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Sistema ABSSistema ABS/EDS El sistema antibloqueo ABS (AntilockBrakingSystem) constituye un elemento de seguridad adicional en el vehculo. Tiene la funcin 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 funcin adaptar el nivel de presin del liquido en cada freno de rueda con el fin de evitar el bloqueo y optimizar as el compromiso de: y Estabilidad en la conduccin: Durante el proceso de frenado debe garantizarse la estabilidad del vehculo, tanto cuando la presin de frenado aumenta lentamente hasta el limite de bloqueo como cuando lo hace bruscamente, es decir, frenando en situacin limite. Dirigibilidad: El vehculo 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 mximo posible.

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Para cumplir dichas exigencias, el ABS debe de funcionar de modo muy rpido y exacto (en dcimas de segundo) lo cual no es posible mas que con una electrnica sumamente complicada. Los fabricantes de sistemas ABS mas importantes en Europa son: BOSCH, BENDIX Y TEVES. En la figura inferior se ve el esquema de un circuito de frenos convencional sin ABS. Frenado en diagonal o "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 aadido: un hidrogrupo, una centralita electrnica de mando y unos detectores de rgimen (R.P.M.) a cada una de las ruedas, estos elementos forman el sistema ABS.

Dinmica del vehculo Un vehculo al circular vara continuamente su estado, acelera, frena o gira. Estos fenmenos son producidos por un gran nmero de fuerzas y su suma se denomina dinm del vehculo. ica Si la suma de todas las fuerzas es cero, significa que est en reposo. Si es diferente de cero, estar en movimiento. A su vez, todas estas fuerzas varan en funcin de una magnitud fsica denominada aceleracin, responsable de modificar la velocidad y direccin de cualquier objeto. Por ejemplo, el hecho de acelerar el coche corresponde a una aceleracin positiva y el caso de frenar a una aceleracin negativa. En una conduccin normal el vehculo se comporta segn le indica el conductor; esto es debido a que no se superan las condicionantes fsicas propias de la calzada y el vehculo. En el momento en que se superan se producen derrapajes, bloqueo de ruedas e incluso salidas de la carretera.

Fuerzas que intervienen en una rueda Se pueden dividir en cuatro: y y y y La fuerza de traccin es producida por el motor y genera el movimiento. Las fuerzas de guiado lateral, responsables de conservar la direccionabilidad del vehculo. La fuerza de adherencia depende del peso que recae sobre la rueda. Y la fuerza de frenado, que acta en direccin contraria al movimiento de la rueda. Depende de la fuerza de adherencia y del coeficiente de rozamiento entre la calzada y la rueda.

La propiedad de la calzada, que se refiere a que sea ms o menos resbaladiza, se denomina "coeficiente de rozamiento". Un valor alto indica una calzada con una superficie rugosa y poco resbaladiza, mientras que un valor bajo es sinnimo de resbaladiza. El coeficiente de rozamiento repercute en la fuerza de frenado y en la distancia de frenado. Un ejemplo es la diferencia de frenar en asfalto seco o mojado. Adems, un coeficiente de rozamiento bajo facilita que la rueda se bloquee en una frenada, en hielo o nieve, por ejemplo. Esto provocara que la rueda bloqueada patine sobre la calzada, producindose el resbalamiento. El resbalamiento (deslizamiento) vara en una escala del 0 al 100%, siendo el 0% cuando la rueda gira libre y el 100% si est totalmente bloqueada. El deslizamiento durante una maniobra siempre implica una situacin crtica, ya que se altera la estabilidad del vehculo; un ejemplo es al frenar o acelerar sobre una pista helada o con grava. Para mantener la estabilidad se debe cumplir que la suma de la fuerza de traccin y la fuerza de guiado (llamada fuerza resultante) no supere nunca el lmite de adherencia de los neumticos.

