Ідея ABS (антиблокувальної системи або Anti-lock Brake System) з'явилася майже 100 років тому, в період стрімкого зростання швидкості пересування. Висока (на ті часи, звичайно) швидкість і все більш ефективні гальма поставили автоконструкторів перед проблемою: як зробити гальмування максимально безпечним?
Патент на пристрій, що запобігає блокуванню коліс при гальмуванні, був зареєстрований ще в 1936 році. Але у власника патенту – компанії Bosch – не було технічних можливостей для реалізації своєї ідеї. Серійне установлення системи ABS вперше було реалізоване на автомобілях Mercedes тільки в 1978 році, а трохи пізніше ідею підхопив і концерн BMW. З тих пір конструкція ABS постійно вдосконалюється, але принцип роботи залишається незмінним.
Mercedes-Benz S-класу 1978 року випуску,
перший серійний автомобіль
з встановленою системою ABS
Принцип роботи ABS
На відміну від поширеної думки, основне завдання ABS не стільки в скороченні гальмівного шляху (для цього існують сучасні гальмівні колодки і інші хитрощі гальмівної системи), а в основному в збереженні керованості автомобіля при гальмуванні. Коли колеса не крутяться (повністю заблоковані), а машина продовжує за інерцією рухатися вперед, на траєкторію її руху вже ніяк не можна вплинути. Тобто вона буде ковзати на нерухомих колесах прямо, боком, задом – як завгодно, тільки не так, як потрібно водієві. При повністю заблокованих колесах дорожня ситуація перетворюється в натуральний боулінг: перешкода-кегля, на яке невблаганно насувається некерована залізна туша …
Для запобігання цьому і служить система ABS: чуйна електроніка не дозволяє заблокувати колеса, а робить їх обертання переривчастим. Частка секунди на прокручування колеса – частка секунди на блокування. У цьому режимі не тільки відбувається ефективне гальмування, але і зберігається керованість, що дозволяє все-таки об'їхати «кеглю» і не зірватися в занос. Поки колеса обертаються, навіть на мінімальній швидкості, машина слухатиметься керма. При блокуванні коліс автомобіль перетворюється в «тіло, що рухається за інерцією».
Конструкція системи ABS
Антиблокувальна система складається з декількох вузлів.
Датчики частоти обертання подають інформацію на блок управління про стан коліс і якість дорожнього покриття.
Блок управління обробляє інформацію і координує роботу основного блоку клапанів, з'єднаного з гальмівною системою. За допомогою магнітних клапанів регулюється подача тиску гальмівної рідини до кожного з супортів.
Під час гальмування інформація продовжує оброблятися комп'ютером і режим роботи системи коригується залежно від дорожньої ситуації і якості покриття.
В сучасних автомобілях використовується найефективніша чотирьохканальна система: датчики встановлені біля кожного колеса і, відповідно, регулювання обертання теж виконується для кожного з коліс окремо. Це особливо зручно на складній дорозі, коли під кожним з коліс може бути покриття різної якості (асфальт, сніг, лід, вода), де більша небезпека занесення.
Чотирьохканальна система ABS: 1. Блок управління.
2. Датчики швидкості обертання коліс. 3. Гальмівна магістраль.
4. Головний гальмівний циліндр і гідромодулятор АБС.
Триканальна система складається з датчиків, розташованих у кожного з передніх коліс і загального датчика на задньому мосту. Відповідно проходить і регулювання обертання: передні колеса регулюються окремо, задні – разом.
Найдешевша, але і найменш ефективна двоканальна система регулюється двома датчиками: один біля переднього колеса, другий біля діагонального до нього заднього. Відповідно і управління здійснюється для передньої або задньої колісної пари.
Види датчиків
На сьогоднішній день використовуються датчики двох типів: більш прості і дешеві пасивні датчики і на порядок точніші - активні.
Датчик ABS складається з двох частин: одна (сам датчик) закріплена нерухомо біля колеса. Для визначення швидкості обертання навпроти датчика встановлюється індикатор обертів, закріплений на маточині, підшипнику маточини, ШРКШ і т.д. Швидкість обертання зчитується датчиком, а комп'ютер обробляє інформацію, що надходить, для оцінки дорожньої ситуації.
Пасивний датчик АБС складається з постійного магніту з сердечником в металевій обмотці.
