A estrutura e principio de funcionamento do sistema ABS

O conxunto de seguridade activa dos coches modernos inclúe varios axudantes e sistemas que permiten previr unha situación de emerxencia ou minimizar as lesións humanas durante un accidente.

Entre estes elementos está o sistema de freada antiblocado. Que é? Como funciona o ABS moderno? Como funciona o ABS e como conducir un coche cando este sistema está activado? As respostas a estas preguntas pódense atopar nesta revisión.

Que é o sistema de freada antiblocado

O sistema de freada antiblocado significa un conxunto de elementos electrohidráulicos que se instalan no chasis do automóbil e están asociados aos seus freos.

Proporciona un mellor agarre na superficie da estrada, evitando que as rodas se deteñan por completo durante a freada en superficies inestables. Isto sucede a miúdo en estradas de xeo ou molladas.

Historia

Este desenvolvemento presentouse por primeira vez ao público na década de 1950. Non obstante, non se podería chamar concepto, porque esta idea desenvolveuse a principios do século XX. Así, o enxeñeiro J. Francis demostrou en 1908 o traballo do seu "regulador", que evitou o deslizamento das rodas no transporte ferroviario.

Un sistema similar foi desenvolvido polo mecánico e enxeñeiro G. Voisin. Tentou crear un sistema de freada para aeronaves que regulase de forma independente o efecto hidráulico sobre os elementos de freada para que as rodas do avión non escorregasen na pista como consecuencia da freada. Realizou experimentos con modificacións destes dispositivos na década de 20.

Primeiros sistemas

Por suposto, como no caso de todos os primeiros desenvolvementos de calquera invención, inicialmente o sistema que impide o bloqueo tiña unha estrutura complexa e primitiva. Así, o mencionado Gabriel Voisin usou un volante e unha válvula hidráulica conectada á liña de freo nos seus deseños.

O sistema funcionou segundo este principio. O volante estaba suxeito a un tambor nunha roda e xiraba con el. Cando non hai deslizamento, o tambor e o volante xiran á mesma velocidade. En canto a roda para, o tambor ralentiza con el. Debido a que o volante continúa xirando, a válvula da liña hidráulica abriuse lixeiramente, reducindo a forza sobre o tambor de freo.

Este sistema demostrou ser máis estable para o vehículo, xa que no caso de patinar, o condutor aplica instintivamente os freos aínda máis, en lugar de realizar este procedemento sen problemas. Este desenvolvemento aumentou a eficiencia de freada nun 30 por cento. Outro resultado positivo: menos neumáticos estalados e gastados.

Non obstante, o sistema recibiu o debido recoñecemento grazas aos esforzos do enxeñeiro alemán Karl Wessel. O seu desenvolvemento patentouse en 1928. A pesar diso, a instalación non se utilizou no transporte debido a fallos importantes no seu deseño.

Na aviación utilizouse un sistema de freos antideslizante realmente operativo a principios dos anos cincuenta. E en 50, o kit Maxaret instalouse por primeira vez nunha motocicleta. O Royal Enfield Super Meteor estaba equipado cun sistema de freada antiblocado. O sistema foi supervisado polo Laboratorio de Estradas. Os estudos demostraron que este elemento do sistema de freada reducirá significativamente os accidentes de motociclismo, a maioría dos cales se producen precisamente debido ao deslizamento cando a roda está bloqueada durante a freada. A pesar destes indicadores, o director xefe do departamento técnico da compañía de motocicletas non aprobou a produción en serie de ABS.

Nos automóbiles só se utilizou un sistema mecánico antideslizante nalgúns modelos. Un deles é o Ford Zodiac. O motivo desta situación era a escasa fiabilidade do dispositivo. Só dende os anos 60. o sistema de freado electrónico antiblocado atopouse no famoso avión Concorde.

Sistemas modernos

O principio da modificación electrónica foi adoptado por un enxeñeiro do Centro de Investigacións Fiat e denominou a invención Antideslizante. O desenvolvemento foi vendido a Bosch, despois do cal foi nomeado ABS.

En 1971, o fabricante de vehículos Chrysler introduciu un sistema completo e eficiente controlado por ordenador. Un desenvolvemento similar foi utilizado un ano antes polo estadounidense Ford no seu emblemático Lincoln Continental. Aos poucos, outros principais fabricantes de automóbiles tomaron o relevo tamén. A mediados dos anos 70, a maioría dos vehículos con tracción traseira tiñan sistemas de freada electrónicos antiblocado nas rodas motrices, e algúns estaban equipados cunha modificación que funcionaba nas catro rodas.

