Управление давлением с помощью ABS может быть сведено к некоторому числу фаз, описанных ниже.
Начало управления давлением торможения
Начало функционирования ABS известно как «первоначальный контроль цикла сглаживания». Эта стадия сглаживания необходима, чтобы не реагировать на незначительные возмущения типа неровном дорожной поверхности, которая может вызвать изменения в сигналах датчиков колес. Порог чувствительности является критической величиной, так как если бы реакция системы была слишком быстрой, то это не понравилось бы водителю и вызвало нежелательный износ компонентов устройства. При слишком запоздалой реакции контроль над рулем и устойчивость автомобиля могли бы быть потеряны на первой фазе управления.
Рис. Гидравлический модулятор ABS: а — фаза увеличение давления; b — фаза удержания дсаления; с — фаза снижения давления
Управление тормозами на ровной дорожной поверхности
При этих идеальных обстоятельствах степень сцепления почти постоянна. ABS в этих условиях работает лучше всего, частота регулирования относительно низкая, с небольшими изменениями в давлении торможения.
Занос транспортного средства (вращение вокруг вертикальной оси, отклоняющий момент)
При торможении на дорожной поверхности с различным сцеплением под левыми и правыми колесами транспортное средство будет отклоняться от курса или начнет вращаться. Водитель может справиться с этим с помощью рулевого колеса, если у него имеется достаточное время для маневра. Справиться с ситуацией можно и другим способом — снижением давления на другое переднее колесо в тот момент, когда переднее колесо с плохим сцеплением с дорогой становится нестабильным. Это помогает уменьшить занос транспортного средства, что особенно важно, когда появляется значительный угол между транспортным средством и осью дороги.
Вибрация оси
На неровных дорогах часто и случайным образом имеет место неустойчивость скорости колеса. Из-за этой неустойчивости давление торможения имеет тенденцию в большей степени падать, чем расти, во время действия ABS. Это могло бы привести к потере торможения при определенных условиях. Поэтому необходима адаптация системы к локальным условиям, чтобы преодолеть эту проблему. Увеличение давления торможения осуществляется легче в течение периода сильного роста ускорения колеса после момента нестабильности. В современных системах мягкой подвески ось колеса может быть подвержена вибрации. Эта вибрация может вызвать дополнительные наведенные сигналы от датчиков скорости колес. Обозначенные ускорения могут оказаться точно такими же, что и для фактических нестабильных условий торможения. Небольшая задержка реакции ABS, обусловленная задержкой в сглаживании сигнала, — время, потраченное на то, чтобы переместить клапаны управления. Запаздывание в тормозных магистралях помогает уменьшать эффект вибрации оси. Регулярная частота колебаний может быть опознана блоком управления. Когда обнаруживаются колебания оси, система использует постоянное давление торможения.
Основные положения стратегии функционирования системы антиблокировки тормозов могут быть суммированы следующим образом:
быстрое снижение давления в тормозах в момент неустойчивой и скорости колеса, чтобы колесо могло быстро вернуться в режим ускорения. При этом снижение давления незначительно, и режим торможения может быть снова восстановлен
быстрое повышение давления торможения в период и после периода повторного ускорения до давления чуть меньшего, чем давление неустойчивого состояния
дискретное увеличение давления торможения в случае увеличенного сцепления с дорогой
выбор чувствительности, подходящей для превалирующих условий движения
торможение не должно быть инициировано системой антиблокировки в случае вибрации оси
Применение этих пяти основных требований приводит к необходимости поиска компромисса между ними. Программирование процесса торможения и испытание опытных образцов позволяют уменьшить уровень компромисса, но с некоторыми неудобствами все равно приходится мириться. Очевидным примером этого является торможение по неровной земле в глубоком снегу, поскольку замедление здесь менее эффективно, если колеса не заблокированы. В этом примере приоритет отдается стабильности, а не тормозному пути, поскольку контроль направления движения при таких обстоятельствах более предпочтителен.
В одном из нестандартных подходов к ABS используется пружина и электродвигатель, чтобы создать условия торможения с уменьшением, удержанием или увеличением давления в тормозах. Потенциальное преимущество этого технического приема состоит в том, что реакция системы получается ровной, а не пульсирующей. На рисунке показана компоновка системы с мотором и пружиной.
Рис. Система антиблокировки тормозов с электромотором и пружиной
Разные изготовители включают в систему множество различающихся компонентов. В большинстве систем, однако, существуют три главных компонента:
датчики скорости колеса
электронный блок управления
гидравлический модулятор
Датчики скорости колеса
Большинство датчиков скорости колес — простые индуктивные датчики, которые работают в комплексе с зубчатым колесом. Они состоят из постоянного магнита и стержня из мягкого железа, на котором намотана катушка. Поскольку зубчатое колесо вращается, изменения в магнитном сопротивлении магнитной цепи вызывают сигнал, частота и напряжение которого пропорциональны скорости вращения колеса. Частота — сигнал, используемый электронным блоком управления. Сопротивление катушки около 1 кОм. Для ее соединения с блоком ECU используется коаксиальный кабель, чтобы предотвратить интерференцию, искажающую сигнал. Некоторые системы теперь используют датчики с эффектом Холла.
Электронный блок управления
Функция ECU состоит в том, чтобы получить информацию от датчиков колес и вычислить наилучший порядок действий для гидравлического модулятора. Сердце современного ECU состоит из двух микропроцессоров типа Motorola 68HC11, которые работают по одинаковой программе независимо друг от друга. Это гарантирует большую безопасность при любой ошибке, которая могла бы неблагоприятно повлиять на качество торможения, поэтому функционирование каждого процессора должно быть идентичным. Если ошибка обнаружена, ABS отключается и загорается индикатор предупреждения. Оба процессора имеют энергонезависимую память, в которую могут быть записаны: коды ошибки (для последующей диагностики и обслуживания). ECU также имеет подходящие каскады обработки входных сигналов и выход или мощные каскады для управления приводом модулятора.
