Budowa i zasada działania układu ABS

W skład aktywnego bezpieczeństwa nowoczesnych samochodów wchodzą różnorodni asystenci oraz systemy, które pozwalają albo zapobiec sytuacji awaryjnej, albo zminimalizować obrażenia ludzi podczas wypadku.

Wśród tych elementów jest układ przeciwblokujący. Co to jest? Jak działa nowoczesny ABS? Jak działa ABS i jak prowadzić samochód, gdy ten system jest włączony? Odpowiedzi na te pytania można znaleźć w tej recenzji.

Co to jest układ przeciwblokujący

Układ przeciwblokujący to zespół elementów elektrohydraulicznych, które są zamontowane w podwoziu samochodu i są powiązane z jego hamulcami.

Zapewnia lepszą przyczepność na nawierzchni drogi, zapobiegając całkowitemu zatrzymaniu się kół podczas hamowania na niestabilnej nawierzchni. Dzieje się tak często na lodzie lub mokrej nawierzchni.

Historia

Rozwój ten został po raz pierwszy zaprezentowany publiczności w latach 1950. Nie można go było jednak nazwać koncepcją, ponieważ pomysł ten powstał na początku XX wieku. Tak więc inżynier J. Francis w 1908 roku zademonstrował działanie swojego „Regulatora”, który zapobiegał poślizgowi kół w transporcie kolejowym.

Podobny system został opracowany przez mechanika i inżyniera G. Voisina. Próbował stworzyć układ hamulcowy dla samolotu, który niezależnie regulowałby działanie hydrauliczne na elementy hamujące, tak aby koła samolotu nie ślizgały się po pasie startowym w wyniku hamowania. W latach dwudziestych XX wieku przeprowadzał eksperymenty z modyfikacjami takich urządzeń.

Wczesne systemy

Oczywiście, podobnie jak w przypadku wszystkich pierwszych opracowań jakichkolwiek wynalazków, początkowo system zapobiegający blokowaniu miał złożoną i prymitywną strukturę. Tak więc wspomniany Gabriel Voisin w swoich konstrukcjach używał koła zamachowego i zaworu hydraulicznego podłączonego do przewodu hamulcowego.

System działał na tej zasadzie. Koło zamachowe było przymocowane do bębna na kole i obracało się z nim. Gdy nie ma poślizgu, bęben i koło zamachowe obracają się z tą samą prędkością. Gdy tylko koło się zatrzyma, bęben zwalnia wraz z nim. Ze względu na to, że koło zamachowe nadal się obraca, zawór przewodu hydraulicznego otworzył się nieznacznie, zmniejszając siłę na bębnie hamulcowym.

Taki system okazał się bardziej stabilny dla pojazdu, ponieważ w przypadku poślizgu kierowca instynktownie zaciąga hamulce jeszcze mocniej, zamiast płynnie wykonywać tę procedurę. Ten rozwój zwiększył skuteczność hamowania o 30 procent. Kolejny pozytywny wynik - mniej pękniętych i zużytych opon.

Jednak system zyskał uznanie dzięki staraniom niemieckiego inżyniera Karla Wessela. Jego rozwój został opatentowany w 1928 roku. Mimo to instalacja nie była używana w transporcie ze względu na istotne wady konstrukcyjne.

Na początku lat pięćdziesiątych w lotnictwie zastosowano prawdziwie działający antypoślizgowy układ hamulcowy. W 50 roku zestaw Maxaret został po raz pierwszy zainstalowany na motocyklu. Royal Enfield Super Meteor został wyposażony w działający układ przeciwblokujący. System był monitorowany przez Laboratorium Drogowe. Badania wykazały, że ten element układu hamulcowego znacznie ograniczy wypadki motocyklowe, z których większość następuje właśnie na skutek poślizgu, gdy koło jest zablokowane podczas hamowania. Pomimo takich wskaźników, główny dyrektor działu technicznego firmy motocyklowej nie zatwierdził masowej produkcji ABS.

W samochodach mechaniczny system antypoślizgowy był stosowany tylko w niektórych modelach. Jednym z nich jest Ford Zodiac. Powodem takiej sytuacji była niska niezawodność urządzenia. Dopiero od lat 60. elektroniczny system zapobiegający blokowaniu kół trafił do słynnego samolotu Concorde.

