датчик, из­меряющий угловую скорость.

Пример HTML-страницы

Для сегмента сверхкомпактных автомо­билей с рабочим объемом двигателя до 660 куб.см (MIDGET) японского рынка был разработан сильно упрощенный вариант ABS. Он положил конец демпфирующим камерам и возвратным насосам. Небольшое количество компонентов по сравнению с традиционными системами обеспечивает значительную эко­номию, но имеет и ряд функциональных не­достатков. Производство систем этого типа постепенно прекращается.

3-канальная система ABS с 3 датчиками

Вместо привычного расположения с отдель­ным датчиком угловой скорости на каждом колесе в этом варианте у задних колес име­ется один датчик, устанавливаемый в диф­ференциале. В силу характеристик диффе­ренциала он позволяет измерять разность угловых скоростей колес с определенными ограничениями. Характеристики управления SL для задних колес, т.е. параллельное соеди­нение тормозов двух задних колес, позволяют обойтись одним гидравлическим каналом для (параллельного) регулирования давления за­дних колес.

Гидравлические 3-канальные системы требуют II-образной конфигурации тормозных конту­ров (разделение передних и задних колес).

Системы с 3 датчиками можно исполь­зовать только в автомобилях с задним при­водом, главным образом, в грузовиках. Количество автомобилей, оснащаемых такими системами, падает.

2-канальная система ABS с 1 или 2 датчиками

Пример HTML-страницы

2-канальные системы ABS начали производить из-за небольшого количества требуемых компонентов и, соответственно, возможности экономии затрат. Их популярность была огра­ничена, так как их функциональность была не­достаточной. Эти системы сейчас практически не используются в автомобилях.

Некоторые продаваемые в США лег­кие грузовики с межосевым разделением тормозных контуров все еще оснащаются системами RWAL (Rear Wheel Anti-Lock, антиблокировочная система для задних колес) — специальными упрощенными версиями 2-канальной системы ABS, состоящими из датчика на дифференциале заднего моста и одиночного управляющего канала (без воз­вратного насоса), предотвращающего блоки­ровку задних колес. При достаточно большом тормозном давлении передние колеса все равно могут заблокироваться, что приводит к риску потери управляемости при опреде­ленных условиях.

Такая система не отвечает функциональным требованиям, предъявляемым к системам ABS Категории 1.

Использование ABS на мотоциклах

За последние годы удалось существенно сни­зить размер и массу систем ABS. В результате серийно производимые системы ABS стали привлекательной опцией для мотоциклов. Следовательно, этот класс транспортных средств сможет воспользоваться преимуще­ствами ABS как системы безопасности.

Автомобильная система для использова­ния в мотоциклах модифицируется. Вместо привычных восьми 2/2-ходовых клапанов в гидравлическом блоке у автомобилей (с Х-образной конфигурацией тормозных кон­туров), у мотоциклов обычно применяется четыре клапана. Алгоритм управления также кардинально отличается от используемого в автомобильной системе ABS.

Другие варианты системы появились в результате спроса на комбинированные тор­мозные системы (CBS), т.е. системы, в которых и передними, и задними тормозами можно управлять либо педалью, либо ручным ры­чагом, возможно в сочетании с отдельными средствами активации передних тормозов. Для этого типа требуется 3-канальный гидравличе­ский блок. Однако конструкция варианта CBS сильно зависит от модели мотоцикла.

Простейший способ торможения автомобиля

Многие водители считают, что чтобы быстро остановить автомобиль, необходимо нажать и удерживать педаль тормоза (тормоз в пол). Безусловно, такой способ заставит автомобиль остановиться, но такое торможение не будет эффективным.

