ABS

ABS АБС - (Антиблокировочная система)

Антиблокировочная система (АБС, ABS; нем. Antiblockiersystem, англ. Anti-lock braking system) — система, предотвращающая блокировку колёс транспортного средства при торможении. Основное предназначение системы — сохранение устойчивости и управляемости автомобиля (тормозной путь больше, чем без системы ABS)

В настоящее время АБС, как правило, является более сложной электронной системой торможения, которая может включать в себя противобуксовочную систему, систему электронного контроля устойчивости, а также систему помощи при экстренном торможении.

АБС устанавливается на легковых и грузовых автомобилях, мотоциклах, прицепах, а также на колёсном шасси самолётов. Авторы журнала «За рулём» считают, что по состоянию на 2008 год антиблокировочная система ставится на 75 % выпускаемых автомобилей

История

Впервые проблема блокировки колес при торможении выявилась на железнодорожной машине, так как заблокированные колеса оказывают существенно меньшее тормозное действие, а на ободе колеса появляется выработка, снижающая ходовые качества вагона или локомотива. Кроме того при заблокированных колесных парах существенно увеличивается вероятность схода с рельсов. Проблема была решена применением автоматических регуляторов тормозных сил, известных сегодня как грузовой авторежим. На электропоездах и трамваях, где служебное торможение электрическое, блокировку колес предотвращают электрические и электронные системы, автоматически регулирующие ток возбуждения тяговых электродвигателей, работающих при торможении в режиме генератора. Такие системы известны с 1920-х годов. Так же в 1920-е годы, появились первые АБС для установки на шасси самолётов. Здесь нужно было решать проблему управляемости самолета при пробеге по взлетно-посадочной полосе. Первые продукты были созданы французской компанией Avions Voisin— производителем автомобилей и авиатехники

В те времена на большинстве автомобилей были механические тормоза с тросовым приводом и требовали от водителя значительной физической силы, иными словами, приходилось сильно давить на педаль тормоза, вызывая тем самым блокировку колёс, что, в свою очередь, негативно сказывалось на управляемости автомобиля. Позже появились гидравлические тормоза c вакуумным усилителем, но и эта система не решала проблемы блокировки колёс.

В 1936 году Bosch запатентовала технологию предотвращения блокировки колёс при резком торможении. Но на практике реализовать эту идею не удалось из-за отсутствия в те годы цифровой электроники, которая позволила бы за доли секунды реагировать на блокировку колёс. Ситуация изменилась в 1960-е годы с появлением полупроводниковых технологий, которые постепенно дошли и до автомобильной промышленности. Но первые образцы АБС, появившееся в 1971 году на одной из моделей концерна General Motors, оказались даже опасными, поскольку не решали проблемы заклинивания передних ведущих колёс.

Первую, по-настоящему работоспособную АБС изобрели немцы. Кроме Bosch, с 1964 года работу над созданием АБС начала компания Teldix GmbH. Её инженер Гейнц Либер разработал фундаментальные основы будущей АБС. Позже он возглавил отдел электрики и электроники концерна Daimler-Benz и в 1970 году Daimler-Benz торжественно объявил о создании первых работоспособных АБС. Система под названием «ABS 2» состояла из электронного контроллера, датчиков скорости, установленных на каждом колесе, и двух или более гидравлических клапанов в тормозном контуре. Система работала от данных о разности скоростей вращения разных колёс: если они вращались с разной скоростью, то контроллер, дозируя тормозное усилие, выравнивал скорость вращения. После этого система давала возможность увеличить тормозное усилие.

Комплексные испытания этой системы выявили один существенный недостаток — ненадёжность электронных компонентов. По предложению Daimler-Benz к проекту были привлечены инженеры Bosch, которые работали независимо от Либера и приобрели огромный опыт в области автомобильной электроники.

