Sistemul de Franare Cu ABS

SISTEMUL DE FRÂNARE CU ABS

1. Introducere

Astăzi vehiculele sunt echipate cu sisteme de frânare performante şi fiabile capabile să atingă

excelente valori ale deceleraţiilor chiar şi la viteze ridicate. Cu toate acestea sistemele de frânare nu

sunt capabile să evite consecinţele unei frânări excesive din partea conducătorului.

Statisticile arată că 10% din accidente sunt datorate faptului că automobilele în timpul

frânărilor devin incontrolabile ca urmare a blocării roţilor. Sistemele antiblocare a roţilor permit

vehiculelor să-şi conserve dirijabilitatea şi stabilitatea direcţională în cazul unei frânări de urgenţă.

Sistemul ABS contribuie semnificativ la creşterea gradului de securitate activă ceea ce

impune generalizarea acestuia. La ora actuală clienţii de automobile consideră sistemul ABS ca fiind

cea mai importantă opţiune ( 60% ) devansând airbagul ( 53% ) şi direcţia asistată ( 51% ).

1.1 Utilizarea sistemului ABS

Cu toate că ABS-ul este considerat ca fiind un dispozitiv esenţial din punct de vedere

securitate activă funcţionarea şi rolul său sunt puţin cunoscute. Prima funcţie a sistemului ABS este

aceea de a permite conducătorului să dirijeze vehiculul în cazul frânării de urgenţă.

Dacă automobilul dotat cu ABS se află în curbă şi se produce o frânare de urgenţă vehiculul

rămâne pe traiectoria impusă de conducător în 85% din situaţii. În absenţa ABS-ului numai 38% din

vehicule rămân pe traiectoria impusă de conducător.

Sistemul de frânare cu ABS1

Scopul sistemului ABS

ABS-ul are ca scop

conservarea dirijabilităţii şi

stabilităţii vehiculului în cazul

frînărilor de urgenţă.

Rolul sistemului ABS

Evitarea blocării roţilor automobilului.

Caracteristicile sistemului ABS

ABS-ul trebuie să se adapteze foarte rapid la condiţiile de aderenţă întâlnite în trafic, realizând

astfel compromisul optim între dirijabilitate, stabilitate şi deceleraţia maximă în situaţia frânării de

urgenţă.

Prin urmare sistemul trebuie să asigure:

dirijabilitate ( evitarea blocării roţilor );

deceleraţie maximă ( utilizarea optimă a aderenţei );

a gestiona cuplul destabilizator ce apare în cazul frânării când roţile aceleiaşi punţi se află

pe suprafeţe cu aderenţe diferite.


2. Principiul de funcţionare

2.1 Relaţia între alunecare şi aderenţă

V = viteza automobilului

v = viteza periferică a roţii

alunecarea = V – v / V x100%

o Dacă V = v → alunecare = 0%

o Dacă V≠ 0 şi v = 0 → alunecare = 100% → roată blocată

o Dacă V = 0 şi v ≠ 0 → alunecare = 0% → roata patinează

2.2 Forţa de aderenţă

Dacă alunecarea roţii depăşeşte o anumită valoare forţa de aderenţă a roţii se diminuează ceeea

ce duce la scăderea maniabilităţii automobilului. Forţa de aderenţă este maximă când alunecarea

atinge anumite valori. Alunecările dintre pneu şi cale produc uzura anvelopei.

Odată cu debutul frânării forţa de aderenţă transversală începe a se diminua iar alunecarea va

creşte putând să se ajungă în situaţia de blocare a roţilor. Dacă roţile faţă sunt blocate dirijabilitatea

automobilului este pierdută ( sistemul de direcţie nu mai răspunde la dorinţele conducătorului ).

Când roţile spate sunt blocate se pierde stabilitatea automobilului ( risc de tête à queue ).

