ABS (motoryzacja)

Z Wikipedii

ABS (niem. Antiblockiersystem; ang. Anti-Lock Braking System) to układ stosowany w pojazdach mechanicznych w celu zapobiegania blokowaniu się kół podczas hamowania, jako element układu hamulcowego. System ten jest zaliczany do grupy systemów Advanced Vehicle Control Systems (albo Automated Highway Systems). Jego bezpośrednim rozwinięciem są systemy ASR. Jest on również wykorzystywany jako element składowy bardziej rozwiniętych systemów jak ESP, czy Adaptive Cruise Control.

ABS zapobiega zjawiskom występującym po zablokowaniu kół, takim jak ściąganie samochodu w bok, wirowanie samochodu, utrata kontroli nad kierowaniem samochodem. Długość drogi hamowania pojazdu wyposażonego w system ABS w porównaniu do identycznego pojazdu bez tego systemu uzależniona jest od kilku czynników, takich jak: warunki zewnętrzne oraz umiejętności kierowcy.

Spis treści 1 Technika hamowania 2 Zasada działania 3 Budowa 4 Korzyści ze stosowania ABS 5 Historia 6 Bibliografia 7 Przypisy

[edytuj] Technika hamowania

W samochodach bez systemu ABS kierowca musi starać się hamować tak, by utrzymać kontrolę nad samochodem.^[1][2][3] Zbyt słabe hamowanie wydłuża drogę hamowania, a zbyt mocne prowadzi do utraty sterowności. Zaleca się, by przy konieczności silnego hamowania stosować hamowanie pulsacyjne. Hamowanie to polega na intensywnym wciśnięciu hamulca, a w momencie, gdy koła przestają się obracać, odpuszczeniu hamulca, by natychmiast znów silnie nacisnąć hamulec. W momentach silnego naciśnięcia hamulca uzyskuje się dużą siłę hamowania, a w momentach puszczenia niesymetria oporów toczenia hamuje ruch poprzeczny samochodu, umożliwiając jego sterowanie.

[edytuj] Zasada działania

Utrata sterowności samochodu podczas hamowania następuje gdy koła z co najmniej jednej osi samochodu przestają się obracać. Wówczas różnice sił hamowania na poszczególnych kołach wprawiają samochód w ruch prostopadły do kierunku ustawienia kół samochodu. By zapobiec temu zjawisku, wprowadzono system zapobiegający blokowaniu (zatrzymywaniu) kół podczas hamowania. System naśladuje hamowanie impulsowe ale robi to znacznie dokładniej niż kierowca, gdyż pozwala na utrzymanie współczynnika poślizgu koła na poziomie 10-30 procent. Przy takich wartościach tego współczynnika sterowność pojazdu zachowana jest na satysfakcjonującym poziomie (koła wciąż mogą przenosić stosunkowo wysokie siły poprzeczne odpowiedzialne za sterowność), a jednocześnie współczynnik przyczepności jest zbliżony do wartości współczynnika przyczepności przylgowej (najwyższej osiągalnej dla danej nawierzchni), co pozwala na skrócenie drogi hamowania.

System kontroluje obroty kół podczas hamowania i jeżeli kierowca naciśnie tak silnie na hamulec, że jedno z kół obraca się wolniej niż pozostałe, to system ABS zmniejsza na moment siłę hamowania obwodu w którym jest to koło lub tylko tego koła (w nowszych układach); jeżeli koło ponownie zacznie się obracać, siła hamowania jest ponownie zwiększana. Cykle redukcji siły hamowania są bardzo szybkie.

[edytuj] Budowa

Ta sekcja jest zalążkiem. Jeśli możesz, rozbuduj ją.

Układ pomiarowy mierzący prędkość obrotową należący do systemu ABS

Typowy system ABS zbudowany jest z układów kontrolujących prędkość obrotową każdego z kół oraz zaworów (układów) zmniejszających ciśnienie oddzielnie w każdym obwodzie hamowania, a w rozbudowanych układach indywidualnie na każdym kole. Działanie zaworów jest sterowane przez system komputerowy na postawie obrotów kół.

