El sistema antibloqueo (ABS) evita que las ruedas se bloqueen y patinen al frenar, con lo que el vehículo no solamente decelera de manera óptima, sino que permanece estable y direccionable durante la frenada.
En cada rueda se encuentra un sensor de revoluciones que está conectado con la unidad central de control electrónico del ABS; las revoluciones de las ruedas así medidas se comparan constantemente entre sí y con la velocidad real del vehículo. En el caso de que la velocidad de giro de alguna rueda disminuya más que proporcionalmente, la electrónica detecta el peligro de bloqueo y reduce inmediatamente la presión hidráulica del liquido de frenos sobre el circuito de freno correspondiente.
El ABS actúa automáticamente, sin que el conductor tenga que reducir la presión sobre el pedal del freno. Los sensores de velocidad de las ruedas detectan el bloqueo y envían señales para modificar la presión de frenado, que varía rápidamente, adaptándose al requerimiento a que se la somete. Los sistemas ABS comúnmente usados en los vehículos modernos realizan la operación de disminuir y aumentar la presión de frenado unas 15 o 18 veces por segundo, aunque mantenganmos pisado el pedal del freno a fondo.
Sobre pavimento húmedo, el sistema permite que el agua drene por las estrías y no se forme la cuña de agua por no girar las ruedas, provocando que el coche deslize sobre el agua (aquaplaning) sin ninguin control sobre el mismo.
El sistema completo de antibloqueo es vigilado por el dispositivo de mando. En caso de una perturbación, el dispositivo desconecta el ABS y activa la lámpara de control del ABS, avisandonos de que en ese momento no esta disponible el sistema ABS de frenado.
La lámpara de seguridad del ABS se enciende cuando se conecta el encendido y se apaga nada mas que el motor se pone en marcha.
VENTAJAS DE LOS FRENOS ABS
· El proceso instantáneo de regulación garantiza una manejabilidad plena del automóvil en todo momento, incluso en situaciones de frenado de emergencia.
· El automóvil permanece siempre manejable, incluso al frenar a fondo.
· El conductor (hasta el menos experto) conserva un dominio perfecto del automóvil al frenar.
· El automóvil no derrapa al frenar a fondo en una curva.
· El comportamiento del automóvil al frenar es independiente de las condiciones del suelo: por ejemplo, si el centro de la calzada está seco, mientras que el arcén está cubierto de nieve.
· En conjunto, el ABS constituye una contribución importante a la seguridad activa del automóvil.
que evita el bloqueo de las ruedas al . Un sensor electrónico de revoluciones, instalado en la , detecta en cada instante de la frenada si una rueda está a punto de bloquearse. En caso afirmativo, envía una orden que reduce la presión de frenado sobre esa rueda y evita el bloqueo. El ABS mejora notablemente la seguridad dinámica de los coches, ya que reduce la posibilidad de pérdida de control del en situaciones extremas, permite mantener el control sobre la dirección (con las ruedas delanteras bloqueadas, los coches no obedecen a las indicaciones del volante) y además permite detener el vehículo en menos metros. El sistema antibloqueo ABS constituye un elemento de seguridad adicional en el vehículo. Tiene la función de reducir el riesgo de accidentes mediante el control optimo del proceso de frenado. Durante un frenado que presente un riesgo de bloqueo de una o varias ruedas, el ABS tiene como función adaptar el nivel de presión del liquido de freno en cada rueda con el fin de evitar el bloqueo y optimizar así el compromiso de:
- en la conducción: Durante el proceso de frenado debe garantizarse la estabilidad del vehículo, tanto cuando la presión de frenado aumenta lentamente hasta el limite de bloqueo como cuando lo hace bruscamente, es decir, frenando en situación limite. - Dirigibilidad: El vehículo puede conducirse al frenar en una curva aunque pierdan adherencia alguna de las ruedas. - Distancia de parada: Es decir acortar la distancia de parada lo máximo posible.
Para cumplir dichas exigencias, el ABS debe de funcionar de modo muy rápido y exacto (en décimas de segundo) lo cual no es posible mas que con una electrónica sumamente complicada. ¿Cómo funciona el ABS?
Unos sensores ubicados en las ruedas controlan permanentemente la velocidad de giro de las mismas. A partir de los datos que suministra cada uno de los sensores, la unidad de control electrónica calcula la velocidad media, que corresponde aproximadamente a la velocidad del vehículo. Comparando la velocidad específica de una rueda con la media global se puede saber si una rueda amenaza con bloquearse. Si es así, el sistema reduce automáticamente la presión de frenado en la rueda en cuestión hasta alcanzar un valor umbral fijado por debajo del límite de bloqueo. Cuando la rueda gira libremente se vuelve a aumentar al máximo la presión de frenado. Solo una gira que rueda puede generar fuerzas laterales y, consecuentemente, cumplir funciones de guiado. Este proceso (reducir la presión de frenado / aumentar la presión de frenado) se repite hasta que el conductor retira el pie del freno o disminuye la fuerza de activación del mismo.
