Антиблокировочная система тормозов

Конструкция и назначение составляющих частей

Устройство антиблокировочной системы состоит из трех основных составных элементов:

Колесные датчики скорости
Блок (модуль) управления
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.

Диагностика неисправности своими силами

Если при зажигании контрольной лампы «ABS» вы едете в сервисный центр, информация данной главы вам не нужна. Специалисты подключат к автомобилю фирменный диагностический сканер, и при необходимости выполнят ремонт за ваши деньги.

А как проверить датчик АБС самостоятельно?

Если у вас есть самая простая читалка ошибок типа ELM-327, можно выполнить диагностику с помощью специальной программы. Такой софт есть и для Windows, и для платформ мобильных устройств. Тест с высокой долей вероятности покажет, на каком колесе проблема с датчиком, и возможно определит характер неисправности.

А если такого тестера нет? Воспользуемся мультиметром и визуальными средствами: лупа, фонарик.

Визуальный осмотр. Проверяем по всей длине соединительный кабель. Если есть тестер — можно прозвонить провода от разъема датчика до разъема контроллера АБС. Разумеется, для этого нужна электрическая схема вашего автомобиля. Проверяем состояние контактов разъема: из-за постоянного нахождения в агрессивной среде, они могут окислиться.
Проверяем состояние самого датчика: корпус должен быть целым, из-под точки крепления не вытекает жидкость (масло, вода), нет следов оплавления и подгорания пластика.
Диагностируем состояние ступичного подшипника: для этого необходимо вывесить колесо на домкрате, и покачать его в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Если проблемы не обнаружены — проверяем датчик с помощью мультиметра или более сложного прибора: осциллографа.

Снять импульсы с датчика можно только осциллографом, при вращении колеса вручную. На мультиметре можно зарегистрировать наличие (отсутствие) напряжения в принципе. Порядок измерения 1–2 вольта.

На некоторых датчиках можно измерить сопротивление. Оно должно быть в пределах 0.8–1.3 кОм. Но этот параметр скорее позволяет проверить наличие обрыва во внутренней цепи, нежели исправность сенсора.

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.

Самостоятельная диагностика

Если причины неисправности ABS после осмотра так и не были выявлены, то лучшим выходом будет полная диагностика системы в специализированном сервисном центре.

В случае, когда нет финансовой возможности, можно продолжить самостоятельную работу.

Как показывает практика, основные проблемы с ABS вызваны обрывом проводов, недостаточно качественным контактом или проблемой в разъемах.

Чтобы убедиться в наличии таких неисправностей, необходимо иметь под рукой тестер или осциллоскоп.

Для получения точных результатов необходимо убедиться, что аккумуляторная батарея заряжена на 100 процентов. При этом желательно следить за скачками напряжений на разъемах и проводниках.

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.

Врождённые недостатки АБС

АБС в тех же условиях быстро придёт к выводу о чрезвычайно скользкой дороге и практически полностью запретит работу тормозов. Выход из ситуации может быть только одним — отключать систему вручную или автоматически. Применяются разные способы: введение нижнего порога скорости срабатывания, ручное управление путём выставления конкретного типа дорожного покрытия или даже попытки регулировать работу при движении на подъёмах и спусках.

Наличие АБС делает практически невозможными правильную замену в автомобиле тормозной жидкости и прокачку системы без наличия дилерского сканера со специальной управляющей программой. Трудно сказать, является ли это недостатком. Всё же тормоза — тема очень серьёзная, и отдаление их от самодеятельного вмешательства повышает безопасность. Заводская программа, имея возможность управлять насосом и клапанами в строго определённой последовательности, способна тщательно удалить все остатки старой загрязнённой и насыщенной водой жидкости из самых труднодоступных мест. Простой прокачкой с помощью педали этого не добиться.

Видео: ABS что это? Антиблокировочная система автомобиля.

