ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

SISTEMA DE FRENOS ABS

Integrantes:

Mario Gómez

Vinicio Chipantaxi

Gabriel Rodríguez

Paco Salinas

Fecha de realización: 18/05/2014

Fecha de entrega: 21/05/2014

INDICE

Objetivos. 1

Introducción. 1

1. Componentes del sistema ABS. 2

1.1.Sensores de ruedas. 2

1.2.Hidrogrupo o Unidad hidráulica. 3

1.3.Electroválvulas. 4

1.4.Equipo motor – bomba. 5

1.5.Acumulador de baja presión. 5

1.6.Señal del switch de luces de freno. 5

2. Circuito hidráulico del sistema ABS. 6

3. Funcionamiento hidráulico del sistema ABS. 7

4. Funcionamiento eléctrico del sistema ABS. 9

4.1.Calculador Electrónico (ECU). 11

4.2.Principales valores utilizados por la lógica interna del calculador. 12

5. Bibliografía. 13

Índice de gráficos.

Fig.1 Componente del sistema ABS 1

Fig.2 Sensor de rueda 1

Fig.3 Funcionamiento del sensor 3

Fig.4 Elementos del hidrogrupo 4

Fig.5 Electroválvula 4

Fig.6 Circuito Hidráulico del sistema ABS 6

Fig.7 Mantenimiento de presión 7

Fig.8 Disminución de presión 8

Fig.9 Subida de presión 8

Fig.10 Esquema de instalación del sistema ABS 9

Fig.11 Circuito eléctrico del Sistema ABS 10

Fig.12 Ordenes de regulación ECU 13

Objetivos.

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.

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 límite de bloqueo como cuando lo hace

bruscamente

Introducción.

Básicamente consiste un sistema que evita el bloqueo de las ruedas al frenar, y por

tanto evita que se pierda el control direccional del vehículo. Esto es así porque sólo

una rueda que gira, sin bloquearse, puede generar unas fuerzas laterales que

pueden cumplir con las funciones de dirección y control del vehículo.

Este sistema de regulación de la frenada comienza con unos sensores ubicados en

las ruedas que controlan permanentemente la velocidad de giro de las mismas, por

eso que también se les llama captadores RPM de ruedas. A partir de los datos que

suministra cada uno de los sensores, la unidad de control electrónica (la ECU) es

capaz de calcular mediante un algoritmo matemático una velocidad media, que se

toma que corresponde aproximadamente a la velocidad del vehículo. Comparando

las distintas velocidades que va adquiriendo una rueda con la media global se puede

saber si esta rueda amenaza o no con bloquearse.

Si es así, el sistema ABS se activa reduciendo automáticamente la presión de

frenado en la rueda en cuestión hasta alcanzar un valor umbral fijado de antemano y

que queda por debajo del límite de bloqueo. Cuando la rueda vuelve a girar

libremente se vuelve a aumentar al máximo la presión de frenado. Este proceso

(reducir la presión de frenado / aumentar la presión de frenado) se repite hasta que

el conductor retira el pie del freno o disminuye la fuerza de activación del mismo.

1

Componentes del sistema de frenos ABS.

Los componentes además de dar funcionalidad al sistema, sirven para realizar la

diagnosis y comprobación de su correcto funcionamiento.

Fig.1 Componente del sistema ABS [1]

Sensores de ruedas. [1]

También llamados captadores de rueda, miden la velocidad instantánea en cada

rueda, enviando esta información a la ECU. El conjunto está 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 para ruedas

delanteras, y tangencial para ruedas traseras).

Fig.2 Sensor de rueda

2

El sensor de rueda se instala en el buje de la rueda, donde queda posicionado frente

a la corona dentada que forma parte del propio eje de transmisión, dejando un

entrehierro (2) de un milímetro entre ambos.

El captador funciona según el principio de inducción, en la cabeza del captador se

encuentra dos imanes permanentes y una bobina, el flujo magnético es modificado

por la rueda fónica; esta variación genera una tensión casi sinusoidal cuya

frecuencia es proporcional a la velocidad de la rueda. La amplitud de la tensión es

función de la distancia (entrehierro) entre el diente y captador.

Fig.3 Funcionamiento del sensor.

