Датчик ABS: тормозить по всем правилам

Идея ABS (антиблокировочной системы или Anti-lock Brake System) появилась почти 100 лет назад, в период стремительного роста скорости передвижения. Высокая (на те времена, конечно) скорость и всё более эффективные тормоза поставили автоконструкторов перед проблемой: как сделать торможение максимально безопасным?

Патент на устройство, предотвращающее блокировку колес при торможении, был зарегистрирован еще в 1936 году. Но у владельца патента – компании Bosch – не было технических возможностей для реализации своей идеи. Серийная установка системы ABS впервые была реализована на автомобилях Mercedes только в 1978 году, а чуть позже идею подхватил и концерн BMW. С тех пор конструкция ABS постоянно совершенствуется, но принцип работы остается неизменным.

Mercedes-Benz S-класса 1978 года выпуска,
первый серийный автомобиль
с установленной системой ABS

Принцип работы ABS

В отличие от распространенного мнения, основная задача ABS не столько в сокращении тормозного пути (для этого существуют современные тормозные колодки и прочие хитрости тормозной системы), а в основном в сохранении управляемости автомобиля при торможении. Когда колеса не крутятся (полностью заблокированы), а машина продолжает по инерции двигаться вперед, на траекторию ее движения уже никак нельзя повлиять. То есть она будет скользить на неподвижных колесах прямо, боком, задом – как угодно, только не так, как нужно водителю. При полностью заблокированных колесах дорожная ситуация превращается в натуральный боулинг: препятствие-кегля, на которое неумолимо надвигается неуправляемая железная туша…

Для предотвращения этого и служит система ABS: чуткая электроника не позволяет заблокировать колеса, а делает их вращение прерывистым. Доля секунды на проворот колеса – доля секунды на блокировку. В этом режиме не только происходит эффективное торможение, но и сохраняется управляемость, что позволяет всё-таки объехать «кеглю» и не сорваться в занос. Пока колеса вращаются, даже на минимальной скорости, машина будет слушаться руля. При блокировке колес автомобиль превращается в «тело, движущееся по инерции».

Устройство системы ABS

Антиблокировочная система состоит из нескольких узлов.

Датчики частоты вращения подают информацию на блок управления о состоянии колес и качестве дорожного покрытия.

Блок управления обрабатывает информацию и координирует работу основного блока клапанов, соединенного с тормозной системой. С помощью магнитных клапанов регулируется подача давления тормозной жидкости к каждому из суппортов.

Во время торможения информация продолжает обрабатываться компьютером и режим работы системы корректируется в зависимости от дорожной ситуации и качества покрытия.

В современных автомобилях используется самая эффективная четырехканальная система: датчики установлены возле каждого колеса и, соответственно, регулировка вращения тоже выполняется для каждого из колес в отдельности. Это особенно удобно на тяжелой дороге, когда под каждым из колес может быть покрытие разного качества (асфальт, снег, лед, вода), где больше опасность заноса.

Четырехканальная система ABS: 1. Блок управления.
2. Датчики скорости вращения колес. 3. Тормозная магистраль.
4. Главный тормозной цилиндр и гидромодулятор АБС.

Трехканальная система состоит из датчиков, расположенных у каждого из передних колес и общего датчика на заднем мосту. Соответственно проходит и регулировка вращения: передние колеса регулируются по отдельности, задние – вместе.

Самая дешевая, но и наименее эффективная двухканальная система регулируется двумя датчиками: один возле переднего колеса, второй возле диагонального от него заднего. Соответственно и управление осуществляется для передней или задней колесной пары.

Виды датчиков

На сегодняшний день используются датчики двух типов: более простые и дешевые пассивные датчики и на порядок более точные активные.

Датчик ABS состоит из двух частей: одна (сам датчик) закреплена неподвижно возле колеса. Для определения скорости вращения напротив датчика устанавливается индикатор вращения, закрепленный на ступице, подшипнике ступицы, ШРУСе и т.д. Скорость вращения считывается датчиком, а компьютер обрабатывает поступающую информацию для оценки дорожной ситуации.

Пассивный датчик АБС состоит из постоянного магнита с сердечником в металлической обмотке.

