что такое абс на мотоцикле
ABS за и против
Умение правильно тормозить на мотоцикле – намного важнее умения открутить ручку газа. Разогнаться по прямой может каждый – но каждый ли сможет вовремя и правильно остановиться перед внезапно возникшим препятствием? Большинство мотоциклистов никогда не отрабатывали на площадках технику торможения, и в экстренной ситуации в панике хватаются за тормоза, вызывая блокировку колеса и падение байка.
Что такое ABS на мотоцикле?
Помимо тормозных дисков (или барабанов), тормозных машинок с колодками, шлангов и рычагов система с АБС оснащена особым датчиком, который следит за давлением тормозухи, и ее распределением. Если компьютеру «не нравится», как тормозит пилот, срабатывает сброс давления, что позволяет колесу прокручиваться снова. Такие циклы могут достигать 10 раз в секунду. Это хорошо ощущается в момент торможения как резкое подергивание байка, кратковременные толчки в руль. Только, в отличие от электроники, ни один мотоциклист не сможет десять раз за секунду поджать и отпустить тормоза, чтобы достичь такого же эффекта.
Правда ли, что с АБС мотоцикл тормозит дольше?
Одним из аргументов «против» ABS является то, что правильное контролируемое торможение без антиблокировочной системы оказывается на несколько метров эффективнее, чем с ней. Да, это действительно так.
Но стоит понимать, что все эксперименты такого плана проводятся на идеально ровном сухом асфальте, не в экстренной ситуации, а байк при этом управляется опытным пилотом, навыки торможения которого отточены до вершины мастерства. В реальной обстановке на дороге помните о двух вещах:
Для новичка лучше брать мот без ABS, чтобы он научился правильно тормозить
Это одно из самых опасных заблуждений в мотомире. Большинство мотоциклистов могут всю жизнь ездить и ни разу не попасть в экстренную ситуацию. Они не отрабатывают свои навыки на площадке, не проходят курсы продвинутых мотошкол. Но достаточно будет одного внезапно возникшего препятствия, чтобы произошло серьезное падение. И вот в этой ситуации АБС как раз спасла бы.
Если новичок хочет просто путешествовать, ездит спокойно, не нарушает, следит за дорожной обстановкой и предугадывает развитие событий – он может с самого начала начинать ездить на байке с антиблокировкой. Главное во время езды на байке с АБС ездить так, словно ее нет. Помните, что если она не срабатывает при торможении – значит, вы все делаете правильно. В таком случае, наличие Anti-Lock Brake System станет просто вашей страховкой.
Но если вы хотите ездить без ABS – то вы просто обязаны приложить все усилия, чтобы научиться правильно тормозить на мотоцикле. Иногда можно двадцать лет проездить, и потом понять – что все эти двадцать лет вы ездили неправильно. И страховки в экстренной ситуации у вас не будет.
Почему же тогда до сих пор ABS не ставят на все мотоциклы?
Если все так радужно и идеально, напрашивается логический вопрос – почему тогда производители до сих пор не оснастили все свои модели антиблокировочной системой? На это влияет несколько факторов:
Подводя итоги, можно сказать, что главным аргументом «против» ABS является ее высокая цена и сложность в обслуживании. Если тормозную жидкость в обычной системе можно поменять просто в поле «на коленке», то в случае с Anti-Lock Brake System придется искать специализирующийся на этом мото-сервис.
А вот именно в плане безопасности езды по дорогам общего пользования никаких недостатков у нее нет, одни сплошные «за».
Как работают тормоза ABS на мотоцикле
Объясняем работу антиблокировочной тормозной системы
Когда шины автомобиля блокируются, автомобиль скользит. Когда сносит переднее или заднее колесо мотоцикла, вы можете упасть. К счастью, есть технология для предотвращения незапланированных скольжений, которая позволяет останавливаться быстро и безопасно, даже когда дорога мокрая или грязная. И вот как она работает. На мотоцикле без ABS главный тормозной цилиндр сообщает давление напрямую тормозному суппорту. На мотоцикле с ABS жидкость движется от главного тормозного цилиндра к насосу ABS, а уже затем – к суппортам. Компьютер ABS, обычно расположенный на насосе, отслеживает давление в тормозной системе и скорость вращения переднего и заднего колес – для этого используются стационарные датчики на вилке и маятнике, а также перфорированные кольца на ступицах (так называемая «гребенка»). Когда компьютер ABS видит разницу в скорости вращения колес, которую он воспринимает как снос или скорую блокировку, он открывает электромагнитные клапаны в насосе ABS и тем самым снижает давление в тормозном контуре, таким образом восстанавливая сцепление колеса с покрытием.
