Проверка датчика ABS своими силами. Как проверить датчик АБС разными способами? АБС: на страже безопасности и комфорта вашей машины

Для чего нужна ABS автомобиле

ABS нужна для предотвращения полной блокировки колес при торможении, что исключает вероятность ухода в занос и снижает длину тормозного пути. Теория работы антиблокировочной системы такова – при торможении между заблокированным колесом и дорожным полотном возникает трение скольжения, сила которого ниже, чем трения качения (когда колесо вращается). К тому же при скольжении поперечные силы преобладают на продольными и колесу легче «уйти» в сторону, чем сохранять заданную траекторию – возникает трудноконтролируемый занос. Но если колесо при торможении проворачивается, то в занос авто не сорвется и сохранит траекторию движения, а тормозная система сработает с максимальной эффективностью.

1. Устройство и работа функциональных блоков ABS

Рассмотрим состав и функционирование основных блоков ABS, реализующих алгоритм управления.

ABS представляет собой адаптивную систему, которая благодаря обратной связи измеряет параметры объекта управления — колеса (рис. 1).

Рис. 1. Принцип действия обратной связи антиблокировочной системы

ABS включает три основных функциональных элемента: датчик частоты вращения колеса (Д), электронно-решающий блок (ЭРБ) или блок управления (процессор) и модулятор давления (М). Элементы ABS включаются в контур штатного тормозного привода ТС, имеющий блок питания (БП) (компрессор или гидронасос), тормозной кран (ТК) или главный тормозной цилиндр для тормозных систем с гидравлическим приводом, тормозной механизм и объект управления — колесо.

Датчик частоты вращения колеса ТС предназначен для измерения скорости затормаживаемого колеса. Электронно-решающий блок (ЭРБ) обрабатывает информацию, поступающую от датчиков колес ТС, и в соответствии с алгоритмом управления ABS формирует и подает электрический сигнал управления на модулятор.

Модулятор в соответствии с сигналом управления осуществляет изменение давления в колесном цилиндре, обеспечивая фазу растормаживания колеса или его торможение.

Модулятор представляет собой быстродействующий электропневматический или гидравлический клапан в тормозном приводе затормаживаемого колеса, обеспечивающий снижение или увеличение давления в соответствии с сигналом управления. Функционально модулятор должен обладать высоким быстродействием в режиме циклического торможения в соответствии с сигналами управления, поступающими от ЭРБ. Конструктивно модуляторы выполнены как логические элементы двухпозиционного типа (см. рис. 7).

Модуляторы в зависимости от схемы ABS устанавливаются в контуре тормозного привода колеса или оси двух колес. Он включается в тормозной привод последовательно и не должен препятствовать прохождению рабочей жидкости или воздуха от тормозного крана при торможении водителем. Обычно модулятор имеет один вход и два выхода (к тормозному цилиндру колеса и в канал сброса воздуха или слива жидкости).

В настоящее время распространены ABS, работающие по трехфазовому циклу. Они, кроме фазы «торможение — растормаживание», имеют фазы выдержки давления в колесном цилиндре.

Рассмотрим на примере фирмы Bosch конструктивные особенности ABS (рис. 3), которая встраивается в качестве дополнительной в штатную тормозную систему и применяется на многих марках ТС. Заметим также, что и другие разработчики ABS используют аналогичные алгоритмы, известные по динамике управления движением колеса.

Рис. 3. Функциональная схема ABS Bosch 2S: 1 — колесный индуктивный датчик; 2 — ротор колесного датчика; 3 — колесный цилиндр; 4 — регулятор тормозных сил; 5 — главный тормозной цилиндр; 6 — электрогидронасос; 7 — модулятор; 8 — бачок; 9 — блок управления; 10 — сигнальная лампа; Н/Р — нагнетательный и разгрузочный электромагнитные клапаны; — входные сигналы БУ; — выходные сигналы БУ; — тормозной трубопровод

Между главным тормозным цилиндром и колесными цилиндрами устанавливаются нагнетательные (Н) и разгрузочные (Р) электромагнитные клапаны, которые либо поддерживают на постоянном уровне, либо снижают давление в приводах колес или в контурах.

Электромагнитные клапаны приводятся в действие блоком управления, который обрабатывает информацию, поступающую от четырех колесных датчиков, и формирует в соответствии с алгоритмом работы ABS сигналы управления модулятором давления. На основе непрерывно поступающих данных о скорости вращения каждого колеса и ее изменениях БУ определяет момент возможного перехода колеса к блокированию. Задача ABS заключается в недопущении блокирования и юза колеса, чтобы исключить потерю устойчивости и сохранить управляемость ТС при торможении. Поэтому БУ преждевременно дает сигнал управления на сброс давления и включает гидронасос, который возвращает часть тормозной жидкости обратно в питательный бачок главного цилиндра.

В электрогидравлическом модуляторе ABS (рис. 4) скомпонованы электромагнитные клапаны, гидронасос с аккумуляторами давления жидкости, реле электромагнитных клапанов и реле гидронасоса.

Рис. 4. Электрогидравлический модулятор: 1 — электромагнитные клапаны; 2 — реле гидронасоса; 3 — реле электромагнитных клапанов; 4 — электрический разъем; 5 — электродвигатель гидронасоса; 6 — радиальный поршневой элемент насоса обратной подачи; 7 — аккумуляторы давления; 8 — глушители

В гидравлическом блоке (модуляторе) каждому тормозному цилиндру колеса соответствуют один впускной и один выпускной клапаны, которые управляют торможением в пределах своего контура.

Аккумулятор давления предназначен для приема тормозной жидкости при сбросе давления в тормозном контуре. Насос обратной подачи подключается, когда емкости аккумуляторов давления недостаточно, и увеличивает скорость сброса давления. Демпфирующие камеры принимают тормозную жидкость от насоса обратной подачи и гасят ее колебания.

В гидравлическом блоке устанавливается два аккумулятора давления и две демпфирующие камеры по числу контуров гидропривода тормозов.

