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SISTEMAS DE
REGULACION DE
DINAMICA DE MARCHA
2
Sistemas de regulación de dinámica de marcha - Abreviaturas usadas
1. ABS - sistema antibloqueo de frenos
2. ASR – sistema de traccion antideslizante, limita el giro de la rueda
en vacio en el momento de traccionar. Lo hace mediante la
adaptacion del par motor, controlando válula de aceleracion
encendido y aplicación de freno.
3. ESP – programa electronico de estabilidad, impide el derrape al
intervenir en la gestion de frenos y motor.
Otros fabricantes lo llaman:
• AHS - Active handling System (GM)
• DSC - Dynamic Stability management (BMW)
• PSM – Porche Stability Managment (PORSCHE)
• VDC – Vehicle Stability Control (Subaru)
3
Sistemas de regulación de dinámica de marcha - Abreviaturas usadas
4. TCS – Traccion Control System, sistema de tracción
antideslizante, limita el giro de la rueda en vacio en el momento
de traccionar. Lo hace por aplicación de freno en el momento
preciso.
5. MSR – regulacion del par de retención del motor, impide el
bloqueo de las ruedas tractoras al frenar con el motor.
6. EBV – distribucion electrónica de fuerza de frenado, impide un
frenado excesivo de las ruedas traseras.
7. EDS – bloqueo electronico de diferencial, permite el movimineto
de vehiculo en el caso de que una de las ruedas tractoras gire en
vacío.
4
SISTEMAS DE CONTROL
DE BLOQUEO DE FRENO
ABS
5
Función del sistema
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:
-Estabilidad en la conducción: Durante el proceso de frenado debe garantizarse la estabilidad del vehículo, -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.
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ABS – Antilock brake System
Sistema de frenos con control electrónico que previene el bloqueo de
ruedas.
La mejor o peor condición de frenado depende de:
• Peso o masa del vehículo.
• Tipo de superficie de la calle.
• Estado general de los neumáticos, tren delantero y trasero, etc.
• Transferencias de peso durante el frenado.
• Condiciones de la calle (ripio, nieve, hielo, pavimento seco o mojado, etc).
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Ventajas del uso de ABS en un vehículo
• Control de vehículo durante frenadas severas
• Reducción de hidroplaneado (cuña de agua) al reducir la posibilidad
de bloqueo.
• Reducción del desgaste de ruedas.
Componentes básicos de un sistema ABS
• Sensores de giro de ruedas
• Unidad moduladora de presión
• Relays, cableado, fusibles
• Central de control (ECU) y conector de diagnóstico
• Presostato de control de presión
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Algunas siglas usadas en sistemas ABS
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Configuración del sistema
El sistema consta de dos circuitos • Circuito hidráulico• Circuito eléctrico
•Circuito hidráulico• Bomba de frenos en tándem (4)• Grupo hidráulico que contiene cuatro electroválvulas de regulación
(8)• La bomba de retorno (9)• El compensador de frenada (10)• Las pinzas de freno (1)
•Circuito eléctrico• Captadores de velocidad de las ruedas (3)• La ECU (7)• Lámpara de control (6)• Conector para autodiagnóstico (11)• Circuitos de alimentación del motor eléctrico de la bomba y de las
electroválvulas
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Esquema general de un sistema ABS
Función de los componentes
Denominación Función Sensores
Captador de velocidad de la rueda
Produce un AC proporcional a la velocidad de rotación de cada rueda y la envía a la ECU - ABS
Interruptor de frenado
Envía una señal a la ECU indicando que cuando el pedal de freno es accionado
Actuadores
Unidad hidráulica HU Controla la presión de c/rueda dependiendo de las instrucciones enviadas desde la ECU- ABS
Bomba de retorno Conducen el líquido que sale del cilindro de freno, cuando disminuye la presión, llevándolo de retorno al cilindro principal de frenos a través del acumulador
Relay del motor Cierra sus contactos en respuesta a la ECU y energiza al motor de la bomba de retorno
Acumuladores Recoge provisionalmente el líquido de frenos que fluye repentinamente la disminuir la presión
Válvulas electromagnéticas
Son las encargadas de modular la presión en los cilindros mediante las tres fases
Relay de las válvulas Son encendidas por la señal de la ECU y suministran corriente a las válvulas electromagnéticas
Lámpara testigo del ABS Indica si existe algún problema en el sistema ABS
Conector de diagnóstico
Permite la conexión de la herramienta de diagnostico electrónico para la lectura de datos
ECUControla los actuadores como HU de acuerdo a las señales de los sensores
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Como funciona un sistema ABS ?