Nowoczesne systemy

Zasadę modyfikacji elektronicznej przyjął inżynier z Centrum Badawczego Fiata i nazwał wynalazek Antiskid. Rozwój został sprzedany firmie Bosch, po czym otrzymał nazwę ABS.

W 1971 roku producent samochodów Chrysler wprowadził kompletny i wydajny system sterowany komputerowo. Podobny rozwój zastosował rok wcześniej amerykański Ford w kultowym Lincoln Continental. Stopniowo pałeczkę przejęli również inni czołowi producenci samochodów. W połowie lat 70. większość samochodów z napędem na tylne koła miała elektroniczne układy przeciwblokujące na kołach napędowych, a niektóre były wyposażone w modyfikację, która działała na wszystkich czterech kołach.

Od 1976 roku podobne rozwiązanie zaczęto stosować w transporcie towarowym. W 1986 system został nazwany EBS, ponieważ działał całkowicie na elektronice.

Cel układu przeciwblokującego

Często podczas hamowania na niestabilnej nawierzchni (lód, przetoczony śnieg, woda na asfalcie) kierowca obserwuje zupełnie inną reakcję niż oczekiwano - zamiast zwolnić, pojazd staje się niekontrolowany i wcale się nie zatrzymuje. Nie pomaga też mocniejsze wciśnięcie pedału hamulca.

Gdy hamulce są gwałtowne, koła są zablokowane, a ze względu na słabą przyczepność na torze po prostu przestają się obracać. Aby temu zapobiec, należy płynnie zaciągnąć hamulce, ale w sytuacji awaryjnej kierowca w niekontrolowany sposób dociska pedał do podłogi. Niektórzy profesjonaliści kilkakrotnie naciskają i zwalniają pedał hamulca, aby spowolnić pojazd na niestabilnych nawierzchniach. Dzięki temu koła nie są blokowane i nie ślizgają się.

Choć może się to wydawać smutne, nie każdemu udaje się opanować tę umiejętność, a niektórzy nawet nie uważają tego za konieczne, po prostu kupują drogie profesjonalne opony o większej przyczepności. W takich przypadkach producenci wyposażają większość swoich modeli w układ przeciwblokujący.

ABS pozwala zachować kontrolę nad autem w sytuacji awaryjnej, zapobiegając całkowitemu zatrzymaniu się kół po zaciągnięciu hamulca.

Urządzenie ABS

Urządzenie z nowoczesnego ABS zawiera niewielką liczbę elementów. Składa się ona z:

• Czujnik obrotu koła. Takie urządzenia są instalowane na wszystkich kołach. Elektroniczna jednostka sterująca analizuje parametry, które pochodzą z każdego z tych czujników. Na podstawie otrzymanych danych ECU samodzielnie włącza / wyłącza system. Najczęściej takie urządzenia śledzące działają na zasadzie czujnika Halla;
• Elektroniczna jednostka kontrolująca. Bez tego nie zadziała, ponieważ do zebrania informacji i aktywacji systemu potrzeba „mózgów”. W niektórych samochodach każdy system ma swój własny ECU, jednak producenci często montują jedną jednostkę, która przetwarza wszystkie elementy systemu bezpieczeństwa czynnego (stabilność kierunkowa, ABS, kontrola trakcji itp.);
• Urządzenia wykonawcze. W klasycznym wykonaniu elementy te to blok z zestawem zaworów, akumulatorów ciśnienia, pomp itp. Czasami w literaturze technicznej można znaleźć nazwę hydromodulatora, która jest stosowana do tych elementów.

Cechą systemu ABS jest to, że można go podłączyć do układu hamulcowego nawet najnowszego samochodu. Najczęściej są to zestaw, który po prostu podłącza się do przewodu hamulcowego i instalacji elektrycznej maszyny.

Zasada działania ABS

Tradycyjnie praca układu przeciwblokującego dzieli się na 3 etapy:

1. Blokada koła - ECU wysyła sygnał do aktywacji systemu;
2. Uruchomienie siłownika - blok hydrauliczny zmienia ciśnienie w układzie, co prowadzi do odblokowania kół;
3. Dezaktywacja systemu po przywróceniu obrotu koła.