Podstawowe Elementy układu ABS (czteroobwodowego)

1. Czujniki prędkości obrotowej kół jezdnych (działające na zasadzie indukcji magnetycznej, bez zużywających się elementów mechanicznych)
2. Elektrozawory regulujące ciśnienie w obwodzie każdego koła (elektrozawory z wyłączonym zasilaniem nie wpływają na pracę układu hamulcowego)
3. Centrala sterująca

Algorytm działania układu ABS

ABS mierzy prędkość obrotową wszystkich kół i nie ingeruje w działanie układu hamulcowego dopóki nie dostanie sygnału, że hamulec został uruchomiony przez kierowcę. W fazie pracy hamulca ABS wykrywa poślizg dowolnego koła (lub kilku kół) i elektrozaworami moduluje ciśnienie w obwodzie tego koła. Wykrycie poślizgu odbywa się na 2 sposoby:

1. Koło gwałtownie przestało się kręcić - poślizg
2. Koło zaczyna kręcić się wolniej niż pozostałe koła. Koło takie rozpoczyna poślizg i za chwilę zatrzyma się. ABS musi tu uwzględniać fakt, że różnica prędkości na zakręcie jest zjawiskiem normalnym. ABS nie ma informacji o położeniu kierownicy więc różnice w obrotach muszą być na tyle duże aby ABS miał pewność, że wynikają one z poślizgu. W przeciwnym razie ABS odpuszczałby na zakręcie kołom jadącym po wewnętrznej.

W przypadku wykrycia poślizgu ABS zmniejsza ciśnienie w obwodzie koła tak długo dopóki koło nie odzyska prawidłowej prędkości. Siła hamowania tego koła ulega zmniejszeniu ale koło cały czas jest hamowane (tylko słabiej). Po odzyskaniu obrotów przez koło, ABS przywraca ciśnienie w jego obwodzie. Ciśnienie to jest zależne od siły nacisku na pedał hamulca.

Cykle modulacji ciśnienia w obwodach kół są powtarzane przez ABS, przy czym w miarę trwania hamowania mogą one być coraz precyzyjniej obliczane. W początkowej fazie hamowania czas chwilowego poślizgu może być większy niż w fazie końcowej.

W momencie wyhamowania pojazdu do prędkości ok. 5-6 km/h ABS przestaje zmniejszać ciśnienie w obwodzie hamulcowym pozwalając na całkowite zatrzymanie pojazdu.

W czasie jazdy bez hamowania system oblicza prędkość pojazdu i potrafi tę informację wykorzystać w chwili rozpoczęcia hamowania. ABS wykonuje ciągłą autodiagnozę. Jeśli np. w czasie jazdy ABS wykryje, brak impulsów od któregoś z kół, uznaje to za awarię czujnika obrotów koła, zapala lampkę "Awaria ABS". Działanie ABSu zostaje całkowicie wyłączone dla wszystkich kół. Hamulec będzie w takim przypadku działać jak zwykły hamulec bez ABSu. Awaryjne wyłączenie ABSu może także wystąpić na skutek wykrycia innych problemów jak:

• spadek ciśnienia w układzie hamulcowym (np. wskutek uszkodzenia przewodu hamulcowego)
• brak reakcji koła na modulowanie ciśnienia w obwodzie (np. wskutek zerwania przewodu od elektrozaworu)
• inne problemy wykryte przez centralkę ABS a objawiające się niespójnością sygnałów z czujników układu

^{[4] [5] [6] [7]}

Ideą układu ABS jest eliminacja poślizgu ale mimo to w czasie hamowania z ABSem minimalny poślizg występuje. Jest on nieunikniony ponieważ ABS musi najpierw wykryć poślizg aby potem móc go zlikwidować. Jednakże w całym procesie hamowania z ABSem układ dąży do uzyskania jak najbardziej optymalnego poślizgu (umożliwiającego kierowanie i hamowanie).

Wraz z rozwojem techniki dążono do zmniejszenia masy i wielkości urządzenia przy jednoczesnym zwiększeniu możliwości systemu (np. zwiększenie szybkości działania, czy dodanie nowych funkcji). Poniższa tabela prezentuje zależność pomiędzy masą, a ilością pamięci operacyjnej kolejnych generacji systemów ABS produkowanych przez głównego ich dostawcę – firmę Bosch (konkurencyjne wobec niej rozwiązania proponują firmy TRW oraz Teves).

Rozwój systemów ABS firmy Bosch

Generacja	Rok wprowadzenia	Masa [kg]	Ilość pamięci [kB]
2.0	1978	6,3	8
2E	1989	6,2	8
5.0	1992	3,8	16
5.3	1995	2,6	24
5.7	1998	2,5	32
8.0	2001	1,6	128

[edytuj] Korzyści ze stosowania ABS

Kierowca prowadzący samochód wyposażony w system ABS w przypadku hamowania awaryjnego może bez obawy wpadnięcia w poślizg silnie nacisnąć na pedał hamulca. Układ ABS ograniczy siłę hamowania tak by nie doszło do zablokowania kół i niekontrolowanego poślizgu, w którym nie działa kierowanie samochodem a w przypadku różnicy w przyczepności poszczególnych kół do podłoża występuje zmiana toru jazdy lub obracanie się pojazdu. W takich sytuacjach szczególnie u kierowców bojących się ostro hamować z powodu niebezpieczeństwa wpadnięcia w niekontrolowany poślizg, system ABS powoduje skrócenie drogi hamowania^[8][9][10].