El sistema ABS funciona regulando la presión hidráulica de frenado, evitando la
detención del giro de la rueda y su resbalamiento sobre la calzada.
Frenado normal
Frenado límite – leve resbalamiento y ruido, máximo
poder de freenado
Bloqueo de rueda – coeficiente de fricción mínimo, la
rueda detiene su giro y resbala
ABS – la presión de frenado es regulada
electrónicamenteECU
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Elementos que interviene en la regulación de presión de frenado
1. Válvula de caída rápida de presión
2. Muelle3. Cuerpo de válvulas 4. Bobina 5. Pinza6. Captador7. Pistón 8. Acumulador 9. ECU10.Excéntrica11.Embolo12.Cuerpo de bomba
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Faces de funcionamiento
1.Frenado normal2.Mantenimiento de presión 3.Disminución de la presión
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Frenado normal1. el líquido procedente de la bomba pasa por los taladros axial y radial del
pistón (7) y llega a la pinza2. Al cesar la acción de frenado el líquido regresa por el mismo camino3. En esta fase el ABS no interviene en el frenado
1. Si una rueda tiene tendencia al bloqueo 2. El captador alerta al ECU3. La ECU manda a la bobina (4) de la electroválvula una I = 2
A4. Se genera un campo magnético el cual vence la resistencia
del los muelles (2)5. El pistón se desplaza hacia arriba 6. Se impide la comunicación del taladro radial del pistón con la
pinza7. La presión en la pinza se mantiene cte. Independientemente
de si el conductor ejerce mas fuerza sobre el pedal8. Si la tendencia al bloqueo desaparece la rueda se acelera9. La ECU deje de enviar I = 2 A a la bobina 10.Los muelles (2) empujan al pistón hasta el fondo11.Restableciéndose el frenado normal.
Mantenimiento de la presión
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Esquema de Mantenimiento de la presión
Disminución de la presión
1. Si se rebasa el umbral de bloqueo 2. La ECU manda a la bobina (4) una I = 5 A 3. Se potencia el campo magnético 4. El pistón sube mas 5. Permite la comunicación con el acumulador (8) y la bomba
(12)6. Parte de la presión de la mordaza presiona la membrana
del acumulador, venciendo la resistencia de su muelle7. esto provoca una disminución en la presión de la pinza y la
rueda se acelera 8. Al mismo tiempo la ECU manda corriente al motor de la
bomba (12) que hace regresar el liquido a la bomba, descargando el acumulador
Esquema de Disminución de la presión
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Función «select low»
Para asegurar la estabilidad del tren posterior las dos electroválvulas de las ruedas traseras se accionan simultáneamente La ECU actúa sobre las dos electroválvulas cuando el captador de alguna de ellas informa riesgo de bloqueoEn algunos sistemas hay una electroválvula para las ruedas traseras manteniendo un captador para cada rueda
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Diagrama de funcionamiento del ABS (velocidades de la rueda)
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Captador de velocidad
Esta formado por:1. Caja de acero inoxidable o resina sintética2. Imán permanente 3. Bobina de inducción 4. Cable de salida 5. Puntal polar (clavija polar)6. Rueda fónica (Anillo dentado)
Ubicación• Va fijo sobre el porta manguetas • El anillo dentado va montado en el buje de la
rueda
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Funcionamiento del captador de velocidad
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 y tensión es proporcional a la velocidad de la rueda. Cuando frente al imán hay un diente el flujo magnético es máximo y cuando hay un espacio vacío el flujo magnético es mínimo.
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Sensores de giro de ruedas o diferencial
Sensor de giro de rueda Sensor de giro de diferencial
Normalmente son de tipo
inductivo, con señal de salida de
onda senoidal.
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Configuración del sistema según el numero de canales y el numero de sensores 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
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Variantes de los sistemas ABS según cantidad de canales y sensores
Esquema de conexión para un sistema de 4 sensores 4 canales
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28
Tipos de sistemas ABS según tipo y fabricante
Existen dos tipos básicos de sistemas, los integrales (unidad moduladora,
deposito y electroválvulas unidas) y los sistemas no integrales tienen
estos elementos separados (sistemas mas antiguos).
