Антиблокировочная система тормозов: как работает, схема

ABS – друг водителя

Перейдем теперь от теории к практике. Почему все-таки нужно стремиться приобрести автомобиль с ABS? В экстренной ситуации, когда инстинктивно вы с силой жмете на педаль тормоза, при любых, даже самых неблагоприятных дорожных условиях, автомобиль не развернет, не уведет с заданного курса. Напротив, управляемость машины сохранится, это значит, что вы сможете объехать препятствие, а при торможении на скользком повороте избежать заноса. Работа ABS сопровождается импульсными толчками на педали тормоза (их сила зависит от конкретной марки автомобиля) и звуком “трещетки”, который исходит из блока модуляторов. Об исправности системы сигнализирует световой индикатор (с надписью “ABS”) на приборном щитке. Индикатор загорается при включенном зажигании и гаснет через 2-3 секунды после пуска двигателя. Если сигнал подается при работающем двигателе – есть повод для беспокойства, нужно ехать на СТО диагностировать и, возможно, ремонтировать систему.

Следует помнить о том, что торможение автомобиля с ABS не должно быть многократным и прерывистым. Тормозную педаль необходимо удерживать нажатой со значительным усилием во время процесса торможения – система сама обеспечит наименьший тормозной путь. Чтобы сделать такой простой вывод в США, например, потребовалось провести изучение причин достаточно большого количества автомобильных аварий в 1986-95 годах, в период массового внедрения ABS на американских автомобилях. Специалисты Страхового Института Безопасности Движения на Автострадах (Insurance Institute for Highway Safety) сначала не верили полученной статистике: вероятность гибели пассажиров при столкновении двух автомобилей, двигавшихся по сухому асфальту, оснащенных ABS была на 42% выше, чем при авариях машин без ABS. Оказалось, что во всех случаях водители, пересевшие с автомобилей, оснащенных обычными тормозными системами на модели с ABS допускали ошибку: они по привычке импульсивно нажимали на педаль при торможении и этим дезинформировали электронный блок управления, что и приводило к снижению эффективности торможения в ряде случаев до опасной черты.

На сухой дороге ABS может уменьшить тормозной путь автомобиля примерно на 20% по сравнению с тормозным путем машин с заблокированными колесами. На снегу, льду, мокром асфальте разница, естественно, будет намного больше. Замечено: применение ABS способствует увеличению срока службы шин. Установка ABS ненамного повышает стоимость автомобиля, не усложняет его техническое обслуживание и не требует от водителя каких-то особых навыков управления. Постоянное совершенствование конструкции систем вместе со снижением их стоимости вскоре приведет к тому, что они станут неотъемлемой, стандартной частью легковых автомобилей всех классов.

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.

Когда появилась антиблокировочная система?

Впервые АБС испытали в 1920 году на шасси самолетов. В авиации и до сегодняшнего дня каждый самолет оснащается рядом тормозных систем, среди которых присутствует и антиблокировочная.

Первый работоспособный вариант антиблокировочной системы на автомобильном транспорте испытал немецкий концерн Daimler-Benz. На пятки ему наступал гигант инженерной мысли Bosch. Антиблокировочные системы, которые впервые начали устанавливаться серийно на S-класс Mercedes и BMW 7-й серии в 1978 году были разработаны этими корпорациями совместно.

С 2004 года на все европейские автомобили ABS устанавливается в стандартной комплектации.

Устройство и основные компоненты системы

Компоненты системы ABS

В состав антиблокировочной тормозной системы входят:

• Датчики частоты вращения колес. Датчики работают на основе эффекта Холла и установлены на ступице каждого колеса. Они определяют скорость вращения колес и передают сигнал в блок управления АБС.
• Блок управления. Основная функция электронного блока управления (ЭБУ) – обеспечить работу тормозной системы в наиболее эффективном и стабильном диапазоне, при котором тормозная сила будет максимальна, а колеса автомобиля не будут заблокированы. Для этого блок управления проводит непрерывные вычисления изменения скорости вращения колес (замедления). На основании данных показателей формируются управляющие сигналы для исполнительных устройств: насоса и электромагнитных клапанов гидравлического блока.
• Гидравлический блок. Этот компонент ABS является исполнительным устройством. Гидравлический блок включает в себя электромагнитные клапаны (впускные и выпускные), гидроаккумуляторы, кулачковый насос с электрическим двигателем, демпфирующие камеры.

