Sistema de frenos abs. Cómo funciona el sistema de frenos antibloqueo

Al frenar. El objetivo principal del sistema es mantener la estabilidad y la capacidad de control del automóvil (la distancia de frenado en algunos casos puede ser mayor que sin el sistema ABS)

Historia

Por primera vez se reveló el problema del bloqueo de las ruedas durante el frenado en un vagón de ferrocarril, ya que las ruedas bloqueadas tienen un efecto de frenado significativamente menor y aparece un desgaste en la llanta de la rueda, lo que reduce el rendimiento de conducción del vagón o locomotora. . Además, con juegos de ruedas bloqueados, la probabilidad de descarrilamiento aumenta significativamente. El problema se resolvió mediante el uso de reguladores automáticos de la fuerza de frenado, conocidos hoy como modo automático de carga. En los trenes y tranvías eléctricos, en los que el frenado de servicio es eléctrico, el bloqueo de las ruedas se evita mediante sistemas eléctricos y sistemas electronicos, que regulan automáticamente la corriente de excitación de los motores de tracción que funcionan durante el frenado en el modo generador. Estos sistemas se conocen desde la década de 1920. También en la década de 1920, apareció el primer ABS para instalar en chasis de aviones. Aquí era necesario resolver el problema de la capacidad de control de la aeronave durante el recorrido por la pista. Los primeros productos fueron creados por la empresa francesa Avions Voisin, fabricante de automóviles y aviones.

En aquellos días, la mayoría de los coches tenían frenos mecanicos con una unidad de cable y exigió del conductor una importante fuerza física, en otras palabras, era necesario presionar con fuerza el pedal del freno, lo que provocaba que las ruedas se bloquearan, lo que, a su vez, tenía un efecto negativo en el manejo del automóvil. Más tarde, aparecieron los frenos hidráulicos con refuerzo de vacío, pero este sistema no resolvió el problema del bloqueo de las ruedas.

En 1936, Bosch patentó una tecnología para evitar el bloqueo de las ruedas cuando frenado fuerte. Pero en la práctica, esta idea no pudo realizarse debido a la falta de electrónica digital en esos años, que permitiera reaccionar al bloqueo de las ruedas en una fracción de segundo. La situación cambió en la década de 1960 con el advenimiento de la tecnología de semiconductores, que poco a poco llegó a la industria automotriz. Pero las primeras muestras de ABS, que aparecieron en 1971 en uno de los modelos de la empresa General Motors, resultaron ser incluso peligrosas, ya que no resolvieron el problema del atasco de las ruedas motrices delanteras.

El primer ABS verdaderamente viable fue inventado por los alemanes. Además de Bosch, desde 1964, Teldix GmbH ha comenzado a trabajar en la creación de ABS. Su ingeniero Heinz Lieber desarrolló fundamentos futuro ABS. Más tarde se convirtió en jefe del departamento de electricidad y electrónica de la empresa Daimler-Benz y en 1970 Daimler-Benz anunció solemnemente la creación del primer ABS viable. El sistema, denominado "ABS 2", constaba de un controlador electrónico, sensores de velocidad montados en cada rueda y dos o más válvulas hidráulicas en el circuito de frenos. El sistema funcionaba a partir de datos sobre la diferencia en las velocidades de rotación de diferentes ruedas: si giraban a diferentes velocidades, entonces el controlador, dosificando la fuerza de frenado, igualaba la velocidad de rotación. Después de eso, el sistema hizo posible aumentar la fuerza de frenado.

Las pruebas exhaustivas de este sistema revelaron un inconveniente importante: la falta de fiabilidad de los componentes electrónicos. Por sugerencia de Daimler-Benz, los ingenieros de Bosch participaron en el proyecto, quienes trabajaron independientemente de Lieber y adquirieron una vasta experiencia en el campo de la electrónica automotriz.

Así, las ideas exitosas de Lieber y la vasta experiencia de los ingenieros de Bosch en el desarrollo y producción de componentes electrónicos digitales se combinaron para trabajar en la creación de un sistema de frenos antibloqueo en serie. A mediados de la década de 1970, el ABS comenzó a instalarse opcionalmente (a pedido del cliente y por una tarifa adicional) en automóviles de clase ejecutiva, y desde 1978 ha sido estándar en dos automóviles alemanes: Mercedes Benz W116 (clase S) y BMW serie 7, además, el costo del sistema en ese momento era aproximadamente el 10% del costo de todo el automóvil. Desde julio de 2004, todos los coches nuevos vendidos en la Unión Europea están equipados con ABS de serie.

El principio de funcionamiento del ABS.

