Structura și principiul de funcționare al sistemului ABS

Trusa de siguranță activă a autoturismelor moderne include diverși asistenți și sisteme care permit fie prevenirea unei situații de urgență, fie minimizarea rănilor umane în timpul unui accident.

Printre aceste elemente se numără sistemul de frânare antiblocare. Ce este? Cum funcționează ABS-ul modern? Cum funcționează ABS și cum se conduce o mașină când acest sistem este pornit? Răspunsurile la aceste întrebări pot fi găsite în această recenzie.

Ce este sistemul de frânare antiblocare

Sistem de frânare antiblocare înseamnă un set de elemente electro-hidraulice care sunt instalate în șasiul mașinii și sunt asociate cu frânele acesteia.

Oferă o aderență mai bună pe suprafața drumului, prevenind oprirea completă a roților în timpul frânării pe suprafețe de drum instabile. Acest lucru se întâmplă adesea pe gheață sau pe drumuri umede.

Poveste

Pentru prima dată această dezvoltare a fost prezentată publicului în anii 1950. Cu toate acestea, nu a putut fi numit concept, deoarece această idee a fost dezvoltată la începutul secolului al XX-lea. Așadar, inginerul J. Francis în 1908 a demonstrat activitatea „Regulatorului” său, care a împiedicat alunecarea roților în vehiculele feroviare.

Un sistem similar a fost dezvoltat de mecanicul și inginerul G. Voisin. El a încercat să creeze un sistem de frânare pentru aeronave care să regleze în mod independent efectul hidraulic asupra elementelor de frânare, astfel încât roțile aeronavei să nu alunece de-a lungul pistei ca urmare a frânării. El a efectuat experimente cu modificări ale unor astfel de dispozitive în anii 20.

Sisteme timpurii

Desigur, ca și în cazul tuturor primelor evoluții ale oricărei invenții, inițial sistemul care previne blocarea avea o structură complexă și primitivă. Deci, Gabriel Voisin menționat mai sus a folosit o volantă și o supapă hidraulică conectată la linia de frână în proiectele sale.

Sistemul a funcționat conform acestui principiu. Volanta a fost atașată la un tambur pe o roată și rotită cu ea. Când nu există derapaj, tamburul și volanta se rotesc cu aceeași viteză. De îndată ce roata se oprește, tamburul încetinește odată cu ea. Datorită faptului că volantul continuă să se rotească, supapa liniei hidraulice s-a deschis ușor, reducând forța pe tamburul de frână.

Un astfel de sistem s-a dovedit a fi mai stabil pentru vehicul, întrucât, în cazul unei derapaje, șoferul aplică instinctiv frânele și mai mult, în loc să efectueze această procedură fără probleme. Această dezvoltare a sporit eficiența frânării cu 30%. Un alt rezultat pozitiv - mai puține anvelope uzate și uzate.

Cu toate acestea, sistemul a primit recunoașterea cuvenită datorită eforturilor inginerului german Karl Wessel. Dezvoltarea sa a fost brevetată în 1928. În ciuda acestui fapt, instalația nu a fost utilizată în transport din cauza unor defecte semnificative în proiectarea sa.

Un sistem de frânare antiderapant cu adevărat funcțional a fost utilizat în aviație la începutul anilor 50. Și în 1958, kitul Maxaret a fost instalat pentru prima dată pe o motocicletă. Royal Enfield Super Meteor a fost echipat cu un sistem antiblocare funcțional. Sistemul a fost monitorizat de Laboratorul rutier. Studiile au arătat că acest element al sistemului de frânare va reduce semnificativ accidentele de motocicletă, dintre care cele mai multe apar exact din cauza derapării atunci când roata este blocată în timpul frânării. În ciuda unor astfel de indicatori, directorul șef al departamentului tehnic al companiei de motociclete nu a aprobat producția în serie de ABS.