Desde 1976 utilízase un desenvolvemento similar no transporte de mercadorías. En 1986, o sistema recibiu o nome de EBS, xa que funcionaba integramente na electrónica.

Propósito do sistema de freada antiblocado

Moitas veces, cando frea sobre unha superficie inestable (xeo, neve rodada, auga no asfalto), o condutor observa unha reacción completamente diferente á que esperaba: en vez de abrandar, o vehículo faise incontrolable e non se detén en absoluto. Ademais, premer máis forte o pedal do freo non axuda.

Cando os freos se aplican bruscamente, as rodas están bloqueadas e, debido ao mal agarre na pista, simplemente deixan de xirar. Para evitar que se produza este efecto, cómpre frear sen problemas, pero en caso de emerxencia, o condutor presiona o pedal sen control contra o chan. Algúns profesionais en superficies inestables presionarán e soltarán o pedal do freo varias veces para abrandar o vehículo. Grazas a isto, as rodas non están bloqueadas e non deslizan.

Por triste que pareza, non todo o mundo consegue dominar esta habilidade, e algúns nin sequera consideran necesario facelo, senón que simplemente mercan neumáticos profesionais caros cunha maior fiabilidade na adherencia. Para tales casos, os fabricantes equipan a maioría dos seus modelos cun sistema de freada antiblocado.

O ABS permítelle manter o control sobre o vehículo nunha situación de emerxencia, evitando a parada completa das rodas cando acciona o freo.

Dispositivo ABS

O dispositivo do ABS moderno inclúe un pequeno número de elementos. Consiste en:

• Sensor de rotación de rodas. Estes dispositivos están instalados en todas as rodas. A unidade de control electrónico analiza os parámetros que proveñen de cada un destes sensores. Baseándose nos datos recibidos, a ECU activa / desactiva o sistema de forma independente. Na maioría das veces, estes dispositivos de seguimento funcionan segundo o principio dun sensor Hall;
• Unidade de control electrónico. Sen el, non funcionará, porque fai falta "cerebros" para recompilar información e activar o sistema. Nalgúns coches, cada sistema ten a súa propia ECU, con todo, os fabricantes adoitan instalar unha unidade que procesa todos os elementos do sistema de seguridade activa (estabilidade direccional, ABS, control de tracción, etc.);
• Dispositivos executivos. No deseño clásico, estes elementos son un bloque cun conxunto de válvulas, acumuladores de presión, bombas, etc. Ás veces na literatura técnica pódese atopar o nome de hidromodulador, que se aplica a estes elementos.

Unha característica do sistema ABS é que se pode conectar ao sistema de freada nin sequera do coche máis novo. Na maioría das veces son un conxunto que simplemente está conectado á liña de freo e ao sistema eléctrico da máquina.

Como funciona o ABS

Convencionalmente, o traballo do sistema de freada antiblocado divídese en 3 etapas:

1. Bloqueo de roda: a ECU envía un sinal para activar o sistema;
2. Accionamento do actuador: o bloque hidráulico cambia a presión no sistema, o que leva ao desbloqueo das rodas;
3. Desactivación do sistema cando se restablece a rotación da roda.

Paga a pena considerar que todo o proceso está controlado por algoritmos integrados no software da unidade de control. A fiabilidade do sistema reside no feito de que se desencadea incluso antes de que as rodas perdan tracción. Un análogo que funciona só con base na rotación de datos tería un deseño e un principio de funcionamento máis sinxelos. Non obstante, tal sistema non funcionaría mellor que os primeiros deseños de Gabriel Voisin.

Por este motivo, o ABS non reacciona aos cambios na velocidade das rodas, senón á forza de premer o pedal do freo. Noutras palabras, o sistema desencadéase de antemán, coma se avisase dun posible derrapaje, determinando tanto a velocidade de xiro das rodas como a forza de presionar o pedal. A unidade de control calcula o posible deslizamento e activa o actuador.

O sistema funciona segundo o seguinte principio. En canto xorde unha emerxencia (o condutor presionou bruscamente o pedal do freo, pero as rodas aínda non están bloqueadas), o hidromodulador recibe un sinal da unidade de control e pecha dúas válvulas (entrada e saída). Isto estabiliza a presión da liña.