Гидронасосы обратной подачи электрогидравлического модулятора могут быть как одноступенчатыми, так и двухступенчатыми (рис. 5).

В одноступенчатом насосе обратной подачи ABS (рис. 5, а, б) весь цикловой объем тормозной жидкости засасывается и, соответственно, протекает через трубопроводы за один ход поршня. Необходимое для этого разрежение всасывания достаточно высоко и увеличивается с ростом вязкости тормозной жидкости при низких температурах. Вследствие этого возникает кавитация и связанные с ней потери в производительности насоса.

В двухступенчатом насосе обратной подачи ABS (рис. 5, в, г) пространство за поршнем образует вторую рабочую камеру. Засасывание тормозной жидкости осуществляется в два приема и происходит во время как прямого, так и обратного хода поршня, что увеличивает вдвое объем засасываемой жидкости. Таким образом, весь цикловой объем засасываемой жидкости протекает через трубопровод непрерывно и необходимое для обеспечения этого разрежение засасывания оказывается ниже, что предотвращает появление кавитации.

Рис. 5. Гидронасос обратной подачи и схема его работы: а — всасывание рабочей жидкости одноступенчатым гидронасосом; б — нагнетание рабочей жидкости одноступенчатым гидронасосом; в — всасывание рабочей жидкости двухступенчатым гидронасосом; г — нагнетание рабочей жидкости одноступенчатым гидронасосом; 1 — линия нагнетания; 2 — поршень; 3 — цилиндр; 4 — линия всасывания; 5 — первая рабочая камера; 6 — вторая рабочая камера

Работа системы ABS Bosch 2S происходит по программе, подразделяющейся на три фазы: 1) нормальное, или обычное, торможение; 2) удержание давления на постоянном уровне; 3) сброс давления.

Фаза нормального торможения (рис. 6, а). При обычном торможении напряжение на электромагнитных клапанах отсутствует, из главного цилиндра тормозная жидкость под давлением свободно проходит через открытые электромагнитные клапаны и приводит в действие тормозные механизмы колес. Гидронасос не работает.

Рис. 6. Фазы торможения: а — фаза нормального торможения; б — фаза удержания давления на постоянном уровне; в — фаза сброса давления; 1 — колесный датчик; 2 — колесный (рабочий) цилиндр; 3 — нагнетательный насос; 4 — главный тормозной цилиндр; 5 — блок управления; 6 — аккумулятор давления; 7 — электромагнитный клапан; 8 — электрогидравлический модулятор; 9 — ротор колесного датчика;

Фаза удержания давления на постоянном уровне (рис. 6, б). При появлении признаков блокировки одного из колес БУ, получив соответствующий сигнал от колесного датчика, переходит к выполнению программы цикла удержания давления на постоянном уровне путем разъединения цилиндров — главного и соответствующего колесного. На обмотку электромагнитного клапана подается ток силой 2 А. Поршень клапана перемещается и перекрывает поступление тормозной жидкости из главного цилиндра. Давление в рабочем цилиндре колеса остается неизменным, даже если водитель продолжает нажимать на педаль тормоза.

Фаза сброса давления (рис. 6, в). Если опасность блокировки колеса сохраняется, БУ подает на обмотку электромагнитного клапана ток большей сипы: 5 А. В результате дополнительного перемещения поршня клапана открывается канал, через который тормозная жидкость сбрасывается в аккумулятор давления жидкости. Давление в колесном цилиндре падает. БУ выдает команду на включение гидронасоса, который отводит часть жидкости из аккумулятора давления. Педаль тормоза приподнимается, что ощущается по биению тормозной педали.

Для контроля давления и частоты вращения колеса автомобиля в тормозной системе ABS применяются датчики частоты вращения колеса (скорости) и датчики давления, описанные выше.

Принцип работы, аналогичный ABS 2S, применяется и для ABS 2Е фирмы Bosch (рис. 7), однако в этой системе применяется спиральный цилиндр для уравнивания давления в тормозном приводе задних колес автомобиля, который позволяет вместо четырех электромагнитных клапанов применять три. В состав модулятора, таким образом, входит три электромагнитных клапана, уравнивающий цилиндр, двухпоршневой нагнетательный гидронасос, два аккумулятора давления, реле насоса и реле электромагнитных клапанов.

Рис. 7. ABS 2Е фирмы Bosch в фазе обычного торможения: 1 — электромагнитный клапан; 2 — аккумулятор давления; 3 — главный тормозной цилиндр; 4 — нагнетательный насос; 5 — перепускной клапан; 6 — поршень уравнительного цилиндра; 7 — электромагнитный клапан заднего моста; Пп — переднее правое колесо; Пл — переднее левое колесо; Зп — заднее правое колесо; Зл — заднее левое колесо

Система работает следующим образом. При обычном торможении тормозная жидкость под давлением из главного цилиндра поступает в рабочие цилиндры обоих передних колес и правого заднего колеса через три электромагнитных клапана, которые в исходном положении закрыты. В рабочий цилиндр левого заднего колеса тормозная жидкость подается через открытый перепускной клапан уравнивающего цилиндра. Когда возникает опасность блокировки одного из передних колес, БУ выдает команду на закрытие соответствующего электромагнитного клапана, предотвращая повышение давления в колесном цилиндре. Если опасность блокировки колеса не устранена, к электромагнитному клапану подводится ток, обеспечивающий открытие участка магистрали между рабочим цилиндром колеса и аккумулятором давления. Давление в приводе тормоза падает, после чего БУ выдает команду на включение гидронасоса, который перегоняет жидкость в главный цилиндр через уравнивающий цилиндр.

Когда возникает опасность блокировки одного из задних колес, давление тормозной жидкости будет регулироваться в обоих задних тормозах одновременно, с тем чтобы не допустить движения задних колес юзом.

