Тормозная система ABS — диагностика

В настоящем издании мы хотели бы рассмотреть систему ABS и остановиться на некоторых возможных неисправностях и возможностях для диагностики неисправностей электронных узлов. Основное внимание будет уделено не конструкции и принципу действия, а проведению диагностики и поиску неисправностей.

В конце 70-х годов технический прогресс шагнул настолько далеко, началось серийное производство первой тормозной системы ABS. С помощью тормозн­ой системы ABS стало возможным повысить уровень безопасности во время критических ситуаций, связанных с необходимостью торможения. Различные дорожные условия (мокрое или скользкое покрытие) или внезапно возникающие препятствия приводили при экстренном торможении автомобилей без ABS к блокированию колёс.

Следствием являлось то, что водитель терял способность управлять автомобилем. В автомобилях, оснащённых ABS, предотвращается блокирование колёс, и они остаются управляемыми в любое время, даже в случае торможения до полной остановки или экстренного торможения.

Узлы системы ABS

Система ABS состоит из следующих узлов:

system_abs_1

 

Управляющее устройство является сердцем системы. В нём происходит приём сигналов от сенсорных датчиков числа оборотов колёс и их оценка. Из этих данных складывается информация о скольжении колёс при торможении, и замедлении колёс или ускорении колёс. В цифровом регуляторе, который состоит из двух независимых друг от друга и работающих параллельно микроконтроллеров для каждой пары колёс, эта информация обрабатывается. Образованные на основании этой информации сигналы регулирования в виде исполнительных команд поступают на магнитные клапаны гидроагрегата.

В гидроагрегате расположены магнитные клапаны, которые выполняют регулировочные команды управляющего устройства. Даже в случае экстренного торможения, когда водитель давит на педаль тормоза изо всех сил, они сохраняют давление в колёсных тормозных цилиндрах оптимальным. Гидроагрегат расположен между главным тормозным цилиндром и колёсными тормозными цилиндрами.

В колёсных тормозных цилиндрах давление в системе тормозного привода, поступающее от главного тормозного цилиндра, преобразуется в нажимное усилие, которое прижимает тормозные колодки к тормозным дискам или тормозным барабанам.

Как работает система ABS?

При торможении до полной остановки система ABS регулирует давление в системе тормозного привода, которое должно быть направлено в устройство непосредственного торможения. Оно подбирается для каждого колеса индивидуально, в зависимости от того, замедляется ли колесо, ускоряется ли оно или скользит.

Это регулирование происходит следующим образом:

Сенсорные датчики числа оборотов определяют число оборотов передних колёс и дифференциала задней оси, а также число оборотов задних колёс. Эти данные необходимы управляющему устройству для расчёта окружной скорости колёс. Как только управляющее устройство высчитывает, что одно или несколько колёс находятся на пороге блокирования, подаётся команда на магнитные клапаны и обратный насос соответствующего колеса. Каждое переднее колесо получает такое воздействие от «своего» магнитного клапана, что достигается максимально возможный эффект торможения. Причём это происходит независимо от других колёс. В автомобилях, имеющих только один сенсорный датчик числа оборотов на дифференциале задней оси, колесо с наибольшей «склонностью» к блокированию определяет значение тормозного давления для обоих колёс. Вследствие этого колесо с лучшим коэффициентом сцепления тормозится несколько меньше, и тормозной путь получается несколько больше, однако устойчивость автомобиля в этом случае всё равно гораздо лучше. В автомобилях с сенсорным датчиком на задних колёсах регулирование происходит так же, как и на передних колёсах.
Управляющее устройство управляет магнитными клапанами в трёх различных рабочих положениях:

system_abs_2

В первом рабочем положении (образование давления) главный цилиндр и колёсный цилиндр связаны друг с другом. Это означает, что впускной клапан открыт, а выпускной клапан закрыт. Давление может беспрепятственно нарастать.

system_abs_3

Во втором рабочем положении (держать давление) связь между главным цилиндром и колёсным цилиндром прерывается. Давление в системе тормозного привода остаётся постоянным. Это означает, что на впускной клапан подаётся ток, и клапан вследствие этого остаётся закрытым. Выпускной клапан по-прежнему остаётся закрытым.

system_abs_4

В третьем рабочем положении (снизить давление) давление в системе тормозного привода уменьшается. Это означает, что ток подаётся на выпускной клапан, и он открывается. Одновременно давление снижается за счёт включения обратного насоса. Впускной клапан закрыт.

Три различные рабочие положения позволяют увеличивать или уменьшать давление в системе тормозного привода по ступенчатому циклу, благодаря шаговому воздействию на магнитные клапаны. При срабатывании системы ABS эти рабочие положения сменяются 4-10 раз в секунду, в зависимости от особенностей дорожного покрытия.