При прохождении импульсного (зубчатого) колеса через магнитное поле в катушке возникает переменный ток, показатели которого зависят от скорости вращения колеса. Именно эти показатели (частота и амплитуда) анализируются блоком управления, и на основании полученных данных выполняется торможение. Пассивные датчики имеют свои достоинства и недостатки: они надежны, не боятся загрязнений, не требуют подключения к внешним источникам энергии, практически не изнашиваются. Но эффективно работать начинают при скорости автомобиля не ниже 5 км/ч, и точность их работы не на высшем уровне.

Следующей ступенью эволюции стали активные датчики, на порядок более точные в работе. В автомобилях применяются магниторезистивные датчики и датчики Холла.

Для магниторезистивных датчиков применяется импульсное кольцо с чередующимися постоянными магнитами, закрепленное на ступице колеса. Сам датчик состоит из полупроводника, на который подается постоянный ток. При прохождении через магнитное поле меняется показатель сопротивления на полупроводнике, что и регистрирует блок управления.

Датчик, основанный на эффекте Холла, является самым точным, но и самым сложным по конструкции, а значит, самым недолговечным. На полупроводниковую пластину подводится постоянное напряжение, и под воздействием переменного магнитного поля от импульсного кольца на ней возникает разность потенциалов, которая регистрируется и обрабатывается встроенной микросхемой. После обработки сигнал поступает в блок управления.

Неисправности датчиков ABS

Датчики, особенно старой конструкции, сами выходят из строя довольно редко: ломаться в них нечему, механических элементов нет. В большинстве случаев причиной неисправности становится либо поврежденная проводка, либо неквалифицированное вмешательство (что-то забыли подключить), либо механическое повреждение, например, при ДТП.

О том, что в системе ABS не всё в порядке, свидетельствует сигнальная лампочка на приборной панели. В норме она загорается в момент старта и гаснет через несколько секунд после запуска двигателя. Любые ее включения – сигнал к тому, что нужна диагностика системы и замена поврежденных элементов.

Еще одна причина неисправности системы – скачки напряжения в бортовой сети. Поэтому при проверке обращают внимание на состояние аккумулятора.

Сигнал о неисправности и срабатывание системы при нормальном (не экстренном) торможении возможен при езде на старой резине, которая намного хуже держит сцепление с дорогой.

Также поломка датчиков возможна при воздействии сильного магнитного поля, но это больше проблема спецтранспорта, а не обычных городских легковушек.

Причиной некорректной работы может быть люфт подшипника, на который установлено импульсное кольцо, либо поломка самого кольца.

В любом случае, если сам датчик вышел из строя, его не ремонтируют, а меняют на новый. Всё, что касается тормозной системы и курсовой устойчивости, должно работать «на отлично» без вариантов.

Что будет, если откажет система ABS?

ABS – это не тормоза, так что при отказе системы водитель всё равно сможет остановить автомобиль. Просто в этом случае ухудшается маневренность во время торможения, возникает опасность заноса. Но и сами тормоза, и гидропривод будут работать в штатном режиме.

Отказ ABS происходит почти всегда внезапно и в самый ненужный момент. Чтобы это не произошло, при первых признаках проблемы (загорелась, мигает, периодически загорается и гаснет лампа ABS на панели управления), нужно выполнить диагностику системы и ремонт (замену) поврежденных элементов.

Проверить работоспособность системы можно на практике: на пустой дороге резко затормозить. Если под педалью чувствуется частая пульсация и слышна «трещотка» клапанов системы, значит, она в рабочем состоянии. Если же ABS никак себя не проявляет, настало время диагностики и ремонта.

Что еще влияет на эффективность торможения

Система ABS помогает сохранить управляемость автомобилем, но при этом может ухудшить скорость торможения на льду или бездорожье. Максимальной эффективности можно достичь при совокупности нескольких факторов:

• нормальное состояние тормозных механизмов (диски, колодки, суппорта),
• идеальная работа всех элементов гидропривода тормозной системы,
• нормальное состояние подвески и амортизаторов, поскольку они тоже принимают участие в перераспределении инерции при резкой остановке автомобиля,
• НЕлысые покрышки.

Говорить о том, что всё зависит от мастерства водителя, бесполезно: на дороге может случиться абсолютно всё, и в экстренной ситуации лучше иметь на своей стороне работающую электронику (у которой скорость реакции намного выше, чем у человека), а значит, дополнительный шанс на благополучный исход.

О том, как выбрать новый датчик ABS, расскажет наш "Гид покупателя".