Вам также будет интересно почитать:

Свободный ход тормозной педали увеличился, а уровень жидкости в норме

Смазки для направляющих суппортов: какая лучше

Часто задаваемые вопросы

Дословно ABS (Anti-lock Brake System) расшифровывается как антиблокировочная система, которая применяется при экстренном торможении, когда приходится непредвиденно и резко сильно давить на педаль тормоза с целью избежать столкновения с препятствием. Предположительно можно сказать, что это в машине дополнительное устройство, которое помогает удерживать дорогу путем поочерёдного разблокирования колес от торможения с частотой несколько раз в секунду.
Один из тех, кто первый придумал такую систему, стал Гейнц Либер в 1964 году, однако первый работающий образец ABS сделал Ханс Шеренберг. И уже спустя 8 лет компанией Bosch была использована эта антиблокировочная система на люксовых автомобилях Daimler-Benz. Однако на тот момент она была очень огромной против той что сейчас, весила почти 7 килограммов.
Принцип действия АБС?

Принцип действия системы антиблокировки заключается в поочередном создании давления в тормозных контурах и прижимного усилия тормозных колодок к диску. Делается это специальным насосом, подавая тормозную жидкость из гидроблока к рабочим тормозным цилиндрам либо блокируя ее поступления электроклапанами.

Срабатывание происходить циклическим образом в 3 фазы. На основании данных от датчиков блок управления ABS подает команды на: удержание, сброс либо увеличения давления тормозной жидкости в контуре тормозного цилиндра определенного колеса.

Когда блок управления создал тормозное усилие до того момента что возникает уже опасность блокировки, впускной клапан гидроблока закрывается. Затем, при условии, что выпускной тоже перекрыт, держится усилие на рабочий тормозной цилиндр суппорта. Потом, дабы колодки отжались, происходит открытие выпускного клапана, чтоб жидкость пошла в аккумулятор давления и колесо могло прокручиваться. А чтобы сброс давления произошел быстрее, в демпфирующую камеру жидкость насосом подается в обратном направлении (в этот момент появляется вибрация на педали). После чего цикл повторяется, электроникой блока АБС закрывается магнитный выпускной клапан, а открывается впускной, чтобы снова создать давление в контуре. Система включается, когда скорость автомобиля превышает 10-15 км/ч, если она ниже, то не должна срабатывать.

Смысл работы заключается в том, чтобы держать колеса на грани блокировки давая возможность прокручиваться и замедлять их ход одновременно, регулируя и распределяя тормозное усилие по колесам, на которых установлены датчики.
Как АБС влияет на АКПП?

На многих современных автомобилях блок ABS завязан с АКПП, и если с ним проблемы, то машина может себя по-разному вести в зависимости от рода проблемы (перестанет работать спидометр, произойдет блокировка машины для диагностики, включится аварийный режим АКПП и т.д).

Как влияют датчики ABS? Косвенно. Передают данные про скорость непосредственно на колесах, чтобы обеспечить необходимые для коробки передач показатели работы. Давая возможность задействовать различные дополнительные функции движения при определенной дифференциальной разнице между скоростями вращения колес на разных осях или сторонах автомобиля и валах самой коробки. Если связь от датчиков к блоку АБС или на отрезку с блоком управления коробкой нарушена, либо поступают не корректные данные, то АКПП уходит в аварийный режим. Срабатывает такая защита на скорости свыше 40 км/ч.

Связанные термины

Суппорт
Датчик скорости
Вакуумный усилитель тормозов

Причины поломок

Обрыв проводки от разъема датчика до контроллера системы АБС под капотом автомобиля.
Окисление контактной группы разъема.
Механическое повреждение зубчатого колеса в ступице автомобиля.
Износ подшипников ступичного узла (приводит к биению колеса, и постоянному изменению расстояния от зубчатого колеса до чувствительного элемента датчика).
Выход из строя непосредственно датчика: от механической поломки до проблем с электроникой.
Заниженное напряжение питания. Причиной может быть разряженный аккумулятор и выход из строя регулятора напряжения.

В 90% случаев, причинами поломки являются различные механические воздействия:

преодоление брода на автомобиле без подготовки;
движение по пересеченной местности, особенно в лесу с ветками на дороге;
неквалифицированный ремонт ступичного узла.