Тормоза ABS на мотоциклах дебютировали в конце восьмидесятых, и до начала двухтысячных большинство систем были довольно топорными, вмешивались в торможение несвоевременно и грубо. К тому же они весили порядочно и дорого стоили. Опыт использования старых ABS является причиной того, почему многие райдеры по-прежнему думают, что ABS – отстой. Но, как и смартфоны, аккумуляторы и фильтры Snapchat, за последние годы антиблокировочные системы прошли долгий путь.
В наши дни ABS работает гораздо мягче и изящнее, даже базовые системы, которые устанавливаются на мотоциклы для начинающих. И вот в чем дело – ABS развилась до такой степени, что теперь у нас два уровня технологии. Есть базовая система безопасности, схожая с той, что я описал выше. Ее предназначение – удержать вас от падения при торможении на прямой. И есть продвинутые системы, более навороченные и ориентированные на гоночный трек или бездорожье. Зачастую они регулируемые и оперируют бо́льшим количеством данных, что позволяет добиться более точного отклика и тем самым позволить вам ездить быстрее и безопаснее.
Ducati Cornering ABS – хороший пример топовой ABS. Помимо датчиков скорости вращения колес и давления в тормозной системе, ABS на Scrambler 1100 полагается на данные от инерционного измерительного устройства (IMU), которое отслеживает угол наклона мотоцикла. Используя эту информацию, компьютер ABS может вмешаться в торможение раньше и мягче, с учетом сниженного сцепления и стабильности, присущих байку в наклоне. Информация от IMU и других устройств позволяет реализовать трековые настройки – чтобы дрифтовать или отрывать заднее колесо от земли, – а также различные режимы ABS для бездорожья, когда заднее колесо можно заблокировать, не отключая ABS на переднем.
Впечатляет, правда? Конечно, но вы наверняка все еще раздумываете, нужна ли вам ABS. Если вы ездите по дорогам, то ABS обязательна. Конечно, опытный райдер в идеальных условиях тормозит лучше, чем позволяют базовые антиблокировочные системы. Но дело не в том, как сильно вы можете тормозить, когда вы готовы к испытаниям, а дорога сухая и чистая, а в том, насколько безопасно можно замедлиться или остановиться, когда идет дождь, асфальт грязный, шины холодные, а впереди вдруг кто-то выскочил. ABS предназначена для экстренного торможения – она добавляет уверенности, когда знаешь, что в плохой ситуации можно давить на рычаг изо всей силы и дать ABS балансировать на грани, а самому сосредоточиться на маневрировании.
ABS для мотоцикла: как это работает и почему это важно
АБС – антиблокировочная тормозная система – когда-то была дорогой и эксклюзивной технологией и устанавливалась только на автомобили премиум-класса. Сейчас АБС широко применяется на автомобилях и двухколесных транспортных средствах. Антиблокировочная система позволяет быстро затормозить на скользкой дороге или в чрезвычайной ситуации. Она предоставляет водителю больше контроля, поэтому обеспечивает большую безопасность во время движения.
Как работает АБС
Специальные датчики постоянно отслеживают скорость вращения колес мотоцикла. Обнаружив вероятность блокировки, комплект гидравлических клапанов регулирует тормозное давление, предотвращает блокировку колес и позволяет им вращаться путем прерывистого нажатия тормоза с высокой частотой. Это предотвращает потерю сцепления и управления.
В чем отличия АБС в мотоцикле и автомобиле
АБС в автомобилях и мотоциклах работает по одному и тому же принципу. Однако для автомобиля отсутствие АБС некритично: блокировка колеса приводит к скольжению транспортного средства и потере управления лишь до некоторой степени — машина все еще будет сохранять равновесие. А вот если колесо — особенно переднее — заблокируется на мотоцикле, это может привести к полной потере рулевого управления и падению.
На большинстве современных автомобилей АБС установлена для всех четырех колес. На мотоциклах АБС может устанавливаться как для обоих колес, так и только для переднего.
Увеличивает ли АБС тормозной путь
Нет. Напротив, практические технические эксперименты доказали, что АБС уменьшает тормозной путь покрышки получают постоянное сцепление с дорогой. Скорость снижается более эффективно, чем в заносе, где шины за сцепление сражаются. Однако наиболее важное преимущество наличия системы АБС — контроль и возможность маневра в случае экстренного торможения, особенно в случаях, когда сцепление с дорогой недостаточное. Мотоцикл, оснащенный АБС, с большей вероятностью остановится на прямой линии и сбросит скорость под контролем водителя. На мотоцикле без АБС при экстренном торможении заблокируются колеса, байк потеряет сцепление с дорогой и лишит водителя любой возможности рулевого управления, что может стать причиной аварии.