Электромагнитные клапаны управляют процессом торможения, каждый в своем контуре. Для каждого рабочего тормозного цилиндра предполагается пара клапанов (один впускной и один выпускной). Гидроаккумуляторы предназначены для ускорения сброса давления в тормозном контуре. Они наполняются тормозной жидкостью во время открытия выпускных клапанов. Далее в работу включается кулачковый насос, который откачивает тормозную жидкость обратно в главный тормозной цилиндр. Именно по этой причине при работе системы АБС водителем ощущаются толчки в педаль тормоза. Демпфирующие камеры гасят колебания жидкости при работе системы. Так как в автомобиле два контура гидропривода тормозной системы, в гидравлический блок, как правило, интегрируют два аккумулятора давления и две демпфирующие камеры.

И всё же ABS не панацея

Специалисты считают, что наличие в автомобиле ABS создает у водителя иллюзию безопасности, в результате чего он не учитывает, что ABS не создает сцепления с дорогой – это прерогатива протектора и размеров пятна контакта покрышек колес. Да, ABS предотвратит блокировку тормозов и позволит сохранить контроль над курсовой устойчивостью и поворачиваемостью, но она не гарантирует уменьшения тормозного пути. Когда речь идет о сухих и нескользких дорогах, бывает как раз наоборот – тормозной путь оказывается больше, чем у обычного автомобиля, но понимание этого приходит, к сожалению, слишком поздно.

Другой вопрос – могут ли ABS всегда достоверно распознавать ситуацию? Помнится, журналисты World Off Road во время испытаний внедорожников моделировали неудачный въезд на холм: потеря сцепления на полпути вверх, сильное нажатие на педаль тормоза, чтобы удержать машину на склоне, включение задней передачи – и мягкий спуск с горы, используя торможение двигателем. Все шло нормально, пока не пришел черед Ford Explorer, а затем и Mitsubishi Pajero, оснащенных ABS. Джипы упрямо скатывались с холма, несмотря на то, что испытатели выжимали педаль тормоза до упора: система воспринимала небольшое скольжение вниз на сыпучем склоне и резкое нажатие на тормоз в этот момент как команду разблокировать колеса. В результате и Ford, и Mitsubishi не могли удержаться на склоне без применения “ручника”. Нетрудно представить, чем чревата подобная ситуация в реальной жизни, если склон достаточно длинный, коллизия приключилась ближе к вершине, водитель растерялся (или не действует стояночный тормоз), а сзади уже пристроилась какая-нибудь машина.

Словом, как бы ни была хороша ABS в плане улучшения активной безопасности автомобиля, главным по-прежнему остается водитель, который обязан критически осмысливать дорожную ситуацию и реальные возможности своего “железного друга”.

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 системы

Схема системы АБС

Антиблокировочная система тормозов выполняет свою работу циклически, при этом каждый цикл состоит из трех фаз:

1. Увеличение давления (водителем). Торможение происходит в нормальном режиме, давление в системе повышается за счет нажатия водителем на педаль тормоза. Впускные клапана гидроблока открыты, выпускные закрыты. Если скорость вращения колеса слишком интенсивно замедляется и превышает определенное значение, то блок управления ABS переводит впускной клапан в положение «закрыто», выпускной также закрыт. Система переходит в следующую фазу.
2. Удержание давления. На данном этапе система АБС как бы “отрезает” главный тормозной цилиндр от процесса торможения, и в контуре “гидравлический блок – рабочий тормозной цилиндр колеса” поддерживается постоянное давление. Даже если водитель начнет нажимать на педаль тормоза дальше, давление увеличиваться не будет. В этом режиме торможение происходит при максимальной тормозной силе, то есть наиболее эффективно. Блок управления продолжает контролировать скорость вращения колес, и если она уменьшится ниже допустимого порога, то есть возникнет угроза блокировки колес, поступит команда на открытие выпускного клапана и сброс давления.
3. Сброс давления. В этой фазе открывается выпускной клапан, и давление резко понижается. Сначала жидкость попадает в гидроаккумулятор, далее откачивается насосом обратно в ГТЦ. Впускной клапан продолжает находиться в закрытом положении. После того, как скорость замедления колес вернется к допустимым значениям, выпускной клапан закрывается. Открывается впускной клапан, и цикл начинается с начала.

Существует довольно распространенное заблуждение, что ABS самостоятельно повышает давление в тормозной системе. На самом деле это не так, если речь идет о системе АБС в ее чистом виде (без ESP). Давление в ней повышается исключительно за счет действий водителя.

