Принцип работы абс

Принцип работы АБС 

Антиблокировочная система ABS. Принцип работы. - фото 1

Антиблокировочная система состоит из трех основных элементов: электронного блока управления (4), гидравлического блока (3) и датчиков скорости колес (1, 2). ABS приводится в рабочее состояние после включения зажигания и достижения автомобилем некоторой скорости движения.

В основу работы колесных датчиков положен принцип электромагнитной индукции. При вращении колеса мимо датчика проходят зубцы и впадины специального ротора и наводят в обмотке датчика электрический сигнал, частота которого пропорциональна угловой скорости колеса и количеству зубцов на роторе.

При торможении, как только датчик определяет, что колесо начинает блокироваться, электронный блок, обрабатывающий сигналы от всех датчиков, отдает управляющий импульс электромагнитным клапанам гидравлического блока.

Гидравлический блок установлен в тормозной магистрали сразу после главного тормозного цилиндра, а его клапаны управляют давлением жидкости в контурах тормозной системы. Если заторможенное колесо начало скользить, клапаны гидроблока понижают или временно прекращают подачу жидкости к рабочему тормозному цилиндру. Этого может оказаться недостаточно, чтобы колесо разблокировалось, и тогда электромагнитный клапан направит тормозную жидкость в отводную магистраль, снижая тем самым давление в рабочем тормозном цилиндре. Когда колесо вновь начинает вращаться, по достижении им некоторой угловой скорости, электронный блок ABS снимает свою команду, клапаны открываются, и гидравлическое давление опять передается на тормозной механизм. Торможение и растормаживание колеса будут происходить периодически (этот процесс называется модуляцией, и гидроблок иногда называют модулятором тормозного давления), и водитель ощущает работу ABS частыми резкими толчками на педали тормоза, пока не исчезнет угроза блокирования или до полной остановки автомобиля.

Когда появилась система ABS? - фото 3Какие были генерации антиблокировочной системы? - фото 4

 

Устройство ABS одинаковое во всех машинах.

Среди основных элементов выделяют:

  • датчики;
  • электронный блок управления;
  • гидравлический блок.

Датчики системы ABS устанавливаются по одному на каждое колесо.

Как правило, они отвечают за частоту вращения колес, а в основе работы лежит принцип Холла.

Устанавливаются датчики на ступице каждого колеса. Электронный блок управления снимает информацию с них и на основе полученных данных определяет момент срабатывания тормозной системы.

Для чего нужна ABS автомобиле - изображение 12Весомое значение в работе антиблокировочной системы играет электронный блок управления. По сути это голова всей системы, блок собирает, анализирует и посылает команды исполнительным устройствам. Сбор информации, вычисления и передача команд происходит непрерывно. Как правило, исполнительные сигналы блок управления посылает на гидравлический блок и насос.

Исполнительным механизмом антиблокировочной системы считается гидравлический блок. В состав гидроблока входит электрический магнит с клапаном (впускной и выпускной), специальный гидроаккумулятор, насос кулачковый, демпфирующие камеры и электродвигатель. Срабатывание каждого элемента приводит к блокировке или деблокировке колес автомобиля.

Схема устройства антиблокировочного механизма

Из чего состоит антиблокировочная система тормозов - фотография 13Схема устройства антиблокировочной системы ABS

  1. емкость для тормозной жидкости (бачок);
  2. усилитель тормозной системы;
  3. датчик педали сцепления;
  4. датчик давления в тормозной системе;
  5. блок управления ABS;
  6. ресивер;
  7. амортизатор колеса;
  8. впускной клапан, передний левый;
  9. выпускной клапан, передний левый;
  10. тормозной цилиндр, передний правый;
  11. датчик частоты вращения колеса.

Стоит учитывать, что для каждого колеса предусмотрен впускной и выпускной клапан, а так же тормозной цилиндр и датчик. На схеме наведены эти элементы, но для уменьшения повторений они не внесены в список.

Как работает система ABS?

Принцип работы - фото 14Рассмотрев, с чего состоит антиблокировочная система, и её основные элементы, рассмотрим принцип работы. Работа ABS циклическая, каждый цикл состоит из трех основных фаз: увеличение давления в тормозной системе, удержание давления и сброс давления. Ходит такое мнение, что ABS самостоятельно повышает давление в тормозном механизме, на самом же деле это не так и давление повышается только с помощью водителя (если говорить о чистом виде ABS, без ESP).

