W procesie
hamowania koła występuje zawsze poślizg w stosunku do nawierzchni drogi. W przypadku hamowania prędkość obwodowa koła jest mniejsza od prędkości samochodu. Poślizg jest maksymalny, kiedy prędkość koła wynosi zero, podczas gdy samochód porusza się jeszcze (koło zablokowane), poślizg jest zerowy gdy prędkość obwodowa koła jest taka sama jak prędkość samochodu. Współczynnik poślizgu jest wyrażony w procentach i jest równy: - 0% przy swobodnie obracającym się kole, - 100% przy kole zablokowanym i samochodzie poruszającym się.

Rys. 1.
Wykres zależności pomiędzy przyczepnością a poślizgiem:
A - krzywa przyczepności wzdłużnej (tor samochodu),
B - krzywa przyczepności poprzecznej (stabilność samochodu),
F - współczynnik przyczepności,
G - współczynnik poślizgu.

Maksymalna
skuteczność hamowania odpowiada wartości poślizgu zawartej między 10% - 30%. Określa to optymalny przedział ustalony na podstawie dużej ilości prób doświadczalnych, do którego układ ABS stara się sprowadzić każdy układ hamulcowy danego typu pojazdu. Zastosowane rozwiązanie zapobiega blokowaniu kół i polega na zamontowaniu urządzenia modulującego ciśnienie hamowania.

Zasada
działania urządzenia ABS polega na zamontowaniu między pompą hamulcową, a układem hamulcowym (koła przednie i koła tylne) elektrozaworów sterowanych centralką elektroniczną, regulujących ciśnienie hamowania w poszczególnych kołach. Umożliwia to modulowanie siły hamowania każdego koła, niezależnie od siły nacisku wywieranej na pedał hamulca.

We współczesnych
samochodach wyposażonych w ABS stosuje się dwa zasadnicze typy rozwiązań konstrukcyjnych. W pierwszym elektroniczno-hydrauliczna jednostka sterująca systemu przeciwdziałającego blokowaniu kół włączona jest w klasyczny układ dwuobwodowy ze wspomaganiem podciśnieniowym między pompą hamulcową, a hamulcami kół, których piasty zaopatrzone są dodatkowo w elektryczne czujniki prędkości obrotowej. W drugim jednostka sterująca zintegrowana jest z pompą hamulcową, a wspomaganie podciśnieniowe zastępuje się wysokociśnieniowym wspomaganiem hydraulicznym. Także w tym rozwiązaniu prędkości kół są niezbędne.

W obu
rozwiązaniach zasadą gwarantującą niezawodność systemu jest dublowanie układów elektronicznych i stosowane w jednostce sterującej ECU programu samo testującego. Wszelkie informacje odbiegające od zakodowanego wzorca poprawności powodują natychmiastowe wyłączenie ABS-u co sygnalizowane jest zapaleniem się żółtej kontrolki w tablicy przyrządów. Układ hamulcowy działa wówczas jak zwykły o klasycznym działaniu.

Prezentację układu ABS BOSCH 5 z klasycznym układem dwuobwodowym ze wspomaganiem podciśnieniowym przedstawia rys. 2.

Rys. 2.
Układ ABS firmy BOSCH 5 z klasycznym układem dwuobwodowym ze wspomaganiem podciśnieniowym:
1 - pompa hamulcowa,
2 - servo hamulcowe,
3 - zaciski hamulcowe,
4 - kompensator podwójny działający w zależności od obciążenia,
C7000 - złącze testowe ABS,
V7000 - kontrolka ABS, 2100 - stycznik świateł stop,
7000 - czujnik prędkości koła przedniego lewego,
7005 - czujnik prędkości koła przedniego prawego,
7010 - czujnik prędkości koła tylnego lewego,
7015 - czujnik prędkości koła tylnego prawego,
7020 - kalkulator ABS, 7040 - Zespół Regulacji Niezależnej.

Elektroniczna Centralka Sterująca (ECU)

Elektroniczna
centralka sterująca zbudowana jest z układów elektronicznych nowej generacji mikroprocesorów. Mikroprocesor układu głównego przetwarza dane niezbędne do sterowania zespołem hydraulicznym i do autodiagnozy elementów. Drugi mikroprocesor z układem logicznym niezależnym od układu pierwszego mikroprocesora, kontroluje w sposób ciągły spójność danych przetwarzanych przez główny mikroprocesor. Tak więc ECU funkcjonuje jako dwa układy, które są w praktyce oddzielnymi zespołami wykonawczymi, ale ściśle ze sobą współpracującymi tj.:
1. zespoły logiczne i wykonawcze sygnalizacji,
2. obwody bezpieczeństwa.

Do obu
układów docierają te same sygnały wejściowe, które każdy z nich przetwarza w ten sam sposób i tylko wówczas kiedy otrzymane wyniki są identyczne, centralka elektroniczna zaczyna sterować centralka elektrohydrauliczną. W przeciwnym przypadku, świadczącym o występowaniu nieprawidłowości w centralce elektronicznej urządzenie wyłącza się i hamowanie przebiega w sposób tradycyjny z równoczesną sygnalizacją awarii układu, uwidocznioną na zestawie wskaźników.

Działanie elektronicznej centralki sterującej

Czujniki
prędkości obrotowej (A) (rys. 3) wytwarzają napięcie zmienne, które przesyłane jest do wzmacniacza (1) znajdującego się w centralce. Wzmacniacz generuje impulsy o kształcie prostokątnym i wysyła je do zespołów wykonawczych (2), (3), które obliczają prędkość kół i samochodu.