O actuador pulsa entón o fluído de freos. Neste modo, o hidromodulador pode proporcionar un arranque lento da roda ou aumentar / diminuír independentemente a presión do fluído de freos. Estes procesos dependen da modificación do sistema.

Cando se activa o ABS, o condutor sentirase inmediatamente pola pulsación frecuente, que tamén se transmite ao pedal. Se o sistema está activo ou non, podes descubrilo coa caricia no botón de activación. O principio de funcionamento do sistema repite a habilidade dos condutores experimentados, só que o fai moito máis rápido, unhas 20 veces por segundo.

Tipos de sistemas de freada antiblocado

Grazas á mellora dos sistemas de seguridade activa, pódense atopar catro variantes de ABS no mercado de autopeças:

• Canle único. O sinal á unidade de control e cara atrás é alimentado simultaneamente a través dunha única liña cableada. Na maioría das veces os coches con tracción dianteira están equipados con el e só nas rodas motrices. Este sistema funciona independentemente de que roda estea bloqueada. Esta modificación ten unha válvula na entrada do hidromodulador e outra na saída. Tamén usa un sensor. Esta modificación é a máis ineficaz;
• De dúas canles. Nestas modificacións úsase o chamado sistema integrado. Controla o lado dereito por separado do esquerdo. Esta modificación demostrou ser bastante fiable, xa que en caso de emerxencia o coche lévase ao bordo da estrada. Neste caso, as rodas dos lados dereito e esquerdo están nunha superficie diferente, polo tanto, o ABS tamén debe enviar sinais diferentes aos actuadores;
• Tres canles. Esta modificación pódese chamar de forma segura como un híbrido do primeiro e do segundo. Neste tipo de ABS, as pastillas de freo traseiras están controladas por unha canle, como no primeiro caso, e as rodas dianteiras funcionan segundo o principio dun ABS a bordo;
• Catro canles. Esta é a modificación máis eficiente ata a data. Ten un sensor individual e un hidromodulador para cada roda. Unha ECU controla a rotación de cada roda para unha tracción máxima.

Modos de funcionamento

O funcionamento dun sistema ABS moderno pódese realizar en tres modos:

1. Modo de inxección. Este é o modo estándar, que se usa en todas as variedades clásicas do sistema de freos. Nun sistema de freos antibloqueo, a válvula de escape está pechada e a de admisión está aberta. Debido a isto, cando se presiona o pedal do freo, o fluído comeza a moverse no circuíto, poñendo en movemento o cilindro de freo de cada roda.
2. Modo de espera. Neste modo, a unidade de control detecta que unha das rodas desacelera moito máis rápido que as outras. Para evitar a perda de contacto coa estrada, o ABS bloquea a válvula de entrada da liña dunha roda en particular. Grazas a iso, non hai forza na pinza, pero ao mesmo tempo as outras rodas seguen a diminuír.
3. Modo de liberación de presión. Este modo actívase se o anterior non puido facer fronte ao bloqueo das rodas resultante. Neste caso, a válvula de entrada da liña segue pechada e a de saída, pola contra, ábrese para aliviar a presión neste circuíto.

A eficacia da freada cando o sistema ABS está activado depende da eficacia con que cambie dun modo a outro. A diferenza dun sistema de freado estándar, co ABS activado, non é necesario aplicar repetidamente os freos para evitar que as rodas perdan tracción. Neste caso, o condutor debe presionar completamente o pedal do freo. O resto do traballo realizarao o propio sistema.

Características de conducir un coche con ABS

Por máis fiable que sexa o sistema de freada dun coche, non elimina a necesidade de atención do condutor. O sistema de freada antiblocado ten as súas propias características. Se non se teñen en conta, o coche pode perder estabilidade. Aquí están as regras básicas para emerxencias:

