Анти-блокувальна система (ABS)
Що таке ABS
Як не дивно, багато аварій трапляються саме через високу ефективність гальм. На слизьких дорогах - мокрих або вкритих крижаною кіркою - екстрене використання гальм з метою швидко зупинити автомобіль, або різко знизити швидкість приводить зазвичай до прямо протилежного результату. Колеса блокуються та втрачають зчеплення з дорожнім покриттям, внаслідок чого водій втрачає контроль над керуванням автомобілем.
Досвідчений водій у таких випадках гальмуватиме уривчасто, регулюючи зусилля на педаль гальма таким чином, щоб зберегти максимальне зчеплення коліс з дорогою і не допустити зриву автомобіля в занесення. Проте далеко не всі водії мають достатній досвід, щоб точно оцінити ситуацію, і вже зовсім небагато мають витримку і необхідні навички, щоб відреагувати на зміну дорожньої обстановки належним чином. Звідси аварії та законне бажання інженерів додати до гальмівної системи електронного помічника, абсолютно неупередженого, здатного виправляти помилки водія та зберігати йому контроль над автомобілем у будь-яких умовах руху.
Невід'ємною складовою сучасного автомобіля є серйозна електронна складова. Машини немов нафаршировані різноманітними електронними приладами, які покликані полегшити життя своїм власникам, зробивши їзду безпечною та максимально комфортною. Однією з перших електронних систем-помічників стала антиблокувальна система або АБС від англ. Anti-lock Brake System – ABS.
Отже, своєю появою антиблокувальні системи завдячують роботам конструкторів над покращенням активної безпеки автомобіля. Перші варіантиABS були представлені ще на початку 70-х. Вони цілком справлялися з покладеними обов'язками, але були побудовані нааналогових процесорах, а тому виявилися дорогими у виробництві та ненадійними в експлуатації. Далі виготовлення дослідних зразків справа не просунулась, хоча, у будь-якому разі, це був, безумовно, крок уперед.
Лід рушив, і наступним кроком конструкторів стала заміна аналогового процесора більш надійними та недорогими цифровими електронними блоками на інтегральних схемах. У 1978 році ABS другого покоління побачила світ, і першим автомобілем, що отримав її (щоправда, не в базовій комплектації, а на замовлення за додаткову плату), став Mercedes-Benz 450 SEL. А сьогодні вже важко підрахувати як кількість поколінь ABS, так і кількість автомобілів, на які встановлюється антиблокувальна система серійно.
Загальний пристрій та принцип роботи ABS
Під час руху транспортного засобу пляма контакту його коліс перебуває у нерухомості щодо дорожнього полотна, тобто на колесо діє сила тертя спокою. Так як ця сила більше, ніж сила тертя ковзання, уповільнення при колесах, що обертаються зі швидкістю, що відповідає швидкості руху транспортного засобу, буде ефективніше, ніж уповільнення при колесах, що прослизають.
АБС складається з наступних основних компонентів:
- Датчики швидкості чи прискорення (уповільнення) встановлені на маточях коліс транспортного засобу.
- Керуючі клапани, які є елементами модулятора тиску, встановлені у магістралі основної гальмівної системи.
- Блок керування, що отримує сигнали від датчиків, та керуючий роботою клапанів.
ABS приводиться в робочий стан після включення запалювання та досягнення автомобілем певної швидкості руху.
В основу роботи колісних датчиків покладено принцип електромагнітної індукції. Приобертанні колеса повз датчик проходять зубці і западини спеціального ротора і наводять в обмотці датчика електричний сигнал, частота якого пропорційна кутової швидкості колеса і кількості зубців на роторі.
При гальмуванні, як датчик визначає, що колесо починає блокуватися, електронний блок, що обробляє сигнали від усіх датчиків, віддає керуючий імпульс електромагнітним клапанам гідравлічного блоку (див. принципову схему роботи ABS). Гідравлічний блок встановлений у гальмівній магістралі відразу після головного гальмівного циліндра, яке клапани керують тиском рідини в контурах гальмівної системи. Якщо загальмоване колесо почало ковзати, клапани гідроблоку знижують або тимчасово припиняють подачу рідини до гальмівного робочого циліндра. Цього може виявитися недостатньо, щоб колесо розблокувалося, і тоді електромагнітний клапан направить гальмівну рідину у відвідну магістраль, тим самим знижуючи тиск у робочому гальмівному циліндрі. Коли колесо знову починає обертатися, після досягнення ним деякої кутової швидкості, електронний блок ABS знімає свою команду, клапани відкриваються, і гідравлічний тиск знову передається на гальмівний механізм. Цей процес повторюється кілька разів або кілька десятків разів на секунду (його називають модуляцією, а гідроблок іноді називають модулятором гальмівного тиску), внаслідок чого водій відчуває роботу ABS частими різкими поштовхами на педалі гальма, робота АБС не припиняється до тих пір, поки не зникне загроза блокування коліс або до повної зупинки автомобіля.
