ABS (Anti-lock Braking System)
Systém ABS zabraňuje zablokovaniu kolies počas núdzového brzdenia. Ak sa kolesá zablokujú, hrozí strata priľnavosti medzi pneumatikou a vozovkou a vodič môže stratiť kontrolu nad vozidlom. Systém ABS tiež umožňuje kontrolu nad vozidlom počas prudkého brzdenia.
Protiblokovací brzdový systém ABS (z anglického Anti-lock Braking System) je jedným zo základných prvkov aktívnej bezpečnosti vozidla. ABS zabraňuje zablokovaniu kolies pri prudkom brzdení alebo pri brzdení na klzkom povrchu. Kolesá vozidla vybaveného systémom ABS sa aj pri núdzovom brzdení odklopia. V dôsledku toho nedochádza k strate priľnavosti medzi kolesami a vozovkou, takže vozidlo zostáva ovládateľné. Majte na pamäti, že zablokované kolesá neprenášajú žiadnu bočnú silu, viac informácií o ovládateľnosti nájdete v článku Kammova kružnica.
Princíp funkcie ABS:
Systém ABS zabraňuje zablokovaniu kolies pri brzdení tým, že automaticky reguluje brzdnú silu na každom kolese, aby nedošlo k ich zablokovaniu. Ak by sa totiž koleso zablokovalo, došlo by k strate adhézie medzi pneumatikou a vozovkou, čo je pre jazdu nebezpečný stav. V takom prípade môže dôjsť k šmyku alebo k nezvládnutiu vozidla! Inými slovami, ak by predné kolesá stratili priľnavosť, vozidlo by prestalo reagovať na pohyby volantu, a ak by zadné kolesá stratili priľnavosť, mohlo by dôjsť k veľmi nebezpečnému šmyku zadnej nápravy.
Zjednodušme si, ako systém ABS vlastne funguje. Jednotka ABS sa nachádza medzi hlavným brzdovým valcom a brzdovými trubicami vedúcimi k jednotlivým brzdovým strmeňom (brzdovým rotorom). Ak riadiaca jednotka dostane signál, že koleso je zablokované, na krátky čas zníži tlak v jeho brzdovom potrubí, čím sa koleso vráti do otáčok. Najnovšia generácia ABS dokáže takto reagovať až 40-krát za sekundu, čím zabezpečuje takmer plynulé otáčanie kolies, a tým aj dobré ovládanie vozidla. Zároveň sa brzdná sila udržiava na maximálnej možnej úrovni, t. j. na hranici adhézie.
Schéma zapojenia ABS je znázornené na nasledujúcom obrázku. Každé koleso je vybavené magnetickým alebo indukčným snímačom otáčok (žltý snímač na dolnom obrázku) a impulzným kolieskom (sivý perforovaný kotúč). Pomocou snímačov rýchlosti riadiaca jednotka zisťuje pohyb (otáčanie) každého kolesa. Riadiaca jednotka (sivý rámček) vyhodnocuje situáciu a pomocou regulačného ventilu (hnedý komponent na hornom obrázku) v prípade potreby znižuje tlak v brzdovom systéme, aby sa zablokované koleso opäť dalo do pohybu. Týmto spôsobom systém ABS zasahuje niekoľkokrát za sekundu počas celej doby brzdenia nezávisle od sily pôsobiacej na pedál. Keď vozidlo spomalí na minimálnu rýchlosť približne 4 km/h, systém ABS sa automaticky deaktivuje, aby umožnil úplné zastavenie vozidla, keď sa kolesá v skutočnosti neotáčajú.
základné časti systému ABS
Video:
História systému ABS:
Systém ABS vyvinula spoločnosť BOSCH v roku 1978 do súčasnej podoby. História však siaha ešte ďalej. Už na začiatku 20. storočia sa uvažovalo o tom, ako zabrániť zablokovaniu kolies pri prudkom brzdení. V roku 1936 spoločnosť Bosch podala patent na „Zariadenie na zabránenie prudkému zabrzdeniu kolies motorového vozidla“. Tieto prvé systémy fungovali len na mechanických princípoch. Až s príchodom elektronického riadenia mohli inžinieri vyvinúť protiblokovací brzdový systém, ktorý bol dostatočne rýchly a robustný na použitie v motorových vozidlách. Systém ABS našiel svoje prvé komerčné uplatnenie ako špeciálna výbava v modeli Mercedes-Benz triedy S a krátko nato v modeli BMW radu 7.