Algunos fabricantes de sistemas son:
• ALB (Honda)
• Halsey Kayes
• Bosch
• Teves (Mark)
• Lucas Girling
• Addonix (Bendix)
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Válvula 1
Bomba generadora de presión
Acumulador de presión
Sensor de rueda
Electro válvula 1
Electro válvula 2
Esquema básico de funcionamiento de un sistema ABS tipo ALB (Honda).La unidad moduladora funciona como se muestra a continuación
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ABS MK 2 (Teves): cilindro de freno, servo y modulador están unidos en un
solo cuerpo compacto.
Depósito
Cuerpo de válvulas
Bomba eléctrica
Solenoide principal
Switch de presión
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1 Central de control2 conectores de solenoides3 Tuberías
Unidad moduladora de presión integrada con central de control incorporada.
4 Tornillos de fijación5 Unidad moduladora6 Cableado principal7 Soporte
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Acumuladores de presión separado del conjunto
Switch de presión y presostato
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Sistema ABS Bosch1. Unidad de control
2. Cuero de válvulas
3. Unidad hidráulica
4. Motor y bomba
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Sensor RTI
Sensor RTD
ECU Caja de
relaysCaja de
fusibles gral.
Sensor RDI
Conector de
diagnóstico Sensor RDD
Caja de fusibles
del ABSUnidad
Moduladora
Localización de componentes
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Sistema ABS Bosch - Funcionamiento
Frenado normal: válvulas de entrada abiertas y de salida cerradas. Comunicación
directa entre cilindro y mordazas de freno
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Sistema ABS Bosch - Funcionamiento
Frenado con peligro de bloqueo: una de las ruedas decrece mucho su velocidad por
lo que la válvula de entrada correspondiente se cierra. La presión a la rueda se
mantiene constante.
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Sistema ABS Bosch - Funcionamiento
Disminución de la presión de frenado: cuando el bloqueo es inminente, la central
alivia la presión sobre la mordaza abriendo la válvula de salida. El líquido pasa a
través de la bomba hasta el depósito.
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Sistema ABS Bosch - Funcionamiento
Incremento de la presión de frenado: cuando las rueda retoma su velocidad
adecuada, la presión del fluido aumenta. La válvula de entrada se abre y la de salida
se cierra. Durante la operación del ABS las etapas de retención, reducción e
incremento de presión se repiten varias veces por segundo.
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SISTEMAS ABS / ESP
• MARK 60
• BOSCH 5.7
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Sistemas ABS / ESP combinados
Estudiaremos dos sistemas diferentes ente si, que cumplen idéntica función.
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Elementos del sistema TEVES
42
Esquema funcional del sistema TEVES
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Unidad de control
Unidad hidráulica
Unidad de control sistema
TEVES
Funciones
• Evaluación de señales de sensores.
• Regulación de las señales del ESP;
ABS, ASR, EBV, MSR.
• Control de todos los componentes
eléctricos del sistema
• Autodiagnóstico
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Anillo de retroceso con
conector para Air BagSensor de giro de dirección
Situado sobe la columna de dirección,
transmite a la central de control la magnitud de
ángulo de giro que el conductor gira el volante.
Rango máximo = ±720°
a – fuente de luz
b – disco perforado
c + d – sensores ópticos
e – mecanismo contador de giros completos
45
4 b
513
2
4 b
51 3
2
Sensor de giro de dirección
La señal emitida por este tipo de
sensor es una onda cuadrada de
frecuencia variable.
Puede verse en las figuras el principio
de funcionamiento simplificado.
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Sin aceleración
lateral
Con aceleración
lateral
Sensor de aceleración transversal
Mide la aceleración transversal en curvas. Esta colocado cerca del
centro de gravedad del vehículo.
Funciona como un par de condensadores variables. La variación
de distancia entre placas del condensador hace variar su
capacidad. La central de control recibe esta señal.
Esta polarizado con 5 V por la unidad de control. La señal varía
entre 0 y 5 V, siendo de 2,5 cuando no hay giro
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Sensor de reviraje (giro sobre eje vertical)
Este sensor mide la magnitud de un giro sobre el eje vertical del vehículo (derrape). Esta
formado por un diapasón doble como se muestra en la figura, excitado por una corriente
alterna exterior.
El diapasón superior vibra con una frecuencia de resonancia de 11 kHz, el inferior o de
medición vibra con una frecuencia de resonancia de 11,33 khz. Mientras está excitado el
diapasón superior, es mas lento a reaccionar ante giros sobre su eje.
Diapasón de medición
Diapasón de excitación
Base de los diapasones
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Sensor de reviraje (giro sobre eje vertical)
Como se aprecia en la figura, un giro sobre el eje geométrico del vehículo produce una
deformación que es captada por el sensor. Esta polarizado con 5 V por la unidad de
control. La señal varía entre 0 y 5 V, siendo de 2,5 cuando no hay giro
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Sensor de presión de frenado
Son dos sensores que miden la presión del fluido en los dos circuitos en diagonal.