ECU выполняет самопроверку после того, как включено зажигание. Отказ немедленно приводит к отключению системы. В списке перечислены параметры самопроверки:
ток от источника питания
внешние и внутренние интерфейсы
передача данных
связь между процессорами
операции клапанов и реле
операция контроля памяти ошибок
функции чтения и записи во внутреннюю память
Все это занимает приблизительно 300 мс.
Гидравлический модулятор
Гидравлический модулятор имеет три рабочих положения:
увеличение давления — тормозная магистраль к главному цилиндру открывается
снижение давления — тормозная магистраль соединяется с аккумулятором тормозной жидкости
удержание давления — тормозная магистраль закрыта
Клапанами управляют электрические соленоиды, которые благодаря низкой индуктивности имеют малое время реакции. Электродвигатель работает только тогда, когда ABS активирована.
Как и в случае со всеми другими системами, ABS можно рассматривать как центральный блок управления с рядом входов и выходов. Система ABS представлена блок-схемой системы управления с замкнутым контуром. Самые важные из входов — датчики скорости колеса, а главный выход — некоторая форма контроля давления и тормозной системы.
Задача блока управления состоит в том, чтобы сравнить сигналы от каждого датчика колеса для измерении ускорения или замедления каждого из колес. По этим данным и заранее запрограммированным справочным таблицам может регулироваться тормозное давление в одном или большем числе колес. Тормозное давление может быть уменьшено, поддерживаться постоянным или увеличиваться. Максимальное давление определяется давлением водителя на педаль тормоза.
Рис. Система антиблокировки тормозов
Система во время работы использует или управляет большим количеством разных параметров, перечень которых приведен ниже.
Давление на педаль
Определяется водителем.
Давление в тормозах
При нормальном торможении оно пропорционально давлению педали, но под контролем ABS может быть уменьшено, сохранено или увеличено.
Регулируемый переменный параметр
Это, фактически, скорость колеса, по которой можно определить его ускорение, замедление или проскальзывание, скорость зависит от изменения давления в тормозных контурах.
Условия дороги/автомобиля
Система может учитывать нагрузку автомобиля, состояние дороги, состояние шин и условия функционировании тормозной системы.
По сигналам датчиков скорсти колеса ECU вычисляет перечисленные ниже величины.
Относительная скорость транспортного средства
Относительная скорость определяется по комбинации сигналов датчиков двух диагональных колес. После начала торможения ECU использует это значение.
Ускорение или замедление колеса
Значения ускорения или замедления колеса постоянно изменяются.
Проскальзывание тормоза
Проскальзывание тормоза не может быть измерено непосредственно, но его возможно вычислить по относительной скорости транспортного средства. Это значение далее используется, чтобы определить, когда ABS должна взять под свой контроль тормозное давление.
Замедление транспортного средства
В процессе управления тормозным давлением ECU использует относительную скорость транспортного средства в качестве отправной точки и задает ее линейное уменьшение. Ускорение замедления определяется по сигналам, полученным от датчиков всех колес.
Ведущие и пассивные колеса на автомобиле нужно рассматривать по-разному, поскольку они ведут себя при торможении отлично друг от друга.
Логическая комбинация замедления/ускорения колес и скольжения используется как управляющая переменная. Фактическая стратегия, применяемая системой управления, изменяется в зависимости от условий торможения.
Рис. ABS позволяет сохранить контроль над транспортным средством даже во время торможения. Кратковременная невнимательность — и на дороге может создастся опасная ситуация. ABS поможет водителю справиться с управлением автомобилем, чтобы благополучно объехать препятствие даже в критических ситуациях
Свою тридцатую годовщину отпраздновал основной компонент безопасности вождения для моторных транспортных средств: система антиблокировки тормозов (anti-lock braking system — ABS). Ее создание, испытания и совершенствования потребовали многолетних усилий большого количества инженеров. Прежде чем была внедрена ABS, регулирование тормозов при чрезвычайном торможении не было доступно, от чего значительно страдали шины. Система антиблокировки, впервые созданная компанией Bosch в 1978 г, препятствует блокировке колес, сохраняя водителю контроль над транспортным средством и позволяя ему объехать препятствие. В большинстве случаев также уменьшается тормозной путь. Все более широкое использование ABS в автомашинах -главный вклад в безопасность на дорогах.
Люди задавались вопросом, как препятствовать блокировке колес, с начала двадцатого столетия — не только на автомобилях, но также не железнодорожных транспортных средствах и даже на самолетах. Еще в 1936 г. Бош зарегистрировал патент для «механизма, предотвращающего блокировку колес автомашины». Все ранние проекты имели схожие недостатки: они были слишком усложнены и поэтому склонны к отказам, к тому же они работали слишком медленно. Только когда стала доступной цифровая технология в 1970-х гг., могла быть разработана надежная система ABS. Teldix, филиал компании Bosch, начал работу над проектом в 1964 г., и за два года инженеры сумели уменьшить тормозной путь транспортных средств во время испытаний. Также сохранялись управляемость и устойчивость автомобиля на поворотах.
Опираясь на ранее созданные модели, инженеры, оказались в состоянии спроектировать систему, которая в первый раз управлялась исключительно электроникой. Подходы к созданию структуры этого изделия — названного ABS-1 — все еще обнаруживаются почти во всех системах ABS. Но надежность и долговечность электронного блока управления с его тысячью аналоговых компонент и выключателей безопасности, используемых в те времена, еще не были достаточно хороши для массового производства — оба этих параметра предстояло улучшить. Появление цифровой технологии и интегральных схем контроля наконец позволило уменьшить число электронных компонент всего до 140.