În mașini, un sistem antiderapant mecanic a fost utilizat doar la unele modele. Unul dintre ei este Ford Zodiac. Motivul acestei situații a fost fiabilitatea redusă a dispozitivului. Abia din anii '60. sistemul electronic de frânare antiblocare și-a găsit drumul în faimosul avion Concorde.

Sisteme moderne

Principiul modificării electronice a fost adoptat de un inginer de la Centrul de Cercetare Fiat și a denumit invenția Antiderapante. Dezvoltarea a fost vândută către Bosch, după care a fost numită ABS.

În 1971, producătorul auto Chrysler a introdus un sistem complet și eficient controlat de computer. O dezvoltare similară a fost folosită cu un an mai devreme de americanul Ford în iconicul său Lincoln Continental. Treptat, și alți producători auto de top au preluat bagheta. Până la mijlocul anilor '70, majoritatea mașinilor cu tracțiune spate aveau sisteme de frânare antiblocare electronice pe roțile motoare, iar unele erau echipate cu o modificare care funcționa pe toate cele patru roți.

Din 1976, o dezvoltare similară a început să fie utilizată în transportul de mărfuri. În 1986, sistemul a fost numit EBS, deoarece funcționa în întregime pe electronică.

Scopul sistemului de frânare antiblocare

Adesea, când frânează pe o suprafață instabilă (gheață, zăpadă rulată, apă pe asfalt), șoferul observă o reacție complet diferită decât se aștepta - în loc să încetinească, vehiculul devine incontrolabil și nu se oprește deloc. Mai mult, apăsarea mai puternică a pedalei de frână nu ajută.

Când frânele sunt acționate brusc, roțile sunt blocate și, datorită aderenței slabe pe șină, acestea pur și simplu nu mai rotesc. Pentru a preveni apariția acestui efect, trebuie să aplicați frânele fără probleme, dar în caz de urgență, șoferul apasă necontrolat pedala pe podea. Unii profesioniști de pe suprafețe instabile vor apăsa și elibera pedala de frână de mai multe ori pentru a încetini vehiculul. Datorită acestui fapt, roțile nu sunt blocate și nu derapează.

Oricât de trist s-ar părea, nu toată lumea reușește să stăpânească această abilitate și unii nici măcar nu consideră necesar să facă acest lucru, ci pur și simplu cumpără anvelope profesionale scumpe, cu o fiabilitate mai mare a aderenței. Pentru astfel de cazuri, producătorii echipează majoritatea modelelor lor cu un sistem de frânare antiblocare.

ABS vă permite să mențineți controlul asupra vehiculului într-o situație de urgență, împiedicând roțile să se oprească complet când frâna este acționată.

Dispozitiv ABS

Dispozitivul ABS modern include un număr mic de elemente. Se compune din:

• Senzor de rotație a roții. Astfel de dispozitive sunt instalate pe toate roțile. Unitatea de control electronic analizează parametrii care provin de la fiecare dintre acești senzori. Pe baza datelor primite, ECU activează / dezactivează independent sistemul. Cel mai adesea, astfel de dispozitive de urmărire funcționează pe principiul unui senzor Hall;
• Unitate de control electronic. Fără ea, nu va funcționa, deoarece este nevoie de „creiere” pentru a colecta informații și a activa sistemul. La unele autoturisme, fiecare sistem are propriul ECU, cu toate acestea, producătorii instalează adesea o unitate care procesează toate elementele sistemului de siguranță activă (stabilitate direcțională, ABS, control al tracțiunii etc.);
• Dispozitive executive. În designul clasic, aceste elemente sunt un bloc cu un set de supape, acumulatori de presiune, pompe etc. Uneori în literatura tehnică puteți găsi numele de hidromodulator, care se aplică acestor elemente.

O caracteristică a sistemului ABS este că acesta poate fi conectat la sistemul de frânare al nici măcar celei mai noi mașini. Cel mai adesea, acestea sunt un kit care este conectat pur și simplu la linia de frână și la sistemul electric al mașinii.