Электромагнитный клапан привода правого заднего тормоза устанавливается в положение удержания постоянного давления и перекрывает участок магистрали между главным и колесным цилиндрами. На противоположные торцевые поверхности поршня 6 уравнивающего цилиндра начинает действовать давление различной величины, вследствие чего поршень со штоком переместится в сторону наименьшего давления (на рисунке — вверх) и закроет клапан 5, разъединив главный и колесный цилиндры левого заднего тормоза. Поршень уравнивающего цилиндра из-за образующейся разницы давления в рабочих полостях над ним и под ним всякий раз устанавливается в такое положение, при котором давление в приводах обоих задних тормозов одинаково.

Если сохраняется опасность блокировки задних колес, БУ запитывает электромагнитный клапан в контуре задних колес током в 5 А. Золотник электромагнитного клапана перемещается и открывает участок контура между рабочим цилиндром правого заднего тормоза и аккумулятором давления жидкости. Давление в контуре уменьшается. Гидронасос нагнетает тормозную жидкость в главный цилиндр через уравнивающий цилиндр. В результате снижения давления в пространстве над поршнем 6 происходит очередное его перемещение, сжимается пружина центрального клапана, увеличивается объем пространства под верхним поршнем. Давление в левом колесном тормозном цилиндре снижается. Поршень уравнивающего цилиндра вновь устанавливается в положение, соответствующее равенству давлений в приводах обоих задних тормозов. После устранения угрозы блокировки колес электромагнитный клапан возвращается в исходное положение. Поршень уравнивающего цилиндра под действием пружины также занимает исходное нижнее положение.

Более совершенной является ABS 5-й серии фирмы Bosch с блоком 10. Она относится к новому поколению систем ABS, представляя собой замкнутую гидравлическую систему, не имеющую канала для возврата тормозной жидкости в бачок, который питает главный тормозной цилиндр. Схема этой системы показана на примере автомобиля Volvo S40 (рис. 8).

Рис. 8. Схема ABS 5-й серии фирмы Bosch: 1 — обратные клапаны; 2 — клапан плунжерного насоса; 3 — гидроаккумуляторы; 4 — камеры подавления пульсации в системе; 5 — электродвигатель с эксцентриковым плунжерным насосом; 6 — бачок для тормозной жидкости; 7 — педаль рабочего тормоза; 8 — усилитель; 9 — главный тормозной цилиндр; 10 — блок ABS; 11 — выпускные управляемые клапаны; 12 — впускные управляемые клапаны; 13 — дросселирующие клапаны; 14–17 — тормозные механизмы

Электронные и гидравлические компоненты смонтированы как единый узел. В их число входит, кроме указанных в схеме: реле для включения электродвигателя плунжерного насоса 5 и реле включения впускных 12 и выпускных 11 клапанов. Внешними компонентами являются: сигнальная лампа работы ABS в приборной панели, которая загорается в случае возникновения неисправности в системе, а также при включении зажигания в течение 4 с; выключатель стоп-сигнала и датчики скорости вращения колес. Блок имеет вывод на диагностический разъем.

Дросселирующие клапаны 13 устанавливаются для снижения тормозного усилия на задних колесах с целью избежания их блокировки. В связи с тем что тормозная система имеет настройку по более «слабому» заднему колесу (это означает, что давление тормозов задних колес одинаковое, а его величина устанавливается по наиболее близкому к блокированию колесу), дросселирующий клапан устанавливается один на контур.

Тормозные механизмы 14–17 включают тормозные диски и однопоршневые суппорты с плавающей скобой и тормозными колодками, оборудованными скобами контроля износа фрикционных накладок. Тормозные механизмы задних колес аналогичны передним, но имеют сплошные тормозные диски (на передних — вентилируемые) и исполнительный механизм стояночного тормоза, вмонтированный в суппорт.

При нажатии педали тормоза 7 ее рычаг освобождает кнопку выключателя стоп-сигнала, который, срабатывая, включает лампочки стоп-сигналов и приводит ABS в дежурное состояние. Движение педали через шток и вакуумный усилитель 8 передается на поршни главного цилиндра 9. Центральный клапан во вторичном поршне и манжета первичного поршня перекрывают сообщение контуров с бачком 6 для тормозной жидкости. Это приводит к росту давления в тормозных контурах. Оно действует на поршни тормозных цилиндров в тормозных суппортах. В результате этого тормозные колодки прижимаются к дискам. При отпускании педали все детали возвращаются в исходное положение.

Если при торможении одно из колес близко к блокировке (о чем сообщает датчик частоты вращения), БУ перекрывает впускной клапан 12 соответствующего контура, что препятствует дальнейшему росту давления в контуре независимо от роста давления в главном цилиндре. В то же время начинает работать гидравлический плунжерный насос 5. Если вращение колеса продолжает замедляться, БУ открывает выпускной клапан 11, позволяя тормозной жидкости возвратиться в гидроаккумуляторы 3. Это приводит к уменьшению давления в контуре и позволяет колесу вращаться быстрее. Если вращение колеса чрезмерно ускоряется (по сравнению с другими колесами), для повышения давления в контуре БУ перекрывает выпускной клапан 11 и открывает впускной 12. Тормозная жидкость подается из главного тормозного цилиндра и с помощью плунжерного насоса 5 из гидроаккумуляторов 3. Демпферные камеры 4 сглаживают (подавляют) пульсации, возникающие в системе при работе плунжерного насоса.

Выключатель стоп-сигнала информирует модуль управления о торможении. Это позволяет модулю управления более точно контролировать параметры вращения колес.

Диагностический разъем служит для подсоединения Volvo System Tester при выполнении диагностики.

Недостатком системы ABS является то, что на рыхлой поверхности (песке, гравии, снеге) применение антиблокировочной системы увеличивает тормозной путь. На таком покрытии наименьший тормозной путь обеспечивается как раз при заблокированных колесах. При этом перед каждым колесом формируется клин из грунта, который и приводит к сокращению тормозного пути. В современных конструкциях ABS этот недостаток устранен — система автоматически определяет характер поверхности и для каждой реализует свой алгоритм торможения (расширенная антиблокировочная система ABSplus).

Система ABSplus представляет собой программное расширение в блоке управления ABS/ESP. Система ABSplus позволяет на дороге без твердого покрытия (например, щебень или песок) достичь сокращения тормозного пути до 20 %. ABSplus использует датчики системы ESP.