Рис. Датчик скорости колеса ABS (источник: Bosch). Датчики скорости колеса ABS со временем становились все меньших размеров и белое эффективными. Последние модели не только измеряют скорость и направление вращения, но и могут быть прекрасно интегрированы в подшипники колеса
После долгих 14-ти лет разработок в 1978 г. второе поколение ABS от Bosch — ABS-2 — начала устанавливаться как дополнительное оборудование сначала в автомобилях Mercedes-Benz S-класса, а чуть позже в лимузинах BMW 7-й серии.
Тогда, как и теперь, гидравлический узел оставался центральным компонентом системы ABS. Каждое из четырех колес имеет датчик скорости, который измеряет скорость вращения колеса. Эта информация проверяется электронным блоком управления, который открывает и закрывает магнитные клапаны в нужное время. Если колесу угрожает опасность быть заблокированным в тяжелых условиях торможения, система продолжит уменьшать гидравлическое давление на одно это колесо, пока угроза блокировки не исчезнет. Как только колесо снова начнет свободно вращаться, гидравлическое давление увеличивается. Это увеличение и снижение давления продолжаются до тех пор, пока водитель не уменьшит силу давления на педаль тормоза или не будет устранена тенденция блокировки — если, например, улучшилось сцепление с поверхностью дороги. У конкретных систем существует определенное количество итераций обратной связи при нажатии педали тормоза.
В течение последующих лет разработчики сконцентрировались на упрощении системы. В 1989 г инженеры компании Bosch преуспели в том, что прикрепили гибридный блок управления непосредственно к гидравлическому модулятору. Это позволило им обойтись без двух кабелей (соединение блока управления и гидравлического модулятора) и уязвимых вставных разъемов, таким образом, удалось значительно уменьшить суммарный вес этой системы второго поколения. Используя новые соленоидальные клапаны, инженеры Bosch создают в 1993 г. поколение системы блокировки 5.0, и в последующих годах версии 5.3 и 5.7. Главными особенностями этих версий были значительно меньший вес и наличие дополнительных функций, таких как электронно-распределяемое давление торможения, которое заменяло механический механизм редукции давления торможения на задней оси.
ABS 8 — настоящее поколение — впервые появилась в 2001 г. Система имеет модульную конструкцию, которая позволяет изготовить системы управления тормозом различной степени сложности — ABS. TCS и ESP — весьма похожими способами. Это дает возможность оптимизировать совместные действия изготовителей при разработке и изготовлении антиблокировочных систем. Все системы, производимые компанией Bosch в настоящее время, изготавливаются по единым стандартам качества независимо от того, где в мире они фактически произведены. Большинство систем ABS изготавливается как можно ближе к потребителям — независимо от того, находится ли это d Германии, Франции, США, Корее или Японии.
Рис. ABS 8 и ABS 2 (источник: Bosch Press). Гидравлический агрегат и блок управления ABS 1978 г. выпуска (справа) и ABS последнего поколения (слева). Современная ABS намного меньше по размерам и легче, чем та, которая использовалась в начале массового производства
С развитием технического прогресса увеличиваются возможности и число функции системы. В 1987 г., например, компания Bosch начала серийное производство для легковых автомобилей систем управления тягой (traction control system — TCS) на основе ABS, которая предотвращает прокручивание колес. TCS помотает улучшить ускорение автомобиля на гладких или скользких поверхностях, и также повышает его устойчивость благодаря уменьшению мощности двигателя при слишком резких поворотах.
Программа электронной устойчивости (Electronic Stability Program — ESP) — самая передовая система управления тормозами — впервые в мире была начата компанией Bosch в 1995 г. Она повышает устойчивость не только при торможении и ускорении, но и в любой ситуации движения. Если есть риск вхождения автомобиля в занос, ESP уменьшает мощность двигателя и одновременно обеспечивает тормозное давление отдельно на каждое колесо — это значительный вклад в безопасность вождения. Система ABS из «опционального дополнения» превратилась о «устанавливаемую как стандартная». Последовательные технические усовершенствования привели к тому, что ABS обеспечивает значительную безопасность на все большем количестве транспортных средств. В течение 1980-х ежегодные продажи ABS росли медленно. В 1986 г компания Bosch поставила только миллионную систему ABS своим клиентам. В течение 1990-х ABS наконец начала монтироваться на автомобили среднего размера и малолитражные.
Коммерческие показатели росли из года в год: к 1999 г. компания Bosch одна продала 50 миллионов систем. Скоро, по крайней мере, в Европе каждый новый автомобиль будет иметь ABS: согласно обязательствам Европейской автомобильной ассоциации изготовителей, каждый автомобиль, проданный в Европе с середины 2004 г. впредь стандартно оборудован системой безопасности ABS.
Вехи развития ABS
1936 — Бош регистрирует патент для «механизма, предотвращающего блокировку колес автомашины».
1970 — Модель ABS-1 выполняет все необходимые функции, но надежность блока управления еще не адекватна.
1978 — Впервые установлена ABS-2 как опция в Mercedes-Benz и вскоре после этого в BMW.
1981 — 100000-я остановленная система ABS; ABS Теперь и в грузовиках.
1985 — ABS компании Bosch впервые установлены на американских транспортных средствах.
1986 — Один миллион поставленных ABS от Bosch.
1987 — Началось производство систем управления тягой (TCS) для легковых автомобилей.
1989 — В ABS-2E блок управления прикреплен непосредственно к гидравлическому узлу.
1992 — Изготовлено 10 миллионов систем ABS от Botch.
1991 — Начато производства ABS 5.0 от Bosch.
1995 — Начато производство ABS 5.3 от Bosch; также запущена «Программа электронной устойчивости» (ESP).
1998 — Компания Bosch начинает массовое производство ABS 5.7.
1999 — Изготовлено 50 миллионов систем ABS.
2001 — В производство запущена версия ABS 8.
2003 — 25 лет серийного производства ABS от Bosch.