Таким образом для работы по созданию серийной антиблокировочной системы объединились удачные идеи Либера и огромный опыт инженеров Bosch в сфере разработки и производства цифровых электронных компонентов. В середине 1970-х годов АБС начали устанавливать опционально (по желанию клиента и за дополнительную плату) на автомобили представительского класса, а с 1978 года штатно на двух немецких автомобилях — Mercedes Benz W116 (S-класс) и BMW 7-й серии, причём стоимость системы в то время составляла примерно 10 % от стоимости всего автомобиля. С июля 2004 года каждый новый автомобиль, продаваемый в странах Евросоюза, оборудован АБС в стандартной комплектации.

Принцип действия АБС

Коэффициент трения скольжения значительно ниже коэффициента трения покоя. Поэтому длина тормозного пути с заблокированными колесами (трение скольжения: колёса скользят по поверхности) будет больше, чем длина тормозного пути с ещё вращающимися колесами (трение покоя: шина в точке контакта с дорогой находится в покое относительно неё). При этом тормоза обеспечивают усилие чуть меньше того, что требуется для полной блокировки колеса. При достаточном опыте водитель способен чувствовать это усилие сам, и если колеса заблокировались он немного ослабляет нажатие на педаль тормоза, однако при этом он не способен уменьшить давление и тормозное усилие на одном, заблокированном колесе. Система ABS следит за вращением колес и в случае их блокировки слегка уменьшает давление в тормозной системе, чтобы дать колесу провернуться, а затем вновь увеличивает силу сжатия. Таким образом достигается прерывистое торможение, дающее возможность корректировки курса автомобиля в условиях экстремального торможения.

Устройство системы

АБС состоит из следующих основных компонентов:

-датчики скорости либо ускорения (замедления), установленные на ступицах колёс транспортного средства;

-управляющие клапаны, которые являются элементами модулятора давления, установленные в магистрали основной тормозной системы;

-блок управления, получающий сигналы от датчиков и управляющий работой клапанов.

После начала торможения АБС начинает постоянное и достаточно точное определение скорости вращения каждого колеса. В случае, если одно или несколько или даже все колёса начнут замедлять скорость своего вращения быстрее расчётной максимальной скорости замедления автомобиля (рассчитывается конкретно для каждой модели на стадии разработки и корректируется при испытании на покрытии с максимальным коэффициентом трения) и учитывая показания акселерометров, то система отдаёт команду модулятору давления в тормозной магистрали, который ограничивает тормозное усилие на этих колесах. Затем, как только вращение колеса совпадёт с реальной скоростью движения (восстановится сила трения покоя), тормозное усилие восстанавливается.

Этот процесс повторяется несколько раз (или несколько десятков раз) в секунду, в 2008 году, по мнению экспертов «За рулём» средняя АБС срабатывала 20 раз в секунду[1]. Как правило, работа системы приводит к заметной пульсации тормозной педали и обычно именно по этому признаку водитель может определить момент срабатывания АБС.

Тормозное усилие может ограничиваться как во всей тормозной системе одновременно (одноканальная АБС), так и в тормозной системе борта (двухканальная АБС) или даже отдельного колеса (многоканальная АБС). Одноканальные системы обеспечивают довольно эффективное замедление, но только в том случае, если условия сцепления всех колёс более или менее одинаковы. Многоканальные системы дороже и сложнее одноканальных, но имеют большую эффективность при торможении на неоднородных покрытиях, если, например, при торможении одно или несколько колёс попали на лёд, мокрый участок дороги или обочину.

В современные АБС входит система самодиагностики, которая контролирует работу всех компонентов системы по их физическим параметрам. Система самодиагностики зажигает лампу неисправности АБС на приборной панели и записывает соответствующий код неисправности в память блока управления. После определения неисправности данный компонент исключается из работы системы, или вся система перестаёт работать, а тормозная система продолжает работать.

