Антиблокировочная система

Антиблокировочная система (АБС, ABS); нем. Antiblockiersystem, англ. Anti-lock braking system) — система, предотвращающая блокировку колёс транспортного средства при торможении. Основное предназначение системы состоит в том, чтобы предотвратить потерю управляемости транспортного средства в процессе резкого торможения и исключить вероятность его неконтролируемого скольжения.

История

Впервые разработки в области тормозных систем начались в 20-е годы XX века компанией BOSCH. В те времена на большинстве автомобилей были механические тормоза с тросовым приводом и требовали от водителя недюжей физической силы, иными словами приходилось сильно давить на педаль тормоза, вызывая тем самым блокировку колёс, что в свою очередь негативно сказывалось на управляемости автомобиля. Позже появились гидравлические тормоза c вакуумным усилителем, но и эта система не решала проблемы блокировки колёс.

В 1936 году BOSCH запатентовала технологию предотвращения блокировки колёс при резком торможении. Но на практике реализовать эту идею не удалось из-за отсутствия в те годы цифровой электроники, которая позволила бы за доли секунды реагировать на блокировку колёс.

Ситуация изменилась в 1960-е годы с появлением полупроводниковых технологий, которые постепенно дошли и до автомобильной промышленности. Но первые образцы ABS, появившееся в 1971 году на одной из моделей концерна General Motors оказались даже опасными, поскольку не решали проблемы заклинивания передних ведущих колёс.

Первую по настоящему работоспособную ABS изобрели всё таки немцы. Кроме BOSCH, с 1964 года над созданием ABS начала работу ещё одна немецкая компания Teldix GmbH. Её инженер Гейнц Либер и разработал фундаментальные основы будущей ABS. Позже он возглавил отдел электрики и электроники концерна Deimler-Benz и в 1970 году Deimler-Benz торжественно объявил о создании первых работоспособных ABS. Но комплексные испытания этой системы выявили один существенный недостаток - ненадёжность электронных компонентов. По предлжению Deimler-Benz к проекту были привлечены инженеры BOSCH, которые работали независимо от Либера и приобрели огромный опыт в области автомобильной электороники.

Таким образом для работы по созданию серийной антиблокировочной системы объединились удачные идеи Либера и огромный опыт инженеров BOSCH в сфере разработки и производства цифровых электронных компонентов.

И в середине 1970-х годов ABS начали устанавливать опционально (по желанию клиента) на автомобили представительского класса, а с 1978 года штатно на двух немецких автомобилях - Mersedes Benz W116 (S-класс) и BMW 7-й серии. С июля 2004 года каждый новый автомобиль, продаваемый в странах Евросоюза, оборудован ABS в стандартной комплектации.

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

АБС устанавливается на легковых и грузовых автомобилях, мотоциклах, прицепах, а также на колёсном шасси самолётов.

Принцип действия АБС

При движении транспортного средства пятно контакта его колёс находится в неподвижности относительно дорожного полотна, то есть на колесо действует сила трения покоя. Так как эта сила больше, чем сила трения скольжения, замедление при вращении колёс со скоростью, соответствующей скорости движения транспортного средства, будет эффективнее, чем замедление при проскальзывании колёс относительно дорожного полотна. Кроме того, транспортное средство, одно или несколько колёс которого находятся в скольжении, теряет управление.



Устройство системы

АБС состоит из следующих основных компонентов:
• датчики скорости либо ускорения (замедления), установленные на ступицах колёс транспортного средства;
• управляющие клапаны, которые являются элементами модулятора давления, установленные в магистрали основной тормозной системы;
• блок управления, получающий сигналы от датчиков и управляющий работой клапанов.

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

Этот процесс повторяется несколько раз (или несколько десятков раз) в секунду, и как правило приводит к заметной пульсации тормозной педали. Обычно именно по этому признаку водитель может определить момент срабатывания АБС.

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

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

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

Эффективность работы АБС
В ряде случаев наличие АБС позволяет достичь существенно более короткого тормозного пути, чем при её отсутствии. Кроме того, АБС позволяет водителю сохранять контроль над транспортным средством во время экстренного торможения, то есть сохраняется возможность совершения достаточно резких манёвров непосредственно в процессе торможения. Сочетание двух этих факторов делает АБС очень существенным плюсом в обеспечении активной безопасности транспортных средств.

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

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

В некоторых условиях работа АБС может привести к увеличению тормозного пути. На рыхлых поверхностях, таких как глубокий снег, песок или гравий, заблокированные при торможении колёса начинают зарываться в поверхность, что даёт дополнительное замедление.
Не заблокированные колёса тормозят в этих условиях медленнее. Для того чтобы можно было эффективно тормозить в таких условиях, АБС часто делают отключаемой. Кроме того, некоторые типы АБС имеют специальный алгоритм торможения для рыхлой поверхности, который приводит к многочисленным кратковременным блокировкам колёс. Такая техника торможения позволяет достичь эффективного замедления без потери управляемости, как при полной блокировке. Тип поверхности может быть установлен водителем вручную или может определяться системой автоматически, путём анализа поведения автомобиля или при помощи специальных датчиков определения дорожного покрытия.