PREFACIO
SISTEMAS DE SEGURIDAD EN EL AUTOMOVILElaborado por: Ing. Omar
Mena MBA.Aprobado por el Comit Acadmico:
Ambato, Enero del 2011 PRESENTACION
Este manual tcnico ha sido elaborado para las Tecnologas de
especializacin que desarrolla el INSTITUTO SUPERIOR TECNOLOGICO
SECAP - AMBATO.
El presente es el producto del avance tecnolgico entre el ISTSA
y el Docente del rea.
El objetivo del autor es que este manual tcnico sea material til
para la comprensin y desarrollo de conocimientos, destrezas y
habilidades en forma eficiente.
Si estos objetivos son cumplidos se facilitar al estudiante un
ptimo desarrollo de competencias tcnico metodolgicas, sociales y
personales, lo cual lo promocionar al campo profesional con slidas
bases tanto tericas como prcticas de la especialidad y bases del
buen comportamiento social y personal.
Esperamos que las competencias adquiridas en este curso utilicen
a lo largo de su vida profesional y sean el xito de su carrera.
Nombre:..NDICE DE CONTENIDOContenidoPag.
El control de traccin EDS5
Sistema ABS10
Dinmica del vehculo12
Fuerzas que intervienen en la rueda13
Principio de funcionamiento del ABS13
Tipos de Sistemas ABS16
Unidad hidrulica (Hidrogrupo)17
Calculador (Unidad Electrnica de Mando)22
Principales valores utilizados por la ECU24
Funcin del contactor de las luces de stop25
Detectores de rueda25
Esquema elctrico27
Air Bag28
Funciones del Air Bag28
Evolucin del Air Bag28
Descripcin del sistema29
La bolsa hinchable del Air Bag30
Composicin del generador de gas30
Contactor giratorio31
Modulo de mando31
Air Bag del pasajero32
Air Bag centralizado32
Control de traccin EDS
El control de traccin tiene varias siglas para designar una
misma funcin. Con sistemas distintos, la finalidad siempre es la
misma: evitar el deslizamiento de las ruedas motrices en el momento
de acelerar.El sistema EDS utiliza la instalacin de freno y
aprovecha el sistema ABS para su funcionamiento. Estos sistemas
buscan la mejor motricidad del vehculo para evitar el patinado de
los neumticos sobre firme deslizante o bajo una fuerte aceleracin,
comportndose el sistema EDS como un diferencial autoblocante.
El control de traccin, al igual que el control de estabilidad
ESP, se sirven de los sensores del antibloqueo de frenos para
funcionar. Pero a diferencia del segundo sistema, los controles de
traccin slo evitan que se produzcan prdidas de motricidad por
exceso de aceleracin, y no son capaces de recuperar la trayectoria
del vehculo en caso de excesivo subviraje o sobreviraje. Los hay
que slo actan sobre el motor (ASR Anti Slip Regulation), reduciendo
la potencia, aunque el conductor mantenga el acelerador pisado a
fondo, (ya sea mediante el control del encendido, la inyeccin o, en
algunos casos, incluso desconectando momentneamente algn cilindro).
Otros actan sobre los frenos (EDS), a modo de diferencial
autoblocante, pues frenan la rueda que patina para que llegue la
potencia a la que tiene ms adherencia. Tambin hay sistemas de
control de traccin que combinan la actuacin sobre motor y frenos,
denominndose tambin ASR o EDS segn sea el fabricante del
vehculo.
El diferencial en la transmisin del vehculo se usa para
compensar como su propio nombre indica la diferencia entre el n de
revoluciones entre las ruedas motrices de un mismo eje. El
funcionamiento del diferencial se nota sobre todo en las curvas,
evitando deslizamientos laterales del neumtico (debido a la
traccin), pero el problema viene debido a su concepcin ya que no es
un sistema apropiado para un reparto de fuerza motriz correcto en
fase de aceleracin sobre firme deslizante.El diferencial provocara
que la rueda que patina reciba toda la fuerza motriz, mientras que
a la rueda que puede traccionar se le elimina casi por completo
esta fuerza. La consecuencia de esto es el deslizamiento de una de
las ruedas a gran velocidad mientras que la otra rueda, la que
puede traccionar, se queda parada.
Si las dos ruedas motrices de un vehculo giran a la misma
velocidad, el reparto de fuerza motriz es el mismo con lo que la
traccin es muy favorable. Conseguir igualar la velocidad de ambas
ruedas motrices es el objetivo del sistema de control de traccin.