Кроме того, причиной выхода из строя датчиков может стать изменение штатной конструкции колес: лифт, модернизация подвески, замена штатных покрышек на больший (или меньший) диаметр. Вредит системе АБС и езда на колесах разного размера.

Некоторые поломки можно отремонтировать своими силами:

обрыв провода;
окисление контактов;
замена изношенных подшипников ступицы.

Система АБС: назначение и особенности

Перед тем, как рассматривать ABS, что это такое и как устроена система, необходимо разобраться с основным назначением и функциями. Начнем с того, что на панели приборов большинства авто при включении зажигания кратковременно загорается индикатор «ABS». Также при резком нажатии на педаль тормоза удается ощутить характерную вибрацию педали. Все это указывает на наличие и работоспособность указанной системы на машине.

Так вот, ABS или антиблокировочная система не позволяет колесам блокироваться при активном торможении. Такая система позволяет избежать полной потери управляемости в случае блокировки управляемых колес. Если точнее, АБС – это система, позволяющая управлять давлением в тормозных магистралях.

Начнем с того, что автомобиль без АБС с нажатой педалью тормоза и на полностью заблокированных колесах просто скользит, не реагируя на руль. Чтобы получить возможность управлять машиной, следует отпустить педаль тормоза и частично разблокировать колеса, позволив им вращаться.

Автогонщики и водители-профессионалы хорошо знают эту особенность, практикуя на автомобиле без АБС так называемый прием импульсного (ступенчатого) торможения. Весь прием сводится к тому, что водитель быстро нажимает и затем слегка приотпускает педаль тормоза, тем самым блокируя колеса для торможения, однако, не допуская полной блокировки, чтобы не произошло потери управляемости.

Само собой, обычный водитель, а не опытный профессионал при экстренном торможении испытывает моментальный испуг и сильно нажимает на тормоз. При этом машина без АБС становится попросту неуправляемой, вращение рулем во время торможения не позволяет изменить траекторию движения транспортного средства.

В такой ситуации теряется контроль над авто, не получается объехать препятствие, каким либо образом изменить траекторию движения авто при торможении и т.д. Естественно, все эти факторы долгое время оставались причиной многочисленных ДТП с серьезными последствиями.

Решить проблему была призвана система АБС. В двух словах, когда водитель сильно жмет на тормоз, система фактически имитирует работу гонщика-профессионала, который очень быстро нажимает и приотпускает тормоза. При этом электроника справляется с задачей намного быстрее и эффективнее по сравнению с человеком.

Вибрации, которые ощущаются при работе АБС на педали тормоза в виде «трещетки» и есть те самые импульсы-нажатия. Если точнее, как только система определяет, что колесо блокируется, она снижает давление в тормозной магистрали на данном колесе, чтобы позволить ему вращаться.

Пока водитель не отпустит педаль тормоза процесс блокировки и разблокировки колеса происходит непрерывно по несколько раз в секунду до момента, пока водитель не перестанет сильно жать на педаль. Система ABC настроена так, что антиблокировка ABS срабатывает только при активном торможении, то есть при легком подтормаживании ее работа зачастую не ощущается.

Еще следует добавить, что на авто с АБС машина при экстренном торможении имеет увеличенный тормозной путь по сравнению с моделями без такой системы в точно таких же условиях. Другими словами, ошибочно думать, что антиблокировочная система необходима для уменьшения тормозного пути. Главная ее задача — сохранить управляемость во время торможения, а также обеспечить равномерное и по возможности прямолинейное торможение.

Если же говорить о тормозном пути, все будет зависеть от покрытия. Например, если резко тормозить на сухом асфальте, АБС уменьшает тормозной путь, не позволяя колесам скользить. Если же тормозить на рыхлых поверхностях, на снегу или на льду, заблокированные без ABS колеса зарываются и тормозной путь меньше.

Однако, даже с учетом увеличения тормозного пути, именно АБС сохраняет возможность маневрирования и управления автомобилем, что зачастую намного важнее.