Первый этап – это повышение давления водителем. В таком случае давление в тормозной системе повышается естественным путем, за счет нажатия водителем на педаль тормоза. Как правило, впускные клапана открыты, а выпускные закрыты. Система считывает данные с датчиков на колесах. Если скорость вращения колеса быстро замедляется, в сравнении с запрограммированными данными, то блок управления ABS переводит впускной клапан определенного колеса в закрытое положение, при этом выпускной клапан так же находится в закрытом режиме.

Условия, при которых ABS неэффективна - фото 15

После закрытия впускного клапана, проходит второй этап. Определив, какое колесо тормозит больше всех, механизм отключает тормозной цилиндр от его рабочей задачи, а так же рабочий контур тормозной системы. Стоит понимать, что даже при более интенсивном нажатии на педаль тормоза, давление в системе не будет увеличиваться.

Антиблокировочная система самостоятельно подбирает максимально эффективное давление. Так же механизм ведет контроль скорости вращения колес, до момента стабилизации или полной остановки. В случае, когда вращение колес будет ниже допустимого, механизм автоматически откроет выпускной клапан и сбросит давление, тем самым полностью избавив определенных механизм от торможения.

Фаза нормального торможения - изображение 16Последний этап работы антиблокировочной системы – сброс давления. На данном этапе система открывает выпускной клапан, за счет чего давление в определенном контуре резко понижается (на определенное колесо или сторону). Жидкость из выпускного цилиндра сначала попадает в гидроаккумулятор, а далее за счет насоса выкачивается обратно в ресивер.

Впускной клапан должен быть закрытым, иначе насос не сработает. Все это время систем считывает частоту оборотов колеса, после стабилизации и возвращения к допустимым значениям, выпускной клапан автоматически закрывается. Отработав весь перечисленный процесс, впускной клапан вновь открывается и весь цикл начинается с начала.

Такой цикл работы антиблокировочной системы будет повторяться до полной стабилизации вращения колес. Чтоб понимать, за одну секунду механизм ABS может отработать до 6-ти циклов. Отключить работу ABS нельзя, не вмешиваясь в конструкцию тормозного механизма. Отключение ABS может привести к непоправим последствиям. Производитель изначально рассчитывал тормозную систему с использованием данного механизма.

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.

Электронный блок —  управляющий элемент. Он по поступающим от датчиков сигналам определяет скорость вращения каждого колеса на основе полученной информации подает сигналы на исполнительный модуль для внесения коррективов в работу тормозной системы.

Исполнительный модуль

Воздействовать на тормозные механизмы, посредством которых замедляются колеса можно путем изменения давления в приводе тормозной системы. Поэтому исполнительный модуль врезан в привод тормозов и к нему подходят магистрали, идущие от главного тормозного цилиндра, и выходят из него трубопроводы, протянутые к тормозным механизмам.

Исполнительный модуль включает в себя:

  • впускные и выпускные клапаны;
  • гидроаккумулятор;
  • помпа обратной подачи с электродвигателем;
  • демпферная камера.

На каждый тормозной механизм приходится по одному комплекту клапанов (впускной и выпускной). По одной демпферной камере и гидроаккумулятору используется на контур. Что касается помпы, то она – одна на исполнительный модуль. Элементы соединены между собой трубопроводами.

Модуль делает кольцевание магистрали привода, что позволяет при надобности часть рабочей жидкости по сформированному кольцу перекачать из выхода модуля на вход.

Условия, при которых ABS неэффективна

АБС  предотвращает уход в занос и сохраняет управляемость авто. Но при определенных условиях эффективность работы ее сильно падает или же она и вовсе оказывает негативное влияние.

ABS не  обеспечивает эффективное торможение, если авто движется по дороге с плохим покрытием. Дело в том, что при движении колеса по ямам и ухабам колесо  отрывается от поверхности. Из-за того, что нет сопротивления, даже несильное воздействие колодок на диск или барабан приведет к блокированию колеса. И это «замечает» система и растормаживает колесо, хотя нужно прижатие колодок только наращивать, чтобы авто остановилось.

