Принцип работы АБС. Антиблокировочная система ABS. Что такое ABS в автомобиле?
Что такое АБС (антиблокировочная система), вернее, как правильно расшифровывается эта аббревиатура, сейчас знают многие водители, а вот что именно она блокирует, и для чего это делается, знают лишь очень любопытные. И это при том, что сейчас такая система устанавливается на большинство автотранспорта как импортного, так и отечественного производства.
АБС напрямую связана с тормозной системой автомобиля, следовательно, и с безопасностью водителя, пассажиров, и всех окружающих участников дорожного движения. Поэтому знать, как она функционирует, будет полезно каждому водителю. Но предварительно, чтобы понять принцип работы АБС, нужно разобраться, что значит «правильное торможение».
Принцип «правильного торможения»
Чтобы остановить автомобиль, недостаточно только своевременно нажать на педаль тормоза. Ведь если во время быстрой езды резко затормозить, то колеса машины заблокируются, и уже будут не катиться, а скользить по дороге. Может случиться так, что под всеми шинами поверхность не будет одинаково однородной, поэтому скорость их скольжения будет различной, а это уже опасно. Машина перестанет быть управляемой и пойдет в занос, который, при отсутствии навыков у водителя, будет сложно контролировать. А неуправляемый автомобиль – это потенциальный источник опасности.
Поэтому главное в торможении – это не дать жестко заблокироваться колесам и перейти к неуправляемому скольжению. Для этого существует простой прием – прерывистое торможение. Чтобы его выполнить, не нужно держать педаль тормоза постоянно в нажатом положении, а периодически отпускать и снова нажимать ее (как бы, качая). Такое вроде бы простое действие не даст утратить водителю контроль над машиной, так как не позволит протектору шин потерять сцепление с грунтом.
Но существует еще и пресловутый человеческий фактор – водитель в экстремальной ситуации может просто растеряться и забыть обо всех правилах. Вот для подобных случаев и была придумана АБС, или по-другому – антиблокировочная система торможения.
Что такое ABS (АБС)
В простом объяснении, система ABS представляет собой электромеханический блок, который управляет процессом торможения автомобиля в сложной дорожной обстановке (гололед, мокрая дорога и т. п.).
АБС – это хороший помощник для водителя, особенно начинающего, но нужно понимать, что она только помогает в управлении машиной, а не управляет ею, поэтому полностью полагаться на «антиблок» не нужно. Водителю необходимо изучить свой автомобиль, его поведение на дороге, в каких случаях и как срабатывает тормоз АБС, какова длина тормозного пути на различных покрытиях. В идеале это следует проверить на специализированном автодроме, чтобы избежать в дальнейшем неприятностей на настоящей дороге.
Что-то похожее, но еще не АБС
Первые механизмы, действие которых напоминало принцип работы АБС, появились еще в начале прошлого столетия, только предназначалась они для самолетных шасси. Аналогичная, но уже автомобильная система, была разработана компанией «Бош», патент на изобретение которой они получили в 1936 году. Однако в действительно работающее устройство данную технологию удалось внедрить только к 60-м годам, когда появились первые полупроводники и компьютеры. Причем самостоятельно создать прототип АБС, помимо «Бош», стремились еще и «Дженерал Моторс», «Дженерал Электрик», «Линкольн», «Крайслер» и др.
Первые автомобильные АБС
- В США, что такое АБС, вернее, ее близкий аналог, узнали в 1970 году владельцы автомобилей «Линкольн». На авто была установлена система, которую инженеры компании «Форд» начали разрабатывать еще в 1954 году, а смогли «довести до ума» только к 70-му.
- Похожий на АБС механизм в Британии разработала General Electric совместно с Dunlop. Испробовали ее на спортивном авто Jenssen FF, произошло это в 1966 году.