Система ABS начала устанавливаться на Chevrolet Corvette с 1986 г. Она была разработана с целью сохранять управляемость транспортного средства даже в суровых условиях торможения. Система реализует функцию ABS через управление давлением в тормозной магистрали на основании измерений скорости каждого колеса.
Каждый раз при старте автомобиля срабатывает индикатор предупреждения антиблокировочной системы, он вспыхивает на короткое время и затем переходит в состояние индикации нормальной работы системы. Проверочный тест, который фактически управляет клапаном модулятора, гарантирует, что система полностью исправна. Тестирование системы происходит когда транспортное средство начинает движение и достигает скорости 7 км/ч (4 мили/ч). Во время движения транспортного средства модуль управления постоянно контролирует систему. Если происходит ошибка в работе какой-нибудь части системы, загорится индикатор предупреждения об ошибке на приборной панели. Если произойдет ошибка в системе ABS, то обычная тормозная система останется полностью работоспособной.
Клапан модулятора расположен в купе позади места водителя. Назначение клапана модулятора состоит в том, чтобы поддерживать или уменьшать давление тормозной жидкости до суппорта колеса. Он не может увеличить давление свыше того, которое передается на главный цилиндр, и никогда не сможет самостоятельно подать давление на тормоза! Клапан модулятора получает все свои команды от блока управления.
Модуль управления также расположен в купе в углублении позади места водителя. Функции модуля управления состоят в том, чтобы получить и обработать информацию от датчиков скорости колес. Значения ускорения, замедления и проскальзывания вычисляются, чтобы подготовить команды управления для клапана модулятора.
Выключатель бокового ускорения расположен на полу, как раз под крышкой системы кондиционирования воздуха. Этот выключатель используется, чтобы обнаружить, когда транспортное средство поворачивает быстрее, чем на то указывает соответствующая кривая скорости. В этом случае посылается сигнал модулю контроля о тяжелой ситуации движения на повороте.
Датчики скорости вращении колеса расположены в каждом колесе и посылают электрический сигнал модулю управления. Они установлены в шарнирах колес и имеют зубчатые кольца, напрессованные на передние ступицы, сборки подшипников и задние шпиндели привода. На рисунке показано расположение главных компонентов ABS.
Действие системы антиблокировки тормозов компании Honda основано на принципе плунжерного механизма. На рисунке показана схема системы. Когда антиблокировочная система не работает, камера W связана с резервуаром через выпускной клапан. Камера находится при атмосферном давлении, потому что входной клапан блокирует трубопровод от аккумулятора давления. Во время торможения в главном цилиндре создается давление, и поток жидкости перетекает от камеры Z в камеру X, перемещая поршень и увеличивая давление в камере Y.
Если колесо находится под угрозой блокирования, выпускной клапан закрывается, и давление в камере W увеличивается, что предотвращает дальнейшее движение поршня, таким образом сдерживая давление торможения. Если риск блокировки продолжает сохраняться, клапан входного отверстия открывается и позволяет жидкости течь от аккумулятора в камеру W. Это давление перемешает поршень назад, уменьшая, таким образом, давление в тормозном цилиндре колеса. Когда риска блокировки больше нет, клапан входного отверстия закрывается и восстанавливается режим удержания давления.
Система ABS Honda относительно проста и имеет только два канала управления. Переднее колесо, которое в момент торможения имеет более высокий коэффициент трения о поверхность дорога, определяет давление торможения для обоих передних колес. В результате одно переднее колесо может быть заблокировано во время чрезвычайного торможения. Заднее колесо с более низким коэффициентом трения определяет давление торможения задних колес.
Существует несколько причин для разработки системы антиблокировки тормозов (anti-blok brakes — ABS). Если при торможении одного или более колес транспортного средства блокируется (начинает скользить), возникает ряд неприятных последствий:
увеличивается тормозной путь
теряется контроль над рулем
ненормально изнашиваются шины
Блокировка колес с большой вероятностью может привести к несчастному случаю. Наилучшее замедление транспортного средства достигается тогда, когда в тормозной системе имеет место максимальное преобразование кинетической энергии автомобиля в тепловую энергию на тормозных дисках и барабанах. Скользящая шина даже на сухой дороге далеко не обеспечивает достижение предельного возможного потенциала этого процесса. Опытный водитель может сам подкачивать тормоза, нажимая и отпуская педаль, для предотвращении блокировки тормозов, но электронный контроль позволяет достигнуть гораздо лучших результатов.
ABS становится все более обычной функцией даже на недорогих автомобилях, что должно стать существенным вкладом в безопасность автомобильного движения. Важно помнить, однако, что при нормальном движении система не предназначена для того, чтобы максимально быстрые разгоны сменялись максимально короткими торможениями. Работа система должна рассматриваться как помощь только в критическом положении.
Хороший способ проанализировать действие сложной системы состоит в том, чтобы задаться вопросом: Что должна система быть в состоянии делать? Другими словами, каковы требования к системе? Эти требований для ABS можно pacсмотреть в разделах со следующими заголовками.
Отказоустойчивая система
В случае отказа системы ABS обычные тормоза должны срабатывать на максимуме своих возможностей. Кроме того, водитель должен получить предупреждение об отказе. Предупреждение обычно реализуется с помощью простого индикатора.
Маневренность автомобиля должна быть сохранена
Послушность машины рулю и сцепление с дорогой не должны исчезнуть при включении системы ABS. Это, вероятно, ключевой вопрос, так как водителю важно быть в состоянии увильнуть от опасности, хотя мощное торможение часто оказывается самым лучшим образом действия.
Реакция должна быть немедленной
Даже на коротком расстоянии система должна реагировать так, чтобы лучше всего использовать сцепление с дорогой. Реакция должна быть адекватной независимо от того, нажимает ли водитель на тормоза мягко или нетерпеливо ударяет по ним что есть мочи.