Негативное же влияние ABS оказывает при движении по рыхлой поверхности (снег, песок) В таких условиях заблокированное колесо перед собой «нагребает» валун, который выступает в роли клина, дополнительно замедляющего авто. Из-за работы системы колесо при торможении  проворачивается, из-за чего клин не появляется и тормозной путь удлиняется.

Видео: ABS: За и Против

Другие типы ABS - изображение 28

Рис. Схема управления АБС: 1 – исполнительный механизм; 2 – главный тормозной цилиндр; 3 – колесный тормозной цилиндр; 4 – блок управления; 5 – датчик вращения скорости колеса

Процесс регулирования с помощью АБС торможения колеса – цикличес­кий.

Связано это с инерционностью самого колеса, привода, а также элементов АБС.

Качество регулирования оценивается по тому, насколько АБС обеспечивает скольжение тормозящего колеса в заданных пределах.

При большом размахе циклических колеба­ний давления нарушается комфортабельность при торможении «дерга­ние», а элементы автомобиля испытывают дополнительные нагрузки. Качество работы АБС зависит от принятого принципа регулирования, а также от быстродействия системы в целом. Быстродействие определяет циклическую частоту изменения тормозного момента.

Важным свойством АБС должна быть способность приспосабливаться к изменению условий торможения (адаптивность) и, в первую очередь, к изменению коэффициента сцепления в процессе торможения.

Разработано большое число принципов (алгоритмов функционирова­ния), по которым работают АБС. Они различаются по сложности, стоимости реализации и по степени удовлетворе­ния поставленным требованиям. Сре­ди них наиболее широкое применение получил алгоритм функционирования по замедлению тормозящего колеса.

Тормозная динамика автомобиля с АБС зависит от принятой схемы установки элементов этой системы. С точ­ки зрения тормозной эффективности, наилучшей является схема с автономным регулированием каждого колеса. Для этого необходимо установить на каждое колесо датчик, а в тормозном приводе – модулятор давления и блок управления. Эта схема наиболее сложная и дорогостоящая.

Существуют более простые схемы АБС. На рисунке б показана схема АБС с регулируемым торможением двух задних колес. Для этого используются два колесных датчика угловых скоростей и один блок управления. В такой схеме применяют так называе­мое низко- или высокопороговое регулирование  Низкопороговое регулиро­вание предусматривает управление тормозящим колесом, находящимся в худших по сцеплению условиях («слабым» колесом). В этом случае тормозные возможности «сильного» колеса недоиспользуются, но создается равенство тормозных сил, что способствует сохранению курсовой устойчивости при торможении при некотором снижении тормозной эффективности. Вы­сокопороговое регулирование, т. е. управление колесом, находящимся в лучших по сцеплению условиях, дает более высокую тормозную эффектив­ность, хотя устойчивость при этом несколько снижается. «Слабое» колесо при этом способе регулирования циклически блокируется.

Как работает АБС или идеальное торможение - фото 29

Рис. Схемы установки АБС на автомобиле

Еще более простая схема приведе­на на рисунке в. Здесь используются один датчик угловой скорости, размещенный на карданном валу, один модулятор давления и один блок управления. По сравнению с предыдущей эта схема имеет меньшую чувствительность.

На рисунке г приведена схема, в которой применены датчики угловых скоростей на каждом колесе, два моду­лятора, два блока управления. В такой схеме может применяться как низко-, так и высокопороговое регулирование. Часто в таких схемах используют смешанное регулирование (например, низ­копороговое для колес передней оси и высокопороговое для колес задней оси). По сложности и стоимости эта схема занимает промежуточное положение между рассмотренными.

Процесс работы АБС может прохо­дить по двух- или трехфазовому циклу.

При двухфазовом цикле:

  • первая фаза – нарастание давления
  • вторая фаза – сброс давления

При трехфазо­вом цикле:

  • первая фаза – нарастание давления
  • вторая фаза – сброс давления
  • третья фаза – поддержание давления на постоянном уровне

При установке на легковом автомобиле АБС возможны замкнутый и ра­зомкнутый тормозные гидроприводы.

Недостатки АБС - фотография 30

Рис. Схема модулятора давления гидростатического тормозного привода

Замкнутый или закрытый (гидро­статический) привод работает по прин­ципу изменения объема тормозной сис­темы в процессе торможения. Такой привод отличается от обычного уста­новкой модулятора давления с дополнительной камерой.