На основании данных датчиков ABS и блока управления ABS система распознает характер дорожного покрытия. Сокращение тормозного пути на дороге без твердого покрытия достигается за счет кратковременного контролируемого блокирования колес. При этом перед заблокированными колесами образуется буртик из материала дорожного покрытия, который оказывает тормозящее воздействие и тем самым укорачивает тормозной путь. Через определенные промежутки времени колеса периодически деблокируются и начинают вращаться, в результате чего сохраняется управляемость автомобиля.

2. Устройство и работа датчика ABS

В тормозной системе ABS применяются датчики частоты вращения колеса (скорости) и датчики давления.

В качестве датчиков частоты вращения колес в системе ABS применяются пассивные и активные колесные датчики.

Датчики обоих типов позволяют системе получать данные о скорости движения автомобиля и, что важнее, о частоте вращения отдельных колес. На основании разницы в скорости вращения отдельных колес система может, например, установить, не находятся ли разные колеса на дорожном покрытии с разным коэффициентом сцепления, что означало бы для автомобиля потенциальную опасность при торможении попасть в сложную динамическую ситуацию.

Пассивные датчики работают без собственного электропитания, чем и объясняется их название. Как правило, в таких датчиках используется индуктивный чувствительный элемент.

Для любого измерения частоты вращения необходимы два элемента: чувствительный и задающий. Чувствительный элемент датчика выполнен в виде катушки 3 с железным сердечником (магнитопроводом) 4 и соприкасающимся с ним постоянным магнитом 5. Задающий элемент 2 представляет собой кольцо с зубьями (задающее кольцо или ротор) (рис. 9).

Рис. 9. Пассивный датчик частоты вращения: а — общий вид; б — низкая частота вращения; в — высокая частота вращения; 1 — магнитное поле; 2 — задающий элемент (металлическое кольцо с зубьями); 3 — катушка; 4 — железный сердечник (магнитопровод); 5 — постоянный магнит; 6 — чувствительный элемент; 7 — осциллограмма при низкой частоте вращения; 8 — осциллограмма при высокой частоте вращения

Любой железный объект, проходя через магнитное поле датчика, изменяет форму и напряженность этого поля. В результате изменения магнитного поля в катушке датчика, в соответствии с законом электромагнитной индукции, возникает ЭДС, измерение которой позволяет зафиксировать факт изменения магнитного поля. От принципа работы происходит и название датчиков такого типа — индуктивные.

Интенсивность магнитного потока, проходящего через обмотку, зависит от того, находится ли датчик напротив зуба на диске или напротив промежутка (пропуска зубьев). Поскольку магнитный поток концентрируется зубьями диска, из-за чего увеличивается магнитный поток через обмотку, то при подходе пропуска зубьев он ослабевает. Следовательно, при вращении зубчатого диска возникают колебания магнитного потока, которые, в свою очередь, генерируют синусоидальные колебания напряжения в электромагнитной обмотке, пропорциональные скорости изменения магнитного потока. Амплитуда колебаний переменного напряжения увеличивается строго пропорционально увеличению скорости вращения зубчатого диска.

Прохождение через магнитное поле датчика каждого из зубьев задающего ротора индуцирует, таким образом, напряжение в цепи катушки датчика. Подсчет числа импульсов напряжения за определенный интервал времени (частота) позволяет системе рассчитать частоту вращения или скорость колеса.

Преимуществом пассивных индуктивных датчиков частоты вращения является простота их конструкции. Недостаток же заключается в том, что для их работы необходимо с высокой точностью обеспечить определенный зазор между задающим ротором и датчиком. Кроме того, пассивные индуктивные датчики частоты вращения имеют большую массу и размеры, соответственно требуют много места для установки.

От частоты вращения задающего ротора зависит не только частота импульсов, но и их величина (напряжение), поэтому при небольших частотах вращения пассивный датчик дает сигнал меньшей величины, чем активный.

Активные датчики частоты вращения, в отличие от пассивных, используют для работы внешнее напряжение питания, которое составляет примерно 12 В. Работа чувствительных элементов активных датчиков частоты вращения основана на принципе эффекта Холла или на принципе магниторезистивного эффекта.

Активные датчики также состоят из двух компонентов: чувствительного и задающего (рис. 10). Чувствительный компонент включает датчик магнитного поля и электронную схему. Задающий элемент представляет собой пластмассовое кольцо, участки поверхности которого намагничены в противоположных направлениях (магнитное кольцо). Северный и южный полюса магнитов выполняют функции зубцов и впадин колеса.

Рис. 10. Активный датчик частоты вращения: а — общий вид; б — низкая частота вращения; в — высокая частота вращения; 1 — задающий элемент; 2 — электронная схема датчика; 3 — корпус датчика; 4 — осциллограмма; 5 — датчик магнитного поля

Принцип действия основан на квантовомеханическом эффекте, создаваемом слоями ферромагнитного и неферромагнитного материала (сопротивление сильно увеличивается или ослабевает).

При прохождении датчика магнитного поля через изменяющееся магнитное поле изменяется и возникающая в нем ЭДС Холла, а для магниторезистивных датчиков изменяется его сопротивление. Чем быстрее намагниченные участки магнитного кольца проходят мимо датчика магнитного поля, тем быстрее изменяется и ЭДС (напряжение) Холла. Частота вращения колеса с датчиками этого типа, так же как и с пассивными, определяется исходя из частоты изменения напряжения.

Активные датчики дают одинаково точные результаты во всем диапазоне частот, поскольку сила их сигнала не зависит от измеряемой частоты, а определяется собственным током датчика. Кроме того, активный датчик имеет компактную конструкцию, что позволяет устанавливать его непосредственно в ступичном подшипнике. Цифровая обработка выходного сигнала дает дополнительные преимущества, например позволяет использовать датчик для определения направления вращения колеса и его остановки. Важным преимуществом также является высокая точность определения низких скоростей вращения.