Warto wziąć pod uwagę, że całym procesem sterują algorytmy wbudowane w oprogramowanie jednostki sterującej. Niezawodność systemu polega na tym, że uruchamia się on jeszcze zanim koła stracą przyczepność. Analog, który działa tylko na podstawie danych o obrotach kół, miałby prostszą konstrukcję i zasadę działania. Jednak taki system nie działałby lepiej niż pierwsze projekty Gabriela Voisina.

Z tego powodu ABS nie reaguje na zmiany prędkości kół, ale na siłę wciskania pedału hamulca. Innymi słowy, system jest uruchamiany z wyprzedzeniem, jakby ostrzegał o możliwym poślizgu, określając zarówno prędkość obrotową kół, jak i siłę nacisku na pedał. Centrala oblicza możliwy poślizg i uruchamia siłownik.

System działa zgodnie z następującą zasadą. Gdy tylko dojdzie do sytuacji awaryjnej (kierowca mocno wcisnął pedał hamulca, ale koła nie są jeszcze zablokowane), hydromodulator odbiera sygnał z centrali i zamyka dwa zawory (wlot i wylot). To stabilizuje ciśnienie w układzie.

Następnie siłownik pulsuje płynem hamulcowym. W tym trybie modulator hydrauliczny może albo zapewniać powolne kręcenie kołem, albo niezależnie zwiększać / zmniejszać ciśnienie płynu hamulcowego. Te procesy zależą od modyfikacji systemu.

Po uruchomieniu ABS kierowca natychmiast to wyczuje poprzez częste pulsowanie, które jest również przenoszone na pedał. Możesz dowiedzieć się, czy system jest aktywny, czy nie, po dotknięciu przycisku aktywacyjnego. Sama zasada działania systemu powtarza umiejętności doświadczonych kierowców, tyle że robi to znacznie szybciej - około 20 razy na sekundę.

Rodzaje układów przeciwblokujących

Dzięki udoskonaleniu aktywnych systemów bezpieczeństwa na rynku części samochodowych można znaleźć cztery warianty ABS:

• Pojedynczy kanał. Sygnał do centrali iz powrotem jest podawany jednocześnie pojedynczą linią przewodową. Najczęściej samochody z napędem na przednie koła są w to wyposażone, a następnie tylko na koła napędowe. Ten system działa niezależnie od tego, które koło jest zablokowane. Ta modyfikacja ma jeden zawór na wlocie hydromodulatora i jeden na wylocie. Wykorzystuje również jeden czujnik. Ta modyfikacja jest najbardziej nieskuteczna;
• Dwukanałowy. W takich modyfikacjach stosowany jest tak zwany system pokładowy. Kontroluje prawą stronę oddzielnie od lewej. Ta modyfikacja okazała się dość niezawodna, ponieważ w razie niebezpieczeństwa samochód jest przenoszony na pobocze. W takim przypadku koła prawej i lewej strony znajdują się na innej powierzchni, dlatego ABS musi również wysyłać różne sygnały do ​​siłowników;
• Trójkanałowy. Tę modyfikację można bezpiecznie nazwać hybrydą pierwszej i drugiej. W takim układzie ABS tylne klocki hamulcowe są sterowane jednym kanałem, jak w pierwszym przypadku, a przednie koła działają na zasadzie pokładowego ABS;
• Czterokanałowy. To najbardziej efektywna jak dotąd modyfikacja. Posiada indywidualny czujnik i hydromodulator dla każdego koła. ECU kontroluje obroty każdego koła w celu uzyskania maksymalnej przyczepności.

