Антиблокировочная система abs что это: Антиблокировочная система ABS. Устройство и принцип действия ABS автомобиля

Антиблокировочная система тормозов ABS – что это такое

АБС – аббревиатура, расшифровывающаяся как «антиблокировочная система» (по-английски ABS – «анти-лок брэйкинг систэм»).

Содержание статьи:

Предназначение системы

АБС является частью тормозной системы, а, следовательно, от неё напрямую зависит безопасность водителя и его пассажиров. Главное предназначение АБС, как уже ясно из названия, предотвращение полной блокировки колёс при торможении.

Блокировка колёс при резком нажатии на педаль тормоза является одним наиболее опасных явлений, особенно если она произошла на полной скорости. Следствием этого становится потеря управления машиной и снижение её устойчивости, что, в свою очередь, — прямой путь к автокатастрофе.

Сегодня АБС стала одной из основных систем активной безопасности движения автомобиля. Согласно статистическим данным, она устанавливается на ¾ всех выпускаемых в мире механических транспортных средств – автомобилях, мотоциклах, автобусах, а также прицепах и полуприцепах.

На современных автомобилях антиблокировочная система устанавливается в комплекте и с другими сложными системами управления и контроля, такими как антипробуксовочная система, электронная стабилизирующая система и т.д.

История создания

Первые антиблокировочные механизмы появились в начале ХХ века, и предназначались для предотвращения блокировки колёс паровозов и железнодорожных вагонов. Блокировка колёс локомотивов часто становилась причиной схода поездов с рельс, влекущих за собой значительный материальный ущерб и человеческие жертвы.

В 1920-х годах тормозные системы начали устанавливать на шасси большегрузных самолётов, для сокращения длины пробега при посадке. Во избежание «мёртвого» схватывания шасси и неизбежного переворота через нос, на самолёты одновременно с тормозами начали устанавливать АБС.

На автомобилях же антиблокираторы появились гораздо позже. В конце 30-х годов немецкая компания «Бош» получила патент на концепт антиблокировочной системы для автомашин.

Однако на практике создать эффективно работающую и достаточно недорогую АБС для машин в те годы не получилось из-за низкого научно-технического уровня автомобильной промышленности.

Ситуация изменилась к лучшему в 1960-е годы, с появлением полупроводников. Первенцами, примерившими АБС, стали авто американской компании

«Дженерал Моторс» (1970г.).

Годом позже о создании АБС объявил немецкий концерн «Даймлер-Бенц». В 1970-е работу над собственными модификациями антиблокираторов колёс вели уже все ведущие автомобильные концерны Запада.

Первоначально АБС стоила достаточно дорого (до 10% от всей цены авто), и устанавливалась на авто высокого класса в качестве дополнительной опции, по желанию покупателя.

Первой же моделью, на которой антиблокировочная система ставилась в штатном режиме, стала БМВ-семёрка 1978г. выпуска. Начиная с 2004г., согласно евростандартам, каждая автомашина, выпускаемая в ЕС, должна обязательно оборудоваться АБС.

Принцип действия

Эффективность действия АБС основывается на следующем факте: протяжённость тормозного пути автомобиля с полностью заблокированными колёсами больше, нежели у авто с колёсами, вращающимися с небольшой скоростью.

Дело в том, что трение скольжения всегда меньше по коэффициенту трения покоя (в точке соприкосновения с дорожным покрытием вращающееся колесо находится в покое).

Для предотвращения блокировки требуется

произвести усилие на педаль тормоза несколько меньшее, требующегося для полного схватывания колеса.

Опытный водитель способен интуитивно уловить данный момент, и регулировать силу торможения усилием ноги, давящей на педаль. Но водитель-новичок, либо шофёр, севший за руль чужого авто, не сразу сможет уловить необходимое усилие. В этом-то случае на помощь и приходит антиблокировочная система.

Антиблокировочная электроника следит за частотой вращения каждого колеса, и когда тормозная система «схватывает» их, и машина начинает двигаться по дороге юзом, АБС в доли секунды уменьшает тормозное усилие, возвращая водителю контроль над автомобилем.

Возникающее в результате действия АБС прерывистый характер торможения, позволяет шофёру в случае необходимости корректировать движение автомашины при экстренной остановке.    

Из чего состоит система

Система состоит из нижеперечисленных деталей и компонентов:

• Электронные датчики скорости вращения колёс.
• Датчики ускорения/замедления вращения колеса.
• Клапаны, изменяющие давление тормозных элементов (дисков или барабанов) на колесо. Устанавливаются в системах подачи тормозной жидкости.
• Электронный блок, обрабатывающий сигналы, получаемые от датчиков, и отдающий приказы клапанам на уменьшение, или увеличение давления тормозной жидкости в системе.

Процесс «схватывания-отпускания» колёс системой АБС происходит в среднем 10-20 раз в секунду, чем обеспечивается плавность, и в то же время быстрота торможения.

Антиблокировочная система (ABS) | ABS

При экстренном торможении с обычной тормозной системой существует опасность блокировки колес и заноса автомобиля. Система ABS решает эту проблему, регулируя давление в системе тормозного привода таким образом, что блокировка колес предотвращается на любом дорожном покрытии, а автомобиль остается управляемым. Устойчивость автомобиля при движении должна сохраняться как на сухом асфальтовом покрытии, так и на скользкой дороге и при любом качестве дорожного полотна, а автомобиль должен оставаться легко управляемым для «обычного» водителя.

Основные функции системы ABS и ее устройство

На рисунке представлен автомобиль с системой ABS. Для регулирования процессом торможения блок управления получает входную информацию от датчиков вращения колес, которые сообщают блоку управления угловую скорость вращения колес. В результате обработки этой информации в блоке управления определяется контрольная скорость автомобиля, которая учитывается при процессах регулирования.

Рисунок. Легковой автомобиль с системой ABS

1. Датчик угловой скорости вращения
2. Колесный тормозной цилиндр
3. Гидроагрегат с главным тормозным цилиндром
4. Блок управления
5. Сигнальная лампа

Любое изменение угловой скорости вращения одного или нескольких колес фиксируется и при сильном снижении скорости вращения в пределах одного промежутка времени или относительно контрольной скорости воспринимается как опасность блокировки.

Для предотвращения блокировки тормозное усилие сначало поддерживается на уровне достигнутого значения и не понижается (удержание тормозного усилия).

Если вращение колеса продолжает замедляться, то тормозное усилие снижается, в результате чего колесо притормаживается меньше. При этом обеспечивается возможность возобновления ускорения колеса, вследствие чего автомобиль остается управляемым.

При достижении некоторого предельного значения блок управления определяет необходимость повышения тормозного усилия для предотвращения прокручивания колес (повышение тормозного усилия).

После этого процесс регулирования начинается заново. В зависимости от качества дорожного полотна могут выполняться от 4 до 10 циклов регулирования в секунду до нижнего порога регулирования, составляющего прибл. 4 км/ч.