Недостатком таких датчиков является трудность проверки их исправности с помощью омметра.

Датчики частоты вращения колеса могут крепиться на валу привода колеса, на валу привода конических шестерен для заднеприводных моделей автомобиля, на поворотных цапфах (рис. 11, а) и внутри ступицы колеса (рис. 11, б).

В качестве датчиков давления в системе ABS применяются пьезоэлектрические и емкостные датчики.

Рис. 11. Датчики частоты вращения колеса и их установка: а — крепление индуктивного датчика на поворотной цапфе; б — крепление индуктивного датчика внутри ступицы колеса; 1 — тормозной диск; 2 — передняя ступица; 3 — защитный кожух; 4 — винт с внутренним шестигранным зацеплением; 5 — датчик; 6 — поворотная цапфа; 7 — фланец крепления колеса; 8 — шарики; 9 — кольцо датчика; 10 — фланец крепления к подвеске

Пьезоэлектрический датчик давления крепится к гидравлическому блоку и служит для определения и передачи в ЭБУ значения давления в тормозной системе при торможении. По полученному значению БУ рассчитывает тормозные усилия на колесах и продольную силу, действующую на ТС. При необходимости выполнения управляющего цикла полученное значение используется блоком управления для расчета сил, действующих на ТС в повороте.

Основными компонентами датчика являются пьезоэлектрический элемент 2, находящийся под давлением тормозной жидкости, и электронная часть 1 (рис. 12).

Рис. 12. Пьезоэлектрический датчик давления

Под действием давления тормозной жидкости распределение заряда в пьезоэлектрическом элементе меняется, и величина напряжения зависит от давления в тормозной системе.

В качестве датчика давления жидкости в тормозной системе может использоваться также емкостный датчик (рис. 13).

Рис. 13. Емкостный датчик давления: а — общая схема датчика; б — увеличение давления жидкости; в — снижение давления жидкости; 1 — датчик; s1, s2 — расстояние между пластинами; C1, C2 — емкость конденсатора

Конденсатор обладает способностью накапливать и удерживать определенный электрический заряд. Расстояние s между двумя пластинами обеспечивает некоторую емкость конденсатора C.

Одна из пластин является неподвижной. Вторая пластина может перемещаться под воздействием давления, производимого тормозной жидкостью.

При воздействии давления на подвижную пластину расстояние между двумя пластинами уменьшается и становится равным s1, а емкость конденсатора при этом увеличивается и становится равной C1.

В случае понижения давления пластина отходит обратно под действием пружины, емкость конденсатора снова уменьшается. Следовательно, изменение емкости прямо связано с изменением давления.

Из чего состоит антиблокировочная система тормозов

АБС включает в себя две составляющие – электронную и исполнительный модуль. Первая контролирует скорость вращения колес на машине и на основе этого подает сигналы на модуль, а тот  предотвращает полную блокировку колес.

Электронная составляющая

В состав электронной составляющей входит блок управления и следящие устройства, установленные на ступицах колес датчик abs.

Датчики –  основной элемент всей системы, поскольку от их показаний зависит  работа АБС. Ранее на авто применялись пассивные датчики. В современных же моделях применяются активные датчики. Оба варианта состоят из двух элементов – следящего устройства, установлено на неподвижной части, и задающего – располагающего на вращающейся части ступицы.

Принцип работы датчиков ABS

В пассивных датчиках следящая составляющая создает магнитное поле. Задающий элемент, проходя через это поле, приводит к его изменениям. В результате, в следящем компоненте индуцируется импульсное напряжение, которое и выступает сигналом для электронного блока.

В активных же датчиках принцип функционирования  иной. В них меняющееся магнитное поле создают задающие компоненты (мультиполюсные кольца). На следящие же элементы подается напряжение от стороннего источника. Воздействующее поле приводит к изменениям параметров напряжение (в магниторезистивных датчиках меняется сопротивление, в элементах Холла изменяется само напряжение). Эти изменения поступают на блок, который по ним высчитывает скорость вращения колес.

Исполнительный модуль

Воздействовать на тормозные механизмы, посредством которых замедляются колеса можно путем изменения давления в приводе тормозной системы. Поэтому исполнительный модуль врезан в привод тормозов и к нему подходят магистрали, идущие от главного тормозного цилиндра, и выходят из него трубопроводы, протянутые к тормозным механизмам.

Исполнительный модуль включает в себя:

• впускные и выпускные клапаны;
• гидроаккумулятор;
• помпа обратной подачи с электродвигателем;
• демпферная камера.

На каждый тормозной механизм приходится по одному комплекту клапанов (впускной и выпускной). По одной демпферной камере и гидроаккумулятору используется на контур. Что касается помпы, то она – одна на исполнительный модуль. Элементы соединены между собой трубопроводами.

Модуль делает кольцевание магистрали привода, что позволяет при надобности часть рабочей жидкости по сформированному кольцу перекачать из выхода модуля на вход.

Кратко о принципе работы

Функция ABS имитирует резкие многократные нажатия на педаль тормоза, практиковавшиеся водителями старых автомобилей на скользкой дороге. Электроника использует данный способ торможения гораздо эффективнее, блокируя и «отпуская» колеса несколько раз в секунду. Алгоритм работы следующий:

1. В процессе резкого затормаживания блок управления отслеживает поведение колес посредством датчиков.
2. Если одно или несколько колес перестали вращаться, ЭБУ отдает команду гидравлическому клапану, сбрасывающему жидкость из данного контура. Колодки прекращают удерживать диск и вращение возобновляется.
3. Сопоставляя показания всех измерителей, контроллер убеждается, что торможение не завершено и закрывает гидроклапан, а колесо вновь блокируется. Цикл, продолжающийся долю секунды, повторяется до полной остановки машины.

Важно! Если работоспособность одного либо нескольких датчиков будет нарушена, АБС откажет целиком, поскольку электронный блок не сможет сравнивать поведение колес.