Kiedy
koła mają tendencje do blokowania się, zespoły wykonawcze sterują regulatorami prądu (4) dla kół przednich i (5) dla kół tylnych. Regulatory te generują impulsy sterujące odbiorniki końcowe (6) i (7), które przyłączają do masy obwody elektrozaworów VL, VR (przednie) i HL, HR (tylne) znajdujące się w centralce elektrohydraulicznej (B) zwanej też zespołem regulacji niezależnej. Siła hamowania może wzrastać aż do momentu dopóki nie wystąpi poślizg jednego koła względem innego, natomiast jeżeli taki fakt nastąpi (z ang. "split") ograniczeniu ulega siła hamowania na kole, w którym wystąpił poślizg - koło to zaczyna przyśpieszać. Moduł (8) otrzymuje impulsy od wyłącznika świateł "STOP" i sprawdza połączenie elektryczne układu, ponadto kontroluje napięcia zasilania silnika pompy powrotnej łuny hamulcowego (D) i przekazuje informacje do modułu (9), który ma za zadanie przyłączać do masy obwody przekaźników sterujących elektrozaworami (E), pompy powrotnej płynu hamulcowego (F), ustalić napięcie akumulatora (G) i sterować lampką sygnalizacji awarii. Moduł (10) służy do przekazywania danych do zewnętrznego urządzenia diagnostycznego w tym wypadku FIAT - LANCIA - TESTER.

Rys. 3.
Elektroniczna centralka sterująca ABS:
1 - wzmacniacz,
2,3 - zespoły wykonawcze,
4,5 - regulatory prądu,
6,7 - odbiorniki końcowe,
8 - moduł kontrolny,
9 - moduł sterujący elektrozaworami,
10 - moduł diagnostyczny.

Elektroniczna
centralka sterująca ECU jest wyposażona w układ pamięci z zapisanymi wartościami progowymi opóźnienia i przyspieszenia dla każdego koła, których przekroczenie powoduje reakcją centralki. Steruje ona elektrozaworami centralki elektrohydraulicznej regulując ciśnienie w trzech fazach pracy: wzrost ciśnienia, redukcja ciśnienia, utrzymanie ciśnienia oraz w fazie spoczynku. Fazy te składają się na cykl regulacji przerywanej, bardzo szybkiej 2 do 6 razy na sekundę powtarzanej aż do zatrzymania samochodu. Ponieważ parametry, którymi steruje centralka elektroniczna (prędkość i przyspieszenie kół) zależą od bezwładności układu obręcz - opona, dlatego samochody wyposażone w ABS powinny posiadać wyłącznie obręcze, opony i wkładki cierne hamulców zalecane przez producenta.

Urządzenie
przeciwpoślizgowe nie działa przy prędkości poniżej 5km/h aby umożliwić blokadę kół po zatrzymaniu samochodu.

Centralka elektrohydrauliczna

Centralka
elektrohydrauliczna składa się z następujących elementów:
1. czterech zaworów,
2. pompy powrotnej płynu dla obwodów hydraulicznych z zaworami wejściowymi typu kulowego,
3. przekaźnika sterowania pompą powrotną,
4. przekaźnika bezpieczeństwa i zasilania elektrozaworów.

Centralka
ma za zadanie zmieniać ciśnienie płynu hamulcowego w zacisku lub rozpieraczu hamulcowym na podstawie sygnałów sterujących wysyłanych z ECU.

Centralka
elektroniczna steruje w rzeczywistości elektrozaworami oraz pompą powrotną płynu hamulcowego reagując na impulsy z czujników prędkości obrotowej poszczególnych kół.

Elektrozawory
są typu 3-pozycyjnego i przyjmują rozkazy elektronicznej centralki sterującej w formie impulsów prądowych, których wartości określają stan elektrozaworów:
0 [A] - faza wzrostu ciśnienia,
1,9 - 2,3 [A] - faza stałego ciśnienia,
4,5 - 6 [A] - faza redukcji ciśnienia.

Czujnik prędkości kół

Czujniki
prędkości kół są generatorami prądu typu indukcyjnego (zmienna rezystancja magnetyczna). Czujniki mierzą prędkość dzięki zmiennemu sygnałowi, którego częstotliwość jest proporcjonalna do prędkości kątowej (liczby obrotów na sekundę) koła, do którego są podłączone. Czujniki są zbudowane z uzwojenia i rdzenia magnetycznego umieszczonego w szczelnej obudowie. Odległość (szczelina) między końcówką czujnika i zębami naciętymi na tarczy obracającej się razem z kołem wynosi około 1 mm. Minimalny próg wykrywanej prędkości wynosi 2,75 km/h.

Rys. 4.
Czujnik prędkości kół:
1 - przewód elektryczny,
2 - rdzeń magnetyczny,
3 - szczelna obudowa,
4 - uzwojenie,
5 - końcówka czujnika,
6 - tarcza z naciętymi zębami.

Cały
schemat elektryczny układu ABS BOSCH 5 przy włączonym zapłonie obrazuje schemat umieszczony na rys. 5.

Rys. 5.
Schemat elektryczny układu ABS firmy BOSCH 5 przy włączonym zapłonie:
BB00 - Akumulator,
BB10 - Rozgałęzienie plusa akumulatora,
CA00 - Stacyjka,
C7000 - Złącze testowe ABS,
V7000 - Kontrolka ABS,
2100 - Stycznik świateł STOP,
7000 - Czujnik ABS koła przedniego lewego,
7005 - Czujnik ABS koła przedniego prawego,
7010 - Czujnik ABS koła tylnego lewego,
7015 - Czujnik ABS koła tylnego prawego,
7020 - Kalkulator ABS,
7029 - Bezpiecznik pompy ABS,
7040 - Zespół Regulacji Niezależnej.

(C) Dream Team