Гальмівне зусилля може обмежуватися як у всій гальмівній системі одночасно (одноканальна АБС), так і в гальмівній системі борту (двоканальна АБС) або навіть окремого колеса (багатоканальна АБС).Одноканальні системи забезпечують досить ефективне уповільнення, але тільки в тому випадку, якщо умови зчеплення всіх коліс більш-менш однакові. Багатоканальні системи дорожчі і складніші за одноканальні, але мають більшу ефективність при гальмуванні на неоднорідних покриттях, якщо, наприклад, при гальмуванні одне або кілька коліс потрапили на лід, мокру ділянку дороги, або узбіччя.
До сучасних АБС входить система самодіагностики, яка контролює роботу всіх компонентів системи за їх фізичними параметрами. Система самодіагностики запалює лампу несправності АБС на панелі приладів і записує відповідний код несправності в пам'ять блоку управління. Після визначення несправності цей компонент виключається з роботи системи чи вся система перестає працювати, а гальмівна система продовжує працювати.
Досвідчений водій може ефективно гальмувати і без використання АБС, контролюючи момент зриву коліс самостійно (найчастіше такий прийом гальмування використовується мотоциклістами), і послаблюючи зусилля гальмування на межі блокування. Ефективність такого гальмування можна порівняти з гальмуванням під час використання одноканальної АБС. Багатоканальні системи у будь-якому випадку мають перевагу в тому, що вони можуть контролювати зусилля на кожному окремому колесі, що дає не тільки ефективне уповільнення, але й стабільність поведінки транспортного засобу в складних умовах нерівномірного зчеплення коліс з поверхнею дороги.
Для недосвідченого водія наявність АБС краща у будь-якому разі, оскільки дозволяє екстрено гальмувати інтуїтивно зрозумілим способом, просто прикладаючи максимальне зусилля до гальмівної педалі або рукоятці, і зберігаючи при цьому можливість маневру.
У деяких умовах робота АБС може призвести до збільшеннягальмівного шляху. На пухких поверхнях, таких як глибокий сніг, пісок або гравій, заблоковані при гальмуванні колеса починають зариватися в поверхню, що дає додаткове уповільнення, незаблоковані колеса гальмують у цих умовах повільніше. Для того, щоб можна було ефективно гальмувати в таких умовах, АБС часто роблять відключення. Крім того, деякі типи АБС мають спеціальний алгоритм гальмування для пухкої поверхні, що призводить до численних короткочасних блокувань коліс. Така техніка гальмування дозволяє досягти ефективного уповільнення, не втрачаючи при цьому керованості як при повному блокуванні. Тип поверхні може бути встановлений водієм вручну, або може визначатися системою автоматично шляхом аналізу поведінки автомобіля, або за допомогою спеціальних датчиків визначення дорожнього покриття.
При роботі ABS ефективність уповільнення автомобіля, крім того, що керування не виходить з-під контролю водія, залишається вищою, ніж при гальмуванні юзом. Випробуваннями встановлено, що на слизькому покритті гальмівний шлях автомобіля, оснащеного ABS, може бути на 15% коротшим, ніж у звичайної автомашини. Крім того, ходимість протектора покришок при використанні ABS збільшується на 5-7%.
Свого часу страхові компанії США провели аналіз дорожньо-транспортних пригод і виявилося, що автомобілі з ABS частіше стають учасниками аварій, ніж автомобілі зі звичайною гальмівною системою. Так, на сухому покритті відмічено збільшення ДТП на 42%, а на вологому навіть на 65%. Погодьтеся, у світлі сказаного в попередньому розділі ці цифри бентежать. Фахівці вважають, що наявність в автомобілі ABS створює у водія ілюзію безпеки, внаслідок чого він не враховує, що ABS не створює зчеплення з дорогою – це прерогатива.протектора та розмірів плями контакту покришок коліс. Так, ABS запобігатиме блокуванню гальм і дозволить зберегти контроль над курсовою стійкістю та повертальністю автомобіля, але воно не гарантує зменшення гальмівного шляху. Коли йдеться про сухі та неслизькі дороги, буває якраз навпаки - гальмівний шлях виявляється більшим, ніж у звичайного автомобіля, але розуміння цього приходить, на жаль, занадто пізно.
Інше питання – чи можуть ABS завжди достовірно розпізнавати ситуацію? Пам'ятається, журналісти World Off Road під час випробувань позашляховиків моделювали невдалий в'їзд на пагорб: втрата зчеплення на півдорозі вгору, сильне натискання на педаль гальма, щоб утримати машину на схилі, включення задньої передачі – і м'який спуск із гори, використовуючи гальмування двигуном.