El conductor solo nota un ligero efecto pulsante en el pedal del freno.
zona de control ABS
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En la figura se ve el esquema de un circuito de frenos convencional sin ABS. Frenado en "X".
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En la figura se ve el esquema de un circuito de frenos con ABS. Como se aprecia el esquema es igual al circuito de frenos convencional al que se le ha añadido: un hidrogrupo, una centralita electrónica de mando y unos detectores de régimen (RPM) a cada una de las ruedas, estos elementos forman el sistema ABS. Hidrogrupo o unidad hidráulica.
El hidrogrupo esta formado por un conjunto de motor-bomba, ocho electro válvulas cuatro de admisión y cuatro de escape, y un acumulador de baja presión. - Electroválvulas: están constituidas de un solenoide y de un inducido móvil que asegura las funciones de apertura y cierre. La posición de reposo es asegurada por la acción de un muelle incorporado. Todas las entradas y salidas de las electroválvulas van protegidas por unos filtros. A fin de poder reducir en todo momento la presión de los frenos, independiente del estado eléctrico de la electroválvula, se ha incorporado una válvula anti-retorno a la electroválvula de admisión. La válvula se abre cuando la presión de la "bomba de frenos" es inferior a la presión del estribo. Ejemplo: al dejar de frenar cuando el ABS esta funcionando.
El circuito de frenado esta provisto de dos electroválvulas de admisión abiertas en reposo y de dos electroválvulas de escape cerradas en reposo. Es la acción separada o simultanea de las electroválvulas la que permite modular la presión en los circuitos de frenado. Conjunto motor-bomba:
Esta constituido de un motor eléctrico y de una bomba hidráulica de doble circuito, controlados eléctricamente por el calculador. La función del conjunto es rechazar el liquido de frenos en el curso de la fase de regulación desde los bombines a la bomba de frenos. Este rechazo es perceptible por el conductor por el movimiento del pedal de freno. El modo de funcionamiento se basa en transformar el giro del motor eléctrico en un movimiento de carrera alternativa de dos pistones por medio de una pieza excéntrica que arrastra el eje del motor. Acumulador de baja presión:
Se llena del liquido del freno que transita por la electroválvula de escape, si hay una variación importante de adherencia en el suelo. El nivel de presión necesario para el llenado del acumulador de baja presión debe ser lo suficientemente bajo para no contrariar la caída de presión en fase de regulación, pero lo suficientemente importante como para vencer en cualquier circunstancia el tarado de la válvula de entrada de la bomba. El caudal medio evacuado por la bomba es inferior al volumen máximo suministrado en situación de baja presión. En la figura se ve un hidrogrupo o unidad de regulación hidráulica.
A- Canalización de llegada de la bomba de frenos(circuito primario). B- Canalización de llegada de la bomba de frenos (circuito secundario). C- Canalización de salida del hidrogrupo que va a la rueda delantera izquierda. D- Canalización de salida del hidrogrupo que va a la rueda trasera derecha. E- Canalización de salida del hidrogrupo que va a la rueda trasera izquierda. F- Canalización de salida del hidrogrupo que va a rueda delantera derecha Señal del switch de luces de freno: La información del contactor luces de stop tiene como misión permitir abandonar el modo ABS lo mas rápidamente posible cuando sea necesario. En efecto si el ABS esta funcionando y el conductor suelta el pedal de freno con el fin de interrumpir la frenada, la señal transmitida por el contactor de stop permitirá cesar la regulación mas rápidamente. Ruido y confort de la regulación: Una regulación ABS conduce a unas aperturas y a unos cierres de las electro válvulas, al funcionamiento de un grupo motor-bomba, así como a unos movimientos del liquido en un circuito cerrado, es decir, con retorno del liquido hacia la bomba de frenos. Esto genera un ruido durante la regulación, acompañado por unos movimientos del pedal de frenos. Los ruidos son mas o menos perceptibles en el habitáculo según la implantación arquitectónica del bloque hidráulico y la naturaleza de los aislantes fónicos que posea el vehículo. Estos ruidos, asociados a la remontada del pedal de frenos presenta sin embargo la ventaja de informar al conductor sobre el activado del ABS y, por lo tanto, sobre la aparición de unas condiciones precarias de circulación. La conducción podrá entonces adaptarse en consecuencia. Detectores de rueda
Los detectores de rueda o de régimen, también llamados captadores de rueda miden la velocidad instantánea en cada rueda. El conjunto esta compuesto por un captador (1) y un generador de impulsos o rueda fónica (3) fijado sobre un órgano giratorio. La disposición puede ser axial, radial o tangencial (axial ruedas delanteras, tangencial ruedas traseras). Para obtener una señal correcta, conviene mantener un entrehierro (2) entre el captador y el generador de impulsos. El captador va unido al calculador mediante cableado.
El captador funciona según el principio de la inducción; en la cabeza del captador se encuentran dos imanes permanentes y una bobina. El flujo magnético es modificado por el desfile de los dientes del generador de impulsos. La variación del campo magnético que atraviesa la bobina genera una tensión alternativa casi sinusoidal cuya frecuencia es proporcional a la velocidad de la rueda. La amplitud de la tensión en el captador es función de la distancia (entre-hierro) entre diente y captador y de la frecuencia.