Od uvedenia systému v roku 78 prešiel ABS ďalším vývojom a mnohými vylepšeniami. Na začiatku sa napríklad systém ABS inštaloval len na predné kolesá, ktoré sú pri brzdení viac namáhané a dôležitejšie pre riadenie. Riešil sa aj problém integrácie ABS do bubnových bŕzd, keďže tieto brzdy majú ťažšie ovládanie a dlhší reakčný čas. Ďalší vývoj postupne viedol k miniaturizácii jednotky ABS a zvýšeniu prevádzkových frekvencií. S cieľom lepšie rozdeliť brzdný účinok na jednotlivé kolesá sa systém ABS časom stal viackanálovým. To znamená, že ak je počet kanálov rovnaký ako počet kolies, ide o ideálnu situáciu, keď riadiaca jednotka môže ovládať každé koleso samostatne.
Ďalší vývoj postupne viedol k vytvoreniu nadväzujúcich systémov, ako napr: ASR (protipreklzový systém, ktorý zabraňuje pretáčaniu kolies pri rozjazde), ESP (elektronický stabilizačný program), EBV (elektronický rozdeľovač brzdnej sily) atď. Snímač otáčok kolies sa preto stal dôležitou súčasťou mnohých ďalších jazdných asistentov, ktorí na svoju prácu potrebujú informácie o otáčkach jednotlivých kolies.
Vedeli ste, že …
ABS ako volitelná výbava
ABS, podobne ako mnoho iných systémov, začalo svoju kariéru ako voliteľná výbava. Pre zaujímavosť, ak si chcel motorista v roku 1998 kúpiť ABS do svojej Škody Octavia 1. generácie, musel k základnej cene 350 000 Kč pri priemernej hrubej mesačnej mzde 11 693 Kč priplatiť ďalších 26 500 Kč. Išlo teda o položku, ktorú si každý musel najprv dôkladne zvážiť.
ABS ako povinná výbava
V roku 2004 sa výrobcovia združení v asociácii ACEA dobrovoľne dohodli, že ABS musí byť vybavené každé novo homologizované vozidlo v EÚ. Od roku 2006 sa toto nariadenie vzťahuje aj na predtým homologizované vozidlá.
Brzdná dráha vozidiel s ABS a bez ABS
Odpoveď na otázku, či má vozidlo s ABS kratšiu alebo dlhšiu brzdnú dráhu, nie je úplne jednoznačná. Ide o klasickú diskusiu založenú na tezii, že na suchých cestách má vozidlo s ABS dlhšiu brzdnú dráhu, pretože ABS nebrzdí plnou rýchlosťou. Vodič s citom pre jazdu nepotrebuje ABS, pretože zablokovanie kolies si kontroluje sám.
Treba priznať, že tieto tvrdenia sú trochu fúzaté. Od prvého ABS uplynulo veľa času a technológia sa veľmi zlepšila. Pokiaľ ide o druhú časť, povedzme si na rovinu, že zmysel väčšiny vodičov pre riadenie sa znížil. Dnešný vodič takmer bezmyšlienkovite dôveruje elektronike vozidla, že bude čarovať a udrží ho na ceste. To, že v určitých situáciách by sa kolesá mohli zablokovať a čo by to znamenalo, je dnes mimo chápania väčšiny vodičov.
Všetko má však svoje hranice, ktoré určuje fyzika. Brzdná sila nemôže byť väčšia, ako umožňuje priľnavosť pneumatiky k vozovke. Táto priľnavosť však nie je konštantná, ovplyvňuje ju viacero faktorov vrátane tzv. sklzu pneumatiky. Teória hovorí, že pneumatika má najväčšiu priľnavosť okolo hodnoty sklzu 10-30 %, pozri graf nižšie. Za touto hodnotou sklzu je tzv. vrchol trecích síl. Ak stlačíte brzdový pedál ešte silnejšie, koleso zvýši svoj sklz voči vozovke a trenie medzi pneumatikou a vozovkou sa veľmi rýchlo zníži! Z nasledujúceho grafu vyplýva, že pri 100 % sklze, t. j. zablokovanom kolese, dosahuje trenie len 60 – 70 % svojho pôvodného potenciálu. Logicky sa brzdná dráha pri zablokovanom kolese predĺži až o tretinu!