При выполнении всех процессов — удержание, снижение, повышение тормозного усилия — блок управления управление одним или несколькими электромагнитными клапанами, которые в гидроагрегате объединены в один узел. В зависимости отпроизводителя существуют три варианта регулирования:

• а) одновременное регулирование одного из передних колес и одного заднего колеса по диагонали.
• б) передние колеса регулируются по отдельности, а задние колеса регулируются вместе. В данном случае говорят о регулировании по колесу с большей склонностью к блокировке, то есть регулировка выполняется всегда по тому колесу, которое ближе всего к границе блокировки. Эта система использьзуется чаще всего.
• в) регулирование тормозного усилия для каждого отдельного колеса является оптимальным, но и самым дорогим решением.

Все современные системы ABS имеют функцию самодиагностики и энергонезависимую память ошибок. Блок управления постоянно выполняет самодиагностику и диагностику подключенных компонентов, начиная с зажигания. При обнаружении неисправности в системе ABS, блок управления отключается, на панели приборов загорается сигнальная лампочка, оповещающая водителя о том, что тормозная система работает в обычном режиме без ABS-регулирования.

Датчик угловой скорости вращения колес

Во всех системах ABS принцип действия датчика одинаковый. Существуют, однако, разные виды датчиков угловой скорости вращения. Но все они в результате вращения ипульсного колеса, соединенного со ступицей колеса (иногда с дифференциалом), создают синусоидальное переменное напряпряжение. Частота переменного напряжения прямопропорциональна угловой скорости вращения колеса. Работа и сигналы датчика скорости вращения постоянно контролируются и анализируются блоком управления, начиная со скорости движения 4-6 км/ч.

Рисунок. Датчик угловой скорости вращения (в разрезе)

• а) Датчик угловой скорости вращения DF2 с плоским полюсным контактным штифтом
• б) Датчик угловой скорости вращения DF3 с круглым полюсным контактным штифтом

1. Электрический кабель
2. Постоянный магнит
3. Корпус
4. Обмотка
5. Полюсный контактный штифт
6. Импульсное колесо

Зубья импульсного колеса в результате вращательного движения изменяют магнитное поле, генерируя переменное напряжение, которое может быть проверено осциллографом. Измерение частоты импульсов достаточно точное. На предмет обрыва кабеля датчик может быть статически проверен измерением сопротивления.

В сфере мотоциклов датчики скорости вращения из-за открытого, незащищенного положения используются без постоянного магнита. Ток на них подается только при готовности системы к работе, в результате чего создается магнитное поле, которое вследствие вращательного движения импульсного колеса создает синусоидальное переменное напряжение. В данном случае при поиске неисправностей блоком управления должно дополнительно контролироваться питание датчиков скорости вращения.

Для всех систем и видов систем ABS, а также датчиков угловой скорости вращения важно точное соблюдение расстояния (зазора) между импульсным колесом и датчиком, указанного производителем. Как правило, зазор должен составлять прибл. 1 мм. Кроме того, необходимо следить за тем, чтобы импульсное колесо и датчики были правильно закреплены и не создавали паразитных колебаний.

На работоспособности могут отрицательно сказаться также сильные загрязнения, ржавчина и влага. Это касается всех датчиков, независимо от вариантов их возможного монтажа.

Рисунок. Варианты монтажа и формы полюсных контактных штифтов датчиков угловой скорости вращения

• а) радиальный монтаж, радиальный отвод с плоским контактным штифтом
• б) осевой монтаж, радиальный отвод с ромбовидным контактным штифтом
• в) радиальный монтаж, осевой отвод с круглым контактным штифтом

Закрытая система с 3/3-ходовыми электромагнитными клапанами

Разработанная первоначально компанией Bosch система регулирует тормозное усилие (модуляцию тормозного усилия 3/3-ходовыми электромагнитными клапанами.

На рисунке а, б и в представлен процесс регулирования для каждого колеса.

Рисунок. Модуляция тормозного усилия

• а) создание тормозного усилия
• б) удержание тормозного усилия
• в) снижение тормозного усилия

1 — Датчик угловой скорости вращения
2 — Колесный тормозной цилиндр
3 — Гидроагрегат
За — Электромагнитный клапан
Зb — Накопитель
Зс— Насос обратной подачи
4 — Главный тормозной цилиндр
5 — Блок управления

В состоянии покоя (обесточенном состоянии) электромагнитный клапан позволяет усилию, создаваемому водителем на главном тормозном цилиндре при нажатии на педаль тормоза беспрепятственно воздействовать на колесный тормозной цилиндр. Этот процесс соответствует обычной работе тормозной системы. Тормозное усилие повышается и замедляет колесо. Если блок управления на основании сигнала датчика угловой скорости вращения колеса определяет слишком быстрое замедление колеса по сравнению с контрольной скоростью, то электромагнитный клапан сначала нагружается половиной максимального тока, в результате чего доступ к главному тормозному цилиндру перекрывается, что препятствует дальнейшему повышению давления в колесном тормозном цилиндре.

Если после этой стадии «удержания тормозного усилия» скорость вращения колеса не увеличится, а будет снижаться дальше, то электромагнитный клапан подается максимальный ток, вследствие чего открывается обратная магистраль, а тормозное усилие в колесном тормозном цилиндре уменьшается. В результате силы трения покоя дорожного полотна колесо снова ускоряется. Как только скорость примерно достигнет контрольного значения, блок управления обесточивает электромагнитный клапан, который снова возвращается в исходное положение (т.е. обратная магистраль перекрывается, тормозное усилие может уменишаться беспрепятственно). Цикл может быть начат сначала.

Чтобы поддержать тормозное усилие в главном тормозном цилиндре и обеспечить снижение усилия через накопитель, насос обратной подачи подает тормозную жидкость от накопителя во впускную магистраль главного тормозного цилиндра. Этот процесс заметен по пульсации педали тормоза. Обычно именно по этому признаку водитель определяет момент срабатывания системы ABS.

Регулирование тормозного усилия блоком управления электромагнитными клапанами происходит практически до полной остановки автомобиля либо до отпускания водителем педали тормоза и уменьшении тормозного усилия, свидетельствующего об отсутствии опасности блокировки колеса.

При выходе из строя системы ABS электромагнитные клапаны находятся в обесточенном состоянии, в результате чего тормозная система работает в обычном режиме без ABS-регулирования.

Если вдруг, что маловероятно, система ABS во время процесса регулирования в результате самодиагностики обнаружит неисправность, то, насколько это будет возможным, система продолжит регулирование торможения до конца.

Рисунок. Принципиальная электрическая схема 4-канальной системы ABS 2

• В1 — Датчик угловой скорости вращения
• G1 — Генератор
• HI — Сигнальная лампочка
• К1 — Клапанное реле
• К2— Реле двигателя
• КЗ — Электронное реле защиты
• М1 — Насос обратной подачи
• S1— Выключатель стоп-сигнала
• Y1 — Гидроагрегат
• Y2 — Электромагнитные клапаны
• X1 — Штекерный разъем для блока управления
• Х2-Х5 — Штекерные разъемы для датчиков

На рисунке при помощи принципиальной электрической схемы представлены входы и выходы блока управления, а также взаимосвязь компонентов системы.