1. Se o coche está equipado cun ABS sinxelo, para que se active, ten que premer bruscamente o pedal do freo. Algúns modelos modernos están equipados cun asistente de freo. Neste caso, a unidade de control detecta a posibilidade de perda de tracción e activa este asistente. Mesmo cunha lixeira presión sobre o pedal, o sistema actívase e aumenta independentemente a presión na liña ata o parámetro desexado;
2. Como xa se mencionou, cando o sistema está activado, o pedal do freo pulsa. Un condutor sen experiencia pensa inmediatamente que lle pasou algo ao coche e decide soltar o freo;
3. Ao circular con pneumáticos con clavos, é mellor apagar o ABS, xa que os tacos dos pneumáticos teñen a súa eficacia xusto cando a roda está bloqueada;
4. Mentres conducía por neve solta, area, grava, etc. O ABS tamén é máis inútil que útil. O caso é que unha roda bloqueada diante dela recolle unha pequena protuberancia do material que compón a estrada. Isto crea unha resistencia adicional ao deslizamento. Se a roda xira, non haberá tal efecto;
5. Ademais, o sistema ABS pode non funcionar adecuadamente cando se circula rápido por superficies irregulares. Mesmo cunha lixeira freada, unha roda no aire parará rapidamente, o que provocará que a unidade de control active o dispositivo cando non sexa necesario;
6. Se o ABS está activado, os freos tamén se deben empregar durante a manobra. Nun coche normal, isto só provocará un deslizamento ou un subterráneo. Non obstante, o coche con ABS está máis disposto a escoitar o volante cando o sistema antiblocaxe está activo.

Rendemento de freada

O sistema ABS non só acurta a distancia de parada, senón que tamén proporciona o máximo control sobre o vehículo. En comparación cun coche que non está equipado con este sistema, os vehículos con ABS seguramente frearán de forma máis eficaz. Non é preciso probalo. Ademais dunha distancia de freada máis curta nun coche deste tipo, os pneumáticos desgastaranse de forma máis uniforme, xa que as forzas de freada distribúense uniformemente a todas as rodas.

Este sistema será especialmente apreciado polos condutores que adoitan circular por estradas con superficies inestables, por exemplo, cando o asfalto está húmido ou esvaradío. Aínda que ningún sistema é capaz de eliminar completamente todos os erros, protexer aos condutores dunha emerxencia (ninguén cancelou a atención e a previsión do condutor), os freos ABS fan que o vehículo sexa máis previsible e manexable.

Dado o alto rendemento da freada, moitos expertos recomendan que os principiantes se acostumbren a conducir vehículos con ABS, o que aumentará a seguridade na estrada. Por suposto, se o condutor viola as regras de adiantamentos e límites de velocidade, o sistema ABS non poderá evitar as consecuencias de tales infraccións. Por exemplo, non importa o eficaz que sexa o sistema, non serve para nada se o condutor non fixo o inverno o coche e segue circulando con pneumáticos de verán.

Funcionamento do ABS

O moderno sistema ABS considérase un sistema fiable e estable. Pode funcionar correctamente durante moito tempo, pero aínda necesita un funcionamento adecuado e un mantemento oportuno. A unidade de control raramente falla.

Pero se tomamos sensores de rotación das rodas, este é o punto máis vulnerable dun sistema deste tipo. O motivo é que o sensor determina a velocidade de rotación da roda, o que significa que debe instalarse moi preto dela, no cubo da roda.

Cando o coche se conduce por barro, pozas, area ou neve mollada, o sensor ensucia moito e pode fallar rapidamente ou dar valores incorrectos, o que provocará inestabilidade do sistema. Se a batería está baixa ou a tensión no sistema de a bordo do coche é baixa, a unidade de control apagará o sistema debido a unha tensión demasiado baixa.

Se o sistema falla, o coche non perderá os seus freos. Só neste caso, o condutor ten que ser capaz de reducir a velocidade nunha estrada inestable coa axuda dun sistema de freado clásico.

Rendemento do ABS

Así, o sistema ABS permítelle realizar a freada de emerxencia con máis seguridade, e tamén permite realizar manobras co pedal do freo totalmente presionado. Estes dous parámetros importantes fan que este sistema sexa parte integrante dun vehículo equipado cun avanzado sistema de seguridade activa.

A presenza do ABS é opcional para un condutor experimentado. Pero un principiante ten que aprender moitas habilidades diferentes nos primeiros dous anos, polo que é preferible que o coche deste condutor teña varios sistemas que proporcionen unha rede de seguridade.

Un condutor experimentado sen dificultade (sobre todo se leva moitos anos conducindo o seu coche) poderá controlar o momento de parada das rodas cambiando o esforzo no pedal do freo. Pero mesmo cunha longa experiencia de condución, un sistema multicanle pode competir con tal habilidade. O motivo é que o condutor non é capaz de controlar a forza nunha roda individual, pero o ABS si (un sistema de canle único funciona como un condutor experimentado, cambiando a forza en toda a liña de freo).