Tryby działania

Działanie nowoczesnego systemu ABS może odbywać się w trzech trybach:

1. Tryb wtrysku. Jest to tryb standardowy, stosowany we wszystkich klasycznych odmianach układu hamulcowego. W układzie przeciwblokującym zawór wydechowy jest zamknięty, a zawór wlotowy otwarty. Z tego powodu po naciśnięciu pedału hamulca płyn zaczyna poruszać się w obwodzie, wprawiając w ruch cylinder hamulcowy każdego koła.
2. Tryb wstrzymania. W tym trybie jednostka sterująca wykrywa, że ​​jedno z kół zwalnia znacznie szybciej niż pozostałe. Aby zapobiec utracie kontaktu z drogą, ABS blokuje zawór wlotowy przewodu danego koła. Dzięki temu nie ma siły na zacisk, ale jednocześnie inne koła nadal zwalniają.
3. Tryb uwalniania ciśnienia. Ten tryb jest aktywowany, jeśli poprzedni nie poradził sobie z powstałą blokadą koła. W takim przypadku zawór wlotowy linii jest nadal zamknięty, a zawór wylotowy, przeciwnie, otwiera się, aby uwolnić ciśnienie w tym obwodzie.

Skuteczność hamowania, gdy system ABS jest włączony, zależy od tego, jak skutecznie przełącza się z jednego trybu na drugi. W przeciwieństwie do standardowego układu hamulcowego, z włączonym ABS, nie ma potrzeby wielokrotnego hamowania, aby koła nie straciły przyczepności. W takim przypadku kierowca musi całkowicie wcisnąć pedał hamulca. Resztę pracy wykona sam system.

Cechy jazdy samochodem z ABS

Równie niezawodny jak układ hamulcowy w samochodzie, nie eliminuje potrzeby uwagi kierowcy. Układ przeciwblokujący ma swoją własną charakterystykę. Jeśli nie zostaną uwzględnione, samochód może stracić stabilność. Oto podstawowe zasady dotyczące sytuacji awaryjnych:

1. Jeśli samochód jest wyposażony w prosty ABS, to aby go aktywować, należy gwałtownie wcisnąć pedał hamulca. Niektóre nowoczesne modele są wyposażone w asystenta hamulca. W takim przypadku jednostka sterująca wykrywa możliwość utraty przyczepności i włącza tego asystenta. Nawet przy lekkim naciśnięciu pedału system włącza się i niezależnie zwiększa ciśnienie w przewodzie do żądanego parametru;
2. Jak już wspomniano, gdy system jest aktywny, pedał hamulca pulsuje. Niedoświadczony kierowca od razu myśli, że coś się stało z samochodem i decyduje się na zwolnienie hamulca;
3. Podczas jazdy na oponach z kolcami lepiej jest wyłączyć ABS, ponieważ kolce w oponach działają właśnie wtedy, gdy koło jest zablokowane;
4. Podczas jazdy po luźnym śniegu, piasku, żwirze itp. ABS jest również bardziej bezużyteczny niż pomocny. Faktem jest, że zablokowane koło przed nim zbiera niewielki wybrzuszenie z materiału tworzącego drogę. Stwarza to dodatkową odporność na poślizg. Jeśli koło się obróci, nie będzie takiego efektu;
5. Ponadto system ABS może nie działać prawidłowo podczas szybkiej jazdy po nierównych powierzchniach. Nawet przy lekkim hamowaniu koło w powietrzu szybko się zatrzyma, co sprowokuje centralę do aktywowania urządzenia, gdy nie jest to wymagane;
6. Jeśli ABS jest włączony, hamulce powinny być również używane podczas manewru. W normalnym samochodzie spowoduje to tylko poślizg lub podsterowność. Jednak auto z ABS chętniej słucha kierownicy, gdy aktywny jest układ przeciwblokujący.

Skuteczność hamowania

System ABS nie tylko skraca drogę hamowania, ale także zapewnia maksymalną kontrolę nad pojazdem. W porównaniu do samochodu, który nie jest wyposażony w ten system, pojazdy z ABS będą zdecydowanie skuteczniej hamować. Nie trzeba tego udowadniać. Oprócz krótszej drogi hamowania w takim aucie opony będą zużywały się bardziej równomiernie, ponieważ siły hamowania rozkładają się równomiernie na wszystkie koła.

System ten docenią zwłaszcza kierowcy, którzy często jeżdżą po drogach o niestabilnej nawierzchni, np. gdy asfalt jest mokry lub śliski. Chociaż żaden system nie jest w stanie całkowicie wyeliminować wszystkich błędów, chronić kierowców przed niebezpieczeństwem (nikt nie anulował uważności i przewidywania kierowcy), hamulce ABS sprawiają, że pojazd jest bardziej przewidywalny i łatwiejszy w zarządzaniu.