Cum funcționează ABS-ul

În mod convențional, activitatea sistemului de frânare antiblocare este împărțită în 3 etape:

1. Blocarea roților - ECU trimite un semnal pentru a activa sistemul;
2. Acționarea actuatorului - blocul hidraulic modifică presiunea din sistem, ceea ce duce la deblocarea roților;
3. Dezactivarea sistemului la restabilirea rotației roții.

Merită luat în considerare faptul că întregul proces este controlat de algoritmi încorporați în software-ul unității de control. Fiabilitatea sistemului constă în faptul că este declanșat chiar înainte ca roțile să piardă tracțiunea. Un analog care funcționează numai pe baza datelor de rotație a roților ar avea un design și un principiu de funcționare mai simple. Cu toate acestea, un astfel de sistem nu ar funcționa mai bine decât primele modele ale lui Gabriel Voisin.

Din acest motiv, ABS nu reacționează la schimbările de viteză ale roții, ci la forța de apăsare a pedalei de frână. Cu alte cuvinte, sistemul este declanșat în avans, ca și cum ar avertiza o posibilă derapare, determinând atât viteza de rotație a roților, cât și forța de apăsare a pedalei. Unitatea de control calculează alunecarea posibilă și activează dispozitivul de acționare.

Sistemul funcționează în conformitate cu următorul principiu. De îndată ce apare o situație de urgență (șoferul a apăsat brusc pedala de frână, dar roțile nu sunt încă blocate), hidromodulatorul primește un semnal de la unitatea de comandă și închide două supape (intrare și ieșire). Acest lucru stabilizează presiunea liniei.

Servomotorul pulsează apoi lichidul de frână. În acest mod, hidromodulatorul poate oferi fie o manevrare lentă a roții, fie poate crește / micșora independent presiunea lichidului de frână. Aceste procese depind de modificarea sistemului.

Atunci când ABS este declanșat, șoferul îl va simți imediat prin pulsația frecventă, care este transmisă și pedalei. Puteți afla dacă sistemul este activ sau nu prin mângâierea de pe butonul de activare. Însăși principiul funcționării sistemului repetă abilitățile șoferilor experimentați, doar că o face mult mai repede - de aproximativ 20 de ori pe secundă.

Tipuri de sisteme de frânare antiblocare

Datorită îmbunătățirii sistemelor de siguranță activă, patru variante de ABS pot fi găsite pe piața pieselor auto:

• Canal unic. Semnalul către unitatea de control și înapoi este alimentat simultan printr-o singură linie cablată. Cel mai adesea, mașinile cu tracțiune față sunt echipate cu aceasta, și apoi numai pe roțile motoare. Acest sistem funcționează indiferent de roata blocată. Această modificare are o supapă la intrarea hidromodulatorului și una la ieșire. De asemenea, folosește un senzor. Această modificare este cea mai ineficientă;
• Două canale. În astfel de modificări, se folosește așa-numitul sistem de bord. Controlează partea dreaptă separat de stânga. Această modificare sa dovedit a fi destul de fiabilă, deoarece, în caz de urgență, mașina este transportată pe marginea drumului. În acest caz, roțile din partea dreaptă și din partea stângă sunt pe o suprafață diferită, prin urmare, ABS trebuie să trimită și semnale diferite către servomotoare;
• Trei canale. Această modificare poate fi numită în siguranță un hibrid dintre primul și al doilea. În astfel de ABS, plăcuțele de frână din spate sunt controlate de un canal, ca în primul caz, iar roțile din față funcționează pe principiul unui ABS de la bord;
• Patru canale. Aceasta este cea mai eficientă modificare până în prezent. Are un senzor individual și un hidromodulator pentru fiecare roată. Un ECU controlează rotația fiecărei roți pentru o tracțiune maximă.