При проходженні імпульсного (зубчастого) колеса через магнітне поле в котушці виникає змінний струм, показники якого залежать від швидкості обертання колеса. Саме ці показники (частота і амплітуда) аналізуються блоком управління, і на підставі отриманих даних виконується гальмування. Пасивні датчики мають свої переваги і недоліки: вони надійні, не бояться забруднень, не вимагають підключення до зовнішніх джерел енергії, практично не зношуються. Але ефективно працювати починають при швидкості автомобіля не нижчій за 5 км/год, і точність їх роботи не на вищому рівні.
Наступною сходинкою еволюції стали активні датчики, на порядок точніші в роботі. В автомобілях застосовуються магніторезистивні датчики і датчики Холла.
Для магніторезистивних датчиків застосовується імпульсне кільце з постійними магнітами, закріплене на маточині колеса. Сам датчик складається з напівпровідника, на який подається постійний струм. При проходженні через магнітне поле змінюється показник опору на напівпровіднику, що і реєструє блок управління.
Датчик, заснований на ефекті Холла, є найточнішим, але і найскладнішим за конструкцією, а значить, самим недовговічним. На напівпровідникову пластину підводиться постійна напруга, і під впливом змінного магнітного поля від імпульсного кільця на ній виникає різниця потенціалів, яка реєструється і обробляється вбудованою мікросхемою. Після обробки сигнал надходить в блок управління.
Несправності датчиків ABS
Датчики, особливо старої конструкції, самі виходять із ладу досить рідко: ламатися в них нема чому, механічних елементів немає. У більшості випадків причиною несправності стає або пошкоджена проводка, або некваліфіковане втручання (щось забули підключити), або механічне пошкодження, наприклад, при ДТП.
Про те, що в системі ABS не все в порядку, свідчить сигнальна лампочка на приладовій панелі. У нормі вона загоряється в момент старту і гасне через кілька секунд після запуску двигуна. Будь-які її включення – сигнал до того, що потрібна діагностика системи і заміна пошкоджених елементів.
Ще одна причина несправності системи – стрибки напруги в бортовій мережі. Тому при перевірці звертають увагу на стан акумулятора.
Сигнал про несправність і спрацьовування системи при нормальному (не екстреному) гальмуванні можливий при їзді на старій гумі, яка набагато гірше тримає зчеплення з дорогою.
Також поломка датчиків можлива при впливі сильного магнітного поля, але це більше проблема спецтранспорту, а не звичайних міських легковиків.
Причиною некоректної роботи може бути люфт підшипника, на який встановлено імпульсна кільце, або поломка самого кільця.
В будь-якому випадку, якщо сам датчик вийшов з ладу, його не ремонтують, а міняють на новий. Все, що стосується гальмівної системи і курсової стійкості, має працювати «на відмінно» без варіантів.
Що буде, якщо відмовить система ABS?
ABS – це не гальма, тож при відмові системи водій все одно зможе зупинити автомобіль. Просто в цьому випадку погіршується маневреність під час гальмування, виникає небезпека занесення. Але і самі гальма, і гідропривід працюватимуть в штатному режимі.
Відмова ABS відбувається майже завжди раптово і в самий непотрібний момент. Щоб цього не сталося, при перших ознаках проблеми (загорілася, блимає, періодично спалахує і гасне лампа ABS на панелі управління), потрібно виконати діагностику системи і ремонт (заміну) пошкоджених елементів.
Перевірити працездатність системи можна на практиці: на порожній дорозі різко загальмувати. Якщо під педаллю відчувається часта пульсація і чути «тріскіт» клапанів системи, значить, вона в робочому стані. Якщо ж ABS ніяк себе не проявляє, настав час діагностики та ремонту.
Що ще впливає на ефективність гальмування
Система ABS допомагає зберегти керованість автомобілем, але при цьому може погіршити швидкість гальмування на льоду або бездоріжжі. Максимальної ефективності можна досягти при сукупності декількох чинників:
- нормальний стан гальмівних механізмів (диски, колодки, супорта),
- ідеальна робота всіх елементів гідроприводу гальмівної системи,
- нормальний стан підвіски і амортизаторів, оскільки вони теж беруть участь в перерозподілі інерції при різкій зупинці автомобіля,
- НЕ "лисі" покришки.
Говорити про те, що все залежить від майстерності водія, марно: на дорозі може трапитися абсолютно все, і в екстреній ситуації краще мати на своєму боці електроніку, що працює коректно (у якої швидкість реакції набагато вища, ніж у людини), а значить, додатковий шанс на благополучне завершення.
Про те, як вибрати новий датчик ABS, розповість наш "Гід покупця".