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Sistema ABS/EDS

El sistema antibloqueo ABS (Antilock Braking System) 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 en cada freno de rueda con el fin de evitar el bloqueo y optimizar así el compromiso de:

• Estabilidad 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.

Esquema de los elementos que forman el sistema ABS.

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.

En la figura inferior se ve el esquema de un circuito de frenos convencional sin ABS. Frenado en "X".

En la figura inferior 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
El hidrogrupo esta formado por un conjunto de motor-bomba, cuatro electroválvulas dos de admisión y dos 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 electrovalvula 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 caida 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 regu- lación 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.

 

CALCULADOR (Unidad electrónica de mando).

Las informaciones medidas por los captadores de rueda transformadas eléctricamente y 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.
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 autodiagnosticarse los fallos en el sistema ABS. 

La diagnosis que hace un calculador cubre dos aspectos:

• El primer aspecto corresponde a 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, rele de electrovalvulas, 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 coche 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 simultanea y continuamente.

En el esquema inferior se ve la parte interna de un calculador así como las señales que recibe y manda al exterior (a sus periféricos que forman parte del sistema ABS).

Principales valores utilizados por la lógica interna del calculador.

Informaciones físicas (transmitidas por unas señales eléctricas).
- Velocidad de las cuatro ruedas (las cuatro ruedas pueden tener velocidades diferentes en función de las fases de aceleración o de deceleración y del estado de la calzada, etc).
- Información del contactor luces de stop.
- Resultados de los tests de control de funcionamiento (rotación de la bomba, estado de los captadores y estados de las electrovalvulas).

Informaciones calculadas.
- Velocidad de referencia: Por cuestiones de precisión y de seguridad, la lógica calcula la velocidad del vehículo a partir de las velocidades de los cuatro ruedas. Esta información se llama velocidad de referencia. Para el calculo, la lógica tiene en cuenta además de los limites físicos (las aceleraciones y deceleraciones máximas que es posible alcanzar en las diferentes adherencias) con el fin de verificar la coherencia del resultado y en su caso corregir el valor obtenido.
- Deslizamiento de las diferentes ruedas: El deslizamiento de una rueda es la diferencia de velocidad entre la rueda y el vehículo. Para la estrategia, que solo dispone de la velocidad de referencia como aproximación de la velocidad del vehículo, el deslizamiento es calculado a partir de la velocidad de la rueda y de la velocidad de referencia.
- Aceleraciones y deceleraciones de las ruedas: A partir de la velocidad instantánea de una rueda (dada por el captador de velocidad), es posible calcular la aceleración o la deceleración de la rueda considerada observando la evolución de la velocidad en el tiempo.
- Reconocimiento de la adherencia longitudinal neumático-suelo: La lógica calcula la adherencia instantánea exacta a partir del comportamiento de las ruedas. En efecto, cada tipo de adherencia conduce a unos valores de aceleración y de deceleración que son propios. Además, la lógica considera dos ámbitos de adherencia: baja (de hielo a nieve) y alta (de suelo mojado a suelo seco) que corresponden a una estrategias de regulaciones diferentes.
- Reconocimiento de las condiciones de rodaje: La lógica sabe adaptarse a un cierto numero de condiciones de rodaje que es capaz de reconocer. Entre ellas citamos las principales:
Viraje: Las curvas se detectan observando las diferencias de velocidades de las ruedas traseras (la rueda interior en un giro es menos rápida que la rueda exterior).
Transición de adherencia (paso de alta adherencia a baja adherencia o a la inversa): los deslizamientos de las ruedas, aceleraciones y deceleraciones se toman en cuenta para reconocer esta situación.
Asimétrica (dos ruedas de un mismo lado sobre alta adherencia y las otras sobre baja adherencia): los deslizamientos de las ruedas de un mismo lado se comparan con los deslizamientos de las ruedas del otro lado.
- Ordenes de regulación: la intervención decidida por la lógica se traduce en unas ordenes eléctricas enviadas a las electrovalvulas y al grupo motor-bomba, según el cuadro siguiente:

0 - No alimentada con tensión
1 - Alimentada con tensión
* - Durante el primer mantenimiento, la bomba no funciona (0).
      Durante los mantenimientos siguientes, la bomba funciona (1).

Función del contactor de las luces de stop: 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 electroválvulas, 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 electrovalvula 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 electroválvula de admisión permanece cerrada. Simultáneamente, la electroválvula 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 electroválvula de escape se cierra y la electroválvula 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 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 electroválvulas 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 electrovalvulas, 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.

El la figura se ve el circuito hidráulico de un sistema ABS. 1- Electroválvula de admisión. 2- Electroválvula de escape. 3- Válvula anti-retorno. 4- Válvula reguladora de la presión de frenado. 5- Rueda delantera izquierda. 6- Rueda trasera derecha. 7- Rueda delantera derecha. 8- Rueda trasera izquierda. 9- Bomba de frenos. 10- Silenciador. 11- Motor-bomba. 12- Acumulador de baja presión. 13- Filtro.

Los nuevos sistemas de frenado

Mucho ha llovido desde que el ABS (Antilock Braking System) revolucionara el mundo del automóvil. Por vez primera un sistema electrónico era capaz de actuar más allá del conductor, regulando la frenada para evitar el bloqueo de las ruedas y manteniendo la dirección. Desde entonces, este sistema se ha ido perfeccionando dando lugar a nuevos modelos aún más seguros: el asistente de frenada de emergencia BAS, el repartidor de frenada electrónico EBV o los frenos direccionales SERVOTRONIC.

• BAS Brake Assist System  Ante una situación de peligro, un sensor detecta que hemos pisado rápidamente y con fuerza el freno. En ese momento actúa el servofreno adicional aumentando al máximo la presión de frenado y reduciendo la distancia recorrida.
  
  
• EBV Electronic Brake Variation System A través de un sensor, se regula la frenada entre el eje delantero y trasero según el peso de cada uno, enviando más o menos presión a las ruedas.
  
  
• SERVOTRONIC Un nuevo sistema de frenado direccional que se activa al frenar en las curvas. Cuar1do detecta que las ruedas de un lado giran menos en una curva y hacia dónde se está girando, frena más las ruedas de uno de los lados para conseguir dar un efecto direccional y compensar la inercia del peso v la velocidad.