Влияние на движение
Нормальное движение к маневрирование не должны оказывать никакой реакции на педаль тормоза. Устойчивость и послушность рулю должны быть сохранены при всех дорожных условиях. Система должна также адаптироваться к гистерезису торможения, то есть режиму, когда тормоза нажимают, отпускают, а затем снова нажимают. Даже если колеса с одной стороны находятся, например, на сухом гудронированном шоссе, а с другой стороны — на льду, занос (вращение вокруг вертикальной оси) транспортного средства должен быть сведем к минимуму, и если проявляться, то настолько медленно, чтобы дать водителю возможность его компенсировать.
Управляемые колеса
В общем случае, по крайней мере одно колесо на каждой стороне транспортного средства должно контролироваться по отдельной цепи. Теперь это является общим принципом для всех четырех колес, которые на пассажирских автомобилях управляются независимо друг от друга.
Работа в широком диапазоне скоростей
Система должна работать при любом снижении скорости вплоть до прогулочной. На этой очень медленной скорости, даже когда колеса заблокированы, транспортное средство придет в неподвижное состояние очень быстро.
Прочие условия работы
Система ABS должна быть в состоянии распознать аквапланирование и реагировать соответственно. Она должна также оставаться работоспособной на неровной дорожной поверхности.
Есть еще одна область, в которой система пока несовершенна, — это торможение на медленной скорости по снегу. ABS фактически увеличивает тормозной путь по снегу, но направление руления будет сохранено. Это, как полагают, является разумным обменом.
В эксплуатации находится множество различных типов систем антиблокировки тормозов (ABS), но все они пытаются соответствовать изложенным выше требованиям.
При прямолинейном движении во время торможения автомобиля на его колесо действуют разные силы: вес автомобиля, тормозная сила и боковая сила. Величина сил зависит от множества факторов, таких как скорость движения автомобиля, размеры колес, состояние и конструкция шин и дорожного полотна, конструкции тормозной системы и ее технического состояния.
Рис. Силы, действующие на колесо при торможении: G – вес автомобиля; FB – тормозная сила; FS – боковая сила; νF – скорость автомобиля; α – угол увода; ω – угловая скорость
Во время прямолинейного движения автомобиля с постоянной скоростью разницы в скоростях вращения колес не возникает При этом не возникает также разницы между приведенной скоростью движения автомобиля νF и согласованной с ней усредненной скоростью νR вращения колес, т.е. νF = νR. Под усредненной скоростью вращения колес понимается величина
νR = (νR1+ νR2 + νR3 + νR4)/4, где νR1…νR4 — скорости вращения каждого колеса в отдельности.
Но как только начинается процесс интенсивного торможения, приведенная скорость автомобиля νF, начинает превышать усредненную скорость νR вращения колес, так как кузов «обгоняет» колеса под действием силы инерции массы автомобиля, т.е. νF >νR.
В такой ситуации между колесами и дорогой возникает явление равномерного умеренного скольжения Это скольжение является рабочим параметром тормозной системы и определяется как:
λ = (νF — νR)/ νF•100%
Физически рабочее скольжение в отличие от аварийного юза реализуется за счет прогибания протектора колесных шин, сдвига мелких фракций на поверхности дороги, и за счет амортизации автомобильной подвески. Эти факторы удерживают автомобиль от юза и отображают полезную суть рабочего скольжения колеса при его торможении. Ясно, что при этом замедление вращения колеса происходит постепенно и управляемо, а не мгновенно, как при блокировке.
Величина λ названа коэффициентом скольжения и измеряется в процентах. Если λ = 0%, то колеса вращаются свободно, без воздействия на них дорожного сопротивления трению. Коэффициент скольжения λ = 100% соответствует юзу колеса, когда оно переходит в заблокированное состояние. При этом значительно снижаются тормозная эффективность, устойчивость и управляемость автомобиля при торможении.
При появлении эффекта рабочего скольжения, при котором все еще имеет место нормальное качение колес между ними и дорогой возникает равномерно возрастающее сопротивление трению выражаемое коэффициентом сцепления в направлении движения μHF, которое является функцией от рабочего скольжения γ и создает силу торможения автомобиля FB = K μHFG. К – конструктивный коэффициент пропорциональности, зависящий от состояния протектора шин, тормозных колодок тормозных дисков и тормозных суппортов.
На рисунке представлена зависимость величины относительного скольжения колеса от коэффициента сцепления в направлении движения μHF и коэффициента сцепления в поперечном направлении μS при торможении на сухом бетонном покрытии.
Рис. Зависимость коэффициента сцепления от скольжения колес.
Как видно из рисунке величина относительного скольжения колеса λ достигает своего максимального значения при определенных значениях коэффициента сцепления в направлении движения μHF, при уменьшении коэффициента сцепления в поперечном направлении μS. Для большинства дорожных покрытий при значениях γ, а значит и тормозная сила, в интервале от 10% до 30% μHF достигает максимальной величины и это значение называют критическим (λ)кp. В этих пределах и коэффициент сцепления в поперечном направлении μS имеет достаточно высокое значение, что обеспечивает устойчивое движение автомобиля при торможении, если на автомобиль действует боковая сила.
Вид кривых коэффициента сцепления в направлении движения μHF, и коэффициента сцепления в поперечном направлении μS зависит в значительной степени от типа и состояния дорожного покрытия и шин.
Важно заметить, что при малых γ (от 0% до 7%) сила торможения линейно зависит от скольжения.
При экстренном торможении значительное усилие на педаль тормоза может вызвать блокировку колес. Сила сцепления шин с дорожным покрытием при этом резко ослабевает, и водитель теряет управление автомобилем.