Moduri de operare

Funcționarea unui sistem ABS modern poate fi efectuată în trei moduri:

1. Modul de injecție. Acesta este modul standard, care este utilizat în toate variantele clasice ale sistemului de frânare. Într-un sistem de frânare antiblocare, supapa de evacuare este închisă și supapa de admisie este deschisă. Din acest motiv, atunci când pedala de frână este apăsată, lichidul începe să se miște în circuit, punând în mișcare cilindrul de frână al fiecărei roți.
2. Modul Hold. În acest mod, unitatea de control detectează că una dintre roți decelerează mult mai repede decât celelalte. Pentru a preveni pierderea contactului cu drumul, ABS-ul blochează supapa de admisie a unei anumite linii de roată. Datorită acestui lucru, nu există nicio forță asupra etrierului, dar, în același timp, celelalte roți continuă să încetinească.
3. Modul de eliberare a presiunii. Acest mod este activat dacă cel anterior nu a putut face față blocării roților rezultată. În acest caz, supapa de admisie a conductei continuă să fie închisă, iar supapa de evacuare, dimpotrivă, se deschide pentru a elibera presiunea în acest circuit.

Eficacitatea frânării atunci când sistemul ABS este activat depinde de cât de eficient se schimbă de la un mod la altul. Spre deosebire de un sistem de frânare standard, cu ABS activat, nu este nevoie să acționați în mod repetat frânele pentru a împiedica roțile să-și piardă tracțiunea. În acest caz, șoferul trebuie să apese complet pedala de frână. Restul lucrărilor va fi făcut de sistemul însuși.

Caracteristici ale conducerii unei mașini cu ABS

Pe cât de fiabil este sistemul de frânare dintr-o mașină, acesta nu elimină necesitatea de a atrage atenția șoferului. Sistemul de frânare antiblocare are propriile sale caracteristici. Dacă nu sunt luate în considerare, atunci mașina poate pierde stabilitatea. Iată regulile de bază pentru situații de urgență:

1. Dacă mașina este echipată cu un ABS simplu, atunci pentru ca aceasta să se activeze, trebuie să apăsați brusc pedala de frână. Unele modele moderne sunt echipate cu un asistent de frânare. În acest caz, unitatea de control detectează posibilitatea pierderii tracțiunii și activează acest asistent. Chiar și cu o ușoară presiune pe pedală, sistemul este activat și crește independent presiunea în linie până la parametrul dorit;
2. După cum sa menționat deja, când sistemul este activat, pedala de frână pulsează. Un șofer fără experiență crede imediat că i s-a întâmplat ceva mașinii și decide să elibereze frâna;
3. Când conduceți pe anvelope cu șuruburi, este mai bine să opriți ABS-ul, deoarece șuruburile din anvelope își au eficiența chiar atunci când roata este blocată;
4. În timp ce conduceți pe zăpadă slabă, nisip, pietriș etc. ABS este, de asemenea, mai inutil decât util. Faptul este că o roată blocată în fața ei colectează o mică denivelare din materialul care alcătuiește drumul. Acest lucru creează o rezistență suplimentară la alunecare. Dacă roata se rotește, nu va exista un astfel de efect;
5. De asemenea, este posibil ca sistemul ABS să nu funcționeze adecvat atunci când circulă rapid pe suprafețe neuniforme. Chiar și cu o frânare ușoară, o roată în aer se va opri rapid, ceea ce va provoca unitatea de control să activeze dispozitivul atunci când nu este necesar;
6. Dacă ABS-ul este pornit, frânele trebuie folosite și în timpul manevrei. Într-o mașină normală, acest lucru va provoca doar un derapaj sau un subteran. Cu toate acestea, mașina cu ABS este mai dispusă să asculte volanul atunci când sistemul antiblocare este activ.

Performanța de frânare

Sistemul ABS nu numai că scurtează distanța de oprire, dar oferă și control maxim asupra vehiculului. În comparație cu o mașină care nu este echipată cu acest sistem, vehiculele cu ABS vor frâna cu siguranță mai eficient. Nu trebuie dovedit. Pe lângă distanța de frânare mai scurtă într-o astfel de mașină, anvelopele se vor uza mai uniform, deoarece forțele de frânare sunt distribuite uniform pe toate roțile.