Что такое абс на мотоцикле
Главная техническая проблема при торможении на мотоцикле — его тормозная система может легко уронить или опрокинуть мотоцикл, даже на ровной дороге с хорошим сцеплением, без всякого маневрирования, и при обычном, достаточно интенсивном торможении. Просто потому, что при торможении было развито тормозное усилие, большее, чем позволяют текущие условия или геометрия мотоцикла. Можно, конечно, держаться далеко от этих пределов, но по настоящему эффективное торможение происходит только тогда, когда эти пределы очень близко. Проще говоря, для тормозов необходим какой-то ограничитель, который удерживал бы тормозное усилие максимально близко к грани возможного, но не переходил ее (с печальными для мотоциклиста последствиями), позволяя спокойно тормозить в любых условиях. Потому что последствия недотормаживания могут быть не менее печальными, чем последствия перетормаживания.
И такая система есть, и это, как вы уже догадались, АБС.
Для начала небольшая вводная и исторический экскурс. Во-первых, у этой системы не самое удачное название, вводящее многих в заблуждение. Изначально она появилась в авиации на самолетных тормозах, называлась anti skid system и служила для обеспечения безопасной посадки достаточно крупных самолетов в плохую погоду. Надо сказать, что без этой системы коммерческой авиации в том виде, в котором мы ее знаем, просто не было бы — это одна из критически важных систем самолета, и без нее рейсы приходилось бы отменять даже просто в сильный дождь, не говоря уж о зимних условиях. Появилась она на самолетах еще в конце сороковых, естественно, в очень простом виде, потом попала в автомобили (и тут стараниями фирмы Бош обрела коммерческое название ABS), довольно долго развивалась на автомобилях, и только после этого стала устанавливаться на серийных мотоциклах. К этому моменту АБС была уже довольно развитой технологией, далеко не первого и не второго поколения, и с тех пор изменилась мало, во всяком случае, в своих основных принципах. Поэтому я буду говорить о более или менее современных АБС, систем самых первых поколений на мотоциклах просто не было.
Аббревиатура АБС — прямая калька с латиницы, и означает она Antiblockiersystem по-немецки, Anti-lock braking system по-английски и антиблокировочная система по-русски. Как ни странно, название не отражает ни назначения системы, ни принципов ее работы, зато прекрасно справляется с тем, чтобы вносить смятение в массы — но об этом ниже.
Давайте разберемся, что же это такое:
С функциональной точки зрения, АБС — ограничитель тормозного усилия. Она ограничивает это усилие настолько, чтобы сделать торможение безопасным.
С технической точки зрения, АБС — система уравнивания скорости вращения колес при торможении, не больше и не меньше. О технике поговорим дальше.
С точки зрения мотоциклиста, АБС — система, позволяющая ему использовать весь потенциал тормозной системы мотоцикла.
С точки зрения безопасности, АБС — штука, обладание которой повышает ваши шансы выжить на дороге на 40%, то есть практически в два раза.
То есть перед инженерами стояла задача сделать систему ограничения тормозного усилия, не допускающую долговременного срыва колес при торможении. Они решили эту задачу, сделав систему уравнивания скорости колес. Сейчас расскажу, как и почему это работает.
Очевидно, что если надо сделать систему ограничения тормозного усилия, то в первую очередь надо знать, до какого предела ограничивать это усилие. В данном случае его нужно ограничить до такой величины, при которой произойдет срыв колеса. Заметьте, именно срыв, а не столь любимая всеми блокировка.
При торможении на ДОП это величина очень переменная, и зависит от целого набора совершенно разных факторов. Усилие, нужное для срыва колеса, зависит от сцепления колеса с дорогой, от веса мотоцикла, текущего распределения веса по осям, степени сжатия подвески, и много чего еще. Предсказать эту величину в реальных дорожных условиях невозможно, кроме того, она может сильно меняться даже в процессе самого торможения, достаточно просто наехать на более скользкий участок дороги, например, на линию разметки. Инструментального способа определения этой величины тоже нет.
Так как же АБС определяет, до какой величины надо ограничить тормозное усилие? Для этого она использует тот самый срыв колес, который в общем-то призвана предотвращать. Эта система совершенно намеренно заставляет колесо срываться, но этот срыв никогда не бывает длительным (несколько десятков миллисекунд), а значит не может привести к заметному сносу. А как мы помним из предыдущей части, проблемы создает именно неконтролируемый снос.