При торможении в пол происходит блокировка колес, т.е. колеса автомобиля перестают вращаться. На первый взгляд кажется, что с заблокированными колесами автомобиль остановится быстрее. Но это только на первый взгляд. Вспомним небольшой элемент школьного курса физики: «Сила трения покоя всегда больше, чем сила трения скольжения». Т.е. если колеса автомобиля катятся (незаблокированы), то автомобиль затормозит быстрее, чем в случае с заблокированными колесами. Это обусловлено тем, что в первом случае пятно контакта колес автомобиля находится в неподвижном состоянии относительно дорожного полотна, т.е. действует сила трения покоя. Во втором же случае, когда колеса автомобиля заблокированы, на него действует сила терния скольжения.

Существует также второй недостаток простейшего способа торможения — автомобиль с заблокированными колесами полностью теряет управляемость. Т.е. если в повороте заблокировать колеса, то автомобиль продолжит свое движение по инерции прямо, а не в сторону повернутых колес.

Очевидно, что простейший способ торможения несовершенен, а иногда и опасен. Поэтому для помощи водителю при торможении были разработаны специальные антиблокировочные системы тормозов (АБС).

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.

Типы ABS

Развитие системы шло по пути наращивания числа каналов и улучшения эффективности. Основным скачком стало раздельной управление колёсами.

Четырехканальная

В данной системе, которая сейчас применяется повсеместно, каждое колесо автономно участвует в обеспечении эффективности торможения. К его тормозному механизму идёт отдельная магистраль от блока АБС, где интегрированы клапаны, насос и гидроаккумуляторы.

Каждое колесо управляется своей парой клапанов, что обеспечивает сохранение надёжного контакта с дорогой при максимально неоднородном покрытии.

Даже если одно попадает на участок голого льда и будет избавлено от тормозного усилия, то это никак не отразится на торможении всех прочих.

Трехканальная

Переходный вариант исполнения АБС, когда передние колёса, как наиболее важные для процесса замедления, обслуживались индивидуально, а задняя ось, которая при торможении разгружается и слабо влияет на общую эффективность, имеет общий для двух колёс канал управления.

Несколько упрощенный вариант, однако способный выполнять ряд функций, в частности регулятора торможения по осям. С появлением мощных быстродействующих узлов был исключён из серийного производства.

Одноканальная

Существовала только в первое время появления АБС, когда все узлы были слишком несовершенны. Имела разные исполнения, как ориентированные на работу только одной ведущей оси, так и одновременно на все колёса.

Просуществовала недолго, поскольку обладала существенными недостатками, в частности резко снижала эффективность торможения на неоднородных покрытиях. Включала в себя только два клапана на всю машину.

EBD — электронная система распределения тормозных усилий

Electronic Brakeforce Distribution — основное дополнение антиблокировочной системы. Современные автомобили часто оснащают комбо ABS + EBD.

Но если ABS срабатывает, когда пробуксовка колеса уже началась, то цель EBD — не допустить этой ситуации.

Принцип работы системы такой.

По скорости вращения подшипника EBD определяет, сколько тормозного усилия нужно направить на каждое колесо, чтобы проконтролировать скорость его вращения и безопасно оттормозиться. На колеса, которые испытывают серьезные нагрузки, система направляет большее тормозное усилие, поднимая давление в гидравлической системе.

Например, водитель экстренно тормозит перед пешеходным переходом. Масса автомобиля смещается кпереди, соответственно нагрузка на колеса передней оси выше. Вот система EBD отвечает за то, чтобы тормозное усилие подавалось не одинаково по умолчанию на все колеса, а с учетом этой разницы в нагрузке. То есть в нашем примере EBD направит больше тормозных усилий на переднюю ось.

Так же происходит в повороте, когда масса автомобиля и центр тяжести смещаются в сторону, противоположную повороту, и колеса могут начать проскальзывать. В этом случае EBD на основе данных об угле поворота руля и скорости движения распределит тормозные усилия таким образом, чтобы эффективно остановить ведущие колеса справа или слева.

По такому же принципу распределения тормозных усилий система позволяет эффективно затормозить, если левая и правая сторона авто едут по разным покрытиям: когда слева асфальт, а справа заснеженная обочина, например.

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.