- В Европе, о понятии «антиблокировочная система автомобиля», узнали благодаря Хайнцу Либеру, который занялся ее разработкой в 1964 году, работая инженером в Teldix GmbH, и закончил в 1970-м, уже работая на Diamler-Benz. Созданная им ABS-1 испытывалась в тесном сотрудничестве с Bosch. Bosch, в свою очередь, построила уже свою полноценную ABS-2, которую в 1978 году впервые установили на "Мерседес" W116, а спустя несколько лет и на БМВ-7. Правда, ввиду высокой стоимости новой системы торможения, она использовалась только в качестве опции.
Полноценный серийный выпуск машин с «антиблоком» начался с 1992 года. Его стали устанавливать на свою продукцию некоторые крупные автопроизводители. А уже с 2004 года такой системой стали оборудовать все автомобили, сходящие с конвейеров европейских заводов.
Элементы антиблокировочной системы
Теоретически конструкция АБС выглядит просто и включает в себя следующие элементы:
- Блок электронного управления.
- Датчики контроля скорости.
- Гидроблок.
Блок управления (БУ), по сути, представляет собой «мозг» системы (компьютер), и какие он выполняет функции, приблизительно понятно, а вот о датчике скорости и гидроблоке нужно поговорить подробнее.
Принцип работы датчика скорости
В основе работы датчиков контроля скорости лежит эффект электромагнитной индукции. Катушка с магнитным сердечником неподвижно вмонтирована в ступицу колеса (на некоторых моделях - в редуктор ведущего моста).
В ступице установлен зубчатый венец, вращающийся вместе с колесом. Вращение венца изменяет параметры магнитного поля, что приводит к возникновению электротока. Величина тока, соответственно, зависит от скорости вращения колеса. И уже в зависимости от его величины, формируется сигнал, который передается в блок управления.
Гидроблок
Гидроблок включает в себя:
- Электромагнитные клапаны, делящиеся на впускные и выпускные, предназначенные для регулировки давления, создаваемого в тормозных цилиндрах автомобиля. Количество пар клапанов зависит от типа АБС.
- Насос (с возможностью обратной подачи) – нагнетает нужную величину давления в системе, подавая тормозную жидкость из гидроаккумулятора, и при необходимости отбирая ее обратно.
- Гидроаккумулятор – хранилище для тормозной жидкости.
Система АБС, принцип работы
Можно выделить три основных фазы работы АБС:
- Сброс давления в тормозном цилиндре.
- Поддержание постоянного давления в цилиндре.
- Повышение давления в тормозном цилиндре до необходимого уровня.
Прежде всего, нужно отметить, что гидроблок в автомобиле встраивается в тормозную систему последовательно, сразу за главным тормозным цилиндром. А электромагнитные клапаны являются своеобразным краном, открывающим и закрывающим доступ жидкости к тормозным цилиндрам колес.
Работа и контроль тормозной системы автомобиля проводится, в соответствии с данными, полученными блоком управления АБС со скоростных датчиков.
После начала торможения АБС считывает показания с датчиков колес, и плавно снижает скорость автомобиля. Если какое-то из колес остановилось (начало скользить), датчик скорости мгновенно посылает сигнал на БУ. Получив его, блок управления активирует выпускной клапан, который перекрывает доступ жидкости в колесный тормозной цилиндр, а насос тут же начинает ее отбор, возвращая в гидроаккумулятор, тем самым, снимая блокировку. После того как вращение колеса превысит заданный скоростной предел, «антиблок», прикрывая выпускной и открывая впускной клапан, активирует насос, который начинает работать в обратную сторону, нагнетая давление в тормозной цилиндр, тем самым притормаживая колесо. Все процессы проходят мгновенно (4-10 повторов/сек.), и продолжаются до полной остановки машины.
Рассмотренный выше принцип работы АБС, относится к самой совершенной – 4-х канальной системе, осуществляющей отдельный контроль каждого колеса автомобиля, но есть и иные типы «антиблоков».