То есть АБС тормозит настолько сильно, чтобы сорвать колесо, и тем самым запустить процесс ограничения. Как только это произойдет, колесу сразу возвращают сцепление с дорогой, немного снижая тормозное усилие. Через некоторое время процесс повторяется: система все время “нащупывает” ту грань, за которой происходит срыв колеса. Именно этот периодический процесс и воспринимается как работа АБС.
Но чтобы использовать факт срыва колеса при управлении тормозами, надо сначала как-то определить этот факт. Непосредственно это сделать нельзя, протектор колеса не оборудован никакими датчиками, но можно использовать косвенный метод. Он строится на том, что если линейная скорость колеса в точке касания с дорогой меньше, чем линейная скорость самого мотоцикла относительно этой дороги — значит колесо сорвано, и пятно контакта имеет какую-то скорость относительно дорожного полотна.
Скорость вращения колеса (угловую скорость) вполне можно определить датчиком на оси колеса, и даже можно узнать его диаметр, чтобы вычислить линейную скорость. Но как узнать фактическую скорость самого мотоцикла? Напрямую — никак, но можно использовать в качестве датчика скорости другое колесо, их, по счастью, больше одного. То есть если одно колесо вращается медленнее другого, то это, скорее всего, означает, что оно находится в срыве. Никакого другого способа определить этот самый срыв у базового алгоритма АБС нет. Как только срыв определен, АБС немедленно пытается вернуть колесу сцепление с дорогой, снижая тормозное усилие на нем. Как только колесо вышло из срыва, тормозное усилие немедленно восстанавливается, и процесс начинается сначала.
Видно, что с технической точки зрения АБС — всего лишь система уравнивания скорости колес при торможении путем регулирования тормозного усилия на одном из них, или на обоих. Больше ничего в основе своей АБС не делает, но как показывают теория и практика, ничего больше и не нужно.
Система АБС в целом устроена следующим образом:
На осях колес располагаются датчики угловой скорости, на каждой оси свой. Это могут быть индукционные датчики, датчики холла, оптические датчики, или какие-то еще. Я не буду вдаваться в то, как эти датчики устроены, и на основе каких физических принципов они работают, это в данном случае неважно. Важно, что они выдают определенное количество импульсов на один оборот колеса. Эти датчики имеют определенное разрешение, чем более совершенна система, тем разрешение больше. Это разрешение не равно количеству импульсов, оно вообще-то кратно или на порядки больше, потому что кроме подсчета импульсов можно также достаточно точно определять фазу сигнала, который поступает с датчика, и таким образом получать промежуточные величины. Тем, кто не знает, что такое фаза сигнала, это можно пропустить, и просто поверить, что угловая скорость колеса определяется достаточно точно и быстро, даже если дырочек на диске датчика АБС с виду не так уж и много.
Датчики АБС весьма просты и надежны, и отказывают довольно редко, чаще отказывает проводка до них. Впрочем, они недороги, и несложно меняются. Отказ датчика, конечно же, приводит к отказу всей системы, в этом случае АБС работать не будет. Дублирования этих датчиков на обычных ТС не применяется, это не авиация.
Сигналы с датчиков поступают в центральный блок АБС, туда же приходят и все тормозные магистрали. Этот центральный блок имеет два основных элемента — гидравлические регуляторы давления (по одному на каждую тормозную магистраль), и электронную систему управления, которая командует этими регуляторами.
То есть блок АБС стоит на тормозной магистрали между тормозными цилиндрами и самими тормозами, и занимается регулировкой давления в тормозной магистрали, полагаясь на сигналы с датчиков угловой скорости колес. Если у вас одноканальная система АБС, у нее будет два датчика (по одному на каждое колесо), но только одна тормозная магистраль и один регулятор. Если система двухканальная, то количество магистралей и регуляторов удваивается, но датчиков остается все так же два. Если система при этом еще и интегральная, то добавляются также перепускные клапаны между магистралями, тоже управляемые. Эти клапаны позволяют передавать давление с одной магистрали на другую, реализуя интегральное торможение. Интегральное торможение нужно, в том числе, и для работы некоторых функций современных АБС, например антистоппи, о чем речь еще пойдет.
Регуляторы давления могут достаточно плавно изменять давление в тормозной магистрали по командам системы управления, причем делать это как в сторону понижения, так и повышения. В старых “классических” системах конструкция этих регуляторов может быть очень простой, в более новых — достаточно сложной. Регуляторы управляются электронной системой управления путем подачи импульсов на электромагнитные клапаны.