Данный цикл работы антиблокировочной тормозной системы автомобиля воспроизводится, пока не завершится торможение, и может повторяться около 6 раз в секунду. Отметим, что срабатывание ABS происходит при экстренном (резком) торможении. Отключить систему АБС нельзя без вмешательств в конструкцию автомобиля, так как приостановка ее работы может привести к трагическим последствиям (потому не предусмотрена автопроизводителями).

Отметим, что ABS интегрируется в штатную тормозную систему автомашины, не изменяя ее конструктивно. Если антиблокировочная тормозная система автомобиля неисправна, на панели приборов загорится соответствующий индикатор (контрольная лампа).

Сфера применения антиблокировочной системы

Сегодня АБС используют везде, где есть колесный транспорт. Разве что на складские погрузчики пока не решились поставить. Первым ареалом использования антиблокировочной системы, как уже упоминалось выше, стала авиация. При посадке самолет начинает движение по асфальту с огромной скоростью. Отсутствие АБС потребовало бы значительно большего тормозного пути, чем в нынешних аэропортах, да и безопасность была бы меньшей.

Кроме автомобилей ABS также устанавливают на мотоциклы, квадроциклы и даже прицепы. Грузовые автомобили не смогли бы провозить трейлеры с грузом по сложным зимним дорогам, если бы не помощь антиблокировочной системы.

Вокруг использования АБС сегодня ходит много споров и дискуссий. Опытные водители иногда утверждают, что это бесполезная техническая новинка, которая перегружает тормозную систему. Но сотни тысяч водителей, которым удалось избежать нежелательных последствий в сложных дорожных ситуациях, благодаря ABS, скажут вам обратное.

Поколения и виды

Современная система, устанавливаемая на авто, — четырехканальная. Она включает в себя по два клапана на каждое колесо, а также по одному аккумулятору давления и амортизационной камере на контур (а их – два).

В целом, эта система уже насчитывает 5 поколений. Первая из них появилась в 1978 году, вторая пришла ей на смену в 1980 году и устанавливалась она вплоть до 1995 года, после чего 2-е поколение вытеснило 3-е. Современное 4-е поколение системы появилось в 2003 году, а сейчас применяется 5-е поколение, которое продолжает использоваться до сих пор.

Что касается конструктивных особенностей, то четырехканальная система — самая последняя и технологически совершенная. Но ей предшествовали:

• одноканальная система (в ней использовалось всего два клапана, которыми регулировалось давление во всех магистралях одновременно. Примечательно, что в одноканальном типе система обычно вносила коррективы только в механизмах ведущей оси, то есть, АБС работала только с двумя колесами);
• двухканальная (в этом типе АБС тормозные механизмы разделили по бортам, для каждого из которых предусмотрены свой комплект клапанов. То есть, один канал объединял в себе механизмы переднего и заднего колес одной стороны);
• Трехканальная (в ней для колес задней оси предусматривался один комплект клапанов, а передние оснащались каждый своим каналом).

Сейчас эти три типа системы ABS встречаются только разве что на старых авто.

Доработки и улучшения

Инженеры довели конструкцию АБС до высокого уровня и улучшать уже практически нечего. Доработкам подвергаются разве что некоторые составные элементы. Так, колесные датчики сейчас не только измеряют скорость вращения, в них дополнительно интегрируют G-датчики и акселерометры.

Также к улучшениям можно отнести повышение функциональности электронного блока (то самое использование АБС в качестве основы для других систем). К примеру, блок управления ABS задействуется в противобуксовочной системе и распределения тормозных усилий.

Система курсовой устойчивости

Системы активной безопасности

Проблемы с АБС

ABS лучше всего работает на чистых поверхностях, таких как типичная асфальтированная дорога. Они, как правило, менее эффективны на поверхностях с рыхлым гравием, грязью или снегом, о чем стоит помнить при движении зимой. Это связано с тем, что система ABS может неправильно интерпретировать данные от датчиков и не реагировать оптимальным образом.

Итак, в ответ на часто задаваемый вопрос «работает ли ABS на льду?» Ответ будет «не до такой степени, чтобы вы хотели полагаться только на нее».

Кстати, проблема рыхлого или скользкого дорожного покрытия объясняет, почему внедорожники имеют тенденцию отключать ABS. Заблокированное колесо может врезаться в поверхность дороги, эффективно закрепляясь при движении по бездорожью.

Как узнать, есть ли в вашей машине АБС?

Самый простой способ узнать, установлена ​​ли в вашем автомобиле АБС, – повернуть ключ в замке зажигания до тех пор, пока не загорятся все индикаторы на приборной панели. Если посередине есть индикатор с надписью «ABS», значит, у вас антиблокировочная система тормозов.