При включении зажигания (клемма 15) электронное реле защиты (КЗ) замыкается и соединяет клемму 30 с клелммой 31, в результате чего на блок управления (контакт 1) и на цепь управления (86) клапанного реле (К1) и реле двигателя (К2) подается «плюс» аккумуляторной батареи. Через контакты 10, 20 и 34 блок управления постоянно соединен с массой.

Через клемму 15 также подается питание на сигнальную лампу системы ABS (Н1). Она горит до тех пор, пока не будет соединена с массой через кабель 1 при помощи клапанного реле через клемму 87а или через контакт 29 блока управления.

Если блок управления через контакт 27 подает массу на разъем 87 клапанного реле, то последнее срабатывает и черезразъем 87 соединяет электромагнитные клапаны с клеммой 30. Работа клапанного реле контролируется блоком управления через контакт 32.

Функция сигнальной лампы проверяется блоком управления через контакт 29.

Через контакт 14 блока управления контролируется реле двигаеля, после того как оно будет включено контактом 28 на основании сигнала массы.

Это происходит, когда во время ABS-регулирования на насос обратной подачи подается питание от «плюса» аккумуляторной батареи. В этом случае блоком управления на основании сигнала массы управляются также электромагнитные клапаны.

Вce это зависит от частоты переменного напряжения датчиков угловой скорости вращения (В1).

Вход выключателя стоп-сигналов служит дополнительной защитой так же, как и сигнал работы двигателя через клемму 61 генератора. Сигнальная лампочка гаснет только при работающем двигателе с исправным генератором, поскольку при ABS-регулировании необходим запас энергии.

Открытая система с 2/2-ходовыми электромагнитными клапанами

Существенное отличие антиблокировочной системы, разработанной впервые компанией Teves, заключается в том, что она является так называемой открытой системой и для модуляции тормозного усилия используются два 2/2-ходовых электромагнитных клапана: впускной клапан и выпускной клапан.

Рисунок. Тормозная система, в состоянии покоя

1. Вакуумный усилитель тормозного привода с главным тормозным цилиндром тандемного типа
2. Насосная установка системы ABS
3. Датчик двигателя насоса
4. Датчик-переключатель положения педали тормоза
5. Гидроблок Mark IV
6. Впускной клапан
7. Выпускной клапан
8. Передние тормоза слева
9. Передние тормоза справа
10. Задние тормоза слева/справа

Впускные клапаны в обесточенном состоянии открыты обеспечивают обычную работу тормозной системы. Выпускные клапаны в обесточенном состоянии закрыты и перекрывают таким образом, обратную магистраль.

При необходимости вмешательства системы ABS в результате сильного замедления вращения колеса при торможении в соответствующий впускной клапан сначала подается ток, впоследствие чего клапан закрывается. Это препятствует дальнейшему повышению тормозного усилия в колесном тормозном цилиндре.

Если поддерживаемое таким образом давление слишком высокое (скорость вращения колес не повышается), то активизируется и открывается выпускной клапан. Тормозное усилие сбрасывается через обратную магистраль к компенсационному бачку главного тормозного цилиндра.

Если скорость вращения колес снова повышается, то оба клапана обесточиваются (впуск открыт, выпуск закрыт) и тормозное усилие снова может повышаться. Благодаря точной синхронной нагрузке клапанов током достигается практически плавная модуляция тормозного усилия.

Поскольку при снижении тормозного усилия тормозная жидкость уходит в компенсационный бачок, говорят об открытой системе.

Для предотвращения сильного «западания» педали тормоза при продолжительном торможении с ABS-регулировании и многократном снижении тормозного усилия блок управления активизирует гидравлический насос, который отводит назад тормозную жидкость из компенсационного бачка в главны тормозной цилиндр. Сигнал для управления насососом и блок управления передает датчик-переключатель положения педали тормоза.

Рисунок. Многоступенчатый датчик — переключатель положения педали

В зависимости от положения педали датчик-переключатель положения педали ступенчато изменяет сопротивление. По соответствующему падению напряжения блок управления определяет положение и степень опускания педали тормоза.

Гидравлический насос работает теперь до тех пор, пока не будет жостигнуто первоначальное значение.

Работоспособность насоса в этой системе очень важна, поэтому контролируется датчиком скорости вращения. Кроме того, насос кратковременно включается при выполнении самодиагностики системы ABS после включения зажигания при пуске двигателя.

Закрытая система с 2/2-ходовыми электромагнитными клапанами

После выхода разных законодательных положений по защите патентных прав многие производители все чаще стали использовать антиблокировочную закрытую систему с 2/2-ходовыми электромагнитными клапанами, которая сочетает преимущества обеих описанных выше систем: быстрая точная модуляция тормозного усилия 2/2-ходовыми электромагнитными клапанами, отвечающими за впуск и выпуск на каждом колесном тормозном цилиндре, и отсутствие потери тормозной жидкости из участка гидравлического контура, нагруженного тормозным усилием, в результате ABS-регулирования.

На рисунке представлен гидравлический контур закрытой 4-канальной антиблокировочной системы с разделением контуров тормозного привода по диагонали при помощи 2/2-ходовых электромагнитных клапанов.

Рисунок. Гидравлический контур

Принцип включения электромагнитных клапанов для увеличения, удержания и уменьшения тормозного усилия при ABS-регулировании такой же, как и в описанной выше системе.

Стандартное положение или повышение тормозного усилия: в обесточенном состоянии все впускные клапаны открыты, все выпускные клапаны закрыты. Тормозное усилие главного тормозного цилиндра при нажатии на педаль тормоза может беспрепятственно воздействовать на колесный и тормозной цилиндр.

Удержание тормозного усилия: впускной клапан закрывается (подается питание), выпускной клапан в обесточенном положении остается закрытым. Давление тормозной жидкости в соответствующем цилиндре остается постоянным.

Уменьшение тормозного усилия: впускной клапан остается закрытым (подается питание), выпускной клапан открывается (подается питание). Тормозное усилие может быть уменьшено путем сброса давления через выпускной клапан в компенсационный бачок.

Насос обратной подачи включается, когда на одном из колесных тормозных цилиндрах должно быть уменьшено тормозное усилие. В результате тормозная жидкость из компенсационного бачка через компенсационную камеру возвращается в главный тормозной цилиндр. Насос отключается только в том случае, когда регулирования больше не требуется.

При ABS-регулировании выполняется точная модуляция тормозного усилия путем кратковременного включения и отключения электромагнитных клапанов, вследствие чего тормозное усилие увеличивается или уменьшается постепенно. Процесс регулирования колесного тормозного цилиндра так как он происходит в действительности, представлен на рисунке.

Рисунок. Скорость вращения колеса и управление модулятором

Впускной клапан закрывается (подача питания) для удержания тормозного усилия и предотвращения его дальнейшего увеличения, поскольку скорость вращения колеса становится гораздо меньше скорости движения. Поскольку скорость вращения колеса продолжает падать, кратковременно открывается выпускной клапан (подача питания) для незначительного снижения тормозного усилия. Включается двигатель насоса. В результате незначительного тормозного усилия и снижения тормозного действия скорость вращения колеса снова приближается к скорости движения автомобиля. Тормозное усилие снова может быть увеличено. Для этого впускной клапан кратковременно открывается (обесточенное состояние). На представленном примере сразу же после этого впускной клапан еще раз кратковременно открывается, так как тормозное усилие может увеличиваться дальше. Затем снова кратковременно открывается выпускной клапан и т.д.