Назначение и устройство АБС
Антиблокировочные системы (АБС) тормозов призваны обеспечить постоянный контроль за силой сцепления колес с дорогой и соответственно регулировать в каждый данный момент тормозное усилие, прилагаемое к каждому колесу. АБС производит перераспределение давления в ветвях гидропривода колесных тормозов так, чтобы не допустить блокирования колес и вместе с тем достичь максимальной силы торможения без потери управляемости автомобиля.
Основной задачей АБС является поддерживание в процессе торможения относительного скольжения колес в узких пределах вблизи λкp. В этом случае обеспечиваются оптимальные характеристики торможения. Для этой цели необходимо автоматически регулировать в процессе торможения подводимый к колесам тормозной момент.
Появилось много разнообразных конструкций АБС, которые решают задачу автоматического регулирования тормозного момента. Независимо от конструкции, любая АБС должна включать следующие элементы:
датчики, функцией которых является выдача информации, в зависимости от принятой системы регулирования, об угловой скорости колеса, давлении рабочего тела в тормозном приводе, замедлении автомобиля и др.
блок управления, обычно электронный, куда поступает информация от датчиков, который после логической обработки поступившей информации дает команду исполнительным механизмам
исполнительные механизмы (модуляторы давления), которые в зависимости от поступившей из блока управления команды снижают, повышают или удерживают на постоянном уровне давление в тормозном приводе колес
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.
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.
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.
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.
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.
В модуляторе АБС скомпонованы электромагнитные клапаны, гидронасос с аккумуляторами давления жидкости, реле электромагнитных клапанов и реле гидронасоса.
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.
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.
Индуктивный колесный датчик состоит из обмотки 5 и сердечника 4. Зубчатое колесо 6 имеет частоту вращения, равную частоте вращения колеса. При вращении колеса 6, выполненного из ферромагнитного железа, изменяется магнитный поток в зависимости от прохождения зубьев ротора, что приводит к изменению переменного напряжения в катушке. Частота изменения напряжения зависит от частоты вращения зубчатого колеса, т. е. частоты вращения колеса автомобиля. Воздушный зазор и размеры зубца оказывают большое влияние на амплитуду сигнала. Это позволяет определить положение колеса по интервалам между зубцами в пределах половины или трети. Сигнал от индуктивного датчика передается в электронный блок управления.
Индуктивные датчики могут крепиться на валу привода колеса, на валу привода конических шестерен для заднеприводных моделей автомобиля, на поворотных цапфах и внутри ступицы колеса.
Более совершенны активные датчики, применяемые для измерения частоты вращения колеса. Чувствительный элемент электронной ячейки 2 такого датчика изготовлен из материала, электропроводность которого зависит от напряженности магнитного поля. При вращении задающего диска 3 происходят изменения магнитного поля. Вызываемые изменяющимся магнитным полем колебания проходящего через чувствительный элемент тока преобразуются в электронной схеме в колебания напряжения, выводимого на внешние контакты датчика. При вращении задающего диска установленный около него датчик вырабатывает прямоугольные импульсы, частота которых соответствует частоте вращения диска. Преимуществом данного датчика по сравнению с ранее применяемыми системами является точная регистрация частоты вращения при ее снижении вплоть до остановки колеса.
Рис. Активный датчик: 1 – корпус датчика; 2 – электронная ячейка датчика; 3 – задающий диск
Как правило, на щитке приборов должна находиться контрольная лампочка, которая должна гаснуть при работающем двигателе или если скорость автомобиля превышает 5 км/час. Она также загорается, если одно из колес пробуксовывает более 20 секунд или если электроснабжение выдает напряжение менее 10 вольт. Контрольная лампочка системы предупреждает водителя о том, что из-за неисправности системы произошло ее автоматическое отключение, при этом однако тормозная система продолжает функционировать как обычная тормозная система без АБС.
Аналогичный принцип работы применяется и для АБС 2Е фирмы Бош, однако в этой системе применяется уравнивающий цилиндр для уравнивания давления в тормозном приводе задних колес, который позволяет вместо четырех электромагнитных клапанов применять три клапана. В состав модулятора входят таким образом не четыре, а три электромагнитных клапана, уравнивающий цилиндр, двухпоршневой нагнетательный гидронасос, два аккумулятора давления, реле насоса и реле электромагнитных клапанов.
Система работает следующим образом. При обычном торможении тормозная жидкость под давлением из главного цилиндра поступает в рабочие цилиндры обоих передних колес и правого заднего колеса через три электромагнитных клапана, которые в исходном положении закрыты. В рабочий цилиндр левого заднего колеса тормозная жидкость подается через открытый перепускной клапан уравнивающего цилиндра. Когда возникает опасность блокировки одного из передних колес, БУ выдает команду на закрытие соответствующего электромагнитного клапана, предотвращая повышение давления в колесном цилиндре. Если опасность блокировки колеса не устранена, к электромагнитному клапану подводится ток, обеспечивающий открытие участка магистрали между рабочим цилиндром колеса и аккумулятором давления. Давление в приводе тормоза падает, после чего БУ выдает команду на включение гидронасоса, который перегоняет жидкость в главный цилиндр через уравнивающий цилиндр.
Когда возникает опасность блокировки одного из задних колес, давление тормозной жидкости будет регулироваться в обоих задних тормозах одновременно, с тем чтобы не допустить движения задних колес юзом.
Электромагнитный клапан привода правого заднего тормоза устанавливается в положение удержания постоянного давления и перекрывает участок магистрали между главным цилиндром и колесным цилиндром. На противоположные торцевые поверхности поршня 7 уравнивающего цилиндра начинает действовать давление различной величины, вследствие чего поршень со штоком переместится в сторону наименьшего давления (на рисунке – вверх) и закроет клапан 6, разъединив главный цилиндр и колесный цилиндр левого заднего тормоза. Поршень уравнивающего цилиндра из-за образующейся разницы давления в рабочих полостях над ним и под ним всякий раз устанавливается в такое положение, при котором давление в приводах обоих задних тормозов одинаково.