Датчик ABS последнего поколения представляет собой катушку с полупроводниковым элементом, установленным в неподвижной части ступицы. В непосредственной близости от него на тормозном диске закреплено зубчатое кольцо, чье вращение отслеживает датчик. Это происходит так: контроллер подает на приборчик напряжение, а тот постоянно изменяет сопротивление вследствие прохождения рядом зубцов крутящегося кольца.

Когда величина электрического сопротивления становится постоянной, ЭБУ расценивает данный факт как блокировку колеса и включает вышеописанный алгоритм. Если же элемент выходит из строя, система АБС полностью отключается.

Разновидности конструкции

Для расчета угловой скорости вращения колеса могут использоваться 2 типа устройства датчиков АБС:

• на основе индуктивного элемента. Еще их называют пассивными, так чувствительный элемент не нуждается во внешнем питании, а сам принцип работы основывается на эффекте электромагнитной индукции. Несмотря на простоту конструкции и надежность, на современных автомобилях такие устройства встречаются все реже. Главный недостаток конструкции – на низкой скорости движения авто невозможно адекватно рассчитать скорость вращения колес;
• датчики на основе эффекта Холла. Их еще называют активными, так как чувствительный элемент нуждается в питании – опорном напряжении. Вырабатываемый такими датчиками скорости сигнал позволяют ЭБУ точнее рассчитать скорость вращения колес.

Устройство, принцип работы индуктивных датчиков ABS

Благодаря принципу действия электромагнитной индукции, прохождение вблизи железного сердечника зубьев гребенки, установленной на корпусе ШРУСа, провоцирует скачки напряжения. Благодаря вращению колеса, на выводах датчика АБС фиксируется синусоидальное колебание напряжения; частота переменного напряжения прямо пропорциональная угловой скорости вращения колеса.

Блок управления антиблокировочной системой тормозов регистрирует и сравнивает аналоговые сигналы со всех чувствительных элементов, что позволяет рассчитать разницу угловых скоростей вращения колес.

Метод проверки мультиметром

Если вы знаете, как пользоваться мультиметром, то проверить датчик АБС пассивного действия можно с помощью даже самого дешевого универсального измерителя. Соответствие возможных неисправностей и методы их диагностики:

• обрыв цепи обмотки катушки. Переведите мультиметр в режим прозвонки диодов. Если прибор покажет бесконечное сопротивление, значит, в цепи присутствует обрыв;
• отпаивание контактов обмотки катушки. Характер поломки такой же, как и при обрыве;
• короткое замыкание. Для проверки переведите мультиметр в режим измерения сопротивления – омметр, диапазон измерений – до 20 кОм. Предварительно измерьте сопротивление заранее исправного датчика либо узнайте нормативное значение из технической документации. Обычно сопротивление исправных элементов колеблется от 0,7 до 2,5 кОм. При этом важно учитывать, что сопротивление исправных датчиков на передней и задней осях может значительно отличаться.

Если датчик АБС снят с автомобиля, то сымитировать вращение задающего диска можно любым предметом из магнитного металла.

Из-за агрессивности среды установки, датчики АБС на мотоциклах могут иметь вместо постоянного магнита электромагнит, что обязательно нужно учитывать при проверке без демонтажа (должно быть включено зажигание).

Сопротивление датчика АБС

В исправном устройстве при соблюдении технологии измерения омметр показывает значение 1 кОм (или близкое к нему).

Оно характеризует состояние сенсора в покое. Когда колеса начинают вращение, показания меняются. Если этого не происходит, нужно разбираться с источником проблемы. 

Рабочие параметры могут отличаться — это зависит от модификации деталей. Поэтому мы рекомендуем обязательно свериться с рабочим диапазоном, указанным производителем. 

Сверяя с ним данные мультиметром измерения можно определить рабочее состояние рассматриваемых запчастей.

Типы, конструкция и принцип работы датчиков АБС

Общая схема антиблокировочной системы и место в ней датчиков скорости

Сегодня находят применение три основных типа ДСА, работа которых основана на различных физических принципах:

• Индуктивные (пассивные);
• Анизотропные магниторезистивные;
• Датчики Холла.

Все датчики независимо от типа выполнены в пластиковых или металлических корпусах, которые несут на себе электрический разъем и крепежный элемент (кронштейн или другой). ДСА могут иметь исполнение одного из двух типов:

• Аксиальное (торцевое, прямое) — датчик в виде цилиндра, в переднем торце которого установлен чувствительный элемент, а в заднем торце располагается электрический разъем;
• Радиальное (угловое) — датчик выполнен в виде цилиндра с угловым расположением электрического разъема.

Датчики АБС различных типов имеют существенные отличия в конструкции и работе, поэтому рассмотрим их отдельно.

Индуктивные (пассивные) датчики АБС

Конструкция индуктивного (пассивного) датчика АБС

Данные датчики являются пассивными, так как в процессе работы не нуждаются в подаче питания. Функционирование прибора основано на эффекте электромагнитной индукции — возникновении тока в проводнике, помещенном в переменное магнитное поле. Сам датчик устроен несложно: его основу составляет индуктивная катушка, помещенная на металлический сердечник, для усиления эффекта внутрь катушки может помещаться компактный постоянный магнит. Датчик располагается в непосредственной близости с установленным на ступице колеса задающим диском — зубчатого диском из ферромагнитного сплава, по окружного которого выполнены зубцы прямоугольного профиля.

Работает датчик просто. Когда автомобиль покоится, катушка окружена только постоянным магнитным током, поэтому в ней (а также и на выходе датчика) ток отсутствует. При вращении колеса мимо чувствительного элемента проходят зубцы задающего диска, и при каждом приближении зубца к сердечнику катушки окружающее ее магнитное поле несколько возрастает, а затем плавно убывает — это приводит к формированию переменного магнитного поля. И, вследствие эффекта электромагнитной индукции, в катушке формируется переменный ток — он и используется для измерения скорости вращения колеса.

Пассивные датчики крайне просты конструктивно, однако они имеют низкую точность и, что самое главное, начинают выдавать объективные результаты измерений только при достижении автомобилем некоторой минимальной скорости. Поэтому датчики данного типа постепенно теряют свою популярность и заменяются на более совершенные устройства.