Obecnie stosowane czterokanałowe systemy ABS umożliwiające niezależną kontrolę poślizgu dla każdego koła^[4] pozwalają zwiększenie bezpieczeństwa procesu hamowania pojazdu w sytuacjach, w których poszczególne koła poruszają się po powierzchniach o różnych współczynnikach przyczepności (np. w sytuacji, gdy część kół znajduje się na poboczu, a część na asfalcie). System skraca też znacznie drogę hamowania w samochodzie z obciążeniem osi samochodu (kół) nieproporcjonalnego do siły hamowania danych osi. W przypadku nierównomiernego rozłożenia obciążenia pojazdu, koła słabiej obciążone zostają zablokowane podczas, gdy koła obciążone nie wykorzystują jeszcze całkowicie swych możliwości hamujących. Układ ABS dobierze siłę hamowania stosownie do obrotów kół.

System ABS ma bardzo duże znaczenie w zespołach składających się z kilku pojazdów (ciągnik z naczepą, lub samochód z przyczepą). W pojazdach tych gdy drugi człon utraci sterowność porusza się w poprzek kierunku jazdy i może spowodować przewrócenie całego pojazdu.

ABS pomaga także przy hamowaniu na zakręcie. Samochód bez ABSu mógłby a takim przypadku stracić sterowność. ABS pomaga (ale nie gwarantuje) odzyskać sterowność przy poślizgu bocznym.^[11][4][12] Silne naciśnięcie hamulca i odpowiednie ruchy kierownicą pomagają wyprowadzić samochód z poślizgu co może pozwolić na bezpieczne zahamowanie lub ominięcie przeszkody.

Gdyby pojazd wpadł w poślizg boczny (wywołany np. szybkim manewrem kierownicą na śliskiej nawierzchni), to po naciśnięciu hamulca system ABS będzie kontynuować hamowanie zgodnie z zasadą działania ABSu. Przy poślizgu idealnie poprzecznym może to powodować wyłączenie hamowania kół (które się nie kręcą) na dłuższy czas niż to ma miejsce w czasie hamowania przy jeździe na wprost.

W pewnych sytuacjach system ABS wydłuża drogę hamowania np, gdy na nawierzchni o dobrej przyczepności znajduje się cienka warstwa luźna (np. liście, piasek, śnieg, błoto). W takiej sytuacji zablokowane koła przetarłyby słabą warstwę i nastąpiłoby zwiększenie siły hamowania, a w układzie z systemem ABS koło hamuje na warstwie o niższym współczynniku przyczepności.^[4]

Fiński magazyn samochodowy Tekniikan Maailma testował samochód VW Golf V w 3 warunkach.

Droga hamowania przy zmianie prędkości 80-0 km/h

	Zablokowane koła	ABS
sucha jezdnia	45 m	32 m
śnieg	53 m	64 m
lód	255 m	404 m

[edytuj] Historia

• 1971 – Cadillac oferował jako wyposażenie specjalnie sterowany komputerowo system ABS na tylnej osi.
• 1978 – Bosch wprowadza na rynek system ABS (ABS 2), który zastosowano początkowo w samochodach Mercedes-Benz klasy S, następnie u BMW.
• 1989 – Bosch wprowadza na rynek wersję 2E systemu ABS.
• 1993 – Bosch wprowadza na rynek piątą generację systemu ABS (ABS 5.0) ułatwiająca połączenie z systemem ASR.
• 1995 – Bosch wprowadza na rynek generację systemu ABS 5.3 posiadającą mniejsze wymiary komponentów.
• 1998 – Bosch wprowadza na rynek generację systemu ABS 5.7 zmniejszającą poziom hałasu działania systemu oraz umożliwiającą integrację z systemem ESP.
• 2001 – Bosch wprowadza na rynek ósmą generację systemu ABS (ABS 8) zmniejszającą masę i wymiary komponentów.
• 2003 – 69% nowych modeli aut wyprodukowanych na całym świecie jest standardowo wyposażona w ABS.
• 1 maja 2004 – na obszarze UE są dopuszczane do ruchu nowe konstrukcje aut osobowych tylko z ABS.

[edytuj] Bibliografia

• Autotechnika motoryzacyjna 2006/03 str. 12-19 oraz 86-87, ISSN 0239-6440
• Autotechnika motoryzacyjna 2007/03 str. 78-80, ISSN 0239-6440

Przypisy