Biorąc pod uwagę wysoką skuteczność hamowania, wielu ekspertów zaleca początkującym użytkownikom przyzwyczajenie się do prowadzenia pojazdów z ABS, co zwiększy bezpieczeństwo na drodze. Oczywiście, jeśli kierowca naruszy zasady wyprzedzania i ograniczenia prędkości, system ABS nie będzie w stanie zapobiec skutkom takich naruszeń. Na przykład, bez względu na to, jak skuteczny jest system, jest on bezużyteczny, jeśli kierowca nie zimuje samochodu i nadal jeździ na oponach letnich.

Działanie ABS

Nowoczesny system ABS uważany jest za system niezawodny i stabilny. Może działać prawidłowo przez długi czas, ale nadal wymaga prawidłowej eksploatacji i terminowej konserwacji. Jednostka sterująca rzadko ulega awarii.

Ale jeśli weźmiemy czujniki obrotu koła, to jest to najbardziej wrażliwy punkt w takim systemie. Powodem jest to, że czujnik określa prędkość obrotową koła, co oznacza, że ​​należy go zamontować w jego bezpośredniej bliskości – na piaście koła.

Gdy samochód jedzie przez błoto, kałuże, piasek lub mokry śnieg, czujnik staje się bardzo brudny i może albo szybko ulec awarii, albo podać nieprawidłowe wartości, co doprowadzi do niestabilności systemu. Jeśli bateria jest słaba lub napięcie w systemie pokładowym samochodu jest niskie, jednostka sterująca wyłączy system z powodu zbyt niskiego napięcia.

Jeśli system ulegnie awarii, samochód nie straci hamulców. Właśnie w tym przypadku kierowca musi być w stanie zwolnić na niestabilnej drodze za pomocą klasycznego układu hamulcowego.

Wydajność ABS

Tak więc system ABS pozwala na bezpieczniejsze hamowanie awaryjne, a także umożliwia wykonywanie manewrów z całkowicie wciśniętym pedałem hamulca. Te dwa ważne parametry sprawiają, że system ten jest integralną częścią pojazdu wyposażonego w zaawansowany system bezpieczeństwa aktywnego.

Obecność ABS jest opcjonalna dla doświadczonego kierowcy. Jednak początkujący musi nauczyć się wielu różnych umiejętności w ciągu pierwszych kilku lat, dlatego lepiej, aby samochód takiego kierowcy miał kilka systemów zapewniających bezpieczeństwo.

Doświadczony kierowca może z łatwością (zwłaszcza jeśli jeździ samochodem od wielu lat) kontrolować moment poślizgu poprzez zmianę siły nacisku na pedał hamulca. Ale nawet przy długim doświadczeniu w prowadzeniu pojazdu, system wielokanałowy może konkurować z taką umiejętnością. Powodem jest to, że kierowca nie jest w stanie kontrolować siły na pojedynczym kole, ale ABS może (system jednokanałowy działa jak doświadczony kierowca, zmieniając siłę na całej linii hamulcowej).

Ale system ABS nie może być uważany za panaceum w sytuacjach awaryjnych na żadnej drodze. Na przykład, jeśli samochód wpadł w poślizg na piasku lub w luźnym śniegu, to wręcz przeciwnie, spowoduje to wydłużenie drogi hamowania. Na takiej drodze natomiast bardziej przyda się blokowanie kół - wbijają się one w ziemię, co przyspiesza hamowanie. Aby auto było uniwersalne na każdym rodzaju nawierzchni, producenci nowoczesnych modeli samochodów wyposażają swoje produkty w przełączalny ABS.

Jakie są wady

Jeśli chodzi o niezawodność układu przeciwblokującego, jest to jeden z najbardziej niezawodnych układów w samochodzie. Jego elementy rzadko zawodzą, a najczęściej jest to spowodowane naruszeniem zasad eksploatacji i konserwacji. Wszystkie części elektroniczne są niezawodnie chronione przed przeciążeniami za pomocą bezpieczników i przekaźników, dzięki czemu jednostka sterująca nie ulegnie awarii.

