Protiblokovací systém ABS (Anti-lock Braking System)

je jedním ze systémů aktivní bezpečnosti vozidla. Svojí funkcí má zabránit zablokování kola při brzdění, a tím i ztrátě adheze mezi kolem a vozovkou. Cílem a výhodou brzdového systému s ABS je, že vozidlo je ovladatelné i při prudkém brzdění.

Protiblokovací systém ABS je jedním ze systémů aktivní bezpečnosti vozidla. ABS zabraňuje zablokování kola při brzdění, kolo se stále odvaluje čímž se zabrání ztrátě adheze mezi kolem a vozovkou. Odvalující se kolo umožňuje zachování stability, ovladatelnosti a řiditelnosti vozidla v mezních situacích (například při prudkém brzdění nebo brzdění na kluzké vozovce). Zablokované kolo totiž nepřenese žádnou boční sílu a neumožní zatočení.


Systém zabraňuje zablokování kol při brzdění tím, že automaticky reguluje brzdnou sílu v třmenech tak, aby nedošlo k zablokování kol. Zablokováním kola by došlo ke ztrátě adheze a vozidlo by se stalo neřiditelné, nebylo by možné měnit smět jízdy otáčením volantu.
Každé kolo má vlastní snímač otáček, který dává řídící jednotce informace o rychlosti otáčení jednotlivých kol. Když řídící jednotka dostane signál, že je kolo blokováno, krátkodobě sníží tlak v brzdovém systému s cílem znovu kolo uvést do pohybu. Systém ABS tak může učinit 12–16× za sekundu, a tím zajistit relativně stále otáčení kol a řiditelnost vozu (pozn. řiditelnost vozu viz. Kammova kružnice). Při prudkém brzdění tedy systém ABS udržuje brzdnou sílu na mezi adheze. Dochází k zablokování kola a následném uvolnění rychlém sledu za sebou až do zastavení vozidla.

Legenda:
1 – snímací kroužek úhlové rychlosti kola (u Focusu součást ložiska)
2 – snímač
3 – kabel snímače
4 – hydraulická jednotka s elektromagnetickými ventily pro každé kolo
5 – elektronická řídící jednotka

Každé kolo je vybaveno indukčním snímačem otáček, viz obrázek nad textem žlutý snímač u brzdového kotouče. Ten dává řídící jednotce informace o pohybu kola. Řídící jednotka (šedá krabička) situaci vyhodnocuje a pomocí regulačního ventilu (hnědá součást v horním obrázku) případně snižuje tlak v brzdovém systému.

Systém ABS byl vyvinut firmou BOSCH v roce 1978. Historie však sahá ještě dál. Již na počátku 20. století se objevovaly úvahy o tom, jak by bylo možné zabránit blokování kol při prudkém brzdění. Firma Bosch ohlásila již roku 1936 patent na „Zařízení k zabránění silného brzdění kol motorového vozidla“. Avšak teprve s příchodem elektronického řízení mohli inženýři vyvinout protiblokovací brzdový systém, který byl dostatečně rychlý a robustní pro použití v motorových vozidlech. První komerční uplatnění nalezl systém jako zvláštní výbava vozu Mercedes-Benz třídy S a krátce na to také u BMW řady 7.
Nevýhodou ABS je v některých případech delší brzdná dráha (co vyplývá ze samotného principu ABS). Problém s ABS nastává i na tzv. roletách na silnici, kdy kola nadskakují na nerovnostech vozovky a tím předávají senzorům informaci o nepoměru rychlosti otáčení, kterou ABS (v tomto případe nesprávně) vyhodnotí jako nebezpečí smyku.

CO JSTE NEVĚDĚLI

Jak poznáte činnost systému ABS?

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 klesá k podlaze. Málo zkušený řidič by se mohl zaleknout a povolit brzdový pedál, to by ovšem byla chyba.

Brzdná dráha na mokré vozovce.

Na suché vozovce má vozidlo bez ABS kratší brzdnou dráhu. Na vlhké vozovce se už rozdíly vyrovnávají a zledovatělém povrchu má vozidlo s ABS brzdnou dráhu kratší. Důležitou výhodou však zůstává především možnost řízení vozidla při brzdění.

CO JE BRZDNÁ DRÁHA?

Brzdná dráha je vzdálenost, na které se vozidlo jedoucí nějakou počáteční rychlostí úplně zastaví.