Система управления АБС в мотоциклах цифровая, аналоговые системы на мотоциклы не ставились, насколько мне известно (да и вообще аналоговые АБС это скорее тема из авиации шестидесятых). В основе этой системы лежит микроконтроллер, как правило с внутренним дублированием для надежности, что вообще характерно для ответственной транспортной электроники. На этом микроконтроллере постоянно выполняется набор подпрограмм, которые отвечают за основные и вспомогательные функции АБС.
АБС вообще-то работает всегда, даже когда мотоцикл не тормозит. Сразу после включения зажигания блок АБС тоже включается, и переходит в режим инициализации — ждет самопроверки и самокалибровки. Эта проверка и калибровка начинается сразу после начала движения, когда колеса начинают вращаться, а с датчиков угловых скоростей — поступать импульсы.
В первую очередь проверяется, что импульсы приходят с датчиков обоих колес, это означает, что датчики работоспособны. Далее проверяется скорость вращения колес, она должна совпадать в определенных пределах. Если импульсы с одного из датчиков вообще не приходят, или скорости различаются — АБС зажигает лампочку на панели приборов и выключается. Таким образом, кстати, можно отключить АБС, если вам не хочется скидывать предохранитель — достаточно просто прокрутить одно из колес, например, на центральной подножке.
После проверки датчиков АБС калибруется, то есть определяет постоянную разницу в угловой скорости вращения колес, и вырабатывает соответствующую поправку для вычисления линейной скорости. Это нужно потому, что колеса могут быть чуть разными, резина по разному изношена, разная нагрузка на переднее и заднее, разное давление в шинах, и т.д. После калибровки определять разницу скоростей колес можно достаточно точно. В процессе обычного движения эта калибровка периодически повторяется.
После начала торможения начинает работать базовый алгоритм АБС, то есть уравнивание линейных скоростей колес. АБС непрерывно получает информацию с датчиков, определяет угловые скорости, вносит калибровочные поправки, и вычисляет разницу линейных скоростей. Именно эта разница и есть та базовая величина, с которой работает алгоритм АБС, его задача — постараться поддерживать ее близкой к нулю.
После того, как разница скоростей достигает порогового значения, АБС трактует это как срыв более медленного колеса, и начинает вмешиваться в процесс торможения. В этот момент перед АБС стоит две задачи:
В самом простом варианте работает обычный алгоритм пропорционального управления с обратной связью, известный как П регулирование. Он очень прост — чем больше значение ошибки (в данном случае — значение разности скоростей), тем большее управляющее воздействие оказывается на регулятор давления, и тем больше это давление снижается. На практике это слишком простой принцип, который в чистом виде не применяется — он будет недостаточно эффективен, и к тому же приведет к нежелательным колебательным процессам в канале управления. Применяется более сложная ПИД регуляция, дополненная вспомогательными функциями, позволяющими сделать этот процесс более эффективным. Подробно расписывать не буду, это сложновато для большинства интересующихся. Скажу только, что главная тут — дифференциальная составляющая, то есть работа в основном идет с первой производной от разницы скоростей колес.
С практической точки зрения это выглядит так. Как только обнаружен срыв, в магистрали отстающего колеса начинает сбрасываться давление. Величина этого сброса в основном зависит от первой производной разницы скоростей колес (мы же помним, что балом правит дифференциальная составляющая). Это значит, что давление сбрасывается до тех пор, пока одно колесо теряет скорость быстрее, чем другое, и чем больше эта разница в первой производной, тем больше сбрасывается давление. При начале срыва, то есть при переходе трения покоя в трение скольжения, колесо теряет скорость очень быстро, поэтому давление в начале сбрасывается тоже быстро. Потом постепенно производная становится нулевой, хотя разница в скорости вращения колес остается. Для человека этот процесс может выглядеть как мгновенный, на самом деле это далеко не так. Колесо при этом продолжает тормозить, даже находясь в срыве, хотя, конечно, эффективность этого торможения существенно ниже, чем могла бы быть (примерно в полтора раза).
Когда производная обнулилась, сброс давления не прекращается, потому что работает интегральная составляющая регулятора. Она продолжает снижать давление, разгоняя колесо обратно, но как только производная отклоняется от нуля в обратную сторону, дифференциальная составляющая начинает пытаться повышать давление. Это такой же ПИД процесс, в итоге скорости колес уравниваются, срыв прекращается, давление в тормозной магистрали в этот момент уже довольно близко к номинальному. После этого давление продолжает повышаться, и цикл может повториться заново.