Hidrogrupo o Unidad Hidráulica. [2]

El hidrogrupo o unidad hidráulica es un conjunto formado por motor-bomba,

electroválvulas, dos por cada rueda, de admisión y escape, y un acumulador para el

fluido hidráulico de baja presión. A continuación se exponen las características más

importantes de cada uno de ellos:

3

Fig.4 Elementos del hidrogrupo

Electroválvulas. [2]

Están constituidas de un solenoide y de un inducido móvil que desarrolla 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.

Fig.5 Electroválvula

Con el objeto de reducir la presión de los frenos se incorpora una válvula anti retorno

a la válvula de admisión. La válvula se abre cuando la presión de la bomba de frenos

4

sea inferior a la presión de estribo, por ejemplo, cuando se deja de frenar estando el

ABS funcionando.

Mediante las distintas intensidades de corriente eléctrica que llegan a las

electroválvulas puede mantenerse o disminuirse la presión del líquido de frenos en

cada cilindro de rueda (pistón o bombín).

Equipo motor – bomba. [1]

Está constituido por un motor eléctrico y de una bomba hidráulica de doble circuito,

controlado por la ECU. La función de este equipo es rechazar el líquido de freno

durante la fase de regulación desde los bombines a la bomba de frenos.

Básicamente el esquema de funcionamiento de esta unidad hidráulica se basa en

transformar el movimiento de giro del motor eléctrico en un movimiento alternativo

de los dos pistones que conforman la bomba hidráulica, según el principio de la

biela-manivela.

Acumulador de baja presión. [1]

Durante la actuación del sistema de ABS recibe el líquido de freno que pasa por la

electroválvula de escape. El nivel de presión necesario para el llenado del

acumulador de baja presión debe ser lo suficientemente bajo para no interferir en la

caída de presión necesaria en la fase de regulación, pero lo suficientemente alta

como para vencer a la válvula de entrada de la bomba.

El caudal medio evacuado por la bomba debe ser inferior al volumen máximo

suministrado en situación de baja presión.

Señal del switch de luces de freno. [1]

La información del contactor “luces de stop” tiene como misión permitir abandonar el

modo ABS lo más rápidamente posible cuando el conductor suelta el pedal del freno

con el fin de interrumpir la frenada, la señal transmitida por el contactor permitirá

cesar la regulación más rápidamente.

5

Circuito hidráulico del sistema ABS. [1]

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.

Fig.6 Circuito Hidráulico del sistema ABS

6

Funcionamiento hidráulico del Sistema ABS [1]

Consideraciones:

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 se distinguen tres estados:

El mantenimiento de presión.

La disminución de presión.

El aumento de presión.

El mantenimiento de presión.

La electro válvula de admisión se cierra y aísla la bomba de frenos del bombín en la

rueda. El aumento de presión de frenado es imposible.

Fig.7 Mantenimiento de presión [2]

La disminución de presión.

Esta fase interviene solo cuando la fase de mantenimiento de presión no ha sido

suficiente. La electro válvula de admisión permanece cerrada. Simultáneamente, la

electroválvula de escape se abre y la bomba se pone en funcionamiento.

7

La bajada de presión se efectúa instantáneamente gracias al acumulador de baja

presión, cuya capacidad varia. La acción de la bomba permite rechazar el líquido

almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos.

Fig.8 Disminución de presión [2]

El aumento de presión.

La electroválvula de escape se cierra y la electroválvula de admisión se abre. La

bomba de frenos esta otra vez unida al bombín 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 que no este vacío el acumulador).

Como el volumen de líquido de freno transportado es por término medio mayor que

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 líquido de freno de los acumuladores de baja

presión hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombín, dependiendo del

reglaje de las electroválvulas de admisión).

Fig.9 Subida de presión [2]

8

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 de

bombín 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 presiones provoca un

movimiento del pedal (pulsaciones) y señala al conductor que está en el curso de

una regulación.

Funcionamiento eléctrico sistema de ABS. [1]

El ABS es un sistema electrónico que corrige automáticamente la potencia de

frenado de cada rueda (o de un eje) en función del nivel de adherencia que

encuentra. Los impulsos eléctricos, generados por inducción en el captador de las

ruedas (sensores), son transmitidos a la unidad electrónica de control, donde son

evaluados constantemente.