Principio de regulacin y funcionamiento del A.B.S. Tras conectar el encendido y arrancar el motor (se apaga el indicador del ABS) el ABS esta listo para funcionar. A continuacin se describe el ciclo de regulacin que se lleva a cabo al bloquearse una rueda. El proceso de regulacin en las otras ruedas es el mismo. La velocidad de la rueda, medida por la sonda de rgimen, proporciona en el aparato de mando electrnico, seales de retardo y de aceleracin de giro de la rueda. Mediante el enlace de las distintas velocidades de las ruedas se forma la llamada velocidad de referencia, que constituye aproximadamente la velocidad del vehculo. Mediante la comparacin de la velocidad de la rueda y la velocidad de referencia se deducen seales de deslizamiento. Dichas seales se forman cuando, al frenar o acelerar, se transmiten fuerzas de friccin entre los neumticos y la calzada, que ejercen un efecto de frenado sobre la rueda que gira en el momento de frenar. Entonces se forma un deslizamiento (d), es decir, la rueda gira mas lentamente que la velocidad del vehculo. Las distintas curvas de deslizamiento dependen de la calzada, de los neumticos, la velocidad del vehculo, la carga de la rueda y el ngulo de marcha oblicua en un trayecto por curvas.

El aumento del deslizamiento desde 0 hasta la mxima presin de frenado se denomina "zona de deslizamiento estable" (a), efectundose la regulacin del ABS cerca del mximo, en la zona A. Con altos valores de deslizamiento zona de deslizamiento inestable (b), la presin de frenado disminuye y alcanza el mnimo cuando se bloquea la rueda. Mientras que para la presin de frenado optima (1) se necesita un deslizamiento (C) determinado, la presin de mando lateral (2) de la rueda disminuye debido al deslizamiento. Esto significa que la accin combinada de la presin de frenado y de mando lateral es necesaria para la regulacin de frenado. En la figura puede verse que la presin de mando lateral (2) disminuye en gran manera cuando aumenta el deslizamiento (C), con lo que la rueda que se bloquea no dispone en absoluto de caractersticas de mando lateral. Por esta razn debe escogerse una zona de regulacin que garantice por una parte grandes presiones de frenado y, por otra, una buena presin de mando lateral.

El movimiento de cada una de las ruedas viene controlado gracias a una comparacin continua entre el retardo y la aceleracin de la rueda por una parte -es decir de su deslizamiento- y los valores almacenados en la electrnica por otra. Si se constata un valor de retardo mayor al prescrito -rueda que se bloquea-, comienza el proceso de regulacin. Las sondas de rgimen proporcionan las seales correspondientes para la unidad de control y sta, a su vez, da las "ordenes" al grupo hidrulico para mantener, aumentar o disminuir la presin. Estas fases de regulacin se repiten durante un frenado regulado en una sucesin de 4 a 10 veces por segundo y continan hasta que se para el vehculo. En la figura se representa un ciclo de regulacin simplificado, en el que puede comprobarse que la velocidad de la rueda sigue, en lo esencial, a la velocidad de referencia. Esta disminuye con el tiempo, de modo proporcional hasta alcanzar la velocidad de la rueda, con lo que se determinan, a continuacin, los valores de deslizamiento.

Tipos de sistemas ABS Se pueden encontrar diferentes sistemas ABS, clasificandolos principalmente por el numero de "canales" y de "sensores" que controlan los frenos de cada una de las ruedas del vehculo. El numero de canales viene determinado por el nmero de electrovlvulas que regulan la presin de frenado de las ruedas pudiendo regularlas independientemente una por una o bien las dos del mismo eje a la vez. Existen tres tipos bsicos de regulacin de las ruedas: y y Regulacin individual en la que cada rueda se controla de forma independiente por una o varias electrovlvulas Regulacin "Select-low": las dos ruedas de un mismo eje se controlan con los valores obtenidos por el captador de la rueda que tiene indicios de bloquear en primer lugar. Una o varias electrovlvulas comunes a las dos ruedas regulan la misma presin hidrulica para ambas. Regulacin "Select-higt": las dos ruedas se controlan en este caso con los valores de la rueda que mayor adherencia tenga. Tambin dispone de una o varias electrovlvulas comunes a las dos ruedas que regulan la misma presin hidrulica para ambas.

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Los sensores se colocan normalmente junto a las ruedas y sirven para detectar la velocidad , aceleracin y deceleracin de stas. En funcin del tipo de circuito de frenos, nmero de canales y nmero de sensores, se pueden clasificar los sistemas ABS:

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Cuatro canales y cuatro sensores: este sistema cuenta con una o varias electrovlvulas para cada rueda a su vez dispone de un sensor para cada rueda Tres canales y cuatro sensores: este sistema cuenta con una o varias electrovlvulas para las ruedas delanteras, pero en las ruedas del eje trasero se cuenta con una o varias electrovlvulas que controlan las dos ruedas del mismo eje (trasero). Dispone de un sensor para cada rueda. Tres canales y tres sensores: igual disposicin que el anterior sistema, pero se diferencia en el eje trasero donde solo hay un sensor situado en grupo cnico y no en las ruedas.

La efectividad de un sistema ABS ademas del numero de canales y sensores depende de la rapidez con que actan las electrovlvulas. Cuanto mayor sea la rapidez de actuacin, mas veces se actuara sobre los frenos de las ruedas, mejorando el coeficiente de adherencia. Actualmente se pueden conseguir hasta 16 pulsaciones por segundo.

Unidad hidrulica (Hidrogrupo)Es el dispositivo que se encarga de controlar la presin aplicada a cada una de las ruedas. El hidrogrupo es controlado a su vez por la unidad de control electrnica.

El unidad hidrulica esta formada por un conjunto de motor-bomba, varias electrovlvulas (tantas como canales tenga el sistema), y un acumulador de baja presin. y Electrovlvulas: estn constituidas de un solenoide y de un inducido mvil que asegura las funciones de apertura y cierre. La posicin de reposo es asegurada por la accin de un muelle incorporado. Todas las entradas y salidas de las electrovlv ulas van protegidas por unos filtros. A fin de poder reducir en todo momento la presin de los frenos, independiente del estado elctrico de la electrovlvula, se ha incorporado una vlvula anti-retorno a la electrovlvula de admisin. La vlvula se abre cuando la presin de la "bomba de frenos" es inferior a la presin del estribo. Ejemplo: al dejar de frenar cuando el ABS esta funcionando. El circuito de frenado esta provisto de electrovlvulas de admisin abiertas en reposo y electrovlvulas de escape cerradas en reposo. Es la accin separada o simultnea de las electrovlvulas lo que permite modular la presin en los circuitos de frenado. En los primeros sistemas ABS se utilizaba una sola electrovlvula por cada rueda o canal. Estas electrovlvulas se activaban por medio de corriente elctrica. Mas tarde se utilizaron dos electrovlvulas por rueda o canal, estas electrovlvulas se activan por tensin, lo que simplifico la construccin y el funcionamiento de la unidad de control, as como el consumo de corriente elctrica. Conjunto motor-bomba: Esta constituido de un motor elctrico y de una bomba hidrulica de doble circuito, controlados elctricamente por el calculador. La funcin del conjunto es rechazar el liquido de frenos en el curso de la fase de regulacin 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 elctrico en un movimiento de carrera alternativa de dos pistones por medio de una pieza excntrica que arrastra el eje del motor. Acumulador de baja presin: Se llena del liquido del freno que transita por la electrovalvula de escape, si hay una variacin importante de adherencia en el suelo. El nivel de presin necesario para el llenado del acumulador de baja presin debe ser lo suficientemente bajo para no contrariar la cada de presin en fase de regulacin, pero lo suficientemente importante como para vencer en cualquier circunstancia el tarado de la vlvula de entrada de la bomba.

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El caudal medio evacuado por la bomba es inferior al volumen mximo suministrado en situacin de baja presin.

Las electrovlvulas de la unidad hidrulica permiten tres posiciones de funcionamiento que se corresponden con las fases de funcionamiento del ABS: y y y Fase de subida de la presin. Fase de mantenimiento de la presin. Fase de bajada de presin.

En la figura inferior se muestra el esquema de un tipo de electrovlvulas.

Mediante las distintas intensidades de corriente elctrica que llegan a las electrovlvulas puede mantenerse o disminuirse la presin del lquido de frenos en cada cilindro de rueda (pistn o bombn).

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En la posicin de subida de presin, no hay excitacin elctrica en la electrovlvula por lo que tanto la vlvula de admisin (5) como la vlvula de salida (6) estn abiertas permitiendo el paso de liquido (10) desde la bomba de freno hasta el paso de salida al cilindro de rueda (pistn o bombn).

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En la posicin de mantenimiento de presin la bobina es excitada con la mitad de la corriente mxima. El inducido o camisa se desplaza y ambas vlvulas son cerradas a la vez contra sus asientos manteniendose de esta forma la presin en el circuito.

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En la posicin de bajada de presin la bobina es excitada con la corriente mxima produciendo en el inducido una mayor fuerza que le obliga a un desplazamiento todava mayor que en el anterior estado. De esta forma la vlvula de admisin (5) permanece cerrada y la vlvula de salida (6) permanece abierta permitiendo el retorno del lquido de frenos hacia la bomba de retroalimentacin y descargando el cilindro de rueda (pistn o bombn). En esta fase de funcionamiento, el conductor detecta las pulsaciones en el pedal de freno y el ruido de la bomba de exceso de presin. El acumulador atena estas pulsaciones y al mismo tiempo permite una descarga de presin rpida del cilindro de rueda.

Esquema hidrulico interno del hidrogrupo

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Esquema en posicin de funcionamiento para aumento de presin.

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Esquema en posicin de funcionamiento para mantenimiento de presin.

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Esquema de posicin de funcionamiento para bajada de presin.

CALCULADOR (Unidad electrnica de mando). Recibe informacin de la velocidad del vehculo a travs de las seales que proceden de cada uno de los captadores de rueda. Las informaciones medidas por los captadores son transformadas elctricamente 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 regulacin del sistema ABS. Tras la amplificacin, las seales de salida aseguran la activacin de las electrovlvulas y el motorbomba (electrobomba). El calculador trabaja segn el principio de la redundancia simtrica; los dos microcomputadores son diferentes, tratan la misma informacin y utilizan un mecanismo de cambio de informacin jerarquizada para comunicar. Cada microcomputador esta programado con unos algoritmos de calculo diferentes. En caso de no conformidad de las seales tratadas, en caso de avera o fallo en la instalacin, el calculador limita el funcionamiento de los sistemas segn un proceso apropiado. El fallo es sealado por un testigo en el cuadro de instrumentos y puede ser interpretado mediante un til de diagnostico. Dado el avance de la electrnica 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: y El primer aspecto corresponde a a las acciones que realiza el calculador de manera autnoma para verificar sus perifricos, as como su propio funcionamiento; es decir el autodiagnstico. 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 mecnico mediante el aparato de diagnosis.

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El autodiagnstico es un proceso automtico que permite al calculador: y y y Verificar sus perifricos. Adoptar una marcha, degradada prevista para cada tipo de avera detectada. Memorizar el o los fallos constatados en una memoria permanente con el fin de permitir una intervencin posterior

Cualquier fallo detectado por el autodiagnstico puede quedar memorizado en una memoria permanente y conservado, incluso si no hay tensin de alimentacin.. En la inicializacin (puesta bajo tensin), el calculador efecta un cierto numero de tareas destinadas a verificar que el sistema esta en estado de arrancar. Son principalmente: y y y Tests internos del calculador. Tests de uniones: alimentacin, rel 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 efectan de forma permanente, otros necesitan unas condiciones de funcionamiento particular (velocidad vehculo superior a un cierto umbral por ejemplo); en todos los casos, los posibles tests se llevan a cabo simultnea y continuamente. En el esquema inferior se ve la parte interna de una unidad de control, as como las seales que recibe y enva al exterior (a sus perifricos que forman parte del sistema ABS).