Это очень простая интерпретация, по факту алгоритм работы существенно сложнее, но базовые принципы именно такие.
Что это означает для тех, кто не хочет влезать в ТАУ? То, что АБС на самом деле ничего не “отстреливает” и не “распускает тормоза”. Она продолжает достаточно эффективно тормозить, даже когда колесо в срыве, и сбрасывает давление в тормозной магистрали не более, чем нужно для возвращения ему сцепления с дорогой. Как правило, это происходит прежде, чем усилие снизится до нуля, поэтому влияние АБС на тормозной путь технически незначительно, он мало отличается от тормозного пути при идеальном торможении на грани срыва. Алгоритм управления стремится к тому, чтобы колесо проводило в срыве как можно меньше времени, желательно не более 20%. Чем более совершенна система, тем лучше она справляется с этой задачей.
Как видите, АБС никак не предотвращает срыв колеса, мало того, постоянно пользуется этим срывом для регулирования тормозного усилия. Однако АБС максимально сокращает время каждого отдельного срыва, и какой-то заметный боковой снос просто не успевает развиться — на колесо продолжают действовать стабилизирующие его траекторию силы, просто не постоянно, а периодически. Этого достаточно, чтобы не потерять управление. Все эти процессы происходят достаточно быстро, гораздо быстрее, чем вы можете заметить, особенно на большой скорости. И они никак не связаны с теми вибрациями, которые приходят на ручку тормоза или на педаль.
Тут вот что нужно отметить. Во-первых, как вы можете видеть, про блокировку у нас вообще речи не было, и блокировка (то есть полная остановка вращения колеса) никак не определяется и никак не участвует во всех этих алгоритмах работы АБС. Фактически, базовый алгоритм АБС вообще ничего не знает о том, заблокировано колесо или нет, его это совершенно не интересует — нулевая угловая скорость для него ничем не отличается от любой другой, его интересует только разница скоростей.
Во-вторых, АБС ничего не знает о реальной скорости мотоцикла, о диаметре его колес, и тому подобных вещах. Это тоже неважно, вычислить разницу скоростей колес можно и без этого, просто используя самокалибровку.
В-третьих, обычная АБС ничего не знает о происходящем в тормозной магистрали, насколько увеличилось или уменьшилось давление, какое оно должно быть. Все, что она может — понижать или повышать давление, ориентируясь только на разницу скоростей колес. И тем не менее, это работает.
Однако современные АБС (не все) имеют в своем составе также датчики давления в тормозных магистралях, по два на каждую магистраль (до регулятора и после). Эти датчики играют двоякую роль — они нужны для улучшения качества работы АБС и для реализации дополнительных функций. Базовый алгоритм работы АБС с датчиками давления, как правило, несколько отличается. Вместо того, чтобы повышать или понижать давление непосредственно в магистрали, алгоритм управления перемещает целевую точку, то есть изменяет целевое давление в тормозной магистрали. А уже другой алгоритм занимается тем, чтобы в магистрали было именно это заданное давление, непосредственно управляя регуляторами, и имея обратную связь уже по самому давлению. Это дает возможность более эффективно тормозить, существенно снизив влияние переходных процессов.
Кроме того, датчики давления позволяют реализовать такую функцию, как антистоппи. Здесь надо остановиться поподробнее.
Задача антистоппи — не дать подняться заднему колесу, чтобы не опрокинуться, а в идеале — сохранить у него заметное сцепление с дорогой, чтобы не терять управляемость мотоцикла. Очевидно, что для этого нужно регулировать тормозную силу переднего колеса, снижая ее тогда, когда заднее начинает терять контакт, и опуская тем самым заднее колесо обратно на дорогу. В принципе, это можно сделать, измеряя положение задней подвески (можно не давать ей полностью разжиматься при торможении), или измеряя положение мотоцикла относительно вертикали при помощи инерциальной платформы. И тот и другой способы иногда применяются, особенно второй (он позволяет сделать контролируемый стоппи), но мы сейчас говорим об АБС, а у АБС свой подход к этому вопросу.
Как АБС может определить момент, когда заднее колесо начинает терять контакт? Очень просто — когда оно начинает срываться при очень низком давлении в тормозной магистрали, это говорит от том, что заднее колесо почти полностью разгружено при торможении. Очевидно, что для этого необходимы два условия:
Наличие датчиков давления в тормозных магистралях. Иначе не получится определить, что заднее колесо срывается даже при низком давлении.
Интегральная система торможения, всегда задействующая задний тормоз при торможении передним. Если этого не будет, заднее колесо просто не будет срываться, и определить по началу срыва его полную разгрузку будет невозможно.
Поэтому, как можно догадаться, функция антистоппи есть только в интегральных (не путать с двухканальными) АБС, и только в тех, которые оборудованы датчиками давления в обеих магистралях. Функция эта работает очень просто:
При торможении отдельный алгоритм всегда следит за тем, чтобы распределение тормозных усилий (распределение давления в магистралях, по факту) никогда не превышало определенного значения пропорции, например 10:1 на переднем и заднем. При срыве заднего колеса тормозное давление на нем снижается (это обычная работа АБС), и если оно уже было низким, то начинает снижаться давление и в переднем контуре, потому что нужно сохранить пропорцию давлений (и тормозных усилий). Это означает, что и нагрузка на колеса при торможении не выходит за рамки этой пропорции, т.е. на заднее колесо всегда приходится минимум 1:10 веса мотоцикла. Естественно, оно при этом уверенно остается на дороге, что и требуется. И не просто остается, а еще и тормозит по мере возможности, значит тормозной путь при работе антистоппи уменьшается незначительно. Для работы антистоппи необходимо, чтобы АБС работала на обеих осях, иначе никакого снижения давления на задней оси не будет, и определить разгрузку заднего будет нельзя.
Все это приводит к довольно занятному результату — при любом достаточно энергичном торможении передним тормозом на мотоцикле с современной АБС с антистоппи заднее колесо срывается всегда, даже на очень хорошей дороге и очень хорошей резине. Вы можете этого не замечать, однако это происходит. Происходит просто потому, что без этого невозможно определить пределы торможения передним, даже если переднее еще очень далеко от срыва.
Есть еще один параметр, по которому можно очень косвенно судить о том, что колесо находится в срыве. Дело в том, что коэффициент трения покоя между колесом и дорогой обычно не превышает единицы (это не всегда касается прогретых спортивных липучек). Это означает, что мотоцикл не может иметь при торможении ускорение большее по модулю, чем G. Этому пределу соответствует определенная величина углового ускорения (зависит от диаметра колеса), и она более или менее точно известна. Соответственно, если угловое ускорение колеса превысило эту величину — колесо, скорее всего, сорвано, и нужно снизить тормозное усилие. Такой алгоритм в АБС тоже есть, и работает в качестве вспомогательного, например, он помогает справиться с такой ситуацией, как одновременный и одинаковый срыв обеих колес.
До какого же момента работает система АБС при торможении? Раньше было принято отключать АБС при падении скорости ниже определенного порога. На мотоциклах это применяется не так уж и часто, но на старых автомобильных системах было нормальной практикой. Современные системы, как правило, не отключаются, а работают до тех пор, пока могут получить данные о скорости колес. Чем меньше скорость, тем больше сказывается ограниченное разрешение датчика, и в какой-то момент (неопределенный, на самом деле) АБС перестает вмешиваться в торможение, потому что больше не может определить разницу скоростей. Чем современнее система, тем больше разрешение датчиков, и тем позднее этот момент наступает. Фактически, современные АБС нормально работают даже на пешеходных скоростях, иногда бывает полезно. Но надо понимать, что при малых скоростях она работает не лучшим образом, у нее слишком мало полезных данных и слишком много шума — такова особенность работы датчиков угловых скоростей. Конечно же, можно поставить на ось колеса прецизионный энкодер, и обеспечить точную работу на любой скорости, но это никому не нужно, дорого, и не очень надежно. Поэтому методы повышения разрешения датчиков в основном программные, а они имеют свои ограничения.
Что же при работе АБС происходит с органами управления? Да ничего особенно интересного, на них просто подаются импульсы для информирования водителя. Эти импульсы всего лишь показывают, что АБС вмешивается в торможение, но никак не соотносятся с работой самой системы. АБС не “отстреливает” вам ручку тормоза, на тормозах в этот момент происходит совершенно другой процесс, с совершенно другой частотой. Если бы не вибрация органов управления, работу АБС можно было бы вообще не заметить.
Теперь разберемся с блокировкой колеса. Блокировка, в отличие от срыва, никак не влияет ни на торможение, ни на управляемость, это всего лишь момент, когда угловая скорость колеса сравнялась с нулем, а скорость пятна контакта относительно дороги — со скоростью самого мотоцикла. Колесо при этом уже давно сорвано, и все нехорошие вещи уже давно начали происходить. Поэтому предотвращать саму блокировку бессмысленно, и никто этим не занимается. Но она на слуху, потому что ее видно глазами, в отличие от срыва колеса. Ну и само название — АнтиБлокировочная Система — тоже вводит в заблуждение.