Безопасно ли водить машину с включенной лампой ABS?

Когда вы включаете зажигание автомобиля, загорается индикатор ABS, пока он проверяет, нормально ли работает система. Затем индикатор должен погаснуть. Если он остается включенным, АБС работает некорректно.

Если вы едете, когда загорается лампочка АБС, вы можете продолжить движение к месту назначения, но, возможно, с немного большей осторожностью, поскольку система не среагирует, если вы сильно затормозите.

Что может вызвать загорание лампочки ABS?

Не игнорируйте индикатор ABS, так как проблема не исчезнет сама по себе. Если вы подаете заявление о страховании автомобиля после столкновения, и специалист по оценке рисков установит, что ваша АБС вышла из строя, ваш страховщик может не выплатить компенсацию.

Первое, что нужно сделать, если индикатор ABS загорится или горит постоянно, – это проверить уровень тормозной жидкости и долить, если он низкий. Если это не так и индикатор продолжает гореть, проблема может быть в ЭБУ или датчиках АБС. В этом случае вам необходимо обратится в сервис.

Что делать, если в моей машине нет АБС?

Если вы заметили, что ваш автомобиль заносит после попытки резкой остановки, нажимайте педаль тормоза как можно быстрее и чаще.

Это называется торможением с каденсом. Ваши усилия не сравнятся с производительностью управляемой компьютером системы АБС, но она может помочь вам сохранить контроль над автомобилем.

Можно ли обойтись без системы ABS?

Как видим, тормозная система ABS достаточно умна, чтобы распорядиться нашим тормозным усилием оптимально, ведь отвечает за это электроника. Отсюда, кстати, и тормозной путь меньше, благодаря законам физики, система рассчитывает оптимальную дозу силы трения скольжения и покоя, вовремя обеспечивает блокировку и вовремя ее отпускает так, что вы даже не чувствуете этих переходов, а просто держите педаль тормоза почти у пола. Но это все происки технологического прогресса, а как же быть тем, у кого автомобиль постарше и еще не был оснащен таким «интеллектом»?

Раньше справлялись примерно так: давили на тормоз, потом отпускали, дергали руль в сторону объезда препятствия, опять зажимали педаль и т.д., делая эффект антиблокирования, грубо говоря, вручную. Но это чревато теми же заносами, и поэтому далеко не все водители справлялись успешно с экстренными ситуациями. И эффективность торможения тоже страдала, тормозной путь еще длиннее и не всегда адекватной траектории. Так что шанс избежать аварии был, но он был ощутимо меньше, чем при наличии ABS на современном авто.

Нюансы, о которых стоит знать

Эффективность работы антиблокировочной системы зависит от того, в каком состоянии находится дорога. Если Вы едете по неровному полотну с буграми и выбоинами, то длина тормозного пути авто будет гораздо больше обычной. Объясняется это очень просто. Когда авто тормозит, его колеса на мгновение «подпрыгивают». Это приводит к потере сцепления с дорогой и, как следствие, к прекращению вращения. АБС воспринимает это как блокировку и останавливает торможение. Когда сцепление с покрытием восстанавливается, системе приходится перестраиваться. Это занимает время – отсюда и увеличение длины тормозного пути. Сделать работу АБС оптимальной в данной ситуации поможет обычное снижение скорости авто.

Следует помнить, что системы активной безопасности помогают водителю в сложной ситуации, а не берут на себя управление автомобилем, поэтому автолюбителю не стоит расслабляться – он должен быть готов ко всему.

Подведем итоги

С учетом приведенной выше информации становится понятно, что для повышения комфорта и безопасности оснащение автомобиля системой антиблокировки является обязательным. Рассмотрев ABS, что это такое и как работает, можно также утверждать, что это простое и одновременно важное, а также весьма полезное решение.

Даже не смотря на заявления скептиков о том, что АБС увеличивает тормозной путь, такой помощник при экстремальном торможении попросту незаменим, особенно если речь идет о рядовых водителях.

В качестве итога отметим, что понимание принципов работы АБС, что это, а также какого именно торможения следует ожидать на автомобиле с такой системой, позволяет заранее принимать во внимание немного увеличенный тормозной путь на тех или иных поверхностях.

В свою очередь, это дополнительно стимулирует водителей держать дистанцию, а также избегать других сложных ситуаций, которые могут возникнуть, если отдельно не учитывать некоторые особенности работы антиблокировочной системы тормозов.