Возможность точной модуляции тормозного усилия часто используется и для работы электронного распределителя тормозных сил (EBV). Он включается перед системой ABS, когда при легком торможении появляется слишком сильное замедление задних колес. На рисунке представлен рабочий диапазон электронного распределителя тормозных сил.

Рисунок. Рабочий диапазон EBV-регулирования

При помощи электроники системы ABS распределение тормозных сил может точно подстраиваться под разную нагрузку автомобиля для обеспечения максимальной степени его устойчивости в любых условиях. Механический распределитель тормозных сил и редукционный клапан для задних тормозов в данном случае излишни и могут не устанавливаться.

Система ABS в мотоцикле

Антиблокировочная система была впервые использована в мотоцикле в конце 80-х г.г. прошлого столетия. При этом были учтены некоторые особенности, характерные для двухколесного транспортного средства. С точки зрения конструкции место для установки дополнительных компонентов очень ограничено. Особое внимание должно быть уделено общему весу и распределению центра тяжести. Кроме того, ручной тормоз для передних колес и ножной тормоз для задних колес работают автономно. Блокировка одного колеса двухколесного транспортного средства для водителя-непрофессионала быстро закончится падением. Поэтому к регулированию и надежности предъявляются максимальные требования. В целом регулирование выполняется до нижней контрольной скорости мотоцикла 2,5 км/ч.

На рисунке представлена схема работы такой системы.

Рисунок. Схема работы системы ABS

При ABS-регулировании на обмотку электромагнита в модуляторе тормозного усилия подается ток (до 25 А), магнитное поле оттягивает регулирующий поршня преодолевая усилия возвратной пружины. Связанный с направляющим роликом распределительный поршень опускается. Металлический шарик перекрывает подающую магистраль главного тормозного цилиндра. При повышении скорости вращения обмотка обесточивается, регулирующий поршень выталкивается пружиной вперед, тормозное усилие колесного тормозного цилиндра снова увеличивается.

На тормозных рычагах пульсации не ощущается, поскольку металлический шарик во время регулирования перекрывает подающую магистраль главного тормозного цилиндра. Работа модулятора тормозного усилия контролируется пьезокерамикой. Регулирующий поршень усилием внутренней пружины при присутствии тока на обмотке оказывает давление на пьезокерамику, которая передает сигнал напряжения на блок управления. Таким образом работоспособность контролируется и при проведении самодиагностики системы. Выход из строя системы индицируется миганием двух контрольных ламп. Система имеет функцию самодиагностики, а сохраненные неисправности могут быть считаны тестером.

Рисунок. Модулятор тормозного усилия

1. от главного тормозного цилиндра
2. к колесному тормозному цилиндру
3. Распределительный поршень
4. Направляющий ролик
5. Регулирующий поршень
6. Обмотки электромагнитов
7. Разъем для кабеля
8. Пьезокерамика

В отношении модуляции тормозного усилия 2/2-ходовыми электромагнитными клапанами и гидравлическим блоком современные системы похожи на системы, устанавливаемые в автомобилях. На рисунке представлен гидравлический контур с впускным и выпускным клапанами для каждого контура торможения.

Рисунок. Гидравлический контур

Регулирование осуществляется путем открывания и закрывания клапанов, как и в системах легковых автомобилей.

Одинаковым является также определение и обработка скорости вращения колес и других входов. Характерными только для мотоциклов являются отдельные контуры торможения переднего и заднего колес, а также выключатель ABS для активного отключения системы.

ABS — что такое антиблокировочная система в машине?

И как антиблокировочная система влияет на тормозной путь машины?

1. Расшифровка понятия
2. Эффективность работы

Одна из важнейших характеристик автомобиля – длина его тормозного пути. От того, насколько быстро машина может остановиться, порой зависят жизни людей. Однако важно не только прекратить движение, но и не допустить заноса. Главным инженерным решением данной проблемы стало изобретение антиблокировочной системы.

Расшифровка понятия

Аббревиатура АБС (ABS) на английском языке означает «Anti-lock braking system». Главная задача этой системы – обеспечение курсовой устойчивости машины и ее управляемости. Это не отдельная деталь: торможение корректируется целым рядом механизмов. Узлы АБС всегда взаимодействуют сообща. Система устанавливается не только на легковые автомобили. Ею оснащаются прицепы, грузовой транспорт, мотоциклы и даже шасси самолетов.

В АБС входят датчики скорости, расположенные на ступицах колес, клапаны, регулирующие давление внутри тормозной системы и электронный блок управления.

Источник изображения: fastmb.ru

Эффективность работы

Если колеса при торможении блокируются, расстояние до окончательной остановки машины будет максимальным. Объясняется это базовыми законами физики. Коэффициент трения скольжения меньше, чем значение трения покоя. Автомобиль будто скользит по дорожному покрытию. В этот момент поворот руля практически перестает влиять на траекторию движения.

Опытный водитель интуитивно понимает, что нажимать со всей силы на тормоз опасно. Поэтому автомобилисты то усиливают, то ослабляют давление ступни на педаль. Это помогает корректировать курс транспортного средства.

Именно по такому принципу и работает антиблокировочная система. Она отслеживает вращение колес, и при их блокировке начинает то уменьшать, то увеличивать давление. Отличие в том, что электронный блок управления может менять этот параметр многократно и очень быстро (в среднем 20-25 раз за 1 секунду). Водитель получает возможность маневрировать прямо во время торможения. Сохраняется контроль над автомобилем, что значительно повышает безопасность езды.

Источник изображения: hyundai.gd

Существуют одноканальные и многоканальные системы. В первом случае контролируется общее тормозное усилие, во втором – усилие на каждом отдельно взятом колесе. Это еще больше стабилизирует поведение машины в сложных дорожных условиях.

Водителям-новичкам рекомендуется нарабатывать навыки именно на автомобилях с АБС. Система позволяет экстренно тормозить, что может уберечь от многих неприятностей во время обучения. Кроме того, она незаменима в гололед, во время снегопада и дождя. Сцепление колес со скользкой дорогой значительно ухудшается. АБС помогает компенсировать это явление.

Иногда наличие АБС становится причиной увеличения длины тормозного пути. Однако виноват в этом порой бывает сам водитель. Такое наблюдается, например, при езде зимой на летних покрышках. Антиблокировочная система также может стать помехой при остановке на мягком рыхлом грунте. Колеса начинают зарываться в поверхность, что не дает автомобилю прекратить движение. Поэтому на некоторых моделях есть функция отключения АБС.

Что такое АБС и его недостатки

ABS что это такое

Аббревиатура расшифровывается как антиблокировочная система. По сути самый простой её вариант означает электромеханическую систему, которая занимается копированием действий умелого водителя, обеспечивая достаточную эффективность тормозов на скользких дорогах.