Acest sistem va fi apreciat în special de șoferii care circulă adesea pe drumuri cu suprafețe instabile, de exemplu, când asfaltul este umed sau alunecos. Deși niciun sistem nu este capabil să elimine complet toate erorile, să protejeze șoferii de o urgență (nimeni nu a anulat atenția și previziunea șoferului), frânele ABS fac vehiculul mai previzibil și mai ușor de gestionat.

Având în vedere performanța ridicată de frânare, mulți experți recomandă ca începătorii să se obișnuiască să conducă vehicule cu ABS, ceea ce va spori siguranța pe drum. Desigur, dacă șoferul încalcă regulile de depășire și limitele de viteză, sistemul ABS nu va putea preveni consecințele unor astfel de încălcări. De exemplu, oricât de eficient ar fi sistemul, este inutil dacă șoferul nu a iernat mașina și continuă să circule cu cauciucuri de vară.

Funcționare ABS

Sistemul ABS modern este considerat a fi un sistem fiabil și stabil. Poate funcționa corect pentru o lungă perioadă de timp, dar are nevoie totuși de o funcționare adecvată și de întreținere în timp util. Unitatea de control se defectează rar.

Dar dacă luăm senzori de rotație a roților, atunci acesta este cel mai vulnerabil punct dintr-un astfel de sistem. Motivul este că senzorul determină viteza de rotație a roții, ceea ce înseamnă că aceasta trebuie instalată în imediata apropiere a acesteia - pe butucul roții.

Când mașina este condusă prin noroi, bălți, nisip sau zăpadă umedă, senzorul devine foarte murdar și poate fie să se defecteze rapid, fie să dea valori incorecte, ceea ce va duce la instabilitatea sistemului. Dacă bateria este scăzută sau tensiunea din sistemul de bord al mașinii este scăzută, unitatea de control va opri sistemul din cauza tensiunii prea scăzute.

Dacă sistemul eșuează, mașina nu își va pierde frânele. Doar în acest caz, șoferul trebuie să poată încetini pe un drum instabil cu ajutorul unui sistem clasic de frânare.

Performanta ABS

Deci, sistemul ABS vă permite să efectuați frânarea de urgență în siguranță și, de asemenea, face posibilă efectuarea manevrelor cu pedala de frână complet apăsată. Acești doi parametri importanți fac din acest sistem o parte integrantă a unui vehicul echipat cu un sistem avansat de siguranță activă.

Prezența ABS este opțională pentru un șofer experimentat. Dar un începător trebuie să învețe o mulțime de abilități diferite în primii doi ani, așa că este de preferat ca mașina unui astfel de șofer să aibă mai multe sisteme care oferă plasă de siguranță.

Un șofer cu experiență fără dificultate (mai ales dacă își conduce mașina de mulți ani) va putea controla momentul blocării roților prin schimbarea efortului pe pedala de frână. Dar chiar și cu o experiență lungă de condus, un sistem multicanal poate concura cu o astfel de abilitate. Motivul este că șoferul nu este capabil să controleze forța pe o roată individuală, dar ABS-ul poate (un sistem cu un singur canal funcționează ca un șofer experimentat, schimbând forța pe întreaga linie de frână).

Însă sistemul ABS nu poate fi considerat un panaceu în situații de urgență pe orice drum. De exemplu, dacă mașina a derapat pe nisip sau pe zăpadă afanată, atunci, dimpotrivă, va determina o distanță de frânare crescută. Pe un astfel de drum, dimpotrivă, blocarea roților va fi mai utilă - acestea se înfundă în pământ, ceea ce accelerează frânarea. Pentru ca mașina să fie universală pe orice tip de suprafață de drum, producătorii de modele moderne de mașini își echipează produsele cu un ABS comutabil.

Care sunt defectele?

În ceea ce privește fiabilitatea sistemului de frânare antiblocare, acesta este unul dintre cele mai fiabile sisteme din mașină. Elementele sale rareori eșuează și cel mai adesea acest lucru se datorează încălcării regulilor de funcționare și întreținere. Toate componentele electronice sunt protejate în mod fiabil de suprasarcini prin siguranțe și relee, astfel încât unitatea de control nu va defecta.