Factorii de care depinde aderenţa longitudinală şi cea transversală:

- natura căii de rulare

- condiţiile atmosferice

- caracteristicile anvelopei


Roată liberă

Roată frînată

2.3 Coeficienţi de aderenţă

Forţa de frânare creşte rapid, atinge maximum său pentru o valoare a alunecării cuprinsă între 8

şi 20%, apoi se diminuează pe măsură ce se tinde către blocarea roţilor (distanţa de frânare va

creşte). Frânarea violentă ce conduce la blocarea roţilor creează pirderea de aderenţă cu efecte

negative asupra stabilităţii şi dirijabilităţii automobilului dar şi a spaţiului de frânare. Forţa maximă

de frânare se obţine când pneul se află la limita aderenţei. Putem spune că odată cu creşterea

aderenţei scade spaţiul de frânare.

Odată cu blocarea roţilor va rezulta:

Reducerea eficacităţii frânării;

Ghidaj defectuos al vehiculului ( risc important de derapaj );

Uzură accentuată şi neuniformă a pneurilor.

Pentru a înlătura problemele amintite anterior este necesar a limita forţa de apăsare pe pedala

de frână la valori ce permit obţinerea unei alunecări de cca. 20% între pneu şi cale. Pentru a realiza

acest lucru se face apel la SISTEMUL DE ANTI – BLOCARE AL ROŢILOR.


Beton sec

Beton umed

Zăpădă proaspătă

Gheaţă

3. Istoria sistemului ABS

1985 ABS BOSCH 2S pe R25 V6 turbo cu 4 electrovane ( la serie )

1987 ABS MK II TEVES pe R21 cu 6 electrovane

1989 Antiskid BENDIX pe R19 cu 6 electrovane

1991 ABS BOSCH 2E pe CLIO, SAFRANE cu 3 electrovane

1993 ABS BOSCH 2E pe R19 cu 3 electrovane

1994 ABS MARK IV pe LAGUNA cu 8 electrovane

1994 ABS MARK IV pe TWINGO cu 4 electrovane

1995 ABS BOSCH 2E pe SAFRAN ( la serie ) cu 3 electrovane

1995 ABS MARK IV pe MEGANE cu 8 electrovane

1996 ABS BOSCH 5.0 pe ESPACE cu 8 electrovane ( EBV/ REF )

1997 ABS BOSCH 5.3 pe SAFRANE II cu 8 electrovane ( EBV / REF )

1997 ABS BOSCH 5.3 pe KANGOO cu 8 electrovane

1997 ABS MARK 20 I pe LAGUNA cu 8 electrovane ( EBV / REF )

1997 ABS MARK 20 I pe noul MASTER

1998 ABS BOSCH 5.3 la serie pe familia MEGANE cu 8 electrovane

1998 ABS BOSCH 5.3 pe CLIO II cu 8 electrovane

1998 ABS MARK 20 I pe TWINGO faza II cu 8 electrovane

1999 ABS BOSCH 5.3 pe CLIO II cu 8 electrovane la serie

2000 ABS BOSCH 5.3 pe SCENIC RX4 cu 12 electrovane ( REF, ABD, MSR )

2001 ABS MARK 60 pe LAGUNA II cu 8 electrovane ( REF, AFU, MSR )

2001 ABS MARK 60 pe LAGUNA II cu 12 electrovane ( REF, AFU, MSR, ASR, ESP )

2001 ABS BOSCH 5..7 pe MEGANE faza III, CLIO II şi AVANTIME cu 12 electrovane ( REF,

ASR, ESP )

2001 ABS TRW 430 pe TRAFIC cu 8 electrovane ( REF )

2002 ABS BOSCH 8.0 pe MEGANE II cu 12 electrovane ( REF, ESP, ASR, CVS )


4. Sisteme ABS utilizate de Renault

4.1 Sisteme integrate

Aceste sisteme cumulează atât funcţiile de frânare cât şi pe cele de reglare într-un singur

ansamblu. Întîlnim două tipuri de astfel de sisteme:

Tipul modular

- Pompa centrală de frână convenţională este înlocuită de un dublu distribuitor care alimentează

roţile faţă şi spate prin intermediul unui debit furnizat de un grup electro-pompă. Avem 6 electrovane

care asigură reglarea presiunii de frânare în faza de antiblocare ( ANTISKID BENDIX pe R19 ).