В современных автомобилях постепенно получают распространение электрические тормозные механизмы, действующие независимо на каждом колесе. В этом случае АБС существует, в основном, как один из алгоритмов управляющего блока такой тормозной системы и не оказывает никакого влияния на педаль или рукоятку тормоза.

Эффективность работы АБС

На ровной сухой необледеневшей поверхности тормозной путь автомобиля с АБС будет короче, чем без неё. Главная задача АБС — позволить водителю сохранить контроль над транспортным средством во время экстренного торможения, то есть сохраняется возможность совершения достаточно резких манёвров непосредственно в процессе торможения. Сочетание двух этих факторов делает АБС очень существенным плюсом в обеспечении активной безопасности транспортных средств.

Опытный водитель может эффективно тормозить и без использования АБС, контролируя момент срыва колёс самостоятельно (наиболее часто такой приём торможения используется мотоциклистами) и ослабляя усилие торможения на грани блокировки (торможение при этом получается прерывистым). Эффективность такого торможения может быть сравнима с торможением при использовании одноканальной АБС. Многоканальные системы в любом случае имеют преимущество в том, что они могут контролировать тормозное усилие на каждом отдельном колесе, что даёт не только эффективное замедление, но и стабильность поведения транспортного средства в сложных условиях неравномерного сцепления колёс с поверхностью дороги.

Для неопытного водителя наличие АБС лучше в любом случае, поскольку позволяет экстренно тормозить интуитивно понятным способом, просто прикладывая максимальное усилие к тормозной педали или рукоятке и сохраняя при этом возможность манёвра.

В некоторых условиях работа АБС может привести к увеличению тормозного пути. Например, при использовании автомобильных шин с недостаточным сцеплением с дорогой (например, при езде зимой на летних шинах). Также на рыхлых поверхностях, таких, как глубокий снег, песок или гравий, заблокированные при торможении колёса начинают зарываться в поверхность, что даёт дополнительное замедление. Незаблокированные колёса тормозят в этих условиях существенно медленнее. Для того чтобы можно было эффективно тормозить в таких условиях, АБС на некоторых моделях автомобилей делают отключаемой. Кроме того, некоторые типы АБС имеют специальный алгоритм торможения для рыхлой поверхности, который приводит к многочисленным кратковременным блокировкам колёс. Такая техника торможения позволяет достичь эффективного замедления без потери управляемости, как при полной блокировке. Тип поверхности может быть установлен водителем вручную или может определяться системой автоматически, путём анализа поведения автомобиля или при помощи специальных датчиков определения дорожного покрытия.

Система помощи при экстренном торможении

Система помощи при экстренном торможении (СПЭТ) выявляет экстренное торможение, доводит давление в тормозной системе до максимума и удерживает его таким до полной остановки автомобиля. СПЭТ может быть реализована с помощью электронных компонентов или гидравлики. При выявлении экстренного торможения учитываются:

-текущая скорость автомобиля;

-скорость нажатия педали тормоза;

-сила (глубину) выжима педали тормоза;

-расстояние до впереди идущего автомобиля;

-и другие параметры (например, близость светофора).

Исследования показали, что заметная часть водителей в экстренной ситуации либо не нажимают на педаль тормоза полностью, либо в какой-то момент отпускают её. Из-за этого тормозной путь получается больше, чем мог быть при полностью нажатой педали. СПЭТ была разработана для решения этой проблемы.

СПЭТ впервые появилась на потребительском рынке в 1994 году на Audi A6 C4 под названием «Brake assist». Вслед за Audi собственные разработки предложили такие компании, как Volkswagen, Mercedes, Acura, Infiniti, BMW, Citroen, Rolls-Royce, Land Rover и Volvo.

Появление СПЭТ стало возможным только после появления АБС. Поскольку СПЭТ всегда увеличивает тормозную силу до максимальной, в условиях недостаточного сцепления с дорогой возможна блокировка колес и скольжение автомобиля; АБС предотвращает это.