При наличии установленной системы ABS на авто удаётся в немалой степени упростить условия жизни начинающему водителю. Однако не следует чересчур полагаться на неё, поскольку система — лишь помощник водителя в управлении авто, и не является полной заменой водителя. Поэтому необходимо знать особенности своего автомобиля, его поведение в экстренных ситуациях, на разных типах дорожного покрытия.

Устройство ABS

Предназначение блока управления и скоростных датчиков понятно из их названия, однако устройство и функционал гидравлического блока требуют специального рассмотрения.

Гидравлического блока состоит из:

• электромагнитных клапанов впуска и выпуска;
• насоса на электрическом двигателе для нагнетания тормозной жидкости;
• демпфирующих камер;
• аккумуляторов давления.

У каждого отдельного колеса есть свои два клапана — для выпуска и впуска.

С помощью встроенных скоростных датчиков происходит отслеживание периодичности вращения колёс. Контролировать этот показатель можно, используя электромагнитную индукцию.

Это обеспечивается так: во время вращения каждого колеса возле датчика происходит движение зубцов, которые находятся на роторе, вращение которого осуществляется на аналогичной частоте. Во время прохождения возле скоростного датчика на нём появляется ЭДС, которая пропорциональна частоте колёсных вращений, это позволяет оценивать состояние колеса в любой текущий момент.

%rtb-4%

Схема работы ABS

Выделяются 3 фазы срабатывания антиблокировочной системы (абс):

• сбрасывание давления внутри рабочего цилиндра;
• удерживание давления внутри этого же цилиндра;
• повышение давления.

Заметим, что установка гидравлического блока на авто происходит позади основного тормозного цилиндра, а с помощью электромагнитных клапанов осуществляется управление нагнетанием жидкости внутрь цилиндра.

Работа связана с определением частоты оборотов колеса. Когда начинается процесс торможения (водитель нажимает на педаль), происходит определение частоты вращения колеса антиблокировочной системой. При прекращении вращения колеса и начале скольжения, сигнал подаётся на скоростной датчик. После чего блок управления инициирует открытие выпускного клапана. Тормозная жидкость прекращается поступление внутрь тормозного цилиндра. После начала оборотов колеса и достижения такой скорости его вращения, которая превышает заданный лимит, происходит закрытие выпускного и открытие впускного клапана благодаря ABS. Если торможение продолжается, происходит повторение всех этапов вплоть до полной остановки автомобиля.

ABS делят на 3 типа:

• 2-канальная ABS осуществляет контроль тормозного усилия для передних колес одновременно. Этот вид антиблокировочной системы является самым простым и дешёвым, однако он мало эффективен.
• 3-канальная ABS контролирует тормозное усилие по отдельности на передних колесах и на заднем мосту.
• 4-канальная ABS осуществляет контроль блокирования каждого из колёс, причём относительно каждого отдельного колеса электроника осуществляет определённые действия для коррекции. Такой тип системы является самым дорогим и сложным.

Недостатки системы ABS

Установка антиблокировочной системы на авто в немалой мере облегчает торможение, повышая его эффективность, прежде всего это актуально для начинающего водителя. Однако вместе с этим есть и недостатки, о которых важно помнить.

Во время работы антиблокировочной системы она срабатывает так же, как вибрирование на тормозной педали.

В каких случаях проявляются минусы в работе ABS?

• На неровных дорогах, кочках и брусчатке. При подпрыгивании колеса на неровной поверхности и пребывании в состоянии полёта (в ситуации отсутствия сцепления с дорожным покрытием) антиблокировочная система снимает торможение. Однако в момент начала очередного контакта колеса с дорожным покрытием заданная сила торможения становится не очень подходящей, что ведёт к увеличению тормозного пути. Поэтому надо заблаговременно снизить скорость и увеличить дистанцию до едущего впереди транспорта.
• На смешанных покрытиях при чередовании участков, к примеру, асфальта с водой либо асфальта со снегом и льдом. В такой ситуации ABS совершает отпускание тормозов на скользких покрытиях, а когда колесо попадает на нормальную поверхность, тормозное усилие становится недостаточным, что ведёт к увеличению тормозного пути.
• На рыхлых и сыпучих поверхностях (песке или снеге). Когда по песку машина идёт юзом, впереди колеса возникает песчаный валик, который намного более эффективно останавливает авто. В этом положении именно торможение юзом оказывается лучшим вариантом.
• В момент остановки. Когда движение происходит на небольшой скорости, происходит отключение антиблокировочной системы, что может быть крайне неприятно во время езды по скользкому склону. Это следует помнить, остановку можно будет осуществить применив ручной тормоз.

АНТИБЛОКИРОВОЧНАЯ ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА — ABS — e-fee.ru

АНТИБЛОКИРОВОЧНАЯ ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА — ABS
Нажимая на педаль тормоза, мы замедляем движение автомобиля. Однако, если нужно остановиться мгновенно, мы резко жмем на педаль — возникает опасность «юза», т.е. скольжения заблокированных колес, при котором авто не слушается руля. В этой ситуации на помощь водителю придет система ABS.
Что такое АБС (Анти Блокировочная Система)?

Это ряд устройств, которые при торможении автомобиля, вне зависимости от действий водителя, предотвращают блокировку колес. Таким образом, автомобиль с ABS в экстренной остановке не только не «проскочит» с невращающимися колесами вперед, не только не потеряет управление, но и не вылетит с проезжей части.
КАК РАБОТАЕТ СИСТЕМА ABS?
Почему все-таки нужно стремиться приобрести автомобиль с ABS? В экстренной ситуации, когда инстинктивно вы с силой жмете на педаль тормоза, при любых, даже самых неблагоприятных дорожных условиях, автомобиль не развернет, не уведет с заданного курса. Напротив, управляемость машины сохранится, это значит, что вы сможете объехать препятствие, а при торможении на скользком повороте избежать заноса.
Работа ABS сопровождается импульсными толчками на педали тормоза и звуком «трещётки». Об исправности системы сигнализирует световой индикатор (с надписью «ABS») на приборном щитке. Индикатор загорается при включенном зажигании и гаснет через 2-3 секунды после пуска двигателя.
Следует помнить, что торможение автомобиля с ABS не должно быть многократным и прерывистым. Тормозную педаль необходимо удерживать нажатой со значительным усилием во время процесса торможения — система сама обеспечит наименьший тормозной путь.
На сухой дороге ABS может уменьшить тормозной путь автомобиля примерно на 20% по сравнению с тормозным путем машин с заблокированными колесами. На снегу, льду, мокром асфальте разница будет намного больше. Замечено: применение ABS способствует увеличению срока службы шин.