Môže sa to zdať zložité, ale práve tu sa skrýva odpoveď na našu otázku. Dnešné vysoko sofistikované brzdové systémy dokážu pracovať v medziach ideálneho preklzu pneumatík, t. j. v rozmedzí desať až tridsať percent preklzu. Keď systém vyhodnotí, že sa blíži vrchol trecích síl, ktorý by v skutočnosti znamenal zníženie priľnavosti, zníži tlak v brzdovom potrubí. Týmto spôsobom dokáže systém ABS maximálne využiť aktuálne adhézne podmienky. Takýto stav je ťažké dosiahnuť s citlivou nohou na brzde. Nehovoriac o tom, že viackanálový systém ABS dokáže ovládať každé koleso zvlášť!
Áno, staršie verzie ABS neboli také rýchle, niektoré vozidlá mali pri dlhšom brzdení sklz pedálov alebo bolo takmer nemožné zastaviť na nerovnom povrchu, keď kolesá poskakovali. Dnes to však už neplatí.
Dolný graf znázorňuje oblasť pôsobenia systému ABS. Ukazuje tiež pokles priľnavosti pre rôzne povrchy, od nerovného asfaltu cez nespevnený povrch až po jazdu na snehu a ľade. Prerušovaná čiara v grafe znázorňuje pokles priľnavosti v priečnom smere. Ide o zložku, ktorá zabezpečuje stabilitu a ochotu vozidla zatáčať.
Na uvedenom grafe možno vidieť ešte jednu zaujímavosť. Mierny nárast koeficientu trenia pri jazde na nespevnenom povrchu a zablokovanom kolese, je spôsobený časticami, ktoré zablokované koleso akoby hádzalo pred seba. Tým sa pred kolesom vytvára akýsi klin. Systém Volkswagenu s názvom ABSplus túto skutočnosť veľmi dobre využíva.
Ako spoznáte, že systém ABS funguje?
Pri prudkom brzdení na línii priľnavosti môžete počuť prerušované brzdenie, napr. na mokrej vozovke. Prerušované brzdenie je spôsobené tým, že systém ABS uvoľňuje tlak v brzdovom systéme. Tým sa zníži brzdná sila a koleso sa odblokuje. Pri tomto úkone sa zdá, že pedál kope a pri dlhšom brzdení v starších vozidlách môže klesnúť na podlahu. Menej skúsený vodič sa môže zaseknúť a uvoľniť brzdový pedál, ale to by bola chyba! Systém ABS sa zablokuje, aby zabránil zablokovaniu kolies a „zdvihnutiu“ vozidla.
Prerušované brzdenie môže byť počuť pri prudkom brzdení na línii priľnavosti, napr. na mokrej vozovke. Prerušované brzdenie je spôsobené uvoľňovaním tlaku v brzdovej sústave systémom ABS. Tým sa zníži brzdná sila a koleso sa odblokuje. Pedál sa pri tomto úkone akoby kopol a pri dlhšom brzdení môže pri starších vozidlách klesnúť na podlahu. Menej skúsený vodič sa môže zaseknúť a uvoľniť brzdový pedál, ale to by bola chyba! Systém ABS sám zaistí, aby sa kolesá nezablokovali a vozidlo nedostalo „šmyk“.
Při prudkém brzdění na mezi adheze je slyšet přerušované brzdění, např. na mokré vozovce. Přerušování způsobuje svou činností právě ABS, když odpouští tlak v brzdovém systému. Tím sníží brzdnou sílu a kolo se odblokuje. Pedál při této činnosti jakoby kope a při delším brzdění u starších vozů může klesat k podlaze. Málo zkušený řidič by se mohl zaleknout a povolit brzdový pedál, to by ovšem byla chyba! Systém ABS zajití sám, aby nedošlo k zablokování kol a vozidlo se tzv. neutrhlo.