Podrobněji

Brzdná dráha je tvořena dvěma faktory – reakční dráhou a vlastní brzdnou dráhou. Reakční dráha je dráha, kterou řidič ujede od okamžiku, kdy rozpozná kritickou situaci, zpracuje ji a začne brzdit. To trvá asi jednu sekundu, v závislosti na rychlosti řidičovy reakce. V tomto čase se však vozidlo dále pohybuje s nezměněnou rychlostí. Při 50 km/h je reakční dráha 14 m dlouhá. Teprve potom jsou zapojeny brzdy. Brzdná dráha závisí na počáteční rychlosti a mnoha dalších faktorech.

zdroj: http://www.ibesip.cz

Brzdění má zhruba následující průběh. Od zpozorování překážky do okamžiku vzniku brzdné sily na kole uplyne čas „tr“. To je reakční čas řidiče a čas, ve kterém řidič přesune nohu na brzdový pedál. Další časový úsek označme „tp“, je to čas tzv. prodlevy brzd. V tomto čase se vymezí a překoná vůle v kloubech a ložiskách, brzdové obložení dosedne na třecí plochy brzd. Až potud jede při zanedbání jízdních odporů automobil nesníženou rychlostí. Další úsek se nazývá doba náběhu brzdy, což je čas, ve kterém účinek brzd dosáhne svého maxima, označení „tn“. V dalším časovém úseku „tu“, tj. během doby plného brzdění, předpokládáme konstantní zpomalení až do úplného zastavení. Průběh velikosti brzdné síly je znázorněn na následujícím grafu.

Dodržujete bezpečnou vzdálenost za vpředu jedoucím vozidlem. Nezapomeňte, že bezpečný odstup roste se zvyšující se rychlostí. Minimální vzdálenost od vpředu jedoucího vozidla je přibližně rovna vzdálenosti, kterou ujedete aktuální rychlostí za 2 sekundy. 2 sekundy je přibližná doba, za kterou začne Vaše vozidlo efektivně brzdit. Nepodceňujte tuto vzdálenost!

Firma Bosch však rozvíjela systém ABS dále. Výsledkem dalšího vývoje vznikly systémy ASR (protiprokluzový systém, který zabraňuje protáčení kol při rozjíždění), elektronický stabilizační program ESP. V posledních letech se objevuje ABS společně s EBV (systém elektronického rozdělování brzdné síly).

ASR

ASR je protiprokluzový systém zajištující přenos hnací síly od motoru na povrch vozovky. Protiprokluzový systém ASR (z německého Antriebsschlup¬fregelung) zabraňuje protáčení poháněných kol snížením výkonu motoru. V případě, že se poháněná kola začnou protáčet, systém ASR sníží točivý moment motoru na hodnotu, kterou jsou kola za daných adhezních podmínek schopna přenést na vozovku, aniž by se protáčela.NCIP
ASR pracuje v součinnosti se systémem EDS a řídící jednotkou motoru. Narozdíl od EDS (elektronické uzávěrky diferenciálu) může ASR pracovat při každé rychlosti vozidla. Systém ASR tak zvyšuje bezpečnost a stabilitu jízdy na kluzkém povrchu, zároveň zabezpečuje plynulé zrychlení bez prokluzujících kol. Při jízdě v zatáčce působí systém regulace prokluzu proti nedotáčivosti vozidla a zvyšuje jízdní stabilitu.
Snímače otáček kol, které jsou společné s ABS, neustále sledují otáčky kol hnané nápravy. Řídicí jednotka, která je také společná s ABS, porovnává tyto údaje s otáčkami kol nepoháněné nápravy. Pokud na základě signálů ze snímačů otáček řídící jednotka vyhodnotí, že dochází k prokluzu hnacích kol (kola), je řídicí jednotkou vydán pokyn, aby toto kolo bylo přibrzděno. V případě vyšší rychlosti je řídicí jednotkou motoru vydán příkaz ke snížení točivého momentu motoru vynuceným ubráním plynu. Následkem tohoto zásahu se kola přestanou protáčet.

Je-li systém ASR při jízdě aktivní bliká kontrolka na přístrojové desce. Řidič může následně přizpůsobit styl své jízdy, zároveň je varován, že se nachází na vozovce s horší adhezí. ASR lze vypnout např. při jízdě se sněhovými řetězy, kdy je prokluz nevyhnutelný. Automobil vybavený ASR zároveň obsahuje elektronickou uzávěrku diferenciálu EDS, která působí do rychlosti 40 km/hod.

ESP

ESP je elektronický systém jízdní stability. Pomáhá zvládnout kritické jízdní situace. Zkratka ESP pochází z anglického Electronic Stability Programme což v překladu znamená elektronický stabilizační program. Systém ESP pomáhá svými zásahy do řízení zvládnout některé kritické situace, které mohou při jízdě nastat. Je-li zjištěn nestabilní stav jízdních vlastností vozidla, dojde k samočinné aktivaci ESP, které vozidlo stabilizuje. Ke své funkci ESP využívá i další elektronické systémy podvozku jako ABS a protiskluzové systémy. Systém ESP umožňuje využití jízdních vlastností až na samou hranici fyzikálních zákonů, tím zvyšuje aktivní bezpečnost. Podle statistik se usuzuje, že by se zabránilo zhruba desetině dopravních nehod, kdyby všechny vozy byly vybaveny ESP. Tento systém vyhodnocuje až 30 krát častěji než řidič stav jízdní stability a v případě potřeby okamžitě zasahuje přiměřeným způsobem za účelem jejího obnovení.