Специалисты считают, что наличие в автомобиле ABS создает у водителя иллюзию безопасности. АБС предотвратит блокировку тормозов и позволит сохранить контроль над курсовой устойчивостью и поворачиваемостью, но она не гарантирует уменьшения тормозного пути. Словом, как бы ни была хороша ABS в плане улучшения активной безопасности автомобиля, главным по-прежнему остается водитель.
ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ И НЕИСПРАВНОСТИ ABS
Современные ABS обладают достаточно высокой надежностью и могут длительное время работать не выходя из строя. Электронные блоки ABS отказывают крайне редко, поскольку защищены специальными реле и предохранителями, и если такая неисправность все-таки случилась, то ее причина нередко бывает связана с нарушениями правил и рекомендаций.
Самыми же уязвимыми в схеме ABS являются колесные датчики, располагаемые вблизи вращающихся деталей ступицы или полуосей. Место расположения этих датчиков благополучным никак не назовешь: различные загрязнения или даже слишком большой люфт в подшипниках ступицы способны вызывать сбои в работе датчиков, которые и становятся чаще всего виновниками 
неполадок в работе ABS.
Кроме того, на работоспособность ABS влияет величина напряжения между клеммами аккумулятора.При уменьшении напряжения до 10,5 В и ниже ABS вообще может самостоятельно выключитьсячерез предохранительный электронный блок. Предохранительное реле может также сработать при недопустимых колебаниях и всплесках напряжения в сети автомобиля.
Чтобы этого не случилось, вот рекомендации: нельзя разъединять электрические разъемы при включенном зажигании и работающем двигателе, не желательно заводить двигатель методом «прикуривания» от постороннего аккумулятора либо предоставлять для этой цели в качестве «донора» собственный автомобиль и, кроме того, необходимо строго следить за состоянием контактных соединений на генераторе.
О том, что ABS неисправна, свидетельствует загорание контрольной лампы на панели приборов. Слишком нервно реагировать на это не следует, без тормозов автомобиль не останется, но при торможении будет вести себя как машина, в которой ABS отсутствует.
Если лампочка ABS периодически загорается и гаснет, то, скорее всего, барахлит какой-нибудь контакт в электрической цепи ABS. Автомобиль следует загнать на смотровую канаву, проверить все провода и зачистить электрические контакты. Если причина мигания лампы ABS не будет обнаружена, то дальнейшие поиски неисправности следует продолжить в специализированном автосервисе. 
Существует ряд особенностей, связанных с обслуживанием или ремонтом тормозной системы с ABS. Например, перед заменой тормозной жидкости следует разрядить аккумулятор давления в гидроблоке ABS. Для этого при выключенном зажигании необходимо раз двадцать нажать на педаль тормоза.

Антиблокировочная тормозная система: что такое АБС и как она работает?

Антиблокировочная тормозная система (ABS) работает с нами дольше, чем вы думаете.

Разработанный в 1929 году для использования на самолетах, автомобилисты впервые испытали преимущества АБС в полноприводной машине Jensen Ferguson Formula, представленной в 1966 году.

Дальнейшее развитие шло медленно, и большинству автомобилистов приходилось ждать до середины 1980-х годов, чтобы воспользоваться преимуществами ABS, особенно когда антиблокировочная тормозная система была установлена ​​в стандартной комплектации Ford Scorpio.

ABS теперь устанавливается практически на каждый новый автомобиль и используется для обеспечения устойчивости при прохождении поворотов, а также в качестве грубой помощи для повышения тяги, поскольку инженеры начинают думать о ее преимуществах в других ситуациях, помимо торможения.

Шесть непонятных автомобильных законов, о которых вы, вероятно, не знаете

Как работает антиблокировочная тормозная система?

Максимальное тормозное усилие, необходимое при аварийной остановке, создается в точке, в которой колесо только начало блокироваться и буксовать.

Зная это, относительно просто использовать датчик антиблокировочного тормоза на каждом колесе, чтобы определить момент, когда колесо начинает останавливаться или блокироваться: в этот момент замедление теперь намного ниже, чем было, и автомобиль нельзя управлять. Водитель теперь фактически является пассажиром и не имеет никакого контроля над автомобилем.

Однако, если тормозное давление, которое создается гидравлической жидкостью, которая нагнетается по всей системе в результате нажатия водителем на педаль тормоза, на мгновение сбрасывается, тормоза отпускаются, и колеса и шины автомобиля могут вращаться. еще раз.

Это вмешательство антиблокировочной тормозной системы происходит сотни раз в секунду. Отпуская и повторно нажимая на тормоза, антиблокировочная тормозная система автомобиля предотвращает занос, вызванный тормозами, позволяя водителю продолжать управлять автомобилем.

Итак, по сути, антиблокировочная тормозная система делает именно то, что написано на жестяной коробке — наличие АБС в вашем автомобиле должно предотвращать блокировку колес при торможении, давая вам больше контроля и позволяя вам управлять.

Разрушены шесть мифов о бензине

Помогает ли мне моя антиблокировочная тормозная система останавливаться быстрее?

Нет, не совсем так.

Ваша антитормозная система позволяет водителю лучше контролировать автомобиль при резком торможении двумя способами: она предотвращает занос автомобиля с заблокированными всеми четырьмя колесами и позволяет вам продолжать управлять автомобилем. автомобиль, помогая избежать столкновения с тем самым предметом, из-за которого вы так сильно тормозили.

Saga Car Insurance: Присоединяйтесь к более чем миллиону водителей, уже пользующихся нашим выдающимся покрытием и персональным обслуживанием для людей старше 50 лет. Получите предложение и узнайте больше!

Антиблокировочная система тормозов помогает быстрее проходить поворот

Производители автомобилей теперь используют ABS, чтобы помочь своим машинам быстрее и безопаснее проходить повороты.

Они делают это, используя антиблокировочную тормозную систему автомобиля в качестве средства контроля тяги и стабилизации шасси; По сути, автомобиль определяет, когда ему угрожает потеря управления на повороте, и мягко тормозит одно или несколько колес, чтобы контролировать его.

Эффект может быть тонким или драматичным.

Недавно я проехал на Suzuki Vitara через серию конусов на взлетно-посадочной полосе на скорости около 25 миль в час с выключенным контролем устойчивости. Мне удалось проехать всего три или четыре часа, прежде чем машина стала постепенно терять форму, и я врезался в конус.

Никаких повреждений нанесено не было, но если бы я ехал со скоростной автомагистралью и принял экстренные меры, чтобы избежать попадания мусора на проезжую часть или разбитого автомобиля, результаты могли бы быть катастрофическими.

При включенной системе стабилизации (также известной как антиблокировочная тормозная система) я чувствовал, как левый задний тормоз сжимается, что помогает мне легче войти в левый поворот.

Эффект точно такой же, как тогда, когда мы в детстве делали занос на наших велосипедах: вы помните, как вы нажимали на задний тормоз, чтобы заблокировать колесо, чтобы вы могли довольно удовлетворительно повернуть заднюю часть велосипеда? ?

(Раньше я притворялся, что я один из полицейских водителей в Суини, останавливаясь перед ограбленным банком.)

Возвращаясь к моему слалому, с включенной системой стабилизации, я мог пройти первые несколько конусов со скоростью 30 миль в час, хотя следствием этого было то, что машина все время замедлялась одним и тем же действием.

Это была очень аккуратная и впечатляющая демонстрация ценности антиблокировочной тормозной системы.