Все йшло нормально, поки не настала черга Ford Explorer, а потім і Mitsubishi Pajero, оснащених ABS. Джипи вперто скочувалися з пагорба, незважаючи на те, що випробувачі вичавлювали педаль гальма до упору: система сприймала невелике ковзання вниз на сипучому схилі та різке натискання на гальмо в цей момент як команду розблокувати колеса. В результаті і Ford, і Mitsubishi не могли утриматися на схилі без застосування "ручника". Неважко уявити, чим загрожує подібна ситуація в реальному житті, якщо схил досить довгий, колізія трапилася ближче до вершини, водій розгубився (або не діє гальмо стоянки), а ззаду вже прилаштувалася якась машина. Словом, як би не була гарна ABS у плані покращення активної безпеки автомобіля, головним, як і раніше, залишається водій, який зобов'язаний критично осмислювати дорожню ситуацію і реальні можливості свого "залізного друга".
Зауважимо, що сучасні ABS мають досить високу надійність і можутьтривалий час працювати не виходячи з ладу. Електронні блоки ABS відмовляють вкрай рідко, оскільки захищені спеціальними реле та запобіжниками, і якщо така несправність таки трапилася, її причина нерідко буває пов'язана з порушеннями правил і рекомендацій, про які згадаємо трохи нижче. Найбільш вразливими в схемі ABS є колісні датчики, розташовані поблизу деталей маточини або півосей, що обертаються.
Місце розташування цих датчиків благополучним ніяк не назвеш: різні забруднення або навіть надто великий люфт у підшипниках маточини здатні викликати збої в роботі датчиків, які й стають найчастіше винуватцями неполадок у роботі ABS.
Крім того, на працездатність ABS впливає величина напруги між клемами акумулятора. При зменшенні напруги до 10,5 і нижче ABS взагалі може самостійно вимкнутись через запобіжний електронний блок.
Запобіжне реле може спрацювати при неприпустимих коливаннях і сплесках напруги в мережі автомобіля. Щоб цього не сталося, ось обіцяні рекомендації: не можна роз'єднувати електричні роз'єми при включеному запалюванні та працюючому двигуні, не бажано заводити двигун методом "прикурювання" від стороннього акумулятора або надавати для цієї мети як "донор" власний автомобіль і, крім того, необхідно суворо стежити за станом контактних з'єднань на генераторі. Що ще? Якщо автомобілю знадобився ремонт із застосуванням зварювання, перед початком робіт слід від'єднати проводку від електронного блоку управління ABS. Крім того, цей блок не рекомендується піддавати нагріванню понад 85 градусів за Цельсієм понад дві години. Це до того, якщо автомобіль передбачається фарбувати, а потім сушити гарячим методом у спеціальній камері.
Про те, що ABS несправна, засвідчує загоряння контрольної лампи на панелі приладів. Занадто нервово реагувати на це не слід, без гальм автомобіль не залишиться, але при гальмуванні поводитиметься як машина, в якій ABS відсутня.
Якщо контрольна лампочка ABS спалахнула під час руху, необхідно зупинити автомобіль, заглушити двигун і перевірити напругу між клемами акумулятора. Якщо воно виявиться нижче 10,5 В, можна продовжувати рух, а при першій можливості зарядити акумулятор. Якщо лампочка ABS періодично загоряється і гасне, то, швидше за все, барахлить якийсь контакт в електричному ланцюзі ABS. Автомобіль слід загнати на оглядову канаву, перевірити всі дроти та зачистити електричні контакти. Якщо причина миготіння лампи ABS не буде виявлена, подальші пошуки несправності слід продовжити у спеціалізованому автосервісі.
Існує ряд особливостей, пов'язаних із обслуговуванням або ремонтом гальмівної системи з ABS. Наприклад, перед заміною гальмівної рідини слід розрядити акумулятор тиску в гідроблоці ABS. Для цього при вимкненому запаленні необхідно разів двадцять натиснути на гальмо педаль. Слід пам'ятати, що, включно з запалюванням, ви одночасно підключаєте електронасос у гідроблоці ABS. Якщо систему розгерметизовано, то рідина з неї просто вижене. Але цей прийом можна використовувати при прокачуванні системи - запалювання включають рівно настільки, скільки з прозорого шланга, одягненого на штуцер для прокачування, виходитимуть бульбашки повітря.
Схема АБС (анти-блокувальна система) автомобіля
1- датчик кутової швидкості; 2 - елемент, що обертається з прорізами і виступами; 3 – електронний блок управління; 4 – модулятор; монтажний роз'єм; 6 -запобіжники; 7 - діагностичний роз'єм; 8 – перемикач; 9 – блок запобіжників; 10 – акумулятор; 11 – панель приладів; 12 - вимикач ABS; 13 - індикатор ABS
Також на сучасні автомобілі встановлюються й іншісистеми допомоги керуванням автомобіля, такі як: