Co każdy mechanik powinien wiedzieć o ABS
Adobe Stock – spoilergenSystemy ABS (Anti-Lock Braking System) są podstawą bezpieczeństwa w każdym pojeździe. To rozwiązanie wyeliminowało ryzyko blokowania się kół podczas hamowania na różnych nawierzchniach. Zrozumienie działania i znaczenia systemu ABS jest nieodzowne dla każdego mechanika samochodowego.
System ABS przeszedł długą drogę od bycia innowacją w wyposażeniu do osiągnięcia statusu nieodzownego elementu w pojeździe. Kto pamięta przygotowania do egzaminu „na kierowcę”, gdy podczas jazdy po śliskiej nawierzchni instruktor kazał hamować pulsacyjnie, wciskając i puszczając pedał hamulca?
Takie hamowanie było wymagane w starszych pojazdach, które nie miały systemu zapobiegającego blokowaniu kół. W pojazdach bez ABS, technika hamowania pulsacyjnego była stosowana w celu uniknięcia blokowania się kół. Takie hamowanie miało umożliwić kierowcy kontrolowanie pojazdu szczególnie na mokrej, śliskiej lub oblodzonej nawierzchni.
Przywołując wspomnienia z techniki pulsacyjnego hamowania, możemy docenić, jaką rolę odegrały starsze pojazdy, pozbawione zaawansowanych systemów kontroli trakcji. Pierwszym na świecie seryjnie produkowanym samochodem, który miał system zapobiegający blokowaniu się kół, był brytyjski coupe firmy Jensen o oznaczaniu FF. Przeznaczeniem pierwszego ABS było utrzymanie kontroli nad kierunkiem pojazdu, podczas ekstremalnego hamowania. Szybsze zatrzymanie pojazdu w linii prostej okazało się wielkim bonusem.
Jak jest zbydowany ABS?
Pod względem funkcjonalnym ABS jest jednym z łatwiejszych do zrozumienia systemów, który m ożemy p odzielić na 3 główne elementy.
1. Czujniki prędkości kół
Czujniki prędkości obrotowej kół (WSS-Wheel Speed Sensors) są umieszczone przy każdym kole. Ich zadaniem jest monitorowanie prędkości obrotowej kół. Te dane trafiają do modułu sterującego ABS, gdzie są używane do wykrywania sytuacji, w których może być konieczne aktywowanie systemu ABS.
2. Moduł sterujący
Moduł układu sterującego ABS pełni kluczową funkcję w tym systemie ABS. Po otrzymaniu informacji z czujników prędkości kół moduł podejmuje błyskawiczne decyzje dotyczące regulacji siły hamowania na poszczególnych kołach.
Dzięki zaawansowanym algorytmom i analizie danych moduł sterujący precyzyjnie określa, które koła mogą zbliżać się do stanu blokowania, a następnie przekazuje odpowiednie polecenia do modulatora ABS.
3. Modulator ABS
Modulator ciśnienia ABS jest jednostką hydrauliczną tego systemu, która odpowiada za precyzyjną kontrolę przepływu płynu hamulcowego do poszczególnych hamulców. W trakcie procesu hamowania moduł sterujący ABS odbiera ciągłe sygnały z czujników monitorujących prędkość obrotową kół. W chwili, gdy moduł wykryje potencjalną utratę przyczepności kół, wysyła sygnał do modulatora ABS, a ten natychmiast zamyka zawór dla konkretnego koła, aby ograniczyć jego zablokowanie.
Rodzaje czujników ABS
Czujniki ABS umożliwiają jednostce sterującej precyzyjne monitorowanie prędkości kół oraz efektywną kontrolę nad procesem hamowania. Montowane są bezpośrednio nad kołem impulsowym, które jest połączone z piastą koła lub wałem napędowym. Sensory te umożliwiają systemowi ABS śledzenie prędkości obrotowej każdego koła i dostosowywanie sił hamowania w czasie rzeczywistym.
Istnieją 2 główne rodzaje czujników prędkości kół, które różnią się sposobem działania.
1. Czujniki indukcyjne pasywne
Czujniki te należą do najczęściej stosowanych rodzajów w systemach ABS. Składają się z cewki owiniętej wokół rdzenia magnetycznego. Wytwarzane przez trwały magnes pole magnetyczne przechodzi przez cewkę i pierścień zębaty (reluktancyjny), który obraca się z tą samą szybkością co koło jezdne.
W miarę zmiany pola magnetycznego indukowane jest mierzalne napięcie przemienne w uzwojeniu czujnika. Zmiana amplitudy i częstotliwości tego napięcia wiąże się z prędkością obrotową koła oraz ze zmianami pola magnetycznego. Co istotne, tego typu czujniki nie wymagają zewnętrznego napięcia zasilającego.
2. Czujniki aktywne ABS
Czujniki aktywne ABS to czujniki wyposażone w zintegrowaną elektronikę, co umożliwia im realizację bardziej zaawansowanych funkcji. Tego typu czujniki są ponadto znacznie lżejsze i mniejsze od czujników pasywnych.
W przeciwieństwie do nich są również mniej narażone na zakłócenia elektromagnetyczne. Ich mechanizm działania opiera się na generowaniu sygnału elektromagnetycznego, kierowanego w stronę pierścienia wielobiegunowego, osadzonego w piaście koła.
W trakcie obrotu koła, pierścień reluktora również się obraca, co powoduje odbicie wyemitowanego sygnału. Po odbiciu sygnału, czujnik rozpoczyna analizę zmian jego parametrów. Czujniki aktywne zasilane są przez sterownik ABS, a sygnał wyjściowy nie wymaga dodatkowego przetwarzania.
Wśród czujników aktywnych wyróżnia się trzy główne typy: czujniki Halla, z pierścieniem magnetycznym i magnetorezystancyjne. Czujniki Halla reagują na zmiany w polu magnetycznym i przekazują do modułu sterującego sygnał w postaci zamiennych fal pola magnetycznego.
Dzięki bezkontaktowemu wykrywaniu pola magnetycznego, koła nie muszą się obracać, a sygnał nie zależy od prędkości obrotu koła. Pozwala to na wykrywanie zmian nawet przy bardzo niskich prędkościach.
Wpływ na dokładność pomiarów obrotów ma szczelina, jaka dzieli pierścień zębaty i czujnik. Im mniejsza odległość dzieli oba elementy, tym dokładniejszy jest jej pomiar. Czujniki Halla z pierścieniem magnetycznym generują pole magnetyczne, poprzez naprzemiennie rozmieszczone bieguny N i S na enkoderze magnetycznym w momencie przejścia nad czujnikiem.
W tym rozwiązaniu tradycyjny pierścień zębaty został zastąpiony enkoderem magnetycznym, który jest integralną częścią łożyska, co pozwala na oszczędność miejsca i poprawę skuteczności pomiarów prędkości obrotowej kół. Czujniki magnetorezystancyjne (AMR) to najbardziej zaawansowany technicznie typ czujnika ABS, ale jednocześnie najdroższy.
Mają one zdolność do wykrywania kierunku obrotu kół i przekazują wiarygodniejszy sygnał niż pozostałe czujniki. Czujnik ABS jest zamontowany nad pierścieniem magnetycznym i dokonuje poprzecznego pomiaru pola magnetycznego, dzięki czemu prędkość i kierunek obrotu mogą być dokładniej określone. Aktywne czujniki ABS oferują liczne korzyści, w tym większą precyzję pomiarów oraz zdolność do aktywnej komunikacji z systemem ABS.
Ich zaawansowana elektronika pozwala na dokładniejsze rejestrowanie prędkości kół i dostarczanie bardziej precyzyjnych danych do modułu sterującego. Dzięki temu zjawisku czujniki Halla są również w stanie zapewnić odczyt prędkości koła nawet do zera.
Ta zdolność poprawia wydajność czujników ABS przy niskich prędkościach i sprawiła, że stały się one bardziej powszechne we współczesnych pojazdach. Jednak ze względu na wymaganie zewnętrznego zasilania, aktywne czujniki są bardziej skomplikowane pod względem instalacji oraz konserwacji – w porównaniu z ich pasywnymi odpowiednikami.
Diagnostyka systemu ABS
W większości przypadków rzeczywiste problemy z systemem ABS wynikają z nieprawidłowych sygnałów prędkości obrotowej kół, które są odbierane przez moduł sterujący ABS. Chociaż mogą to być pozornie drobne zakłócenia, np. zanieczyszczenie czujnika, ich wpływ na działanie układu może być znaczący. W reakcji na występujące błędy, moduł sterujący ABS może sygnalizować awarię w różny sposób:
Aktywna kontrolka ABS – jest to zazwyczaj pierwszy sygnał awarii systemu ABS. Kontrolka może zapalić się z powodu problemów z czujnikami lub z modułem sterującym.
Aktywna kontrolka ESP – uszkodzenie czujnika ABS może wpływać na działanie systemu stabilizacji toru jazdy (ESP), co może skutkować zapaleniem się tej kontrolki.
Zmniejszona siła hamowania podczas gwałtownego hamowania – w przypadku problemów z systemem ABS, pojazd może wykazywać wydłużoną drogę hamowania lub utratę trakcji i kontroli w trakcie in-tensywnego hamowania.
Obniżona stabilność na nawierzchniach o niskiej przyczepności – podczas jazdy po mokrej lub oblodzonej nawierzchni kierowca może odczuwać mniejszą przyczepność kół pojazdu lub ich poślizg.
Uruchomiona funkcja antyblokującą, nawet gdy nie jest to konieczne – efektem są niepotrzebne pulsowania hamulców, co wydłuża drogę hamowania i utrudnia kontrolę nad pojazdem. Dokładna diagnostyka problemu może być kluczowym krokiem w procesie naprawy systemu ABS.
W celu przeprowadzenia diagnostyki i późniejszej naprawy lub wymiany czujnika ABS, należy umieścić pojazd na podnośniku, zdjąć koła i odnaleźć miejsce zamocowania czujników. W przypadku pojawienia się sygnałów awarii, wykorzystanie specjalistycznego sprzętu diagnostycznego staje się niezbędne.
Testowanie czujników ABS to procedura, która wymaga użycia:
- odpowiednich narzędzi diagnostycznnych (np. skanera OBDII, oscyloskopu i multimetru),
- wiedzy
- oraz właściwej dokumentacji technicznej.
Skaner diagnostyczny umożliwia:
- dokładne odczytanie kodów błędów
- oraz analizę danych przekazywanych przez czujniki
- i moduł sterujący.
Dzięki zastosowaniu urządzenia diagnostycznego mechanicy mogą dokonać odczytu pamięci błędów i precyzyjnie określić źródło problemu.
Pozwoli to podjąć odpowiednie działania naprawcze. Za pomocą multimetru i oscyloskopu możliwa jest kontrola napięcia zasilania i amplitudy sygnału z czujnika. Pomiary należy wykonać na złączu czujnika, aby zdiagnozować połączenie między jednostką sterującą a czujnikiem.
Czujnik prędkości koła. Źródło: BOSCH
Pomiary oscyloskopowe czujników
Czujniki indukcyjne pasywne są stosunkowo proste do diagnozowania przy użyciu oscyloskopu. Podłączenie sond oscyloskopu do przewodów, które wychodzą z czujnika, umożliwia analizę generowanego sygnału. Sprawny czujnik po obróceniu kołem powinien dostarczyć na wyjściu sygnał przemienny, którego częstotliwość oraz amplituda wzrosną wraz z prędkością obrotową koła.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Czujniki aktywne mają wyjście prądowe, dlatego pomiar oscyloskopowy wykonywany jest nieco inaczej niż w przypadku czujników pasywnych. Sterownik dostarcza zasilanie do jednego z wyprowadzeń czujnika, podczas gdy drugie wyprowadzenie jest połączone z masą, poprzez wbudowany w sterowniku rezystor.
Spadek napięcia na tym rezystorze jest wykorzystywany do pomiaru prądu, który przepływa przez czujnik. Aby dokonać pomiaru, należy połączyć masę sondy oscyloskopu z masą sterownika, a sondę pomiarową do odpowiedniego wyprowadzenia czujnika.
Następnie, jedno z wyprowadzeń czujnika aktywnego podłączyć do sondy oscyloskopu. Podczas monitorowania zmian napięcia na uzyskanym przebiegu, zauważalne będą subtelne zmiany, zwykle o niewielkiej amplitudzie (typowo rzędu 0,5–1,0 V), które odzwierciedlają zmiany prądu płynącego przez czujnik.
Pomiary rezystancji czujników
Aby dokładnie przeprowadzić pomiar oporności, należy w pierwszej kolejności zlokalizować i rozłączyć złącze ABS, a następnie – przy użyciu omomierza – zmierzyć rezystancję czujnika. Uzyskane wyniki należy zestawić z wartościami podanymi przez producenta pojazdu lub czujnika. Sprawny czujnik pasywny ma zazwyczaj rezystancję w zakresie od 800 do 1200 Ω.
Wynik pomiaru zbliżony do 0 Ω może wskazywać na zwarcie, natomiast wynik ∞ lub MΩ oznaczać będzie przerwę w obwodzie czujnika. W przypadku czujników aktywnych pomiar ich rezystancji jest niemożliwy do wykonania. Takie czujniki nie mogą być zweryfikowane przy użyciu omomierza.
Ponadto należy pamiętać, że jeśli multimetr wykonuje pomiar rezystancji z zastosowaniem zbyt wysokiego napięcia, istnieje ryzyko uszkodzenia czujnika. Kontrolę czujników aktywnych należy przeprowadzać, używając dedykowanych urządzeń diagnostycznych lub oscyloskopu.
Uszkodzenia przewodów w systemie ABS
Problemy z uszkodzeniami przewodów są dość powszechne, szczególnie w okolicach kół. Przewody mogą ulegać zużyciu wskutek upływu czasu, jednak znacznie częściej uszkodzenia wynikają z uderzeń w przedmioty poderwane z jezdni. Często zdarza się również, że niewłaściwie dobrane długości przewodów lub błędnie wykonane instalacje prowadzą do uszkodzeń spowodowanych ocieraniem wiązki przewodów o tarczę hamulcową.
W przypadku uszkodzenia jednego z przewodów zawsze warto, doradzić klientowi, aby wymienił całą wiązkę elektryczną czujnika ABS. Każda naprawa przewodów może wpłynąć na ich rezystancję, a w przypadku komputerowych systemów sterowania, takich jak ABS, nawet niewielka zmiana ich oporności może prowadzić do poważnych problemów.
Dlatego, aby uniknąć potencjalnych problemów w przyszłości, warto zdecydować się na wymianę przewodów. Zdarzają się jednak sytuacje, w których klient decyduje się na tymczasową naprawę, poprzez użycie złączy wtykowych. Takie rozwiązanie, choć akceptowalne w niektórych naprawach elektrycznych, wprowadza usztywnienie przewodów.
Przewody czujnika ABS muszą mieć możliwość zginania się podczas zmian położenia elementów układu zawieszenia i układu kierowniczego. Idealnym, tymczasowym rozwiązaniem może być przylutowanie bardzo krótkiego odcinka przewodów (ok. 1 mm) i zaizolowanie tego miejsca rurką termokurczliwą. Im większa precyzja, tym mniejsza będzie sztywność wiązki, a co za tym idzie: dłuższa jej żywotność.
Łożyska kół z ABS
Łożyska kół, chociaż nie są bezpośrednio związane z funkcjonowaniem systemu ABS, mogą odgrywać pewną rolę w jego poprawnym działaniu. W niektórych pojazdach stosowane są piasty z wciskanymi łożyskami, które wyglądają identycznie z obu stron, jednak element reluktora znajduje się tylko z jednej strony. Niewłaściwe zamocowanie takiego łożyska stanowi dość częsty błąd, ponieważ brak pierścienia po stronie zewnętrznej piasty uniemożliwia generowanie sygnału dla czujnika ABS.
Aby uniknąć problemów podczas montażu łożyska, zaleca się użycie karty testowej do pierścieni magnetycznych. Karta po przyłożeniu do łożyska umożliwia określenie, po której stronie łożyska znajduje się pierścień magnetyczny. Przy montażu łożyska warto korzystać z odpowiednich narzędzi, aby nie uszkodzić powierzchni osłony pod którą znajduje się pierścień magnetyczny.
Karta – tester do łożysk ASB. Źródło: NTN-SNR Polska
Zdaniem EXPERTów
Ekspert firmy BOSCH
Dokonanie właściwego wyboru i poprawnego montażu czujnika prędkości obrotowej koła układu ABS (dalej nazywanego czujnikiem ABS lub czujnikiem) to kwestie, które mają kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa i efektywności hamowania w pojazdach. W przypadku wyboru nowego czujnika, zwracajmy uwagę na kilka istotnych wątków. Przede wszystkim, warto kierować się numerem katalogowym producenta pojazdu lub rekomendowanym katalogiem dostępnym u producenta części, takim jak Bosch ESI[tronic]. To zapewnia kompatybilność z konkretnym modelem. Przed przystąpieniem do montażu czujnika zalecam wykonywanie diagnostyki komputerowej pojazdu, np. przy użyciu testera KTS Bosch. To pozwala na zidentyfikowanie ewentualnych problemów z istniejącym czujnikiem oraz potwierdzenie, czy faktycznie konieczna jest wymiana. Czasami warto też skorzystać z oscyloskopu, by zbadać sygnał z czujnika. To szczególnie istotne przy problemach z układem ABS, które mogą wynikać z uszkodzenia innych komponentów. W momencie montażu nowego czujnika ABS, pamiętajmy o kilku kluczowych zasadach. Przede wszystkim, dokładnie oczyszczamy miejsce montażu z resztek kurzu, brudu czy rdzy. To zapewni pełne przyleganie i dokładne odczyty. Należy zachować odpowiedni moment dokręcenia, aby uniknąć uszkodzenia czujnika. Warto również dokładnie zbadać stan instalacji elektrycznej, aby upewnić się, że nie ma żadnych przerw czy uszkodzeń, które mogłyby zakłócić przekazywanie sygnałów. W zależności od rozwiązania należy też zwrócić uwagę na pierścień magnetyczny lub koronkę czujnika ABS. Gdy na koronce wystąpi korozja, może ona spuchnąć lub mogą występować na niej pęknięcia. W przypadku pierścienia może dojść do jego rozmagnesowania, co wymaga sprawdzenia specjalną kartą magnetyczną. Konsekwencje montażu słabej jakości czujnika ABS bywają bardzo poważne. Tanie i nieznane marki często nie spełniają standardów jakościowych, co prowadzi do błędnych odczytów, niestabilności hamowania czy nawet niemożności skutecznego działania ABS. Bezpieczeństwo kierowcy i pasażerów zależy w dużej mierze od prawidłowego działania tego kluczowego układu. Podsumowując, właściwy wybór czujnika ABS to klucz do efektywnego działania układu hamulcowego. Nie warto oszczędzać na jakości czujnika, gdyż niewłaściwa decyzja może prowadzić do poważnych konsekwencji dla bezpieczeństwa na drodze.
Łukasz Czauderna
Ekspert działu technicznego firmy NTN-SNR Polska
Od ponad 20 lat standardem są aktywne czujniki prędkości koła. Do prawidłowego działania potrzebują one pierścienia magnetycznego, który najczęściej jest zintegrowany z uszczelnieniem łożyska. Jest to element bardzo podatny na uszkodzenia w trakcie transportu i montażu. Wystarczy przyłożyć do niego magnes (np. lampę warsztatową), żeby zniszczyć układ pól magnetycznych i uniemożliwić prawidłowy odczyt prędkości. Z tego względu zaleca się użycie karty ASB, która umożliwi kontrolę prawidłowości układu pól przed montażem łożyska. Możliwa jest sytuacja, gdy łożysko pasuje wymiarami, ale ma inny pierścień magnetyczny. Aby uniknąć wynikających z tego problemów z układem ABS, należy bardzo starannie dobierać część zamienną do pojazdu, skupiając się na modelu i roczniku. Nawet najlepsze łożysko można łatwo zniszczyć, montując je bez użycia odpowiednich narzędzi. Wywarcie nacisku na niewłaściwy element łożyska spowoduje powstanie odcisków na bieżniach, co szybko doprowadzi do powstania hałasu, a finalnie do zniszczenia łożysk.
Źródło: Materiały redakcyjne
O Autorze