Между прочим, некоторые производители используют тот же принцип более изощренно, чтобы помочь автомобилю быстрее разворачиваться в повороте. Спортивные автомобили, такие как линейка McLaren, используют тот же принцип для легкого торможения внутреннего заднего колеса, чтобы помочь устранить недостаточную поворачиваемость и обеспечить более резкий начальный поворот.

Объяснение новых штрафов за превышение скорости в Великобритании

ABS как антипробуксовочная система

Конечно, другая ситуация, в которой может применяться контроль тяги, — это когда ваш автомобиль изо всех сил пытается набрать тягу в условиях низкого трения.

Классический случай — это современный Range Rover, в котором используется встроенная антиблокировочная тормозная система, которая плавно притормаживает проскальзывающее колесо, помогая восстановить сцепление с дорогой.

Написано так, это звучит просто и низкотехнологично (и это немного сложнее, чем я описываю) и едва ли эффективно, но на самом деле это совсем не так. Пару лет назад я ехал на новом Range Rover по любимой зеленой полосе, не зная, что состояние его значительно ухудшилось с тех пор, как я ездил на нем в последний раз.

Как дурак, я ехал один и, что еще хуже, негде было развернуться.

Я продолжал ехать, и Range Rover прошел все десять миль с апломбом на дорожных шинах, к большому удовольствию пары полностью экипированных Land Rover — в комплекте с приподнятой подвеской, лебедками и шишками с выступами застрял на другом конце.

Восемь советов, которые помогут вам экономно водить

АБС при боковом ветре

Современные автомобили практически невосприимчивы к коварному воздействию бокового ветра на автомагистралях и других скоростных дорогах.

Этого нельзя сказать о грузовиках, фургонах и других транспортных средствах с высокими бортами, чей объем действует как очень эффективный парус при сильном ветре; в экстремальных обстоятельствах они могут быть перенесены ветром, но даже умеренный ветерок может перебросить их через проезжую часть с предсказуемо серьезными последствиями.

«Мерседес-Бенц» использует тормозную систему «муравейник», установленную на некоторых фургонах, для управления этим движением, (да, вы догадались) разумно притормаживая колесо, чтобы помочь ему стабилизировать его и уменьшить поперечное смещение.

Я проехал на прототипе по тестовой трассе в Германии и был поражен тем, насколько серьезной была проблема и насколько эффективным могло быть такое простое вмешательство, как ABS.

Слышали ли вы о афере с бензином и кольцами?

Информативно, всесторонне и в курсе: получайте последние новости, интервью и обзоры в Saga Magazine.

Самоторможение с использованием ABS

Наконец, количество автомобилей с системой самоторможения растет.

Система связывает переднюю камеру или радар с тормозной системой автомобиля. Когда он обнаруживает медленно движущееся транспортное средство или неподвижный объект перед автомобилем, он предупреждает водителя. Если водитель не предпринимает никаких действий, он автоматически инициирует торможение.

Удивительно не то, насколько хорошо он работает, а то, как быстро современный автомобиль с ABS может остановиться.

Я тестировал различные системы, и все они были способны останавливаться примерно на трети расстояния, которое, как я предполагал, могло понадобиться.

Я полагаю, это демонстрирует, что независимо от того, насколько ужасна ситуация, нажимать на тормоза как можно сильнее и пытаться обойти проблему — это всегда жизнеспособный вариант, благодаря грамотной инженерии.

И наконец …

Почему в моей машине горит индикатор ABS?

Мы все были там — ехали, занимались своими делами, как вдруг ваше внимание привлекает свет, светящийся на приборной панели.

Если внимания требует антиблокировочная тормозная лампа, неудивительно, что это указывает на проблему с антиблокировочной тормозной системой вашего автомобиля.

Во-первых, не паникуйте — если не загорится еще и стоп-сигнал, ваш автомобиль по-прежнему сможет тормозить, хотя и не с той быстротой, к которой вы привыкли в автомобиле с системой ABS, так что помните об этом и водите машину с большей осторожностью, чем обычно.

Если вы хотите узнать, сможете ли вы решить проблему самостоятельно, проверьте уровни жидкости, чтобы убедиться, что тормозная жидкость залита до линии на резервуаре, но если вы все еще обеспокоены, загляните в гараж и попросите их проверить машина закончилась — лучше перестраховаться, чем сожалеть.

Следующая статья: 5 фактов об автомобильном масле, которых вы не знали >>>

.

Как работают антиблокировочные тормоза?

Во время обучения водителей вам, возможно, говорили «качать тормоза», когда ваша машина начинает буксовать и скользить. Если вы живете в климате, который привык к мокрым или обледенелым дорогам, эта практика, вероятно, врезалась вам в голову. Однако теперь эта информация больше похожа на дезинформацию, поскольку практически все современные автомобили производятся с системой, которая накачивает тормоза за вас: антиблокировочная тормозная система (ABS)! Освободитесь от мифа о «качай тормоза» и узнайте, как работает АБС, что она делает и как помогает на скользкой (и опасной) дороге.

Что делают антиблокировочные тормоза?

Если вы когда-нибудь водили машину или видели машину, беспомощно скользящую по дороге, вы знаете, что скользящие шины в основном… бесполезны. Когда шины начинают вращаться, они не получают необходимого сцепления, что чрезвычайно затрудняет торможение. АБС вмешивается, предотвращая блокировку колес и потерю сцепления с дорогой, тем самым предотвращая занос.

Как работает АБС?

Хотя теория, лежащая в основе ABS, проста, реальный механизм немного сложнее.

• Эта система использует датчики скорости, которые постоянно контролируют скорость колес.
• Эти датчики отправляют данные контроллеру, который отслеживает чрезвычайно быстрое замедление — это первый признак того, что колесо вот-вот заблокируется.
• Если контроллер обнаруживает неестественное замедление, он использует клапан в тормозной магистрали для уменьшения давления на это конкретное колесо. Это вызывает ускорение.
• Затем контроллер увеличивает давление с помощью насоса, пока колесо снова не замедлится, на этот раз менее быстро, с той же скоростью, что и транспортное средство.

Больше нет необходимости «качать тормоза», потому что ваша АБС делает это за вас, только намного лучше, быстрее и точнее.

Безопасное вождение выходит за рамки ABS

Когда дорога скользкая, будь то летний дождь или зимний снег, ABS может помочь предотвратить мелкие неудобства и крупные аварии. При этом ничто не может заменить безопасное вождение и исправную тормозную систему. Несмотря на то, что это отличная функция безопасности, АБС не будет работать так эффективно, как предполагал производитель автомобиля, при безрассудном вождении, а также при низком уровне тормозной жидкости или изношенных тормозных колодках.К счастью, проблемы с тормозами не проблема для наших опытных специалистов. Если ваши тормоза не работают, как раньше, запланируйте осмотр тормозов и обслуживание в ближайшем к вам отделении Firestone Complete Auto Care. Наши специалисты помогут поддерживать тормоза и антиблокировочную тормозную систему в идеальном состоянии.

.