Funcionan como condensadores variables, polarizados por 5 V por la central de
control. La variación de la presión es medida como una variación de la capacidad y se
envía a la central una señal desde 0 V hasta 5 V.
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Sensor de detección de frenado
Tiene por misión detectar inmediatamente la presión que ejerce el conductor al frenar.
Es un contacto doble, con mucha sensibilidad para asegurar la detección precoz de la
frenada.
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Sensor de giro de rueda
Es del tipo inductivo clásico con rueda dentada, uno en cada rueda. La
frecuencia de la señal senoidal generada permite a la central de control
calcular la aceleración de la rueda en cada instante.
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Bobina electromagnética de frenado
Es accionada por el sistema cuando se detecta la necesidad de accionar el ESP antes
de que el conductor oprima el freno. Así se genera una presión en el líquido de freno.
Después de que se oprime el pedal, la central deja de excitar esta bobina
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Función ASR
Los sensores y actuadores intervinientes en esta función son los mostrados en la
figura
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ESP – estrategia de acción
El sistema de control calcula si es necesaria una
intervención según las siguientes datos teóricos y reales.
Pregunta a : hacia donde se dobla?
Pregunta b : hacia donde va el auto?
Las respuestas las dan el ángulo de giro de volante, las
RPM de las ruedas (trayectoria teórica). La magnitud de
giro transversal y la aceleración transversal dan la
trayectoria real
Si a ≠ b (teórico es diferente de real) se acciona el
sistema ESP, corrigiendo si es sobrevirante o
subvirante.
Se frena selectivamente una de las ruedas para volver a
la trayectoria correcta.
55
1
2
Resumen del comportamiento: vehículo sin ESP
56
Resumen del comportamiento: vehículo con ESP TEVES
1
2
3
57
Sistema ABS / ESP Bosch 5.7
58
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Unidad de controlUnidad hidráulica
Unidad de control ABS/ASR/ESP BOSCH 5.7
La unidad de control evalúa la necesidad de accionamiento del
sistema ESP, ABS, ASR, ABV y MSR
También efectúa el autodiagnóstico del sistema
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Sistema ABS/ASR/ESP BOSCH 5.7
61
Sensores del sistema ABS Bosch 5.7
Sensor de giro de volante
Situado sobe la columna de dirección, transmite a la
central de control la magnitud de ángulo de giro que
el conductor gira el volante.
Tiene idéntico funcionamiento al correspondiente de
sistema TEVES
Sensor combinado
Los sensores de Aceleración transversal y de
magnitud de reviraje están combinados en este
sensor único.
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Sensores del sistema ABS Bosch 5.7
Sensor combinado – funcionamiento
Fuerza de Coriolis: si un cañón dispara una bala en el hemisferio Norte, esta se
desviará de su trayectoria por efecto de la fuerza de Coriolis. Esta fuerza acelera la
bala en sentido contrario a la rotación terrestre.
Cañón
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Sensor combinado – funcionamiento
Estructura del sensor de aceleración transversal
La variación de la capacitancia de los condensadores es provocada por una aceleración
transversal.
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Sensor combinado – funcionamiento
Estructura del sensor de magnitud de
reviraje
Esta parte del sensor consta de dos polos
magnéticos, una masa oscilante, y circuitos
impresos.
Si aplicamos una tensión alterna tal como se
muestra, los circuitos empezarán a vibrar
(oscilar) bajo la acción del campo magnético.
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Sensor combinado – funcionamiento
Estructura del sensor de magnitud de reviraje
Cuando el vehículo gira sobre su eje
(reviraje), la masa oscilante se comportará
como la bala del cañón con la fuerza de
Coriolis. Esto variará el comportamiento de
los circuitos bajo el campo magnético.
Esta variación será proporcional a la
magnitud del giro del vehículo y será
medido por la central de control.
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Sensor de presión de frenado
Transmite a la central de control una señal proporcional
a la presión que el conductor ejerce sobre el fluido de
freno. Es un material piezoeléctrico que reacciona con
la presión del circuito.
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Sensores de RPM de ruedas
Tipo magneto resistivos
Estos sensores están compuestos por una pista
con elementos Note y Sur incluidos en ella. Un
elemento sensor de medición cercano a la pista,
varía su resistencia al ser sometido a la variación
de campo como se muestra en la figura
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