Анизотропные магниторезистивные ДСА

Анизотропный магниторезистивный датчик АБС

В основе работы прибора лежит анизотропный магниторезистивный эффект, проявляющийся в изменении величины электрического сопротивления изделий из ферромагнитных сплавов при их повороте относительно силовых линий неизменного магнитного поля. Данный эффект реализуется с помощью простого по конструкции прибора — его основной является пакет из пластин пермаллоя (сплава железа и никеля) с нанесенными на него металлическими проводниками, помещенного в микросхему с о встроенной электронной измерительной и преобразующей схемой.

Микросхема помещается напротив задающего диска — закрепленного на ступице колеса кольца из диэлектрического материала (пластика) со сформированными намагниченными точками. Работает датчик просто. В покое поле в датчике постоянно, поэтому и сопротивление пластин со временем не изменяется. При вращении колеса напротив датчика проходят намагниченные точки задающего диска, вследствие чего изменяется величина поля и, как следствие, электросопротивления пластин. Так формируется сигнал, который измеряется электронной схемой и преобразуется в наиболее удобный для соответствующего электронного блока управления вид.

Основным преимуществом датчиков данного типа является возможность изменения не только частоты, но и направления вращения колеса — это обеспечивается неравномерным изменением поля при прохождении рядом с датчиком намагниченных точек задающего диска. Эти ДСА являются эффективными и надежными, они начинают работать практически сразу при начале движения и обеспечивают очень высокую точность измерений. Поэтому они получают все более широкое распространение.

Датчик АБС — его назначение и применимость

Датчик АБС (датчик антиблокировочной системы, ДСА — датчик скорости автомобильный) — компонент антиблокировочной системы и других систем активной безопасности транспортных средств; бесконтактный импульсный датчик, предназначенный для измерения частоты (иногда — и направления) вращения всех или отдельных колес ТС.

Основная функция ДСА — измерение частоты вращения колес транспортных средств с целью управления активными системами безопасности (антиблокировочной, антипробуксовочной, курсовой устойчивости и прочими) и измерения скорости движения ТС, а в отдельных случаях — для внесения корректировок в функционирование основных систем ТС (трансмиссией, головным светом, тормозной системы и т.д.) в соответствии с особенностями текущего режима движения.

ДСА играют важную роль в современных транспортных средствах, выход из строя данных приборов может нарушить работу многих автомобильных механизмов и систем. Поэтому при неисправности датчик подлежит скорейшей замене. Но прежде, чем покупать новый датчик АБС, следует разобраться в типах и особенностях этих приборов.

• 

Признаки неисправности датчиков

О том, что необходима проверка датчика АБС, свидетельствуют такие симптомы:

• при резком торможении либо на скользкой дороге автомобиль движется «юзом» и уходит в занос;
• отсутствует характерный звук срабатывания ABS – частое постукивание или треск со стороны заблокированного колеса (разновидность шума зависит от марки авто);
• на приборной панели загорается контрольная лампа неполадки антиблокировочной системы.

Если в силу разных причин нарушена работоспособность нескольких датчиков, то на панели приборов дополнительно вспыхивает индикатор включения ручного тормоза либо неисправности тормозной системы. Эксплуатировать машину можно и дальше, но на скользких участках либо при экстренной остановке водителю придется работать вместо АБС – часто и резко нажимать педаль.

Как выполняется проверка?

Если на приборной панели горит ошибка ABS или тормозной системы, то не всегда причина кроется в самом датчике ABS. Что бы точно выявить причину неисправности рекомендуется провести комплексную диагностику автомобиля. Для экономии бюджета и времени наиболее предпочтительным вариантом будет самостоятельная диагностика с помощью ODBII сканера.

Если бюджет ограничен и вы не хотите тратить больших сумм на приобретение устройства, рекомендуем обратить внимание на адаптер корейского производства Scan Tool Pro Black Edition.

Данное устройство видит не только двигатель, как большинство бюджетных сканеров, но и другие узлы и агрегаты автомобиля (в том числе ABS и тормозную систему). Сканер совместим с большинством автомобилей и подключается к любому устройству через Bluetooth или wi-fi. Так же с помощью данного устройства можно проверить работу всех датчиков в режиме реального времени.

Поскольку работа исправного датчика ABS основана на изменении электрического сопротивления при вращении колеса, измерить его параметры можно мультиметром или тестером, функционирующим в режиме омметра. Условия для диагностики – обычный гараж либо ровная площадка, смотровая канава не требуется. Из инструментов возьмите домкрат и баллонный ключ.

Чтобы проверить датчик АБС тестером, выполните следующие действия:

1. Поставьте автомобиль на ровную площадку и зафиксируйте противооткатными упорами. Ручной тормоз включать не следует.
2. Поднимите домкратом заднее колесо и снимите его. Обнаружив жгут проводов, идущих к датчику в ступице, отыщите разъем и рассоедините его. Тщательно прочистите все контакты, лучше – специальной жидкостью.
3. Включите мультиметр на измерение сопротивления и выполните замер в колодке, идущей от датчика. В зависимости от марки авто величина должна составлять от 500 Ом до 1,4 кОм.
4. Возьмитесь за барабан или диск рукой и покрутите его, следя за показаниями тестера. Сопротивление должно меняться.
5. Переведите прибор в режим измерения напряжения и включите зажигание. Проверьте присутствие постоянного тока со стороны блока управления, присоединив мультиметр ко второй части разъема.
6. Операцию повторите на всех колесах.

На различных моделях автомобилей разъем может находиться в разных местах – прятаться под днищем либо пластиковой защитой. Чтобы обнаружить колодку, прощупайте жгут проводов вручную.

Как проверить датчик ABS самостоятельно

В наше время авто комплектуются четырьмя “мозговыми” элементами. Самые распространенные из них — пассивные индукционные экземпляры, работа которых основана на изменении напряжения под действием магнитного поля. Они не определяют колесное вращение на малых скоростях, что можно отнести к недостатку. 