Однако блокировка при работе АБС все-таки происходит, точнее может происходить. Это обычно бывает в конце торможения, когда скорость уже невелика, и разрешения датчиков угловых скоростей уже недостаточно, чтобы успеть правильно отреагировать, и разогнать колесо до того, как оно будет полностью остановлено. Это мы с вами и наблюдаем на всяких роликах на ютубе или лично, и часто именно это ошибочно принимается за саму работу АБС. На самом деле это всего лишь один из побочных эффектов, который проявляется только при определенных условиях. Опять же, чем более совершенна АБС и тормозная система мотоцикла, тем меньше вероятность увидеть эту блокировку, и тем позже она наступит. Это еще и очень сильно зависит от условий сцепления с дорогой: чем оно хуже, тем больше вероятность того, что колесо будет рано или поздно заблокировано полностью на какое-то время.
Иногда блокировка все-таки интересна сама по себе, и тогда она определяется отдельно. Например, во внедорожных режимах работы АБС, когда система намеренно ждет именно блокировки колеса, и дает ему побыть в таком состоянии некоторое время. На грунте грести заблокированным колесом может быть эффективнее, чем тормозить обычным образом (трение покоя меньше трения скольжения, если это скольжение длится какое-то время). Но это довольно редкий случай, и на обычной дороге это не пригодится.
Занятно, но вторая по распространенности электронная система безопасности на мотоциклах, а именно TС, тоже не более чем система уравнивания скорости переднего и заднего колеса. Но работает она только на заднем и регулирует не тормозное усилие, а тягу на заднем колесе.
Технически АБС может быть установлена на любом мотоцикле, где есть хотя бы один тормоз, место для установки двух датчиков угловых скоростей и место для установки центрального блока с возможностью подключения к нему тормозной магистрали. На практике это делает сам производитель, и заниматься колхозом, наверное, не стоит — тем более, что универсальных систем, предназначенных для установки на мотоциклы, насколько мне известно, не выпускается. АБС работает только при торможении (да и то не всегда), и никак не сказывается в остальных случаях. Конечно же, АБС прибавляет немного веса (несколько килограмм) и немного стоимости, но это окупается сторицей.
Если АБС по каким-то причинам не работает, она просто не будет вмешиваться в торможение, и оно будет происходить как обычно на мотоцикле без АБС. О том, что АБС не работает, вы узнаете по лампочке на панели приборов. АБС постоянно самодиагностируется, если лампочка не горит — АБС работает, и вы можете на нее положиться. Что это значит — поговорим в следующей серии.
Мотоцикл с АБС часто можно узнать по дискам датчиков угловых скоростей, установленным на осях колес. Как правило, это диски с прорезями, немного похожие на тормозные, но гораздо меньшего диаметра. Иногда их не видно, датчики скрыты во втулке колеса. На самом деле тип датчиков почти ни на что не влияет, и беспокоиться об этом не нужно.
АБС известна как очень надежная система, к тому же отказ ее не должен приводить (и не приводит) к отказу тормозной системы мотоцикла, уж так она устроена. Однако некоторые особенно талантливые производители (не буду показывать пальцем, но это HD) ухитрились сделать так, что иногда при отказе АБС тормоза перестают работать, и ручка просто не нажимается. Как они этого достигли, и как прошли все сертификации — я не знаю, но это же HD, они еще и не такое могут. Отличилась на этом поприще и компания BMW, хотя и с чуть менее печальными последствиями, зато отказы были чаще. Про ненадежную работу АБС на японцах или других европейцах я ничего не слышал, массовым это точно не было. Сам я никогда не видел отказов АБС, хотя сейчас у меня уже пятый мотоцикл с этой системой, а первый был еще в 2006 году.
В последнее время много разговоров про инерциальные датчики в АБС, в результате многие думают, что они нужны для ее работы, и как-то участвуют в управлении торможением. На самом деле нет. Эти датчики используются много для чего, но применительно к АБС — только для перенастройки “на лету” некоторых параметров ее работы, в первую очередь, касающихся пороговых значения срабатывания и распределения тормозных усилий между передним и задним колесом. Это может быть очень полезно для прохождения поворотов, и называется cornering abs, или что-то в этом роде. Обычно инерциальный датчик, если он присутствует, работает со многими системами мотоцикла, не только с АБС. Например, можно сделать систему контролируемого вилли и стоппи, регулировать настройки TC в повороте или что-то еще.
На этом с техникой все, в следующей части, самой главной, будем разбирать практические вопросы.