Funcionamiento hidráulico del sistema ABS.
Si la fuerza de frenado es menor que la fuerza de adherencia entonces no hay frenado con regulación, el sistema ABS no se activa. Si la fuerza de frenado es mayor que la fuerza de adherencia (las ruedas tienden a bloquearse) entonces si hay frenado con regulación, el sistema ABS se activa. Cuando tenemos un frenado con regulación distinguiremos tres estados: - El mantenimiento de presión. - La disminución de presión. - El aumento de presión. El mantenimiento de presión:
La electro válvula de admisión se cierra y aísla la bomba de frenos del bombin en la rueda. El aumento de presión de frenado es imposible. La disminución de presión (disminución de la tendencia al bloqueo): Esta fase interviene solo cuando la fase de mantenimiento de presión no ha sido suficiente. La electro válvula de admisión permanece cerrada. Simultáneamente, la electro válvula de escape se abre y la bomba se pone en funcionamiento. La bajada de presión se efectúa instantáneamente gracias al acumulador de baja presión, cuya capacidad varia. La acción de la bomba permite rechazar el liquido almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos. El aumento de presión (aumento de frenado): La electro válvula de escape se cierra y la electro válvula de admisión se abre. La bomba de frenos esta otra vez unida al bombin de la rueda.
La alimentación hidráulica se efectúa gracias a la bomba de frenos, pero también por medio del motor-bomba (en el caso en el que no este vació el acumulador). Como el volumen de liquido de freno transportado es por término medio mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presión, estos últimos sirven únicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas. La bomba rechaza el liquido de freno de los acumuladores de baja presión hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombin, dependiendo del reglaje de las electro válvulas de admisión).
Según el caudal de la bomba, la posición de los pistones de la bomba de frenos, y por consiguiente, la posición del pedal corresponde a la absorción momentánea del bombin de freno con un cierto decalado. Por ello, el pedal se encuentra en posición alta durante las presiones bajas y en posición baja durante las presiones altas. Este cambio de presión regular provoca un movimiento del pedal (pulsación) y señala al conductor que esta en el curso de una regulación. NOTA: Independientemente del estado eléctrico de las electro válvulas, se puede en cualquier momento reducir la presión de frenado soltando el pedal de freno. La disminución de la presión se efectúa por medio de la válvula anti retorno colocada en paralelo con la válvula de admisión. CALCULADOR (Unidad electrónica de mando).
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Las informaciones medidas por los captadores de rueda transformadas eléctricamente son tratadas en paralelo mediante dos microcomputadores (microprocesadores). En caso de desigualdad en las informaciones recibidas, el calculador reconoce un fallo y se inicializa un proceso de regulación del sistema ABS. Tras la amplificación, las señales de salida aseguran la activación de las electroválvulas y el motor-bomba.
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El calculador trabaja según el principio de la redundancia simétrica; los dos microcomputadores son diferentes, tratan la misma información y utilizan un mecanismo de cambio de información jerarquizada para comunicar. Cada microcomputador esta programado con unos algoritmos de calculo diferentes. En caso de no conformidad de las señales tratadas, en caso de avería o fallo en la instalación, el calculador limita el funcionamiento de los sistemas según un proceso apropiado. El fallo es señalado por un testigo en el cuadro de instrumentos y puede ser interpretado mediante un útil de diagnostico. Dado el avance de la electrónica el calculador cada vez es mayor su capacidad para auto diagnosticarse los fallos en el sistema ABS.
La diagnosis que hace un calculador cubre dos aspectos: - El primer aspecto corresponde a las acciones que realiza el calculador de manera autónoma para verificar sus periféricos, así como su propio funcionamiento; es decir el autodiagnóstico.
- La otra parte del diagnostico concierne al acceso de las informaciones o datos relativos al estado del sistema, memorizados o no, por un operador exterior; se trata del diagnostico exterior por parte del mecánico mediante el aparato de diagnosis.
El autodiagnóstico es un proceso automático que permite al calculador: - Verificar sus periféricos. - Adoptar una marcha, degradada prevista para cada tipo de avería detectada. - Memorizar el o los fallos constatados en una memoria permanente con el fin de permitir una intervención posterior Cualquier fallo detectado por el autodiagnóstico puede quedar memorizado en una memoria permanente y conservado, incluso si no hay tensión de alimentación.
En la inicialización (puesta bajo tensión), el calculador efectúa un cierto numero de tareas destinadas a verificar que el sistema esta en estado de arrancar. Son principalmente: - Tests internos del calculador. -Tests de uniones: alimentación, relé de electroválvulas, captadores. - Interfaces hacia el exterior. Si estos tests, son correctos, esta fase finaliza con el apagado del testigo de fallo al cabo de 2,5 segundos. Cuando el vehículo ya esta circulando existen varios tipos de auto-controles: algunos se efectúan de forma permanente, otros necesitan unas condiciones de funcionamiento particular (velocidad vehículo superior a un cierto umbral por ejemplo); en todos los casos, los posibles tests se llevan a cabo simultánea y continuamente.
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