Cele mai frecvente defecțiuni ale sistemului sunt defectarea senzorilor roților, deoarece sunt situate în locuri în care este extrem de dificil să se excludă pătrunderea apei, a prafului sau a murdăriei. Dacă rulmentul butucului este prea slab, senzorii se vor defecta.

Alte probleme sunt deja asociate mai mult cu sistemele însoțitoare ale mașinii. Un exemplu în acest sens este căderea de tensiune în rețeaua electrică a unei mașini. În acest caz, ABS va fi dezactivat din cauza releului activat. Aceeași problemă poate fi observată și la supratensiunile din rețea.

Dacă sistemul de frânare antiblocare se oprește singur, nu intrați în panică - mașina se va purta pur și simplu ca și cum nu ar avea ABS.

Repararea și întreținerea sistemului de frânare al unei mașini cu ABS are propriile sale caracteristici. De exemplu, înainte de a schimba lichidul de frână, cu contactul oprit, apăsați frâna de mai multe ori și eliberați-o (de aproximativ 20 de ori). Aceasta va elibera presiunea din acumulatorul corpului supapei. Pentru a afla cum să înlocuiți corect lichidul de frână și apoi să purgați sistemul, citiți într-un articol separat.

Șoferul va afla imediat despre defecțiunea ABS prin semnalul corespunzător de pe tabloul de bord. Dacă lampa de avertizare se aprinde și apoi se stinge - ar trebui să acordați atenție contactului senzorilor de roată. Cel mai probabil, din cauza pierderii contactului, unitatea de control nu primește un semnal de la aceste elemente și semnalează o defecțiune.

Avantajele și dezavantajele sistemului

Nu este nevoie să vorbim mult despre avantajele sistemului de frânare antiblocare, deoarece principalul său avantaj este stabilizarea mașinii în cazul alunecării roții în timpul frânării. Iată avantajele unei mașini cu un astfel de sistem:

• În timpul ploii sau pe gheață (asfalt alunecos), mașina arată o stabilitate și o controlabilitate mai mari;
• Când efectuați o manevră, puteți utiliza în mod activ frânele pentru un răspuns mai bun la direcție;
• Pe suprafețe netede, distanța de frânare este mai mică decât o mașină fără ABS.

Unul dintre dezavantajele sistemului este că nu se descurcă bine cu suprafețele de drum moi. În acest caz, distanța de frânare va fi mai mică dacă roțile sunt blocate. Deși cele mai recente modificări ale ABS iau deja în considerare caracteristicile solului (modul corespunzător este selectat pe selectorul transmisiei) și se adaptează la situația rutieră dată.

În plus, principiul de funcționare al ABS și avantajele acestuia este descris în următorul videoclip:

Principiile de lucru ABS

Video pe tema

La sfârșitul recenziei, vă oferim un scurt videoclip despre cum să frânați o mașină cu și fără ABS:

Frânare cu sau fără ABS

Întrebări și răspunsuri:

Ce înseamnă sistemul de frânare antiblocare? Este un sistem electronic care previne blocarea roților în timpul frânării prin reducerea scurtă a presiunii lichidului de frână.

Pentru ce este un sistem de frânare antiblocare? Dacă frânele sunt aplicate brusc, roțile pot pierde tracțiunea și mașina va deveni instabilă. ABS oferă frânare cu impuls, permițând roților să mențină tracțiunea.

Cum funcționează sistemul de frânare antiblocare? Sistemele electronice monitorizează blocarea și alunecarea roților. Datorită supapelor de pe fiecare etrier de frână, presiunea TJ pe un anumit piston este reglată.

Cum se frânează cu sistemul de frânare antiblocare? La mașinile cu ABS, trebuie să apăsați pedala până la capăt, iar sistemul însuși va oferi frânare cu impuls. Nu este nevoie să apăsați/eliberați pedala în timpul frânării.