Модулятор работает по двухфазовому циклу:

  • Первая фаза – нарастание давления  обмотка электромагнита 1 отключена от источника тока. Якорь 3 с плунжером 4 находится под действием пружины 2 в крайнем правом положе­нии. Клапан 6 пружиной 5 отжат от своего гнезда. При нажатии на тор­мозную педаль давление жидкости, создаваемое в главном цилиндре (вывод II), передается через вывод I к рабочим тормозным цилиндрам. Тормозной момент растет.
  • Вторая фаза – сброс давления: блок управления подключает обмотку электромагнита 1 к источнику питания  Якорь 3 с плунжером 4 переме­щается влево, увеличивая при этом объем камеры 7. Одновременно кла­пан 6 также перемещается влево, перекрывая вывод I к рабочим тор­мозным цилиндрам колес. Из-за увеличения объема камеры 7 давление в рабочих цилиндрах падает, а тормозной момент снижается. Далее блок управления дает команду на нараста­ние давления, и цикл повторяется.

Разомкнутый или открытый тормозной гидропривод (привод высокого давления) имеет внешний источник энергии в виде гидронасоса высокого давления, обычно в сочетании с гидроаккумулятором.

В настоящее время отдается предпоч­тение гидроприводу высокого давления, более сложному по сравнению с гидростатическим, но обладающим необходимым быстродействием.

Что такое ABS - принцип работы - фотография 31

Рис. Двухконтурный тормозной привод с АБС: 1 – колесный датчик угловой скорости; 2 – модуля­торы; 3 – блоки управления; 4 – гидроаккумулято­ры; 5 – обратные клапаны; 6 – клапан управления; 7 – гидронасос высокого давления; 8 – сливной ба­чок

Тормозной привод имеет два контура, поэтому необходима установка двух авто­номных гидроаккумуляторов. Давление в гидроаккумуляторах поддерживается на уровне 14…15 МПа. Здесь применен двух­секционный клапан управления, обеспечи­вающий следящее действие, т. е. пропор­циональность между усилием на тормозной педали и давлением в тормозной системе. При нажатии на тормозную педаль дав­ление от гидроаккумуляторов передается к модуляторам 2, которые автомати­чески управляются электронными блоками 3, получающими информацию от колесных датчиков 1. На рисунке приведена схема двухфазового золотникового модулятора давления для тормозного гидропривода высокого давления. Рассмотрим фазы ра­боты этого модулятора:

  • Фаза 1 нарастания давления: блок управления АБС отклю­чает катушку соленоида от источника тока. Золотник и якорь соленоида уси­лием пружины перемещены в верхнее по­ложение. При нажатии на тормозную педаль клапан управления сообщает гид­роаккумулятор (вывод I) с нагнетатель­ным каналом модулятора давления. Тор­мозная жидкость под давлением поступает через вывод II к рабочим цилиндрам тормозных механизмов. Тормозной момент растет.
  • Фаза 2 сброса давления: блок управления сообщает катушку соле­ноида с источником питания. Якорь соле­ноида перемещает золотник в нижнее поло­жение. Подача тормозной жидкости в ра­бочие цилиндры прерывается: вывод II рабочих тормозных цилиндров сообщается с каналом слива III. Тормозной момент снижается. Блок управления дает команду на нарастание давления, отключая катуш­ку соленоида от источника питания, и цикл повторяется.

Принцип работы ABS - фотография 32

Рис. Схема работы двухфазного модулятора высокого давления: а – фаза 1; б – фаза 2

В настоящее время более распространены АБС, работающие по трехфазовому цик­лу. Примером такой системы является довольно распространенная система АБС 2S фирмы Бош.

Эта система встраивается в качестве дополнительной в обычную тормозную систему. Между главным тормозным цилиндром и колесными цилиндрами устанавливается нагнетательные (Н) и разгрузочные (Р) электро­магнитные клапаны, которые либо поддерживает на постоянном уровне, либо снижают давление в приводах колес или в контурах. Электромагнитные клапаны приводятся в действие блоком управления, обрабатывающим информацию, поступающую от четырех колесных датчиков.

Блок управления, куда непрерывно поступают данные о скорости вращения каждого колеса и ее изменениях, определяет момент возникно­вения блокировки, затем, при необходимости, производит сброс давления, включает гидронасос, который возвращает часть тормозной жидкости обратно в питательный бачок главного цилиндра.