Principales valores utilizados por la lgica interna del calculador. Informaciones fsicas (transmitidas por unas seales elctricas). y Velocidad de las cuatro ruedas (las cuatro ruedas pueden tener velocidades diferentes en funcin de las fases de aceleracin o de deceleracin y del estado de la calzada, etc.). Informacin del contactor luces de stop. Resultados de los tests de control de funcionamiento (rotacin de la bomba, estado de los captadores y estados de las electrovalvulas).

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Informaciones calculadas. y Velocidad de referencia: Por cuestiones de precisin y de seguridad, la lgica calcula la velocidad del vehculo a partir de las velocidades de los cuatro ruedas. Esta informacin se llama velocidad de referencia. Para el calculo, la lgica tiene en cuenta adems de los limites fsicos (las aceleraciones y deceleraciones mximas 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 vehculo. Para la estrategia, que solo dispone de la velocidad de referencia como aproximacin de la velocidad del vehculo, 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 instantnea de una rueda (dada por el captador de velocidad), es posible calcular la aceleracin o la

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deceleracin de la rueda considerada observando la evolucin de la velocidad en el tiempo. Reconocimiento de la adherencia longitudinal neumtico-suelo: La lgica calcula la adherencia instantnea exacta a partir del comportamiento de las ruedas. En efecto, cada tipo de adherencia conduce a unos valores de aceleracin y de deceleracin que son propios. Adems, la lgica considera dos mbitos 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 lgica 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 rpida que la rueda exterior). - Transicin 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 situacin. - Asimtrica (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 regulacin: la intervencin decidida por la lgica se traduce en unas ordenes elctricas enviadas a las electrovalvulas y al grupo motor-bomba, segn el cuadro siguiente: Electrovalvula Electrovalvula Motor-bomba de admisin de escape

- Subida de presin - Mantenimiento presin - Bajada de presin - Subida de presin tras la bajada

0 1 1 0

0 0 1 0

0 0* 1 1

Sin regulacin Con regulacin Con regulacin Con regulacin

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

Funcin del contactor de las luces de stop: La informacin del contactor luces de stop tiene como misin permitir abandonar el modo ABS lo mas rpidamente 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 seal transmitida por el contactor de stop permitir cesar la regulacin mas rpidamente. Ruido y confort de la regulacin: Una regulacin ABS conduce a unas aperturas y a unos cierres de las electrovlvulas, al funcionamiento de un grupo motor-bomba, as 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 regulacin, acompaado por unos movimientos del pedal de frenos. Los ruidos son mas o menos perceptibles en el habitculo segn la implantacin arquitectnica del bloque hidrulico y la naturaleza de los aislantes fnicos que posea el vehculo. 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 aparicin de unas condiciones precarias de circulacin. La conduccin podr entonces adaptarse en consecuencia.

Detectores de rueda

Los detectores de rueda o de rgimen, tambin llamados captadores de rueda miden la velocidad instantnea en cada rueda. El conjunto esta compuesto (figura inferior) por un captador (1) y un generador de impulsos o rueda fnica (3) fijado sobre un rgano giratorio. La disposicin puede ser axial, radial o tangencial (axial ruedas delanteras, tangencial ruedas traseras). Para obtener una seal 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 segn el principio de la induccin; en la cabeza del captador se encuentran dos imanes permanentes y una bobina. El flujo magntico es modificado por el desfile de los dientes del generador de impulsos. La variacin del campo magntico que atraviesa la bobina genera una tensin alternativa casi sinusoidal cuya frecuencia es proporcional a la velocidad de la rueda. La amplitud de la tensin en el captador es funcin de la distancia (entre-hierro) entre diente y captador y de la frecuencia.

En los sistemas ABS mas antiguos la unidad de control estaba separada del hidrogrupo. Mas tarde la unidad de control se integro junto al hidrogrupo formando un solo elemento, adems se redujeron las dimensiones considerablemente como se ve en la figura inferior.

Esquema elctrico

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