Что происходит при неисправности системы ABS?

Если в системе обнаруживается неисправность, она тотчас же выключается. Тормозная система автомобиля в этом случае продолжает работать без ограничений. О выходе из строя системы ABS водителю сигнализирует аварийная лампочка ABS, которая зажигается на передней панели.

Поиск неисправностей

Если система ABS неисправна и загорелась аварийная лампочка, то, в зависимости от года выпуска и типа ABS, существует несколько в системе ABS возможностей для поиска неисправности или диагностики. Но начинать всегда нужно с самых простых:

Неисправные предохранители:

Знакомство с инструкцией и осмотр колодки с предохранителями исключает первый источник неисправности, если мы убедимся в том, что все предохранители, связанные с системой ABS, находятся в рабочем состоянии.

Визуальная проверка:

  • все ли разъёмы и проводники в порядке?
  • надёжно ли вставлен разъём?
  • нет ли заметных потёртостей на проводниках, которые приводят к возможному короткому замыканию?
  • все ли соединения с массой находятся в порядке?
  • нет ли следов загрязнения или механического повреждения на
  • сенсорных датчиках числа оборотов и / или колёсиках датчиков?
  • все ли шины в порядке, правильно ли они подобраны по размеру и одинаковы ли они?

system_abs_5

Подшипники колёс и подвеска моста:
Проверить состояние подшипников и подвеску моста (шаровые опоры и сочленения) на состояние и наличие люфта.

Проверка рабочей тормозной системы:

Необходимо проверить рабочую тормозную систему на тормозном стенде, также обязательна проверка на герметичность.

Если во время этих проверок неисправности не выявлено, то следует провести дальнейшие измерения. Для этого существуют различные возм­ожности. Они зависят, например, от года выпуска и типа автомобиля и от имеющихся в наличии приборов для проведения проверки.

Если система ABS приспособлена для проведения диагностики, то можно при помощи специального прибора для диагностики ознакомиться с информацией из банка неисправностей и запросить значения величин и параметры. Если прибора для диагностики нет в наличии или система ABS не приспособлена для проведения диагностики, то последующие измерения можно провести с помощью осциллоскопа или тестера.

Однако очень важно всегда иметь перед собой электрическую схему проверяемой системы.

system_abs_6

Опыт показывает, что большинство неисправностей вызвано вследствие неисправности разъёмов, обрыва проводников или вследствие нарушения соединений с массой. Эти неисправности, как правило, легко определить с помощью тестера или осциллоскопа.

Проверка с помощью тестера /осциллоскопа

Все приведённые здесь в качестве примера измерения проводились на автомобиле Фольксваген Гольф 3. Важно отметить, аккумулятор должен быть полностью заряжен, чтобы во время измерений можно было заметить возможные падения напряжения на проводниках/разъёмах.

system_abs_7

system_abs_8

Измерение подачи напряжения и соединения с массой управляющего устройства

Сначала нужно отсоединить разъём от управляющего устройства ABS. Затем нужно ознакомиться на электрической схеме с расположением контактов и подключить красный измерительный проводник тестера к соответствующему контакту подачи напряжения, а чёрный измерительный проводник к любому контакту массы автомобиля. Обратите внимание на то, чтобы точка измерения была чистой и чтобы измерительный проводник имел надёжный контакт. При подключении к разъёму управляющего устройства надо соблюдать осторожность, чтобы не повредить контакты разъёма. Проверить напряжение и убедиться в том, что аккумулятор подаёт напряжение. Измеряя сопротивление, проверить соединение управляющего устройства с массой. Для этого на электрической схеме определить соответствующие контакты, связанные с массой, и подключить измерительный проводник тестера. Второй измерительный проводник снова подключить на массу автомобиля. Величина сопротивления не должна превышать примерно 0,1 Ом (величина приблизительная, зависящая от сечения проводника и его длины).

Если во время измерения напряжения или сопротивления выявится неисправность, то есть напряжение отсутствует или величина сопротивления слишком большая или равна бесконечности, то нужно проверить проводники до ближайшего соединения. Все соединения обозначены на электрической схеме. Эти соединения следует разомкнуть, и с помощью проверки сопротивления проверить проводники на проводимость, а также на контакт с массой. Для этого измерительные проводники тестера подключить к концам соответствующего проводника. Измеренная величина должны быть в пределах 0,1 Ом. Если сопротивление существенно больше или равно бесконечности, то мы имеем дело с обрывом проводника или с замыканием на массу. Таким же образом можно определить обрыв или замыкание на корпус каждого отдельного соединения.

Проверка сенсорных датчиков числа оборотов

system_abs_9

Для облегчения понимания смысла измеренных величин коротко объясним, как устроены индуктивные сенсорные датчики колёс и как определяется число оборотов.