Tip non modular

Pompa centrală de frână alimentează circuitele punţii faţă, iar circuitele punţii spate sunt

alimentate de un servomecanism de frânare hidraulic. În cazul reglării volumul de lichid prelevat de

la roata care tinde să se blocheze este returnat la rezervorul sistemului ( circuit deschis ).

4.2 Sistem adiţional

Acesta se compune dintr-un bloc hidraulic adiţional montat în serie cu circuitul de fânare

convenţional ( pompa centrală cu servofrână ).Pe timpul reglării presiunii de frânare, volumul de

lichid prelevat de la roata ce tinde să se blocheze este reinjectat direct în circuit ( BOSCH şi TEVES

II ) sau direct în rezervor pentru TEVES I.


5. Componente

6. Dispunerea elementelor


Captor viteză

Contactor STOP

ACCELEROMETRUlongitudinal şi sau

transversal

Captor cursă pedală

FUNCŢIA ABS

ELECTROVANEadmisie şi evacuare

POMPĂ ELECTRICĂ

Martor şi SYP

Alimentare DIAG

FUNCŢIA AFU

Calculator ABS

7. Principiul de funcţionare

7.1 Schema de principiu


Semnal captor

Analiză semnal

Strategie

Ordine de reglare

Intervenţie hidraulică

Modificare viteză

Viteză roată

7.2 ABS tip sistem adiţional

Particularitate pentru TEVES I ( LAGUNA faza I )

8. Calculatorul sistemului ABS

8.1 Strategia calculatorului

Calculatorul are rolul de a comnada electrovanele şi pompa hidraulică. Pentru aceasta el are

nevoie de următoarele informaţii:

Viteza vehiculului

Această mărime este determinată prin calculul mediei vitezelor celor patru roţi, şi se mai numeşte

viteză de referinţă.

Viteza de referinţă este calculată pe baza informaţiilor furnizate de către captorii roţilor în cazul

în care avem patru captori. Pentru automobilele dotate cu doi captori ( numai pentru roţile faţă ) dar

şi pentru cele 4x4 vom avea şi un accelerometru longitudinal care contribuie la calculul vitezei de

referinţă.

Acceleraţiile şi deceleraţiile fiecărei roţi

Informaţiile preluate de captori sunt tratate în paralel de două microprocesoare, urmând ca

acestea să emită semnale de ieşire pentru comanda electrovanelor şi a electropompei. Calculatorul

poate determina alunecarea fiecărei roţi dacă se cunoaşte viteza de referinţă ( viteza automobilului )

şi deceleraţia ( sau acceleraţia ) pentru fiecare roată.

Securitate

Calculatorul funcţionează după principiul redondanţei simetrice. Cele două microprocesoare sunt

identice şi tratează aceleaşi informaţii ( achiziţie viteze roţi, calculul vitezei de referinţă, deceleraţiile

roţilor). Fiecare microprocesor este programat cu algoritmi de calcul identici. În cazul


neconformităţii semnalelor tratate, al parametrilor calculaţi, în caz de pană sau de defectare a

sistemului calculatorul limitează operaţiile în funcţie de defectul apărut. Aceste probleme apărute în

cadrul sistemului sunt semnalate prin martorii din tabloul de bord şi pot fi interpretate cu ajutorul

testerului prin priza diagnosticare. Captorii roţilor, legăturile electrice şi electrovanele se află sub

supravegherea permanentă a calculatorului.

9. Ansamblul hidraulic

9.1 Prezentare

Exemplu TEVES MARK-60 ( Laguna II, Velsatis )

9.2 Precauţii

-a se respecta poziţia prescrisă pentru manipulare şi transport a ansamblului electro-hidraulic

-a nu se solicita mecanic cablajul electric

-protectoarele ( obturatoarele )se vor demonta numai în momentul montajului

-evitarea şocurilor de orice natură

-piesele vor avea ambalaj individual

-a se evita intrarea în contact cu umiditatea sau cu alte medii ostile

-a nu se utiliza lichide de frână în amestec ( numai lichidul recomandat de constructor )

-respectarea timpului de stocaj

-a nu se pune în funcţiune pompa electrică ( prin inervenţie externă ) atunci când pedala de frână a

fost blocată

-a se respecta riguros ordinea operaţiilor prescrise în M.R. pentru purjarea sistemului

-pentru vechile sisteme activarea acestora cu o staţie nepurjată poate provoca aspirarea de aer de

către pompa hidraulică fiind ulterior dificilă sau chiar imposibilă purjarea grupului hidraulic.


10. Circuitul hidraulic

a.Purjarea

Purjarea circuitului de frânare ( fără activare ABS )

Dacă se înlocuiesc elemente situate în aval de grupul hidraulic este necesar a efectua o purjare

clasică. După purjare este necesar a efectua o probă de drum pe perioada căreia se va produce o

activare a sistemului ABS. Astfel se va verifica comportamentul pedalei de frână . Dacă acesta s-a

modificat se va efectua o purjare a circuitului de reglare.

Purjarea circuitului de reglare

Această operaţie se va efectua după o purjare clasică.

Înlocuirea lichidului de frână sau a elementelor situate în amontele grupului hidraulic necesită o

purjare cu ajutorul cu ajutorul testerului de diagnostic şi a unei staţii adecvate.

b.Grupul electro-pompă

Scop

Grupul electropompă împiedică apăsarea totală a pedalei de frână.pe perioada reglării ( activare

ABS) .

Rol

Pentru sistemele BOSCH şi TEVES II ( din a doua generaţie ) pompa aspiră lichidul de la

receptor şi îl reinjectează în sistemul de admisie pe perioada fazei de reglare a presiunii ( circuit

închis ). nPentru sistemul TEVES I (din prima generaţie ) pompa aspiră lichidul din rezervorul


pompei centrale şi îl refulează în circuitul de admisie în timpul fazei de creştere a presiunii ( circuit

deschis ).

Componenţă

Ansamblul este constituit dintr-un motor electric şi o pompă hidraulică cu dublu circuit.

Funcţionare

Arborele motorului electric este prevăzut cu un excentric care transformă mişcarea de rotaţie în

mişcare liniar – alternativă la cele două pistoane dispuse diametral opus. Supravegherea motorului

electric de către calculator se face fie prin controlul tensiunii induse în bobinajul motorului electric

după tăierea alimentării, fie printr –un captor inductiv încorporat în motor care transmite un semnal

sinusoidal către calculator ( putem întîlni şi traductoare cu efect Hall ).

Securitate

În caz de defectare a electropompei calculatorul anulează funcţionarea sistemului ABS.

c.Electrovanele

Rol

Electrovanele au rolul de a modula presiunea lichidului în circuitele sistemului de frânare.

Componenţă


A1

A2

R1

R2

123

5

4

La interiorul electrovanelor se află un solenoid, un miez magnetic ce constitue elmentul mobil şi

un resort. Aceste elemente sunt protejate de către filtre dispuse la intrarea şi ieşirea fiecărei

electrovane.

Funcţionare

Deschiderea sau închiderea circuitelor hidraulice sunt realizate prin solenoid şi indusul mobil

(miezul ). Poziţia de repaus este asigurată de către resort dar şi de presiunea din sistem care permite

în cazul defectării electrice funcţionarea clasică a instalaţiei de frînare. Electrovana de admisie

conţine o supapă antiretur care se deschide când presiunea creată de pompa centrală de frână devine

inferioară presiunii de la nivelul receptorului ( cazul ridicării rapide a piciorului de pe pedala de frână

sau probleme electrice la electrovane).

Versiunea simplă

Pentru o anumită intensitate a curentului electric aplicat bobinei se închide supapa de admisie iar

cea de evacuare rămâne şi ea închisă ( faza de menţinere ). Dacă intensitatea curentului electric

creşte supapa de admisie rămâne inchisă şi se deschide cea de evacuare ( faza de evacuare ).

Versiunea dublă


Pompa centrală

RCO

Nu vor fi comandate în acelaşi timp supapele de admisie cu cele de evacuare.


1 2

3

4

5

6

11. Elemente electrice

11.1 Captorii de viteză roată

Rol

Aceşti captori ai roţilor transformă mişcarea mecanică a unei roţi danturate ( solidară în rotaţie cu

roata automobilului ) în semnal electric pentru a determina ulterior viteza instantanee a fiecărei roţi.

Descriere

Se întâlnesc două tipuri de captori.

1. Captorul activ ( inductiv )

Acest captor este un generator de tensiune de tip inductiv.

Este compus din doi magneţi permanenţi, o bobină şi o roată danturată.

Funcţionarea captorului este după principiul inducţiei electromagnetice. Variaţia de flux

magnetic la care este supusă bobina crează în aceasta o tensiune electrică proporţională cu viteza de

variaţie a fluxului magnetic adică cu viteza de defilare a danturii prin dreptul magneţilor permanenţi.

Avem nevoie de o anumită viteză de defilare ( viteză roată ) pentru a se obţine un semnal de formă

cvasisinusoidală la bornele traductorului ( în general 5 – 10 km/h ).

2. Captorul pasiv ( magnetorezistiv )

Spre deosebire de captorul activ captorul pasiv are nevoie de alimentare.

Se poate spune că acest captor este un detector al nivelului de câmp magnetic.

El integrează un circuit electronic alimentat de calculatorul sistemului. Modificarea fluxului

magnetic este realizată prin defilarea unor magneţi prin dreptul circitului electronic. Această variaţie

de câmp magnetic produce la ieşirea captorului un semnal pătrat a cărui frecvenţă este proporţională


NS

cu viteza roţii. Se pot întâlnii două tipuri de elemente rotative ale traductorului şi anume cele

magnetice ( rulment instrumentat ) şi cele clasice ( cele cu dantură ).

Rulment instrumentat

Avem captor magneto-rezistiv adică un captor a cărui rezistenţă variază odată cu fluxul magnetic.

Traductor cu roată danturată

Această tehnologie se bazează pe efectul HALL, fluxul magnetic fiind generat de prezenţa

unui magnet aflat la interiorul captorului.Captorul lucreză sub o variaţie de flux magnetic.

11.2 Captorii longitudinali

Rol


Aceste elemente participă la calculul vitezei de referinţă situaţie în care calculatorul ABS conţine

strategia susţinere referinţă. Se utilizează captori de acceleraţie longitudinală de tip I.L.S.

(întrerupător cu lamă suplă ) sau analogice.

Calculatorul are nevoie de această informaţie în situaţia când sistemul este dotat numai cu doi

captori de roţi ( TWINGO ) sau când toate cele 4 roţi sunt motrice ( 4x4 KANGOO ).

Sistem ABS cu doi captori de viteză

Captorul de acceleraţie longitudinală de tip I.L.S. permite a depista fazele de accelerare sau

decelerare. Pe perioada deceleraţiei deschiderea sau nedeschiderea unor contacte permite

recunoaşterea a două zone de aderenţă:

- aderenţă scăzută

- aderenţă medie sau ridicată

Diferenţierea între aderenţa medie şi cea ridicată se face observând reaccelerarea roţilor în

urma unei modificări de presiune în sistemul de frânare. Deschiderea sau închiderea contactelor se

face funcţie de faza în care se găseşte vehiculul adică accelerare sau decelerare.

ABS pentru vehicule 4x4

În faza de frânare aderenţa la cele 4 roţi poate diferi situaţie în care una din roţi va avea tendinţă

de blocare. Acest lucru va duce şi la tendinţa de blocare a celorlalte roţi. Este necesară o informaţie

suplimentară pentru a cunoaşte deceleraţia roţilor în raport cu cea a vehiculului. Atunci când viteza

unei roţi devine din nou semnificativă calculatorul va putea aplica din nou o strategie normală de

funcţionare. Se utilizează captor analogic.

Captorul I.L.S.

Informaţia primită de la acest captor este o tensiune de tip totul sau nimic ceea ce înseamnă că

informaţia de decelerare nu apare decât de la un anumit prag al deceleraţie.Captorul este costituit din

două comutatoare pendulare care corect montate pe automobil vor fi închise în situaţia unui rulaj

normal sau rulaj cu accelerare sau decelerare scăzute.Când pragul este depăşit contactele se vor

deschide. Montarea captorului se face cât mai aproape de centrul de masă al automobilului.


Captorul analogic

Informaţia primită de la acest captor este o tensiune variabilă proporţională cu acceleraţia sau

deceleraţia automobilului. În general numai informaţia de deceleraţie este utilizată de calculator.

11.3 Contactorul STOP

Este un captor de tipul totul sau nimic şi are rolul de a informa calculatorul în vederea intrării

în gardă a funcţiei ABS. Informaţia este folosită de calculator şi pentru a depista sursa de deceleraţie

a automobilului ( putem avea frâna de mână trasă sau roată blocată din diverse motive ).Dacă


masă

Alimentare Tensiune variabilă Masă

sistemul se află în faza de reglare iar conducătorul eliberează pedala de frână semnalul transmis prin

contactor permite calculatorului să părăsească rapid această fază.

În cazul defectării contactorului sistemul funcţionează în continuare pentru că informaţiile

principale sunt cele de viteză roată.

11.4 Captorul pentru cursă pedală frână

Acest captor se întâlneşte la sistemele TEVES I

din prima generaţie.

Rolul său este acela de a determina pragurile de

punere şi scoatere din funcţionare a grupului

electropompă.

Totodată el permite ca sistemul ABS să–şi întrerupă funcţionarea dacă pedala de frână este

apăsată mai mult de un anumit prag.Traductorul este de tip reostat plasat la nivelul

servomecanismului de frânare. Cursorul său se află solidarizat în mişcare cu diafragma

servomecanismului. Informaţia de poziţie pedală de frână este dată calculatorului sub formă de

rezistenţă variabilă. Calculatorul alimentează în curent continuu captorul şi determină poziţia pedalei

prin căderea de tensiune pe captor.

CUPRINS


Calculator ABS

Informaţie

Alimentare

Pedală de frână

1. Introducere_______________________________________________________________________11.1 Utilizarea sistemului ABS____________________________________________________________________11.2 Scopul sistemului ABS__________________________________________________________________21.3 Rolul sistemului ABS___________________________________________________________________21.4 Caracteristicile sistemului ABS____________________________________________________________2

2. Principiul de funcţionare______________________________________________________________32.1 Relaţia între alunecare şi aderenţă______________________________________________________________32.2 Forţa de aderenţă___________________________________________________________________________32.3 Coeficienţi de aderenţă__________________________________________________________________4

3. Istoria sistemului ABS_________________________________________________________________5

4. Sisteme ABS utilizate de Renault________________________________________________________64.1 Sisteme integrate___________________________________________________________________________64.2 Sistem adiţional____________________________________________________________________________6

5. Componente_________________________________________________________________________7

6. Dispunerea elementelor________________________________________________________________8

7. Principiul de funcţionare______________________________________________________________87.1 Schema de principiu_________________________________________________________________________87.2 ABS tip sistem adiţional_____________________________________________________________________9

8. Calculatorul sistemului ABS___________________________________________________________98.1 Strategia calculatorului______________________________________________________________________9

9. Ansamblul hidraulic_________________________________________________________________109.1 Prezentare________________________________________________________________________________109.2 Precauţii_________________________________________________________________________________10

10. Circuitul hidraulic__________________________________________________________________11

11. Elemente electrice__________________________________________________________________1511.1 Captorii de viteză roată____________________________________________________________________1511.2 Captorii longitudinali______________________________________________________________________1711.3 Contactorul STOP________________________________________________________________________1911.4 Captorul pentru cursă pedală frână___________________________________________________________19


Documents

Sistemul de Franare Cu ABS