Если сохраняется опасность блокировки задних колес, БУ запитывает электромагнитный клапан в контуре задних колес током в 5 А. Золотник электромагнитного клапана перемещается и открывает участок контура между рабочим цилиндром правого заднего тормоза и аккумулятором давления жидкости. Давление в контуре уменьшается. Гидронасос нагнетает тормозную жидкость в главный цилиндр через уравнивающий цилиндр. В результате снижения давления в пространстве над поршнем 7 происходит очередное его перемещение, сжимается пружина центрального клапана, увеличивается объем пространства под верхним поршнем. Давление в левом колесном тормозном цилиндре снижается. Поршень уравнивающего цилиндра вновь устанавливается в положение, соответствующее равенству давлений в приводах обоих задних тормозов. После устранения угрозы блокировки колес электромагнитный клапан возвращается в исходное положение. Поршень уравнивающего цилиндра под действием пружины также занимает исходное нижнее положение.
Более совершенной является АБС 5-й серии фирмы Бош с блоком 10, которая относится к новому поколению систем АБС, представляя собой замкнутую гидравлическую систему, не имеющую канала для возврата тормозной жидкости в бачок, питающий главный тормозной цилиндр. Схема этой системы показана на примере автомобиля Вольво S40.
Рис. Схема АБС 5-й серии фирмы Бош: 1 – обратные клапаны; 2 – клапан плунжерного насоса; 3 – гидроаккумулятор; 4 – камера подавления пульсации в системе; 5 – электродвигатель с эксцентриковым плунжерным насосом; 6 – бачок для тормозной жидкости; 7– педаль рабочего тормоза; 8 – усилитель; 9 – главный тормозной цилиндр; 10 – блок АБС; 11 – выпускные управляемые клапаны; 12 – впускные управляемые клапаны; 13 – дросселирующий клапан; 14-17 – тормозные механизмы
Электронные и гидравлические компоненты смонтированы как единый узел. В их число входят, кроме указанных в схеме: реле для включения электродвигателя плунжерного насоса 5 и реле включения впускных 12 и выпускных 11 клапанов. Внешними компонентами являются: сигнальная лампа работы АБС в приборной панели, которая загорается в случае возникновения неисправности в системе, а также при включении зажигания в течение четырех секунд; выключатель стоп-сигнала и датчики скорости вращения колес. Блок имеет вывод на диагностический разъем.
Дросселирующий клапан 13 устанавливается для снижения тормозного усилия на задних колесах с целью избежания их блокировки. В связи с тем, что тормозная система имеет настройку по более «слабому» заднему колесу (это означает, что давление тормозов задних колес одинаковое, а его величина устанавливается по наиболее близкому к блокированию колесу), дросселирующий клапан устанавливается один на контур.
Тормозные механизмы 14-17 включают тормозные диски и однопоршневые суппорты с плавающей скобой и тормозными колодками, оборудованными скобами контроля износа фрикционных накладок. Тормозные механизмы задних колес аналогичны передним, но имеют сплошные тормозные диски (на передних — вентилируемые) и исполнительный механизм стояночного тормоза, вмонтированный в суппорт.
При нажатии педали 7 тормоза ее рычаг освобождает кнопку выключателя стоп-сигнала, который, срабатывая, включает лампочки стоп-сигналов и приводит АБС в дежурное состояние. Движение педали через шток и вакуумный усилитель 8 передается на поршни главного цилиндра 9. Центральный клапан во вторичном поршне и манжета первичного поршня перекрывают сообщение контуров с бачком 6 для тормозной жидкости. Это приводит к росту давления в тормозных контурах. Оно действует на поршни тормозных цилиндров в тормозных суппортах. В результате этого тормозные колодки прижимаются к дискам. При отпускании педали все детали возвращаются в исходное положение.
Если при торможении одно из колес близко к блокировке (о чем сообщает датчик частоты вращения), блок управления перекрывает впускной клапан 12 соответствующего контура, что препятствует дальнейшему росту давления в контуре независимо от роста давления в главном цилиндре. В то же время начинает работать гидравлический плунжерный насос 5. Если вращение колеса продолжает замедляться, блок управления открывает выпускной клапан 11, позволяя тормозной жидкости возвратиться в гидроаккумуляторы 3. Это приводит к уменьшению давления в контуре и позволяет колесу вращаться быстрее. Если вращение колеса чрезмерно ускоряется (по сравнению с другими колесами) для повышения давления в контуре блок управления перекрывает выпускной клапан 11 и открывает впускной 12. Тормозная жидкость подается из главного тормозного цилиндра и с помощью плунжерного насоса 5 из гидроаккумуляторов 3. Демпферные камеры 4 сглаживают (подавляют) пульсации, возникающие в системе при работе плунжерного насоса.
Выключатель стоп-сигнала информирует модуль управления о торможении. Это позволяет модулю управления более точно контролировать параметры вращения колес.
Диагностический разъем служит для подсоединения Volvo System Tester при выполнении диагностики.
Если автомобиль оборудован системой DSA (система динамической стабилизации), то модуль управления системой DSA получает данные о частоте вращения колес, которые необходимы для измерения пробуксовывания. Эту информацию модуль управления системой DSA получает с модуля управления системой АБС. Для этой цели служат три коммуникационные линии. Система DSA не использует тормоза для контроля пробуксовывания.
Внутренние реле (для насоса и клапанов) имеют отдельные соединения, защищенные плавкими предохранителями.
При включении зажигания система проверяет электрическое сопротивление всех компонентов. Во время этой проверки горит сигнальная лампа. После завершения проверки (4 с) лампа должна погаснуть.
При движении автомобиля выполняется проверка электродвигателя насоса, его реле, впускных и выпускных клапанов на скорости 6 км/ч. На скорости 40 км/ч осуществляется проверка работы колесных датчиков. Во время работы системы насос функционирует в непрерывном режиме.