К “активным” вариантам относят магниторезистивный, встречающийся довольно редко. Его действие обеспечивается возможностью полупроводника изменять траекторию движения электронов. 

Третий тип функционирует на основе эффекта Холла, где заряженные частицы при колебании магнитного поля смещаются к границе пластины-полупроводника.   

Как проверить датчик АБС? Сначала предлагаем разобраться в возможных симптомах неисправности, когда необходима дополнительная диагностика:

• в результате резкого торможения авто двигается “юзом” и его заносит;

• нет специфического звука, сигнализирующего об активации ABS (своеобразный потрескивание или стук в области заблокированной детали);

• на “приборке” загорелся индикатор неполадки “антиблока”.

От качества сигнала на “приемнике” напрямую зависит функционирование гидроблока антиблокировочной системы. “Исполнителями” являются гидравлический насос, соленоиды и клапаны. При блокировке колеса гидроблок, получая команду, понижает давление в определенном тормозном контуре. 

Если вы решили самостоятельно проверить работу датчика АБС, найдите соответствующее видео. Избежать ошибок также поможет изучение инструкции к вашему автомобилю.  

Как проверить датчик АБС мультиметром? Тестирование включает следующие этапы:

• подъем колеса;

• демонтаж выводов контроллера;

• снятие управляющего привода;

• подсоединение спецразъемов к датчикам;

• измерение сопротивления вольтметром.

Как распознать неисправность системы АБС или датчика ABS?

1. Как я уже говорил на панели загорается соответствующий индикатор, это может происходить во время движения, торможения или при повороте ключа в замке зажигания. В последнем случае появления надписи говорит о самодиагностике системы, после того как вы заведете мотор лампочка должна погаснуть.

2. В случае неисправности системы АБС во врем торможения вы не услышите характерного звука блока АБС расположенного под капотом и не почувствуете вибрации, которая возникает при резком нажатии на педаль тормоза и попытке пробуксовки колес.

Что делать в первую очередь?

Необходимо выполнить проверку датчиков ABS которые располагаются возле каждой ступицы колеса. Ваша задача обнаружить нарушение в соединении датчиков, обрыв провода или повреждение корпуса датчика ABS. В любом из этих случаев вы так или иначе увидите на панели соответствующий индикатор, ну при условии, что сам блок управления системой рачий и не «глючит».

Проверка датчика АБС — меряем сопротивление

1. Домкратим колесо, то на котором по-вашему расположен нерабочий или неисправный датчик, или каждое колесо по очереди если вы точно не знаете какой из датчиков неисправен.
2. Далее снимаем колесо и получаем доступ к датчику.
3. Демонтируйте корпус, а также защитный блок управления и разъемы по которым поступает питание на датчики.
4. После этого в цепь провода с PIN-разъемами внедряем провода и коммутируем их с датчиком и мультиметром.
5. Производим замер сопротивления и сверяем его с тем, которое должно быть по умолчанию (его можно узнать в мануале) или у представителя производителя вашего авто.
6. Проводку «прозваниваем» на предмет обрыва или короткого замыкания.
7. Вращайте колесо при этом следите за показаниями мультиметра, сопротивление должно меняться.

• Устройство — ножка — 5-26 Ом.
• Устройство — «масса» — от 20 кОм и более.

Проверка датчика ABS при помощи тестера — меряем напряжение

1. Домкратим колесо.
2. Включите мультиметр, установите режим измерения постоянного напряжения.
3. Подключаем электроды прибора к разъемам и проверяем показания, при этом вращаем колесо (примерно 1 об/сек).
4. Исправный датчик ABS покажет напряжение на приборе ~0,25-1,2 Вольта. Если скорость вращения колеса будет выше, то и показания соответственно будут увеличиваться.

Как проверить датчик осциллографом?

Чтобы диагностировать исправность или неисправность датчика АБС можно использовать даже осциллограф или проще говоря тестер. При подключении на приборе будет отражаться график, при помощи анализа амплитуды, можно судить о исправности или неисправности датчика.

Проблема заключается в том, что прибор этот есть не на каждом СТО, не говоря уже за гараж, в котором вы собрались проводить все свои «опыты». Прибор это дорогой, и довольно сложный для понимания поэтому для работы с ним необходимо обладать определенными знаниями и навыками.

В современных автомобилях система ABS имеет функцию самодиагностики, используя специальное ПО можно считать код ошибки после чего расшифровать его по специальной таблице.

Проблемы эксплуатации ABS

Заметим, что 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, о которых упомянем чуть ниже. 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 выключиться через предохранительный электронный блок. Предохранительное реле может также сработать при недопустимых колебаниях и всплесках напряжения в сети автомобиля. Чтобы этого не случилось, нельзя разъединять электрические разъемы при включенном зажигании и работающем двигателе, необходимо строго следить за состоянием контактных соединений на генераторе. Если приходится заводить двигатель методом “прикуривания” от постороннего аккумулятора либо предоставлять для этой цели в качестве “донора” собственный автомобиль, соблюдайте следующие правила. При подсоединении проводов от внешнего аккумулятора необходимо, чтобы зажигание на вашем автомобиле было выключено (ключ из замка вынут). Пусть подзарядится ваш АКБ 5-10 минут. Перед запуском вашего автомобиля «донор» нужно заглушить и выключить зажигание, только потом включать зажигание и заводить свой. Это сохранит генератор на «доноре», а многие электронные блоки на вашем автомомбиле.

Что еще? Если автомобилю потребовался ремонт с применением сварки, то перед началом работ следует отсоединить проводку от электронного блока управления ABS. Кроме того, этот блок не рекомендуется подвергать нагреву свыше 85 градусов по Цельсию более двух часов. Это к тому, если автомобиль предполагается красить, а затем сушить горячим методом в специальной камере.

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 контрольная лампочка ABS загорелась во время движения, необходимо остановить автомобиль, заглушить двигатель и проверить напряжение между клеммами аккумулятора. Если оно окажется ниже 10,5 В, то можно продолжать движение, а при первой возможности зарядить аккумулятор. 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.