El coeficiente de fricción por deslizamiento es mucho más bajo que el coeficiente de fricción estática. Por lo tanto, la distancia de frenado con las ruedas bloqueadas (fricción de deslizamiento: las ruedas se deslizan sobre la superficie) será mayor que la distancia de frenado con las ruedas aún girando (rozamiento estático: el neumático en el punto de contacto con la carretera está en reposo relativo lo). Al mismo tiempo, los frenos proporcionan un poco menos de esfuerzo del necesario para bloquear completamente la rueda. Con suficiente experiencia, el conductor puede sentir este esfuerzo por sí mismo, y si las ruedas están bloqueadas, debilita ligeramente la presión sobre el pedal del freno, pero al mismo tiempo no puede reducir la presión y la fuerza de frenado en uno, rueda bloqueada. El sistema ABS controla la rotación de las ruedas y, en caso de bloqueo, reduce ligeramente la presión en el sistema de frenos para permitir que la rueda gire y luego aumenta nuevamente la fuerza de compresión. De esta forma se consigue un frenado intermitente, lo que permite corregir el rumbo del vehículo en condiciones extremas de frenado.

dispositivo del sistema

El ABS consta de los siguientes componentes principales:

• sensores de velocidad o aceleración (desaceleración) montados en los cubos de las ruedas vehículo;
• válvulas de control, que son elementos del modulador de presión, instalado en la línea del sistema de freno principal;
• una unidad de control que recibe señales de sensores y controla el funcionamiento de las válvulas.

Este proceso se repite varias veces (o varias decenas de veces) por segundo, en 2008, según los expertos "Al volante", el ABS promedio funcionaba 20 veces por segundo.

Rendimiento ABS

La tarea principal del ABS es permitir que el conductor mantenga el control del vehículo durante el frenado de emergencia, es decir, sigue siendo posible realizar maniobras bastante bruscas directamente en el proceso de frenado. La combinación de estos dos factores convierte al ABS en un plus muy importante para garantizar la seguridad activa de los vehículos.

Un conductor experimentado puede frenar de manera efectiva sin usar ABS, controlando el momento en que la rueda se detiene por sí mismo (la mayoría de las veces esta técnica de frenado es utilizada por motociclistas) y debilitando la fuerza de frenado al borde del bloqueo (el frenado es intermitente en este caso). La eficacia de dicho frenado puede ser comparable con el frenado cuando se usa un ABS de un solo canal. En cualquier caso, los sistemas multicanal tienen la ventaja de que pueden controlar la fuerza de frenado en cada rueda individual, lo que proporciona no solo una desaceleración efectiva, sino también un comportamiento estable del vehículo en condiciones difíciles agarre desigual de las ruedas con la superficie de la carretera.

Para un conductor inexperto, en cualquier caso es mejor disponer de ABS, ya que permite frenar de emergencia de forma intuitiva, simplemente aplicando la máxima fuerza al pedal o maneta de freno manteniendo la maniobrabilidad.

Bajo ciertas condiciones, la operación del ABS puede aumentar la distancia de frenado. Por ejemplo, al utilizar neumáticos de automóvil con una adherencia insuficiente a la carretera (por ejemplo, al conducir en invierno con neumáticos de verano). Además, en superficies sueltas como nieve profunda, arena o grava, las ruedas que se bloquean al frenar comienzan a hundirse en la superficie, lo que proporciona una desaceleración adicional. Las ruedas desbloqueadas frenan mucho más lentamente en estas condiciones. Para poder frenar de manera efectiva en tales condiciones, el ABS en algunos modelos de automóviles está apagado. Además, algunos tipos de ABS tienen un algoritmo de frenado especial para superficies sueltas, lo que provoca numerosos bloqueos de las ruedas a corto plazo. Esta técnica de frenado le permite lograr una desaceleración efectiva sin pérdida de control, como con un bloqueo completo. El conductor puede configurar manualmente el tipo de superficie o el sistema puede determinarlo automáticamente, analizando el comportamiento del automóvil o utilizando sensores especiales para determinar la superficie de la carretera.

Asistencia de frenado de emergencia

sistema de ayuda para frenado de emergencia(SPET) detecta el frenado de emergencia, lleva la presión en el sistema de frenos al máximo y la mantiene allí hasta que el automóvil se detiene por completo. SPET se puede implementar utilizando componentes electrónicos o hidráulicos. A la hora de detectar una frenada de emergencia se tiene en cuenta lo siguiente:

• velocidad actual del vehículo;
• la velocidad a la que se presiona el pedal del freno;
• fuerza (profundidad) de pisar el pedal del freno;
• distancia al vehículo de delante;
• y otros parámetros (por ejemplo, la proximidad de un semáforo).

Los estudios han demostrado que una proporción significativa de conductores en una emergencia no pisan completamente el pedal del freno o lo sueltan en algún momento. Debido a esto, la distancia de frenado es más larga de lo que podría ser con el pedal completamente presionado. SPET fue desarrollado para resolver este problema.

El frenado de emergencia es un tipo de frenado utilizado por los conductores de vehículos cada vez con más frecuencia, ya que está dictado por la constante complicación de las condiciones de las carreteras modernas. Sin embargo, la eficacia de dicho frenado puede reducirse casi a cero en caso de bloqueo de la rueda o ruedas del vehículo. Detiene la percepción de las fuerzas laterales, cuyo impacto está diseñado para mantener el automóvil en una determinada trayectoria establecida por el conductor. El vehículo no solo pierde controlabilidad, sino también estabilidad, lo que en el 90% de los casos conduce a su avería en un "derrape" descontrolado.

Los frenos ABS, llamados así por las primeras letras de la tecnología Antilock Brake System, están diseñados funcionalmente para mantener el control del vehículo durante el frenado evitando que las ruedas se bloqueen. El resultado de utilizar este sistema es un aumento de la eficiencia de frenado, una disminución de la distancia de frenado del coche, tanto en firme seco como mojado, una mejora en la maniobrabilidad, etc. La ventaja indudable del sistema "ABS" puede considerarse una reducción del desgaste del caucho, además de garantizar su uniformidad (desgaste).

Las principales desventajas del sistema de frenos antibloqueo incluyen un aumento en la distancia de frenado del automóvil en superficies con una estructura suelta: grava, arena, nieve, etc.
Entonces, resumamos lo que se ha dicho. La funcionalidad del sistema que evita el bloqueo de la rueda (ruedas) durante el frenado de emergencia proporciona:

Frenado eficaz del vehículo en superficies de carreteras resbaladizas (mojadas).

Prevención de la ocurrencia de deriva "descontrolada".

Control suficiente del conductor sobre el automóvil.

El diseño del sistema de frenos ABS.

El moderno sistema de prevención de bloqueo de ruedas consta de tres grupos principales de elementos:

Sensores (velocidad de rueda e interruptor de luz de freno).

Actuadores (bomba de escape, distribuidor hidráulico o modulador equipado con electroválvulas, lámparas de señalización).

La unidad de control (ECU), que recibe información de los sensores y transmite comandos a los actuadores.

Como es fácil de entender, los actuadores, o moduladores, se controlan ajustando la presión en los circuitos de freno de las ruedas. Al mismo tiempo, se presta mucha atención a la velocidad de transferencia de información desde los sensores ubicados, por regla general, en el eje de la rueda, a la unidad de control.
El distribuidor hidráulico es una serie de válvulas de solenoide que controlan la cantidad de presión en el sistema y están encerradas en una carcasa resistente.

bloque central control electrónico, o "ECU", - dos microcontroladores que interactúan entre sí y controlan el trabajo del otro. programa de trabajo la unidad de control incluye varios algoritmos de operación, el principal de los cuales es el estado del sistema de frenos, dependiendo de la información sobre los parámetros de rotación de la rueda

El principio de funcionamiento del sistema de frenos antibloqueo.

El sistema de frenos antibloqueo del vehículo funciona de la siguiente manera. En el momento del frenado, el líquido de frenos ingresa a los canales de entrada del distribuidor hidráulico. Las válvulas solenoides están abiertas y el fluido de trabajo se suministra libremente a las ruedas del automóvil. Cuando se recibe información del sensor sobre un cambio crítico en la velocidad y la posición de la rueda, la unidad de control cierra las válvulas electromagnéticas, deteniendo o limitando el flujo de líquido de frenos al mecanismo de freno de la rueda. Después de liberar el bloqueo de las ruedas (según la información de los sensores de las ruedas), la ECU devuelve las válvulas solenoides a su posición original, reanudando así el suministro de líquido de frenos a los frenos de las ruedas.

El conductor del vehículo, además de la pancarta en el panel de control, que indica la incorporación del sistema ABS, siente los golpes del pedal de freno causados ​​por la rápida apertura y cierre de las electroválvulas moduladoras.

Características de operar un automóvil equipado con un sistema de prevención de bloqueo de ruedas

El funcionamiento de un vehículo con un sistema ABS tiene ciertas características y requisitos, cuyo cumplimiento garantizará la duración y la estabilidad de su (sistema) funcionamiento:

Evite conectar la batería de su vehículo a la batería de otro vehículo (la llamada "iluminación").

Al realizar trabajos de soldadura en la carrocería del automóvil, desconecte los contactos que conducen a los elementos del sistema ABS.

Verifique periódicamente el estado técnico de los contactos del generador.

Elimina la desconexión de conectores eléctricos cuando la planta de energía está funcionando o la ignición está encendida.

La unidad de control electrónico "ECU" no debe exponerse a una exposición prolongada (no más de 2 horas) a altas temperaturas (no superiores a 850C).

Los automovilistas novatos a menudo entran en pánico cuando se enciende una pancarta, lo que indica una falla en el sistema de frenos antibloqueo del vehículo. En este caso, recuerda lo siguiente:

a) El desempeño del sistema de frenos del vehículo es independiente del desempeño del ABS.
b) Pancarta intermitente: síntoma que indica un mal funcionamiento en el sistema ABS causado por una falla en el cableado.
c) El encendido de la pancarta puede ser causado por bajo voltaje (menos de 10,5 V) en la red del automóvil.
d) fuera de servicio sistema ABS los frenos se cambian a una estación de servicio cuyos empleados tienen las calificaciones, el equipo y las habilidades adecuadas.

Ubicación de los componentes del sistema de frenos antibloqueo.

Frenar bruscamente en caminos resbaladizos puede causar problemas. El sistema de frenos antibloqueo (ABS) se hace cargo de esta acción y le salva los nervios. De hecho, en carreteras resbaladizas, incluso un conductor profesional no puede frenar tan rápido sin ABS como el conductor promedio con él.

En este artículo, veremos los sistemas de frenos antibloqueo: ¿por qué los necesitamos, cómo están dispuestos, cómo funcionan, qué son y qué problemas pueden surgir al usarlos?

sistema ABS

En teoria, sistema antibloqueo configurar de manera bastante simple. Si patina sobre hielo, verá que las ruedas patinan, pero no hay tracción. Esto se debe al deslizamiento de la zona de apoyo de la rueda sobre el hielo. El sistema de frenos antibloqueo evita que las ruedas se bloqueen y patinen, lo que le brinda dos beneficios: detenerse es más rápido y mantener el control del automóvil durante la parada.

El ABS incluye los siguientes componentes:

• Sensores de velocidad
• Bomba
• válvulas
• Bloque de control

Sensores de velocidad

El sistema de frenos antibloqueo necesita rastrear el momento que está en el límite con el bloqueo de las ruedas. Los sensores de velocidad montados en cada rueda, o en algunos casos, en el diferencial, leen esta información.

válvulas

El sistema de frenos tiene válvulas para cada freno controladas por el ABS. En algunos sistemas, la válvula tiene 3 posiciones:

• En la posición 1 la válvula está abierta; la presión del cilindro maestro se transfiere al freno.
• En la posición 2, la válvula bloquea la línea, aislando el freno del cilindro maestro. Esto evita que se acumule presión cuando se presiona con más fuerza el pedal del freno.
• En la posición 3, la válvula reduce ligeramente la presión en el freno.

Bomba

Porque la válvula puede debilitar la presión de los frenos, es necesario forzarla de alguna manera a su posición original. Para ello, se utiliza una bomba; cuando la válvula despresuriza la línea, la bomba la presuriza al nivel requerido.

Bloque de control

La unidad de control es una computadora. Supervisa los sensores de velocidad y controla las válvulas.

bomba y valvulas abs

funcionamiento ABS

Existir varias opciones algoritmos y sus combinaciones para el control del ABS. Consideraremos el principio de funcionamiento del sistema más simple.

La unidad de control lee continuamente las lecturas de los sensores de velocidad. Supervisa cualquier ralentización que no sea normal. Por ejemplo, antes de que una rueda se bloquee, su velocidad cae bruscamente. Si esto se ignora, la rueda se detiene mucho más rápido que el automóvil. A condiciones ideales para frenar a una velocidad de 100 km/h, el coche tarda unos 5 segundos, pero la rueda se bloquea en menos de 1 segundo.

La centralita ABS sabe que una interrupción tan brusca del movimiento no es posible, por lo que reduce la presión sobre los frenos hasta que comienza la aceleración, luego vuelve a aumentar la presión hasta que se repite el frenado. Esto sucede tan rápido que la rueda no tiene tiempo de cambiar bruscamente de velocidad. Como resultado, las ruedas se frenan a la misma velocidad que el coche, mientras que las ruedas se frenan en una posición cercana al bloqueo. En este caso, el sistema logra la máxima fuerza de frenado.

Cuando se activa el ABS, sentirás la pulsación del pedal del freno; esto se debe a la rápida apertura y cierre de las válvulas. Algunos ABS tienen hasta 15 ciclos de apertura/cierre de válvulas por segundo.

Tipos de sistemas antibloqueo

Usado en autos diferentes tipos sistemas antibloqueo de frenos, según el tipo de frenos instalados. Consideraremos ABS por la cantidad de canales, es decir, el número de válvulas que se controlan individualmente y el número de sensores de velocidad.

ABS de cuatro canales con cuatro sensores
Este tipo es el mejor. Se instalan sensores de velocidad en cada rueda y se instala una válvula separada para cada rueda. Con este tipo de ABS, la unidad de control controla cada rueda individualmente para brindar la mayor fuerza de frenado.

ABS de tres canales con tres sensores
Por lo general, este tipo se usa en camiones pequeños (camionetas) con ABS que actúan en las cuatro ruedas. Las ruedas delanteras tienen dos sensores y válvulas, uno para cada rueda, y un sensor y válvula para las ruedas traseras. El sensor de velocidad de la rueda trasera está ubicado en el eje trasero.

Este sistema proporciona control individual para cada rueda delantera, brindando la máxima fuerza de frenado. Las ruedas traseras se rastrean en pares, es decir. ambas ruedas traseras deben estar bloqueadas para que funcione el ABS. Este tipo de ABS permite que una rueda trasera se bloquee al frenar, lo que reduce su efectividad.

ABS de un solo canal con un sensor
Este tipo suele instalarse en camiones pequeños (camionetas) con ABS actuando solo en las ruedas traseras. Tal ABS tiene solo una válvula para controlar ambas ruedas traseras y un sensor ubicado en el eje trasero.

Este tipo funciona de la misma manera que la parte trasera del ABS de tres canales. Las ruedas traseras se rastrean como un par, es decir. ambas ruedas traseras deben estar bloqueadas para que funcione el ABS. Este tipo de ABS permite que una rueda trasera se bloquee al frenar, lo que reduce su efectividad.

Este ABS es fácil de reconocer. Por lo general, tiene una línea de freno que va a ambas ruedas traseras a través de una T. También puedes encontrar el sensor de velocidad en la conexión eléctrica al lado del diferencial del eje trasero.

Preguntas frecuentes sobre ABS

¿Necesito frenar de forma intermitente en una carretera resbaladiza?
Al conducir un automóvil equipado con ABS, no es necesario frenar pisando el pedal intermitentemente. La aplicación intermitente de los frenos se utiliza cuando se frena un vehículo sin ABS para evitar el bloqueo de las ruedas y mantener el control del vehículo. En los coches con ABS, las ruedas nunca se bloquean, por lo que el pedaleo intermitente solo prolongará el tiempo de parada.

Cuando frene en una emergencia en un vehículo con ABS, presione el pedal del freno con firmeza y manténgalo presionado mientras el ABS frena. Puede sentir una fuerte pulsación en el pedal, pero así debe ser, no suelte el pedal.

¿Funciona realmente el sistema de frenos antibloqueo?
El ABS hace que el frenado sea más eficiente. Evita que las ruedas se bloqueen y proporciona la distancia de frenado más corta en carreteras resbaladizas. Pero, ¿el ABS ayuda a prevenir accidentes?

instituto americano carretera segura llevó a cabo una serie de estudios para determinar con qué frecuencia los vehículos ABS están involucrados en accidentes con fatal. Los resultados de un estudio de 1996 mostraron que el ABS no evita accidentes fatales. También se ha observado que es menos probable que los vehículos con ABS se vean involucrados en choques fatales para el conductor y los pasajeros del vehículo con el que ocurrió la colisión, pero más fatales para el conductor y los pasajeros del vehículo con ABS, especialmente en los de un solo vehículo. choques de vehículos

Por esta razón, todavía hay debate sobre la eficacia de ABS. Algunas personas piensan que los conductores de vehículos con ABS frenan incorrectamente y sueltan el pedal cuando sienten que pulsa. Algunos creen que si el ABS le permite conducir un automóvil durante el frenado de emergencia, entonces muchos, en un ataque de pánico, se salen de la carretera y chocan.

Estudios recientes muestran que los vehículos equipados con ABS tienen menos probabilidades de verse involucrados en accidentes, pero esto todavía no es una razón para creer que el ABS mejora la seguridad al conducir.

Disposición de los componentes del ABS

Juntemos todas las partes del ABS y veamos cómo funciona. La figura muestra tanto un ejemplo como un primer plano de la ubicación de los componentes del ABS en el automóvil.