Aby mohlo ESP správně reagovat v kritické situaci, musí si odpovědět na dvě otázky. Kam řidič vozidlo směřuje a kam vozidlo doopravdy jede. Pro zodpovězení těchto otázek je systém vybaven celou řadou snímačů. Snímač natočení volantu a snímače otáček všech kol zodpoví otázku, kam řidič vozidlo směřuje. Odpověď na druhou otázku, kam vozidlo skutečně jede, pomáhá zjistit měřič příčného zrychlení a rotačního momentu setrvačnosti. Na základě těchto hodnot systém může porovnat požadovanou dráhu vozidla se skutečnou. Pokud se hodnoty liší systém vyhodnotí situaci jako kritickou a zasáhne.


Cílenými brzdnými zásahy vytvoří opačný otáčivý moment, než je moment, který vozidlo dostal do smyku. Při nedotáčivém smyku systém přibrzdí zadní kolo na vnitřní straně zatáčky a sníží tah motoru. V druhém případě, tedy při přetáčivém průjezdu zatáčkou, systém ESP přibrzdí kolo na vnější straně zatáčky, opět provede zásah do řízení motoru a případně i automatické převodovky.

Tímto způsobem systém ESP vyrovnává vznikající smyk. Princip vyrovnání nevyžaduje přímé zásahy do řízení. Ve skutečnosti se blíží způsobu, kterým jsou řízena pásová vozidla.

Uvažujme nejprve vozidlo bez ESP. Řidič se vyhýbá předmětu na vozovce, a proto nejprve trhne volantem doleva a následně doprava. Po tomto vyhýbacím manévru se zadní část vozu pohybuje rychleji a vozidlo se dostává do smyku. Otáčí se kolem svislé osy a pro řidiče je neovladatelné


Nyní stejná situace u vozidla vybaveného ESP. Řidič opět prudce stáčí volant doleva a snaží se překážce vyhnout. Díky signálům přicházejícím z čidel rozpozná systém ESP, že vozidlo se dostává do nestabilního stavu a začíná zasahovat do řízení. Nejprve podpoří zatočení vozidla přibrzděním levého zadního kola. Zatímco vůz ještě zatáčí doleva, strhává řidič volant doprava s cílem navrátit vozidlo do původního směru. ESP přibrzdí pravé kolo, a tím podpoří zatočení doprava. Zadní kola se otáčejí volně, a tím zajišťují vytvoření optimální stranové vodicí síly.

Tento manévr může vést ke vzniku smyku. Aby se zabránilo vybočení zadní části vozu, přibrzdí ESP levé přední kolo. Ve zvláště kritické situaci může dojít k úplnému zablokování kola, aby došlo k omezení boční vodicí síly na přední nápravě (Kammův kruh tření). Po ukončení všech nestabilních stavů ukončuje ESP svoji činnost.

Objevení a následné zavedení ESP znamenalo v automobilovém průmyslu převratný pokrok. Obdobná situace nastala kdysi při zavedení ABS. Prvním vozem, který byl vybaven systémem ESP, se stal v roce 1995 Mercedes E nové generace. Cena tohoto systému byla tak vysoká, že se jako většina technických novinek zaváděl jen u luxusních vozů vyšší třídy. Kvůli nezdařilému testu švédských novinářů v roce 1997 se však ESP rychle dostalo do výbavy i vozidel nižších tříd. Při onom testu nového Mercedesu třídy A si automobil nedokázal poradit s tzv. losím testem a převrátil se. To vzbudilo mnoho kritiky. Aby značka Mercedes neztratila kredit, začala vybavovat i tyto levnější modely systémem ESP. Nemalou měrou se o existenci ESP zasloužila i firma BOSCH, která se zabývá vývojem těchto a podobných elektronických systémů a je jeho největším výrobcem. V současnosti se systém ESP uplatňuje v každém třetím vozidle vyrobeném v Evropě.

ESP bude povinné

Evropská unie (EU) hodlá učinit ze stabilizačního systému povinnou součást výbavy nových aut. Počínaje rokem 2014 by měly všechny nové automobily v Evropě disponovat elektronickým stabilizačním systémem, rozhodla o tom Evropská komise. Nedávný výzkum prokázal, že stabilizaci má pouze 42% aut, prodaných na území EU. Zpravidla se jedná o větší a dražší auta.

EBV

Elektronické rozdělování brzdné síly EBV provádí samočinnou úpravu brzdného tlaku mezi přední a zadní nápravou. Elektronické rozdělování brzdné síly EBV z německého (Elektronische Bremsverteilssystem) provádí úpravu brzdného tlaku mezi přední a zadní nápravou. EBV pracuje s podstatně větší přesností než mechanické rozdělování brzdné síly. Systém EBV zohledňuje zatížení vozidla a podle něj samočinně rozděluje optimální brzdný účinek mezi brzdy na přední a zadní nápravě. EBV řídí maximální možný účinek brzd na zadní nápravě tak, aby nedošlo k „přebrždění“ zadní nápravy.
Díky optimálnímu brzdnému výkonu zadních kol dochází k menšímu zatížení brzd předních kol. Méně se zahřívají, a tím se zmenšuje nebezpečí zeslabení účinku brzd v důsledku jejich ohřevu. Vozidlo vybavené systémem EBV má proto kratší brzdnou dráhu.