Pero o sistema ABS non pode considerarse unha panacea en situacións de emerxencia en ningunha estrada. Por exemplo, se o coche derrapaba na area ou na neve solta, entón, pola contra, aumentará a distancia de freada. En tal estrada, pola contra, bloquear as rodas será máis útil: enterran no chan, o que acelera a freada. Para que o coche sexa universal en calquera tipo de superficie da estrada, os fabricantes de modelos de automóbiles modernos equipan os seus produtos cun ABS conmutable.

Cales son os fallos de funcionamento?

En canto á fiabilidade do sistema de freada antiblocado, este é un dos sistemas máis fiables do automóbil. Os seus elementos poucas veces fallan e, con frecuencia, isto débese a unha violación das regras de funcionamento e mantemento. Todas as pezas electrónicas están protexidas de xeito fiable contra sobrecargas por fusibles e relés, polo que a unidade de control non fallará.

O mal funcionamento do sistema é o fallo dos sensores das rodas, xa que se atopan en lugares onde é moi difícil excluír a entrada de auga, po ou sucidade. Se o rodamento do cubo está demasiado solto, os sensores funcionarán mal.

Outros problemas xa están asociados máis cos sistemas de acompañamento do coche. Un exemplo disto é a caída de tensión na rede eléctrica dunha máquina. Neste caso, o ABS desactivarase debido ao relé activado. O mesmo problema pódese observar con subidas de enerxía na rede.

Se o sistema de freada antiblocado se apaga por si só, non se asuste: o coche simplemente comportarase coma se non tivese ABS.

A reparación e mantemento do sistema de freos dun coche con ABS ten as súas propias características. Por exemplo, antes de cambiar o líquido de freos, co contacto apagado, prema o freo e solteo varias veces (unhas 20 veces). Isto liberará a presión no acumulador do corpo da válvula. Para obter información sobre como substituír correctamente o líquido de freos e despois purgar o sistema, lea nun artigo separado.

O condutor aprenderá inmediatamente sobre o mal funcionamento do ABS polo sinal correspondente no cadro de mandos. Se a luz de aviso se acende e se apaga, debes prestar atención ao contacto dos sensores das rodas. Moi probablemente, debido á perda de contacto, a unidade de control non recibe un sinal destes elementos e sinala un mal funcionamento.

Vantaxes e desvantaxes do sistema

Non hai que falar moito das vantaxes do sistema de freado antiblocado, xa que a súa principal vantaxe é estabilizar o coche en caso de deslizamento da roda durante a freada. Aquí tes as vantaxes dun coche con tal sistema:

• Durante a choiva ou sobre xeo (asfalto esvaradío), o coche mostra unha maior estabilidade e controlabilidade;
• Ao realizar unha manobra, pode usar activamente os freos para unha mellor resposta de dirección;
• En superficies lisas, a distancia de freada é menor que un coche sen ABS.

Unha das desvantaxes do sistema é que non soporta ben as superficies suaves da estrada. Neste caso, a distancia de freada será menor se se bloquean as rodas. Aínda que as últimas modificacións do ABS xa teñen en conta as características do chan (o selector de transmisión selecciona o modo adecuado) e adáptase á situación da estrada dada.

Ademais, o principio de funcionamento do ABS e as súas vantaxes descríbese no seguinte vídeo:

Principios do traballo con ABS

Vídeo sobre o tema

Ao final da revisión, ofrecemos un pequeno vídeo sobre como frear nun coche con e sen ABS:

Freado con ou sen ABS

Preguntas e respostas:

Que significa sistema de freos antibloqueo? É un sistema electrónico que evita que as rodas se bloqueen durante a freada reducindo brevemente a presión do líquido de freos.

Para que serve un sistema de freos antibloqueo? Se se aplican os freos bruscamente, as rodas poden perder tracción e o coche volverase inestable. O ABS proporciona freada por impulso, permitindo que as rodas manteñan a tracción.

Como funciona o sistema de freos antibloqueo? A electrónica monitoriza o bloqueo das rodas e o deslizamento das rodas. Grazas ás válvulas de cada pinza de freo, regúlase a presión TJ nun pistón en particular.

Como frear cun sistema de freos antibloqueo? Nos coches con ABS, cómpre presionar o pedal todo o camiño e o propio sistema proporcionará freada por impulso. Non é necesario presionar/soltar o pedal durante a freada.