Este sistema recibe tambin el nombre de T.C.S. cuando se monta en
vehculos equipados con un sistema ABS Teves MK II.
El E.D.S. utiliza la inmensa mayora de los elementos originales
del ABS y slo necesita unos cuantos elementos adicionales: Bloque
de electrovlvulas adicionales TC
Presocontacto de seguridad en la cmara de amplificacin
Testigos de TCS y TCS CONTROL
Central de control simultneo del EDS y del ABS. El objetivo del
EDS es conseguir igualar la velocidad de giro de las dos ruedas
motrices. Cuando una rueda gira a ms velocidad que su contraria,
los sensores de rueda (comunes para el ABS y el EDS) informan de
tal situacin. La centralita elabora el siguiente proceso de
funcionamiento:
Activa una electrovlvula TC para comunicar la alta presin del
sistema con la electrovlvula principal del A.B.S.
Activa la electrovlvula principal, para tener alta tensin en las
pinzas a travs de los retenes de bomba de freno convencional.
Cierra la electrovlvula de admisin de la rueda que no quiere
frenar para evitar la llegada del lquido hasta su pinza.
La alta presin llega hasta la pinza de la rueda que patina y sta
se frena. Al igualar su giro con la otra rueda, se libera la presin
de frenado para evitar una disminucin de velocidad excesiva. El
proceso se repite desde el principio para conseguir igualar la
velocidad de giro de las dos ruedas.
Hay dos vlvulas:
Normalmente abierta: permite la llegada de alta presin desde el
conjunto bomba-acumulador hasta la vlvula principal. Esto sucede en
las fases de frenado convencional y con ABS, al igual que en un
sistema ABS normal sin control de traccin . Se cierra cuando entra
el ABS para evitar la llegada de alta presin hasta la cmara de
amplificacin.
Normalmente cerrada: slo se abre en funcionamiento EDS para
comunicar alta presin a la vlvula principal sin que esta presin
pase por la cmara de amplificacin. En el bloque TC llevamos un
presocontacto, su misin es detectar la llegada de presin a la cmara
de amplificacin durante el funcionamiento del EDS. La llegada de
alta presin a la cmara de amplificacin significa que el conductor
ha pisado el freno y por lo tanto el E.D.S. se debe desconectar. El
sistema de frenadoes preferente sobre el control de traccin. El
presocontacto completa la funcin de deteccin de frenado que realiza
el interruptor del pedal de freno como medida adicional de
seguridad.En el cuadro de instrumentacin se utilizan cuatro
testigos relacionados con el ABS/EDS.: Testigo ALERTA FRENO: bajo
nivel de lquido a baja presin.
Testigo ABS: indica el test del sistema a la puesta en contacto.
Su iluminacin en marcha indica avera del sistema antibloqueo de
frenos.
Testigo EDS: se enciende cuando el sistema antipatinado entra en
funcionamiento. Es normal que se encienda cuando se acelera
bruscamente sobre firme deslizante para indicar al conductor que el
sistema funciona correctamente.
Testigo EDS CONTROL: se enciende cuando existe una avera en el
control de traccin.
El sistema EDS se ve complementado con el control del
funcionamiento del motor del vehculo mediante el E.T.S. o mariposa
electrnica. El E.T.S. asla al acelerador del vehculo del mando
sobre la mariposa de gases. Esta mariposa es gobernada por un
servomotor controlado por una unidad de control.Cuando el conductor
pisa pedal del acelerador, el movimiento es detectado por un
potencimetro que a su vez enva una seal elctrica a la central para
que desplace en consecuencia la mariposa. Este sistema es necesario
porque el T.C.S. slo puede igualar la velocidad de giro de las
ruedas de un mismo eje. Si se trata de evitar que ambas ruedas
patinen (mayor velocidad de ruedas delanteras con respecto a las
traseras) el EDS no podr lograrlo.Cuando ambas ruedas delanteras
derrapan, el E.T.S. o mariposa electrnica entra en funcionamiento
para recortar potencia al motor y evitar el deslizamiento. Se puede
decir que el EDS busca igualar la velocidad de las ruedas motrices
del mismo eje,mientras que el E.T.S. busca igualar la velocidad de
giro del eje delantero respecto al trasero. Por supuesto el E.T.S.
recibir tambin informacin de los sensores de giro de rueda para
poder detectar las diferencias de velocidad.
Decir por ltimo, que no hay posibilidad de provocar
sobrecalentamientos peligrosos de las pastillas de freno bajo la
accin del T.C.S. debido a que la central cortar el funcionamiento
del antipatinado por encima de un determinado tiempo para evitar
estos problemas.
En la fase de funcionamiento del EDS la presin de frenado no es
generada por el conductor ya que no pisa el pedal de freno por lo
que la bomba elctrica situada en el hidrogrupo se encargara de
generar la presin necesaria que se aplicar a la pinza de freno de
la rueda que est patinando para frenar su velocidad.
La entrada en funcionamiento de la bomba elctrica provoca la
creacin de presin para el frenado. Las vlvulas de presin
diferencial reducen las presin creada por la bomba hasta unos 60
bares para evitar bloquear la rueda. Las vlvulas E.D.S. estn
activadas cortando la comunicacin de freno hacia las ruedas
traseras.
El sistema E.D.S. dispone de un potencimetro conectado a la
membrana del servofreno que indica el recorrido del pedal de freno.
La seal de este potencimetro se utiliza para detectar frenado por
parte del conductor. Con el potencimetro tambin se consigue
informar a la central de la intensidad con la que el conductor pisa
el pedal.El detectar frenado a travs de este potencimetro tambin
provoca la desconexin del E.D.S. si el sistema est en
funcionamiento.
Sistema ABS/EDSEl sistema antibloqueo ABS (Antilock Braking
System) 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: 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.
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 elementosforman el sistema ABS.
Dinmica del vehculoUn 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 dinmica del vehculo. 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 ruedaSe pueden dividir en
cuatro:
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 ABSSe pueden encontrar diferentes sistemas
ABS, clasificndolos 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:
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.
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:
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 adems 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.
Electrovlvulas: estn constituidas de un solenoide y de un
inducido mvilque 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 electrovlvulas 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.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:
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).
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).
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.
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
Esquema en posicin de funcionamiento para aumento de presin.
Esquema en posicin de funcionamiento para mantenimiento de
presin.
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 motor-bomba (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: 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.
El autodiagnstico es un proceso automtico que permite al
calculador:
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:
Tests internos del calculador.
Tests de uniones: alimentacin, rel de electrovlvulas,
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).
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
electrovlvulas).
Informaciones calculadas. 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 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
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 ruedaLos 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
Air bag
El airbag (o bolsa hinchable) es un conjunto de seguridad
adicional al cinturn de seguridad, representando por lo tanto un
complemento del cinturn de seguridad. El airbag esta constituido
por una bolsa que, debido a su hinchado instantneo, se interpone
entre el cuerpo del conductor y el volante o el cuerpo del pasajero
y el salpicadero, con lo que permite evitar los impactos en la
cabeza.
En ningn caso se debe disparar el airbag en las condiciones
siguientes:
Sobre una calzada en mal estado (muy bacheada).
A consecuencia de un choque lateral o de un choque trasero
(siempre y cuando no lleven airbags laterales).
A consecuencia de un choque contra una acera de altura inferior
a 150 mm.
A consecuencia de un choque frontal ligero o a velocidades
inferiores a 20 km\h.
Este sistema est previsto para efectuar todas las funciones que
se describen a continuacin:1. Deteccin del choque frontal o
lateral.
2. Mando de encendido de un compuesto qumico mediante un
fulminante (produccin de nitrgeno).
3. Proporcionar la energa de seguridad para activacin del airbag
en caso de destruccin de batera (pila o condensador).
4. El hinchado rpido e instantneo de la bolsa (menos de 3/100 de
segundo).
5. El deshinchado de la bolsa en un tiempo muy corto (libertad
de movimiento del conductor despus del impacto).
El proceso de activacin del airbag desde que se produce el
impacto del vehculo hasta que el dispositivo cumple con su funcin,
sigue una serie de pasos y de tiempos de activacin. Para
comprobarlo se ve en la siguiente animacin.Evolucin del airbag
Airbag autnomo (con su propia reserva de energa). Dos pilas (una
principal y otra secundaria) integradas en el sistema (o no)
aseguran el disparo del generador de gas.El volante contiene una
bolsa hinchable, un generador de gas, una espoleta (o fulminante),
un testigo luminoso de buen funcionamiento del sistema y una unidad
de control electrnico del disparo (con captador y sistema de
vigilancia del encendido incorporados).
Airbag centralizado (sin airbag de pasajero). La almohada del
volante contiene una bolsa hinchable, un generador de gas y
espoleta (fulminante). En cambio un contactor giratorio efecta la
conexin con un modulo electrnico de disparo, exterior al volante.
que gestiona el buen funcionamiento del testigo luminoso del
airbag, situado en el salpicadero.
Airbag centralizado (con airbag de pasajero). El montaje en el
volante se mantiene igual, residiendo la diferencia fundamental en
el modulo electrnico de disparo (mando suplementario con conector
de dos vas, para el disparo del airbag del pasajero) y el testigo
luminoso que asegura tanto el funcionamiento del airbag del
conductor como el del pasajero.
Airbag centralizado (con airbags laterales). Este sistema suma
al anterior los airbags laterales.
Sistema de airbag de conductor centralizado (con o sin airbag de
pasajero)Descripcin del sistema:Un contactor giratorio (3) asegura
la conexin elctrica entre el volante y la columna de direccin,
estando situado entonces el mdulo elctrico de disparo en el
exterior del volante (2).Solo la bolsa hinchable (1) (provista con
el generador de gas pirotcnico y su fulminante) queda fijada en el
centro del volante. Un conector (4) permite la conexin con el
volante.
La bolsa hichable (5) (figura de la derecha) que esta fijada en
el centro del volante se acompaa de un soporte metlico (3) y un
generador de gas (4) y un tapacubo almohadillado (6).
La bolsa hinchable de airbag (5) (constituida por un material a
base de nylon recubierto con neopreno), esta plegada en una
envoltura de plstico que presenta, en el centro, unas marcas de
predesgarro para permitir la salida rpida de la bolsa. La parte
trasera de la bolsa tiene una abertura libre calibrada para
permitir el deshinchado rpido y controlado de la bolsa despus de su
hinchado.
Nota: a tener en cuenta
no tratar de desarmar el conjunto del modulo de airbag (2) para
efectuar alguna reparacin.
En caso de desplegarse, no se puede reparar, por lo que es
obligatorio cambiarlo.
Una vez desmontado, colocar el mdulo del airbag sobre una
superficie plana y al abrigo de cualquier fuente de calor.
Composicin del generador de gasEsta constituido por una caja
metlica (B) (llamada tambin difusor) de acero de alta
resistencia.Un cebo con pastilla explosiva incorporado (E) permite
el autoencendido del compuesto (A) (sustancias qumicas).El
encendido combustible contenido en la cmara de combustin (D)
desencadena la explosin de las pastillas de sodio que permiten
liberar nitrgeno a presin y minsculas partculas de polvo..Este gas
desprendido a 240 bar aproximadamente de presin, permite hinchar
rpidamente la bolsa plegada del airbag (55 ms. aprox.).El nitrgeno
y estas partculas de polvo despus son enfriados y filtrados por el
filtro metlico (C) en el momento de desplegarse el airbag
Nota: ciertos tipos de generadores de gas poseen un sistema de
seguridad integrado. Si la presin obtenida en el espacio de
combustin resulta ser superior al valor mximo preconizado, se abre
la base de la cmara de combustin para permitir la evacuacin del
conjunto de gas y partculas de polvo al espacio del volante sin
poner en peligro a los ocupantes del vehculo.
Contactor giratorioEl contactor giratorio efecta la conexin
elctrica entre los diferentes mandos del volante (incluyendo el
mdulo de airbag) durante su giro completo, con la columna de
direccin.
Este dispositivo esta compuesto por dos rotores:
1. Un rotor exterior (F) solidario respecto al mando de las
luces por medio de grapas o tornillos de sujecin.
2. Un rotor interior (G) arrastrado por el volante de
direccin.
Los dos rotores estn unidos por dentro por un cable de conexin
en forma de banda helicoidal generalmente de plstico, con varios
conductores integrados. Esta cinta de conexin flexible se arrolla y
desenrolla segn la posicin del volante.
Modulo electrnico de mando (o unidad de control)Normalmente se
encuentra situado debajo del asiento del pasajero o fijado en el
tnel de la caja de velocidades, pero siempre colocado en una
posicin en que est protegido del habitculo.
Hay que respetar ciertas normas de situacin:
Una fijacin rgida a la carrocera del vehculo.
Un montaje con una orientacin bien precisa de la unidad de
control indicada por la presencia de una flecha (A) figura de abajo
(orientada hacia la parte delantera del vehculo).
La mayora de los mdulos electrnicos tienen su propia masa para
evitar las eventuales cadas de tensin.
Esta unidad de control gestiona tanto el sistema de airbag de
conductor como de pasajero.Desde el momento de dar el contacto, la
unidad de control efecta su autodiagnostico, as como la prueba
completa de todos los componentes elctricos y electrnicos de los
sistemas de airbag.Todo el sistema es operativo al cabo de 4 o 6
segundos aprox. (Segn el modelo), es decir en el mismo instante de
apagarse el testigo. Por contra, si ste no se enciende, parpadea o
queda encendido al cabo de 4 a 6 segundos, se ha detectado alguna
anomala.
Componentes bsicos principales de una unidad de control (excepto
montaje especial):
Un captador de impacto (B) (de silicio micromecnico) emite y
transmite una seal elctrica cuando esta expuesto a un cierto de
deceleracin.
Un captador de aceleracin (C) (o captador de seguridad) detecta
el valor exacto de deceleracin (solo en el sentido longitudinal del
vehculo). Con ello impide un encendido fortuito de los generadores
de gas.
El mdulo tambin tiene incorporada una alimentacin estabilizada
(D) (transformador de tensin con acumulador), que le permite
disponer de energa elctrica propia con el fin de que pueda mandar
las ordenes de disparo incluso si la colisin hace que la batera
reviente o se desconecte durante el mismo inicio del impacto.
Tambin dispone de un microprocesador (E) que amplifica y procesa la
seal producida por el captador de impacto.
Por ultimo, el modulo electrnico consta tambin de una unidad de
diagnosis, que puede ser consultada por el mecnico con la unidad de
diagnosis adecuada. Los datos almacenados en la memoria de averas
no pueden ser borrados si el equipo ha sido disparado. En este
caso, la luz testigo se habr encendido y permanecer as hasta que se
cambie el equipo dando a entender que ha quedado definitivamente
inutilizado y fuera de servicio.
Airbag de pasajero: El conjunto del mdulo airbag de pasajero (G)
(figura de abajo) est montada generalmente encima de la bandeja en
un alojamiento dispuesto especialmente.A menudo est constituido por
un soporte de colocacin (H) con uno o dos generadores de gas (I),
una bolsa de airbag hinchable (J) y un tapacubo de plstico
almohadillado protector (K) que tiene unas lineas de predesgarro
para permitir la salida rpida de la bolsa hinchable (J)
(previamente plegada) en caso de disparo del sistema.
En el ejemplo de instalacin de la figura de abajo aparte de los
airbags vemos los pretensores de cinturn que son los dispositivos
que siempre van ligados a los airbags
Airbag centralizado (con airbags laterales).En caso de accidente
lateral en un vehculo los airbags frontales no sirven para nada por
lo que se recurre a los airbags laterales.La forma de actuar del
airbag lateral es totalmente diferente de la forma de actuar que
hasta ahora hemos visto en los airbags frontales. En este caso no
se trata de interponerse entre el cuerpo de la persona y la
carrocera sino de separar el cuerpo de la persona de la zona
lateral que esta sufriendo la colisin. As lo que se consigue con el
airbag lateral es separar el cuerpo del ocupante de aquella zona
que se esta deformando y, al mismo tiempo hacerlo con una rapidez
superior a la que se esta produciendo en el mismo golpe. Esta
separacin del cuerpo de la zona de colisin lo protege de heridas
graves que pueden producirse, por ejemplo, cuando se hunde hacia el
interior una puerta.La disposicin de los elementos que forman un
sistema de airbag lateral se ven en la figura de abajo. Se pueden
ver los dos airbags laterales adosados a los asientos que van
provistos de una unidad electrnica de control cada uno. Cada una de
estas unidades que son independientes entre s, se encuentran
instaladas en el larguero de la carrocera de su lado respectivo. El
sistema airbag dispone de una luz testigo en el panel de
instrumentos que indica el funcionamiento del sistema, as como una
toma de diagnosis para el control de las averas. En el caso de los
airbags laterales es necesario que se mantengan de la misma forma
como estn montados de fbrica, es decir, los asientos no deben
admitir fundas ni tampoco cambiar la rigidez de la estructura
colocando, de manera opcional por ejemplo, un techo practicable u
otras zonas de debilitacin de la carrocera.
Bibliografa:
www.mecanicavirtual.orgSistemas para la estabilizacin del
vehculo Robert Bosch GmbH
INSTITUTO SUPERIOR TECNOLGICO SECAP AMBATOAvenida Bolivariana y
el CndorTelefax: 2846214 2410330 2410331 2850769
Fax: (03)241941 Web site: www.istsecap.ec.kzAmbato Ecuador
Fecha de elaboracin: 2011- 02- 03
Nota:En caso de reproduccin de este documento, hacer referencia
a la fuente.
PARTICIPANTE:
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