Во время движения в дождь или снегопад при скорости движения более 70 км/час и включенном стеклоочистителе лобового стекла тормозные накладки передних тормозов периодически (каждые 185 секунд) кратковременно (на 2,5 секунды) прижимаются к тормозным дискам с минимальным давлением (0,5…1,5 кгс/см2). В результате этого накладки и диски очищаются, и улучшается эффективность торможения.
Антиблокировочное устройство (система) — это элемент системы рабочего тормоза, который во время торможения автоматически регулирует степень скольжения одного или нескольких колес транспортного средства в направлении его (их) вращения.
Датчик — элемент, предназначенный для определения и передачи регулятору информации, касающейся условий вращения колеса (колес) или динамических условий движения транспортного средства. Варианты установки датчика (месторасположение датчика указано стрелками) показаны на рисунке.
Рис. Расположение датчика АБС на колесном тормозном механизме тормозной системы с пневмоприводом: а — на управляемой оси (1 — поворотная цапфа); б — на неуправляемой оси (1 — кронштейн осей тормозных колодок)
Регулятор — элемент, предназначенный для оценки информации, передаваемой датчиком (датчиками), и передачи соответствующих сигналов модуляторам. Как правило, регулятор представляет собой электронный блок управления.
Модулятор — элемент, предназначенный для изменения силы торможения в зависимости от сигнала, полученного от регулятора. Модулятор системы АБС пневматического тормозного привода показан на рисунке.
Функционально АБС делятся на два типа. Система первого типа вступает в работу при достижении транспортным средством определенной скорости (6…8 км/ч), а второго — практически сразу после начала вращения колес. Тормозную систему транспортных средств, оснащенных АБС второго типа, проверить с помощью роликового тормозного стенда невозможно.
В настоящее время требование по оснащению механических транспортных средств категорий М2, М3, N2, N3, имеющих не более четырех осей, а также прицепов категорий О3 и О4 антиблокировочными системами при их производстве является обязательным.
Рис. Модулятор АБС с пневмоприводом: 1 — подача воздуха в модулятор; 2 — электромагнитный соленоидальный клапан; 3 — сброс воздуха в атмосферу; 4 — подача воздуха к тормозной камере
Водитель транспортного средства должен предупреждаться с помощью специального визуального сигнала о любой неисправности системы электропитания или неправильном срабатывании датчика, которые влияют на эксплуатационные либо функциональные характеристики системы, включая сбои и неисправности в работе системы электропитания, внешней цепи регулятора, самого регулятора и модуляторов. Для этой цели используется желтый предупреждающий немигающий сигнал. Он загорается в момент включения АБС и гаснет, если в системе транспортного средства, находящегося в неподвижном состоянии, нет каких-либо из вышеперечисленных неисправностей. Этим сигналом должны быть оборудованы все механические транспортные средства, допущенные к буксировке прицепов, кроме транспортных средств категорий М1 и N1. Сигнал не должен загораться при наличии прицепа, не оборудованного АБС, либо при отсутствии прицепа. Эта функция является автоматической. Исправность сигнала должна легко проверяться водителем со своего места. Водитель предупреждается этим сигналом о неисправности или дефекте до приведения в действие соответствующего органа управления тормозом. Сигнал должен оставаться включенным в течение всего времени наличия неисправности (дефекта) при нахождении включателя зажигания (пускового переключателя) в положении «Включено».
Предупреждающий сигнал должен загораться при подаче электроэнергии на электрическое оборудование транспортного средства и тормозную систему. На неподвижно стоящем транспортном средстве тормозная система обеспечивает проверку отсутствия неисправностей и дефектов до выключения предупреждающего сигнала. Информация о конкретных неисправностях или дефектах, которые приводят в действие указанный сигнал, но которые не выявляются в статических условиях, должна накапливаться по мере их выявления и выводиться на индикатор при запуске двигателя, а также во всех случаях, когда включатель зажигания (пусковой переключатель) находится в положении «Включено» в течение всего времени наличия неисправности или дефекта.
На практике работоспособность АБС можно визуально оценить по функционированию предупреждающего сигнала. Следует включить зажигание транспортного средства, после чего на панели приборов на 1…2 с включается желтый предупреждающий сигнал «АБС», после чего он должен выключиться и оставаться выключенным при любых режимах работы транспортного средства.
Следует отметить, что, согласно последним изменениям, внесенным в Правила ЕЭК ООН № 13, современные транспортные средства могут быть оснащены системой визуальной сигнализации, которая при исправном состоянии АБС выключается только при движении транспортного средства со скоростью около 6.8 км/ч.
Механические транспортные средства, оснащенные АБС и допущенные к буксировке прицепов, оснащенных такой же системой, за исключением транспортных средств категорий М1 и оборудуются отдельным визуальным сигнальным устройством для АБС прицепа, которое должно отвечать тем же требованиям, что и предупреждающий сигнал механического транспортного средства-тягача.
Колеса транспортных средств могут иметь непосредственное и косвенное управления АБС. Непосредственно управляемым колесом считается колесо, к которому прикладывается сила торможения, изменяющаяся в зависимости от сигнала, подаваемого установленным на нем же датчиком. Под косвенно управляемым колесом понимается колесо, к которому прикладывается сила торможения, изменяющаяся в зависимости от сигнала, подаваемого датчиком (датчиками), установленным(-ми) на другом колесе (колесах).
На полуприцепе, оборудованном АБС, по крайней мере два колеса с противоположных сторон транспортного средства должны управляться непосредственно, а все остальные колеса — непосредственно или косвенно. В случае полных прицепов должны непосредственно управляться по крайней мере два колеса на одной передней оси и два колеса на одной задней оси (при наличии на каждой из осей как минимум одного независимого модулятора), а остальные колеса — управляться непосредственно или косвенно.