Cuando la unidad detecta la tendencia al bloqueo de la rueda, ordena a la

electroválvula que comience la modulación de presiones en los cilindros de los

frenos. Esta modulación permite obtener en la rueda un frenado eficaz, con un

deslizamiento mínimo.

Fig.10 Esquema de instalación del sistema ABS [2]

9

En cada rueda se encuentra un sensor captador de revoluciones o régimen que está

conectado con la unidad central de control electrónico del ABS; las revoluciones de

las se comparan constantemente entre sí y con la velocidad real del vehículo.

En el caso de que la velocidad de giro de alguna rueda disminuya notablemente en

una perturbación alta de velocidad, la electrónica detecta el peligro de bloqueo y

reduce inmediatamente la presión hidráulica del líquido de frenos sobre el circuito de

freno correspondiente (proceso de regulación del sistema).

Fig.11 Circuito eléctrico del Sistema ABS [2]

10

Calculador Electrónico (ECU)

Forman parte los módulos de cálculo, regulador y control del testigo de alarma,

además de cumplir las siguientes funciones:

Recibe las señales de los captadores en las ruedas (sensor, rueda-polar) y

las analiza.

Calcular los deslizamientos de las ruedas tanto en desaceleraciones o

aceleraciones.

Envía una señal de mando a las electroválvulas (modulación de las presiones

de frenado).

Efectúa el diagnóstico del sistema, dejándolo inoperativo total o parcialmente,

en caso de avería, alertando al conductor con la luz testigo ubicada en el

tablero del vehículo.

Evalúa la velocidad de rotación de la rueda por la señal enviada desde el sensor de

velocidad y suministra corriente continua de 5, 2 o 0 Amperios a la válvula

electromagnética de regulación, del bloque hidráulico, ubicada en cada rueda.

Paralelamente controla la operación de activado-desactivado del relé de las válvulas

y de la bomba.

Si se detecta un mal funcionamiento detectable por el sistema electrónico, el módulo

de control hace que la luz de advertencia se encienda, desactiva el ABS y el sistema

de frenado del vehículo vuelve a frenar normalmente.

Además el calculador electrónico realiza un autodiagnóstico de sus periféricos y

memoriza el o los fallos constatados en una memoria permanente con el fin de

permitir una intervención posterior o adoptar una marcha, degradada según sea el

tipo de avería detectada

11

Principales valores utilizados por la lógica interna del calculador.

Informaciones físicas (transmitidas por unas señales eléctricas). [1]

Velocidad de las cuatro ruedas (las cuatro ruedas pueden tener velocidades

diferentes en función de las fases de aceleración o de desaceleración y del

estado de la calzada, etc.).

Información del contactor luces de stop.

Resultados de pruebas de control de funcionamiento (rotación de la bomba,

estado de los captadores y estados de las electroválvulas).

 Informaciones calculadas. [2]

Velocidad de referencia: Por cuestiones de precisión y de seguridad, la lógica

calcula la velocidad del vehículo a partir de las velocidades de las cuatro

ruedas. Para el cálculo, la lógica tiene en cuenta además de los límites 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.

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.

Reconocimiento de las condiciones de rodaje: La lógica sabe adaptarse a un

cierto número de condiciones de rodaje que es capaz de reconocer. Entre 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.

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Asimétrica: (dos ruedas de un mismo lado sobre alta adherencia y las

otras sobre baja adherencia

Ordenes de regulación: la intervención decidida por la lógica se traduce en

unas órdenes eléctricas enviadas a las electroválvulas y al grupo motor-

bomba.

Electroválvula de admisión

Electroválvula de escape

Motor - bomba

Subida de presión 0 0 0 Sin regulación

Mantenimiento de presión

1 0 0* regulación

Bajada de presión 1 1 1 regulaciónSubida de presión tras la

bajada0 0 1 regulación

0 = No tensión1 = tensión* = Durante el primer mantenimiento, la bomba no funciona

Fig.12 Ordenes de regulación ECU [2]

Bibliografía.[1] dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/110/6/Capitulo1.pdf[2] http://www.aficionadosalamecanica.net/sistema_abs.htm

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