Моделирование антиблокировочной тормозной системы — MATLAB и Simulink

Этот пример показывает, как смоделировать простую модель для антиблокировочной тормозной системы (ABS). Он имитирует динамическое поведение автомобиля при резком торможении. Модель представляет собой одно колесо, которое может быть воспроизведено несколько раз для создания модели многоколесного транспортного средства.

Эта модель использует функцию регистрации сигналов в Simulink®. Модель регистрирует сигналы в рабочем пространстве MATLAB®, где вы можете анализировать и просматривать их.Вы можете просмотреть код в ModelingAnAntiLockBrakingSystemExample.m , чтобы увидеть, как это делается.

В этой модели скорость колеса рассчитывается в отдельной модели с именем sldemo_wheelspeed_absbrake . Затем на этот компонент ссылаются с помощью блока «Модель». Обратите внимание, что и верхняя модель, и ссылочная модель используют решатель переменного шага, поэтому Simulink будет отслеживать нулевые пересечения в ссылочной модели.

Анализ и физика

Колесо вращается с начальной угловой скоростью, которая соответствует скорости автомобиля до включения тормозов.Мы использовали отдельные интеграторы для вычисления угловой скорости колес и скорости автомобиля. Мы используем две скорости для расчета скольжения, которое определяется уравнением 1. Обратите внимание, что мы вводим скорость транспортного средства, выраженную как угловую скорость (см. Ниже).

Уравнение 1

Из этих выражений мы видим, что скольжение равно нулю, когда скорость колеса и скорость транспортного средства равны, и скольжение равно единице, когда колесо заблокировано. Желаемое значение скольжения — 0,2 , что означает, что количество оборотов колеса равно 0.8 В раз больше числа оборотов без торможения при той же скорости автомобиля. Это максимизирует сцепление шины с дорогой и минимизирует тормозной путь с имеющимся трением.

Моделирование

Коэффициент трения между шиной и поверхностью дороги, mu , является эмпирической функцией скольжения, известной как кривая mu-slip. Мы создали кривые mu-slip, передав переменные MATLAB в блок-схему с помощью таблицы поиска Simulink.Модель умножает коэффициент трения mu на вес колеса W , чтобы получить силу трения Ff , действующую на окружность шины. Ff делится на массу транспортного средства для получения замедления транспортного средства, которое модель интегрирует для получения скорости транспортного средства.

В этой модели мы использовали идеальный контроллер антиблокировочной системы торможения, который использует управление «удар-удар» на основе ошибки между фактическим и желаемым скольжением.Мы устанавливаем желаемое скольжение равным значению скольжения, при котором кривая mu-slip достигает пикового значения, что является оптимальным значением для минимального тормозного пути (см. Примечание ниже).

• Примечание. В реальном транспортном средстве невозможно измерить скольжение напрямую, поэтому этот алгоритм управления нецелесообразен. В этом примере он используется для иллюстрации концептуального построения такой имитационной модели. Настоящая инженерная ценность подобного моделирования состоит в том, чтобы показать потенциал концепции управления до решения конкретных вопросов реализации.

Открытие модели

Дважды щелкните подсистему скорости вращения колеса в окне модели, чтобы открыть ее. Эта подсистема вычисляет угловую скорость колеса, учитывая пробуксовку колеса, желаемое пробуксовку колеса и крутящий момент в шинах.

Чтобы контролировать скорость изменения тормозного давления, модель вычитает фактическое скольжение из желаемого скольжения и передает этот сигнал в контрольную систему ( +1 или -1 , в зависимости от знака ошибки) . Эта скорость включения / выключения проходит через задержку первого порядка, которая представляет собой задержку, связанную с гидравлическими линиями тормозной системы.Затем модель интегрирует отфильтрованную скорость, чтобы получить фактическое тормозное давление. Результирующий сигнал, умноженный на площадь поршня и радиус по отношению к колесу ( Kf ), представляет собой тормозной момент, приложенный к колесу.

Модель умножает силу трения на колесе на радиус колеса ( Rr ), чтобы получить ускоряющий момент поверхности дороги на колесе. Крутящий момент тормоза вычитается, чтобы получить чистый крутящий момент на колесе. Разделив чистый крутящий момент на инерцию вращения колеса, I , получаем ускорение колеса, которое затем интегрируется для получения скорости колеса.Чтобы поддерживать положительную скорость вращения колес и скорость автомобиля, в этой модели используются ограниченные интеграторы.

Запуск моделирования в режиме ABS

На вкладке «Моделирование» щелкните Выполнить , чтобы запустить моделирование. Вы также можете запустить симуляцию, выполнив команду sim ('sldemo_absbrake') в MATLAB. АБС включена во время этого моделирования.

На графиках выше показаны результаты моделирования ABS (для параметров по умолчанию). Первый график показывает угловую скорость колеса и соответствующую угловую скорость транспортного средства.Этот график показывает, что скорость колеса остается ниже скорости автомобиля без блокировки, при этом скорость автомобиля снижается до нуля менее чем за 15 секунд.

Запуск моделирования без ABS

Для получения более значимых результатов рассмотрите поведение автомобиля без ABS. В командной строке MATLAB установите переменную модели ctrl = 0 . Это отключает обратную связь по скольжению от контроллера, что приводит к максимальному торможению.

Теперь снова запустите моделирование. Это моделирует торможение без АБС.

Торможение с АБС и торможение без АБС

На графике, показывающем скорость автомобиля и скорость колеса, обратите внимание, что колесо блокируется примерно через семь секунд. С этого момента торможение применяется на неоптимальной части кривой скольжения. То есть, когда пробуксовки = 1 , как показывает график пробуксовки, шина скользит по асфальту настолько сильно, что сила трения падает.

Это, возможно, более значимо с точки зрения сравнения, показанного ниже.Расстояние, пройденное транспортным средством, нанесено на график для двух случаев. Без АБС автомобиль заносит примерно на 100 футов больше, и на остановку уходит примерно на три секунды больше.

Закрытие модели

Закройте модель. Закройте подсистему «Скорость колеса». Очистить зарегистрированные данные.

Выводы

Эта модель показывает, как можно использовать Simulink для моделирования тормозной системы под действием контроллера ABS. Контроллер в этом примере идеализирован, но вы можете использовать любой предложенный алгоритм управления вместо него для оценки производительности системы.Вы также можете использовать Simulink® Coder ™ с Simulink как ценный инструмент для быстрого прототипирования предложенного алгоритма. Код C генерируется и компилируется для аппаратного обеспечения контроллера для проверки концепции в автомобиле. Это значительно сокращает время, необходимое для проверки новых идей, за счет фактического тестирования на ранних этапах цикла разработки.

Для моделирования тормозной системы в режиме аппаратного обеспечения вы можете удалить «удар-удар» и запустить уравнения движения на оборудовании в реальном времени для имитации динамики колеса и транспортного средства.Вы можете сделать это, сгенерировав код C в реальном времени для этой модели, используя Simulink Coder. Затем вы можете протестировать реальный контроллер ABS, подключив его к оборудованию в реальном времени, которое запускает сгенерированный код. В этом сценарии модель в реальном времени будет передавать скорость вращения колеса контроллеру, а контроллер будет отправлять тормозное действие модели.

.