Другие типы ABS
Трехканальная АБС – этот тип системы содержит три датчика скорости: два установлены на передних колесах, третий - на заднем мосту. Соответственно, и гидроблок содержит три пары клапанов. Принцип работы АБС такого типа заключается в отдельном контроле каждого из передних колес, и в паре задних.
Двухканальная АБС – в такой системе происходит попарный контроль колес, расположенных по одному борту.
Одноканальная АБС – датчик устанавливается на заднем мосту, и распределяет тормозное усилие на все 4 колеса одновременно. Такая система содержит одну пару клапанов (впускной и выпускной). Величина давления одинаково меняется по всему контуру.
Сравнив типы «антиблоков», можно сделать вывод, что разница между ними заключается в количестве датчиков контроля скорости и, соответственно, клапанов, но, в целом, принцип работы АБС на автомобиле, порядок происходящих в нем процессов, аналогичен для всех типов систем.
Как работает АБС или идеальное торможение
Решив остановить свой автомобиль, оборудованный системой АБС, водитель, нажимая педаль тормоза, чувствует, что она начинает слегка вибрировать (вибрация может сопровождаться характерным звуком напоминающим звучание «трещотки»). Это своеобразный отчет системы о том, что она заработала. Датчики считывают скоростные показатели. Блок управления контролирует давление в тормозных цилиндрах, не давая колесам жестко заблокироваться, при этом быстрыми «рывками» подтормаживая их. В итоге машина постепенно замедляет ход и не идет юзом, а значит, остается управляемой. Даже если дорога скользкая, водителю при подобном торможении остается только контролировать направление движения машины до полной остановки. Таким образом, благодаря АБС, получается идеальное, а главное – управляемое торможение.
Безусловно, система антиблокировки значительно облегчает жизнь водителю, упрощая и повышая эффективность процесса торможения. Однако у нее есть ряд недостатков, которые необходимо знать и учитывать на практике.
Недостатки АБС
Главным недостатком АБС является то, что ее эффективность напрямую зависит от состояния дороги.
Если дорожное полотно представляет собой неровную, бугристую поверхность, то у машины тормозной путь будет длиннее обычного. Причина этого заключается в том, что во время торможения колесо периодически теряет сцепление с дорогой (подпрыгивает) и перестает крутиться. Такую остановку колеса АБС расценивает как блокировку, и прекращает торможение. Но при восстановлении контакта с дорогой заданная программа торможения уже не соответствует оптимальной, системе приходится вновь перестраиваться, а на это тратится время, из-за чего увеличивается тормозной путь. Уменьшить такой эффект можно, снизив скорость движения машины.
Если покрытие дороги не однородное, с чередующимися участками, например: снег сменяется льдом, лед – асфальтом, потом снова лед и т. д. В такой обстановке, попадая на скользкий участок, АБС, оценив покрытие, подстраивает под него процесс торможения, при переходе на асфальт «антиблоку» снова приходится перестраиваться, так как выбранное усилие торможения для скользкой поверхности на асфальте становится не эффективным, это приводит к увеличению длины тормозного пути.
С рыхлым грунтом АБС тоже не «дружит», в этом случае обычная тормозная система работает гораздо лучше, так как заблокированное колесо при торможении зарывается в грунт, образуя на своем пути горку, препятствующую дальнейшему ходу, и ускоряющую остановку автомобиля.
На низкой скорости «антиблок» вообще отключается. Поэтому при движении на скользкой дороге, идущей под уклон, нужно быть готовым к такому неприятному моменту, и держать в исправном состоянии «ручной тормоз», которым можно воспользоваться в случае необходимости.
В заключение хочется отметить, что АБС, безусловно, хорошее дополнение к тормозной системе, позволяющее не потерять контроль над машиной при торможении. Однако всегда нужно помнить, что эта система не всесильна, и в некоторых ситуациях может оказать медвежью услугу.