Сенсорные датчики числа оборотов размещены непосредственно над импульсным ротором, который связан со ступицей или приводным валом. Полюсный сердечник, вокруг которого находится обмотка, связан с постоянным магнитом, магнитное поле которого проникает в индуктор. Вращательное движение импульсного ротора и связанная с этим смена зубьев и межзубных впадин вызывает изменение магнитного потока через полюсный сердечник и обмотку. Изменяющееся магнитное поле индуцирует в обмотке переменное напряжение, которое и измеряется. Частота и амплитуда этого напряжения соответствуют числу оборотов колеса.

Проверка с помощью тестера

Измерение сопротивления: Отсоединить разъём сенсорного датчика и с помощью омметра измерить внутреннее сопротивление на обоих контактах. Важно: это измерение можно проводить только в том случае, когда Вы убедились в том, что речь идёт об индуктивном датчике. Сенсорный датчик Холла при измерении сопротивления выйдет из строя.

Величина сопротивления должна составлять от 800 Ом до 1200 Ом (руководствоваться паспортными величинами). Если сопротивление равно 0 Ом, то речь идёт о коротком замыкании, если величина сопротивления равна бесконечности — то об обрыве. Измерение замыкания на корпус, с соответствующего контакта на массу автомобиля, должно показать сопротивление, равное бесконечности.

system_abs_10

Проверка напряжения: тестер подключить к обоим контактам. Измерительная шкала тестера должна быть установлена на измерение переменного напряжения. Если вращать колесо рукой, то сенсорный датчик вызовет напряжение примерно 100 милливольт.

system_abs_11

Проверка с помощью осциллоскопа: с помощью осциллоскопа можно увидеть сигнал, образуемый сенсорным датчиком, увидеть в графическом изображении. Для этого измерительный проводник осциллоскопа подключить к проводнику передачи сигнала сенсорного датчика, а проводник массы подключить к соответствующему контакту массы. Диапазон измерений осциллоскопа должен находиться в пределах 200 милливольт и 50 миллисекунд. Вращая колесо рукой можно — при отключённом сенсорном датчике — наблюдать на осциллоскопе синусоидальный сигнал. В зависимости от числа оборотов будет изменяться частота и снимаемое напряжение.

system_abs_12

Проверка переключателя тормозных сигнальных огней: переключатель сигнала торможения можно проверить способом измерения на проводимость или способом измерения напряжения. При проверке на проводимость тестер надо установить на минимальную шкалу измерения сопротивления или на звуковой сигнал.

Отсоединить разъём от переключателя сигнала торможения и измерительные проводники подключить к разъёмным контактам переключателя. При нажатии педали тормоза сопротивление должно показывать величину примерно 0 Ом или, мы должны услышать тоновый звуковой сигнал.

system_abs_13

При проверке напряжения проверить омметром входное напряжение на переключателе (величина соответствует напряжению аккумулятора). При нажатии педали тормоза на втором контакте должно быть приложено напряжение аккумулятора.

system_abs_14

Проверка насоса высокого давления: отсоединить разъём от насоса высокого давления. С помощью двух любых проводников кратковременно приложить к насосу высокого давления напряжение от аккумулятора. Если насос начнёт работать, то можно сделать вывод, что он исправен.

Активные сенсорные датчики числа оборотов колёс

В заключение краткая информация по «активным сенсорным датчикам»: Активные сенсорные датчики приобретают всё большее значение. Они имеют ряд преимуществ по сравнению с пассивными сенсорными датчиками. Их сигнал гораздо точнее, и они могут измерять скорость в обоих направлениях с точностью до 0,1 км/час. Такие точные данные используются в других системах, например, в системе спутниковой навигации, в противооткатных системах и т.д. Другим преимуществом является то, что они занимают мало места, что обусловлено их небольшими конструктивными размерами.

system_abs_15

Конструктивные отличия от пассивных сенсорных датчиков заключаются в следующем: импульсный ротор выполнен не в форме зубчатого колеса, а может быть, например, встроен в уплотняющее кольцо колёсного подшипника. В уплотняющее кольцо помещаются магниты, которые поочерёдно, в зависимости от их полярности, размещены по окружности. Уплотняющее кольцо становится многополюсным кольцом. Как только многополюсное кольцо начинает вращаться, изменяется магнитный поток, протекающий через измерительные ячейки сенсорного датчика. Магнитный поток оказывает влияние на напряжение, которое возникает в сенсорном датчике. Сенсорный датчик связан двухжильным проводником с управляющим устройством. Информация о числе оборотов поступает в управляющее устройство в виде электрического тока.

Частота тока (аналогично частоте в индуктивном датчике) соответствует числу оборотов колеса. Напряжение питания активного сенсорного датчика — ещё одно отличие от индуктивного датчика — составляет от 4,5 вольт до 20 вольт.