Najczęstszymi awariami systemu są awarie czujników kół, ponieważ znajdują się one w miejscach, w których niezwykle trudno jest wykluczyć dostanie się do nich wody, kurzu lub brudu. Jeśli łożysko piasty jest zbyt luźne, czujniki będą działać nieprawidłowo.

Inne problemy są już bardziej związane z systemami towarzyszącymi samochodu. Przykładem tego jest spadek napięcia w sieci elektrycznej maszyny. W takim przypadku ABS zostanie wyłączony z powodu aktywowanego przekaźnika. Ten sam problem można zaobserwować w przypadku skoków napięcia w sieci.

Jeśli układ przeciwblokujący wyłączy się samoczynnie, nie panikuj - samochód będzie po prostu zachowywał się tak, jakby nie miał ABS.

Naprawa i konserwacja układu hamulcowego samochodu z ABS ma swoją własną charakterystykę. Np. Przed wymianą płynu hamulcowego przy wyłączonym zapłonie należy kilkakrotnie nacisnąć hamulec i zwolnić go (około 20 razy). Spowoduje to zmniejszenie ciśnienia w akumulatorze korpusu zaworu. Aby uzyskać informacje na temat prawidłowej wymiany płynu hamulcowego, a następnie odpowietrzania układu, przeczytaj w osobnym artykule.

Kierowca natychmiast dowie się o usterce ABS odpowiednim sygnałem na desce rozdzielczej. Jeśli lampka ostrzegawcza zapali się, a następnie zgaśnie - należy zwrócić uwagę na styk czujników koła. Najprawdopodobniej z powodu utraty kontaktu jednostka sterująca nie otrzymuje sygnału z tych elementów i sygnalizuje awarię.

Zalety i wady systemu

O zaletach układu przeciwblokującego nie trzeba dużo mówić, gdyż jego główną zaletą jest stabilizacja auta w przypadku poślizgu kół podczas hamowania. Oto zalety auta z takim systemem:

• W deszczu lub na lodzie (śliski asfalt) samochód wykazuje dużą stabilność i sterowność;
• Podczas wykonywania manewru możesz aktywnie używać hamulców, aby uzyskać lepszą reakcję na kierowanie;
• Na gładkich nawierzchniach droga hamowania jest krótsza niż auta bez ABS.

Jedną z wad systemu jest to, że nie radzi sobie dobrze na miękkich nawierzchniach drogowych. W takim przypadku droga hamowania będzie krótsza, jeśli koła są zablokowane. Chociaż najnowsze modyfikacje ABS uwzględniają już charakterystykę gleby (odpowiedni tryb wybiera się na selektorze skrzyni biegów) i dostosowują się do danej sytuacji drogowej.

Dodatkowo zasadę działania ABS i jego zalety opisuje poniższy film:

Zasady działania ABS

Wideo na ten temat

Na koniec przeglądu oferujemy krótki film o tym, jak hamować samochód z ABS i bez:

Hamowanie z ABS lub bez

Pytania i odpowiedzi:

Co oznacza system zapobiegający blokowaniu kół podczas hamowania? Jest to układ elektroniczny, który zapobiega blokowaniu się kół podczas hamowania poprzez krótkotrwałe zmniejszenie ciśnienia płynu hamulcowego.

Do czego służy system zapobiegający blokowaniu kół podczas hamowania? Jeśli hamulce zostaną gwałtownie wciśnięte, koła mogą stracić przyczepność, a samochód stanie się niestabilny. ABS zapewnia hamowanie impulsowe, dzięki czemu koła zachowują przyczepność.

Jak działa system zapobiegający blokowaniu kół podczas hamowania? Elektronika monitoruje blokowanie i poślizg kół. Dzięki zaworom na każdym zacisku hamulcowym regulowane jest ciśnienie TJ na konkretnym tłoku.

Jak hamować z układem przeciwblokującym? W samochodach z ABS trzeba wcisnąć do końca pedał, a sam system zapewni hamowanie impulsowe. Nie ma potrzeby wciskania/zwalniania pedału podczas hamowania.