Назначение ABS - фотография 33

Рис. Функциональная схема АБС Bosch 2S: 1 – блок управления; 2 – модулятор; 3 – главный тормозной цилиндр; 4 – бачок; 5 – электрогидронасос; 6 — колесный цилиндр; 7 – ротор колесного датчика; 8 – колесный индуктивный датчик; 9 – сигнальная лампа; 10 – регулятор тормозных сил; Н/Р – нагнетательный и разгрузочный электромагнитные клапаны; — .-. входные сигналы БУ; — ­–­ — – выходные сигналы БУ; –––– тормозной трубопровод

В модуляторе АБС скомпонованы электро­магнитные клапаны, гидронасос с аккумуляторами давления жидкости, реле электромагнитных клапанов и реле гидронасоса.

Задачи выполняемые ABS - фотография 34

Рис. Электрогидравлический модулятор: 1 – электромагнитные клапаны; 2 – реле гидронасоса; 3 – реле электромагнитных клапанов; 4 – электрический разъем; 5 – электродвигатель гидронасоса; 6 – радиаль­ный поршневой элемент насоса; 7 – аккумулятор давления; 8 – глушитель

Работа системы происходит по программе, подразделяющейся на три фазы: 1 – нормальное или обычное торможение; 2 – удержание давления на постоянном уровне; 3 – сброс давления.

Фаза нормального торможения

При обычном тормо­жении напряжение на электромагнитных клапанах отсутствует, из главного цилиндра тормозная жидкость под давлением свободно проходит через открытые электромагнитные клапаны и приводит в действие тормозные механизмы колес. Гидронасос не работает.

Видео про ABS - фото 35

Рис. Фазы торможения: а) фаза нормального торможения; б) фаза удержания давления на постоянном уровне; в) фаза сброса давления; 1 – ротор колесного датчика; 2 – колесный датчик; 3 – колесный (рабочий) цилиндр; 4 – электрогидравлический модулятор; 5 – электро­магнитный клапан; 6 – аккумулятор давления; 7 – нагне­тательный насос; 8 – главный тормозной цилиндр; 9 – блок управления

Фаза удержания давления на постоянном уровне

При появлении признаков блокировки одного из колес БУ, получив соответствующий сигнал от колесного датчика, переходит к выполнению программы цикла удержания давления на постоян­ном уровне путем разъединения главного и соответствующего колесного цилиндра. На обмотку электромагнитного клапана подается ток силой 2 А. Поршень клапана перемещается и перекрывает поступление тормозной жидкости из главного цилиндра. Давление в рабочем цилиндре колеса остается неизменным, даже если водитель продолжает нажимать на педаль тормоза.

Фаза сброса давления

Если опасность блокировки колеса сохраняется, БУ подает на обмотку электромагнитного клапана ток большей сипы: 5 А. В результате дополнительного перемещения поршня клапана открывается канал, через который тормозная жидкость сбрасывается в аккумулятор давления жидкости. Давление в колесном цилиндре падает. БУ выдает команду на включение гидронасоса, который отводит часть жидкости из аккумулятора давления. Педаль тормоза приподни­мается, что ощущается по биению тормозной педали.

Назначение ABS

Антиблокировочная система по принципу своей работы имитирует действия опытного автомобилиста, который пользуется прерывистым торможением на скользкой дороге, чтобы машину не занесло. И тут возникает вопрос: зачем нужна электронная система, когда выполнять эти действия может сам водитель? Автомобилями, в которых не установлена ABS, управлять при резком торможении достаточно трудно, и во многих ситуация без нее просто невозможно обойтись.

Обратите внимание! Антиблокировочная тормозная система автоматически приводится в действие 15-20 раз в секунду, благодаря чему тормозной путь в случае экстренного торможения будет минимальным. Работать с такой скоростью человек физически не способен.

Пожалуй, главное достоинство ABS заключается в том, что водитель даже при сильном торможении может заставить автомобиль слушаться поворотов руля. Когда данное устройство отсутствует, в процессе торможения машина неуправляемо будет скользить по прямой траектории, несмотря на все старания водителя выровнять движение личного транспорта с помощью поворотов руля.

Принцип работы абс - фото 53

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 904)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты