Cum Functioneaza Sistemul de Franare Cu ABS

  • Published on
    27-Nov-2015

  • View
    54

  • Download
    1

Embed Size (px)

Transcript

Cum functioneaza sistemul de franare cu ABScu totii stim ca ABS-ul este o dotare a masinilor care ajuta la franare. Si mai stim ca este o trasatura de siguranta, care se ofera acum la toate masinile in varianta standard. Mai stim ca o masina cu ABS ne lasa sa viram chiar daca am apasat frana la maxim, pentru ca nu se blocheaza rotile. Dar cum se intampla toate astea?

Scurt istoricABS este denumirea prescurtata din germana - Antiblockiersystem, care se traduce prin Sistem anti-blocare a franei. Denumirea de ABS s-a pastrat pentru ca, neoficial, Mercedes-Benz, marca germana, a fost primul brand care a dotat o masina de serie cu un asemenea sistem modern, cum il stim azi. Dar nu e chiar asa. Istoria sistemului anti-blocare a franei dateaza inca din 1929, cand a fost inventat si utilizat de Gabriel Voisin pentru avioane, pentru ca sistemul clasic de franare era aproape imposibil la un avion cu elice frontala. In 1958, un sistem ABS a fost testat cu succes pentru motociclete, si asta datorita faptului ca multe accidente se datorau franarii bruste a rotii fata. Insa la acea vreme, sistemul era scump si nu a avut succes.Sistemele moderne pentru masini ce nu permit franei sa se blocheze au inceput sa apara in anii '70. Chrysler a dotat in 1971 modelul Imperial cu sistemul "Sure break", adica "frana sigura". Era un sistem ABS pentru toate cele 4 roti, cu 3 cai si un modul computerizat. Tot in 1971, General Motors a pus un sistem similar, dar numai pentru rotile din spate, la masinile Cadillac cu tractiune spate. La fel, cei de la Nissan au venit cu sistemul EAL - Electro Anti-Lock System, pentru modelul de varf Nissan President, dar ca si dotare optionala.

Mercedes in teste cu si fara sistem ABSCei care au dus la perfectiune sistemul si l-au oferit lumii asa cum il stim si in prezent au fost insa cei de la Mercedes-Benz, care au pus ABS-ul pe modelul de varf S-Class, in 1979. Sistemul era optional pana in 1992, cand a devenit standard pe toate masinile. Dupa Mercedes a venit si BMW, care, in 1980, oferea sistemul optional pentru Seria 7. Cei de la BMW, chiar daca nu au fost primii la masini, au fost primii care au dotat o motocicleta cu ABS, in 1988, modelul K100.Din ce este format un sistem ABS Principalele componente ale unui sistem anti-blocare sunt 4 la numar: senzori de viteza pentru roti, valve pentru conductele de franare (modulator de presiune), pompa speciala, controller electronic.

Modulator de presiune, controller si senzori de vitezaSenzorii de viteza sunt in prezent montati pe fiecare roata in parte. Mai demult, era montat un singur senzor, ce citea viteza de pe cutia de viteze sau de pe volanta. Ulterior au fost doi senzori, pentru rotile din fata, dar cel mai modern si mai bun sistem cuprinde cate un senzor pentru fiecare roata. Acesti senzori transmit viteza fiecarei roti modulului de control, care actioneaza diferit presiunea lichidului de frana pe fiecare roata. Valvele sunt acum incastrate intr-un distribuitor legat de pompa de frana. Acesta se cheama modulator. Modulatorul primeste informatii de la controllerul electronic, ce primeste la randul sau informatii de la cei 4 senzori de viteza. In functie de viteza fiecarei roti, controllerul transmite modulatorului ce presiune sa exercite asupra franelor. Cum functioneaza sistemul ABS - Senzorii de viteza citesc constant cat de repede se invarte fiecare roata. O decelerare rapida, instantanee, asa cum se intampla cand franezi brusc, transmite senzorului informatia ca roata tinde sa se blocheze. - Senzorul transmite informatia ca roata vrea sa se blocheze complet controllerului electronic. - Controllerul da informatia mai departe la modulatorul de presiune, care reduce presiunea din acea roata cu ajutorul valvelor. - rezultatul este ca roata va avea aceeasi viteza ca si masina, nu se va opri mai repede si nu se va bloca.

De unde este tremuratul pedalei cand franam brusc si avem ABS? Multa lumea recunoaste ca propria masina are sau nu ABS daca pedala de frana vibreaza puternic atunci cand se exercita o presiune mare. Adica vrei sa blochezi rotile, dar pedala tremura si oscileaza. Acel tremurat al pedalei vine de la actiunea valvelor care lasa presiunea lichidului din conducte sa scada, putin cate putin. Valvele se elibereaza si se blocheaza repede, ca sa nu lase presiunea sa scada deodata. La randul lor, valvele primesc impulsuri de la modulul electronic, cand sa elibereze presiunea si cand nu.De ce este mai buna franarea cu ABS decat blocarea totala a rotilor Studii ale centrelor de siguranta auto au aratat ca rotile au un punct optim de franare. O roata poate avea 0 aderenta, cand se invarte normal, sau 100%, atunci cand e complet oprita. Acele studii au demonstrat ca franarea este optima atunci cand frecarea ei este undeva pe la 15-20%. Asta face sistemul ABS: permite rotii sa se blocheze complet, adica sa adere perfect la asfalt, numai 15-20% din timp, blocand si deblocand rotile foarte des (pulsatiile din pedala de care ziceam mai sus).In afara de eficienta maxima a franarii, ABS-ul mai permite ceva soferilor: sa manevreze masina chiar si in franare maxima. Este stiut ca o masina fara ABS, daca are rotile blocate, nu va permite soferului sa dea de volan. Cu sistemul ABS, care blocheaza din cand in cand roata, soferul poate evita un obstacol, tragand de volan. Logic si fara indoiala, cea mai buna franare ar fi una cu presiunea constanta si progresiva asupra rotilor, "din picior". Insa pana si cei mai indemanatici piloti de curse, nu pot frana constant la fel de bine ca sistemul ABS. Tocmai de aceea, nu e de mirare ca toate masinile din ziua de azi vin cu astfel de sisteme in varianta standard. Care sunt punctele slabe ale unei masini cu ABS? Ca orice alt sistem electronic, si ABS-ul are punctele sale slabe. Oricum, mai putine decat avantaje. Este vorba de franarea pe gheata sau zapada. De obicei, o masina cu ABS va avea o distanta mai lunga de franare pe gheata sau zapada, decat o masina fara ABS. Si asta pentru ca in acest conditii, anvelopele de iarna sau chiar cele cu tinte metalice, functioneaza mai bine la frecare 100%. Adica o roata blocata pe zapada va frana mai repede decat una care se blocheaza sacadat, de la ABS. Asadar, e bine de tinut minte ca ABS-ul functioneaza ceva mai dificil pe timp de iarna.In plus, de exemplu, daca intalnim o situatie in care una dintre roti este in aer, in momentul franarii, aceasta se blocheaza automat, transmite prin senzori modului ca acea roata este oprita, presiunea scade si in momentul in care roata revine pe asfalt, franarea este foarte slaba. Sunt situatii rare, dar care sunt intalnite atunci cand masina nu are suspensiile corespunzatoare. Asadar, sper ca v-ati convins ca un sistem ABS este o minune tehnologica, menita sa ajute soferul si sa salveze vieti. Siguranta data de ABS consta atat intr-o franare mai buna, cat si in evitarea diferitelor obstacole, pietoni, masini, etc. Asa ca atunci cand va hotarati sa luati o masina la mana a doua, sa intrebati de ABS. Si de acum, atunci cand franati cu orice masina, stiti cum functioneaza acest sistem care va da un plus de siguranta.

Sistemul de frnare hidraulic pentru automobile (0) Capacitatea de frnare a unui automobil are o importan deosebit, deoarece determin direct securitatea activ a automobilului i posibilitatea de utilizare integral a vitezei i acceleraiei acestuia n timpul exploatrii. n timpul frnrii, o parte din energia cinetic acumulat de automobil se transform prin frecare n cldur, iar o parte se pierde pentru nvingerea rezistenelor la rulare. Echipamentul de frnare reprezint totalitatea sistemelor de frnare de pe un automobil, care au rolul de a reduce viteza automobilului parial sau pn la oprire i de a-l menine n poziie de staionare dac acesta a fost deja oprit. Sistemul de frnare de serviciu este compus din toate elementele ale cror funcii pot fi controlate astfel nct s permit conductorului auto s reduc viteza automobilului n timpul deplasrii pn la oprire. Sistemul de frnare de serviciu constituie principalul sistem de frnare al automobilului aflat la dispoziia conductorului auto. Acesta trebuie s funcioneze n mod sigur i eficient, indiferent de starea de ncrcare i vitez i s acioneze pe toate roile. Din punct de vedere constructiv sistemul de frnare de serviciu este acionat pe cale hidraulic, pneumatic sau hidropneumatic. De asemenea acionarea poate fi fcut cu sau fr servomecanism. Sistemul de frnare de parcare este compus din toate elementele care permit meninerea automobilului n poziie staionar, printr-o acionare mecanic, chiar i pe o suprafaa nclinat, un timp nelimitat, mai ales n absena conductorului auto. n cazul n care sistemul de frnare de serviciu se defecteaz sistemul de frnare de parcare are rolul unui sistem de frnare de siguran. Standardele n vigoare impun utilizarea unui sistem de frnare dublu. Dintre cinci variante posibile versiunile II (n paralel) i X au devenit opiuni standard ale productorilor de automobile.

Foto: Configuraii ale sistemului de frnare de serviciuSursa: e-automobile.roa. structura IIb. structura Xc. structura HId. structura LLe. structura HH1. primul circuit de frnare2. al doilea circuit de frnareStructura II - distribuie fora de frnare ntre cele dou puni; primul circuit frneaza puntea fa iar cel de-al doilea puntea spate.Structura X - distribuie fora de frnare pe diagonal; primul circuit frneaz rota fa stnga i roata spate dreapta, cel de-al doilea circuit frneaz roata fa dreapta i roata spate stnga.Structura HI - primul circuit frneaz ambele puni (fa + spate), cel de-al doilea circuit frneaz n paralel doar puntea fa.Structura LL - primul circuit frneaz puntea fa i o roat a punii spate n timp ce de-al doilea circuit frneaz n paralel doar puntea fa.Structura HH - este cel mai complex sistem, ambele circuite de frnare acionnd asupra celor patru roi ale automobilului. Alturi de sistemul de direcie, sistemul de frnare de pe un automobil este utilizat aproape integral n timpul deplasrii acestuia. Componentele sistemului de frnare trebuie astfel proiectate nct s utilizeze n mod optim fora de apsare pe pedal, for exercitat de ctre conductorul auto, i s menin la un nivel constant fora de frnare pentru o comand constant.

Foto: Componentele unui sistem de frnare hidraulic cu structur n paralel pentru automobileSursa: Bosch1. etrier cu disc de frn2. conduct flexibil3. element de mbinare4. conduct rigid5. pompa central6. rezervor lichid frn7. servomecanism8. pedal frn9. levier frn de parcare10. cablu acionare frn de parcare11. supap de reglare a presiunii12. frn cu tambur Pentru a opera asupra sistemului de frnare pe un autovehicul convenional (sistem de frnare mecano-hidraulic) conductorul auto aplic o for de apsare pe pedala de frn 8 deplasnd tija pistonul servomecanismului 7. Servomecanismul amplific fora de apsare pe pedal i o transmite pistonului pompei centrale 5. Pompa central face conversia forei din tij n presiune. Cele dou pistoane ale pompei central mresc presiunea lichidului de frn din conductele rigide 4 i flexibile 2 care se transmite mai departe frnelor cu disc 1 i frnelor cu tambure 12. n cazul unei avarii la unul dintre circuite sistemul rmne funcional datorit celui de-al doilea circuit. Rezervorul cu lichid de frn 6 conectat la pompa central are rolul de a compensa fluctuaiile de volum de lichid din sistemul de frnare. n timpul procesului de frnare, datorit deceleraiilor, puntea fa a automobilului este ncrcat cu o greutate mai mare dect cea a punii spate. Pentru a preveni frnarea excesiv a punii spate, ce poate provoca blocarea roilor acesteia, supapa de reglare a presiunii 11 moduleaz presiunea de frnare a punii spate n funcie de ncrcarea automobilului. Sistemul de frnare de parcare (frna de mn) acioneaz asupra roilor punii spate prin intermediul levierului 9 i a cablului 10.

Sistemul de frnare cu ABS - mod de funcionare (0) Sistemele de frnare, pe lng o serie de condiii generale pe care trebuie s le ndeplineasc (anumite deceleraii impuse, frnare progresiv, fr ocuri, efort minim de acionare, fiabilitate ridicat, intrarea rapid n funciune, construcie simpl i ieftin), trebuie s mpiedice blocarea roilor sau s menin alunecare ntre anumite limite.

Foto: Testarea sistemelor de frnareSursa: Continental Realizarea funciilor de mai sus este legat de importana care se acord asigurrii stabilitii n timpul rulrii. n aceeai msur se urmrete minimizarea distanei de frnare i reducerea uzurii excesive a pneurilor.De ce avem nevoie de ABS la automobile? n cazul blocrii roilor la frnarea automobilului pot s apar urmtoarele neajunsuri: pierderea stabilitii la blocarea roilor punii spate; pierderea controlului direciei cnd se blocheaz roile din fa; creterea spaiului de frnare, deoarece coeficientul de aderen la alunecarea roii este mai redus dect cazul n care roata se rotete. Pentru a mrii eficacitatea frnrii i a mbuntii stabilitatea i maniabilitatea autovehiculelor se folosesc sisteme de control automat al frnrii prin care se evit blocarea roilor indiferent de momentul de frnare aplicat i de coeficientul de aderen.

Foto: Dependena coeficientului de frecare de alunecarea roii unui automobilSursa: e-automobile.ro - coeficientul de frecare dintre roat i calea de rulare - alunecarea roii (dat de diferena dintre viteza roii i cea a automobilului) Sistemul ABS trebuie s menin alunecarea roii n domeniul stabil pentru a utiliza coeficientul de frecare optim. n cazul n care roata se blocheaz alunecarea tinde la 100% din domeniul instabil iar distana de frnare crete datorit unei fore de frecare mai mici. La frnarea unui vehicul, centru de greutate se deplaseaz spre puntea din fa, acestea nu preiau sarcini egale mai ales la frnri n curb. Din acest motiv anvelopele din punte spate pot pierde aderena mult mai uor dect cele de pe puntea din fa. Dac roile din spate derapeaz direcia n care se mic automobilul nu mai poate fi controlat prin sistemul de direcie. Sistemul de control automat permite reglarea frnrii n urmtoarele limite:a. la frnare sub limita de aderen a drumului, sistemul de control automat nu intervine, momentul de frnare meninndu-se la valoarea maxim comandat de conductorul auto.b. n cazul frnrii la limita de aderen a drumului, sistemul de control automat sesizeaz tendina de blocare a roii frnate i comand meninerea sau scderea presiunii n sistemul de frnare astfel nct s fie utilizat aderena maxim a drumului. La apariia tendinei de blocare a roii sistemul de control automat comand izolarea cilindrului de frn corespunztor, de restul sistemului de frnare. n funcie de accentuarea sau dispariia tendinei de blocare a roilor se comand reducerea sau creterea presiunii n cilindrul de frnare, executndu-se astfel o succesiune de cicluri de frnare-defrnare ce vor menine roata n zona optim de aderen.c. o frnare combinat are loc la parcurgerea zonelor cu aderen diferit, sistemul de control automat asigurnd prevenirea blocrii roilor, pe poriunile cu aderen sczut, i frnare maxim, pe poriunile cu aderen ridicat. De a...