La estructura y el principio de funcionamiento del sistema ABS.

El kit de seguridad activa de los automóviles modernos incluye varios asistentes y sistemas que permiten prevenir una situación de emergencia o minimizar las lesiones humanas durante un accidente.

Entre estos elementos se encuentra el sistema de frenos antibloqueo. ¿Lo que es? ¿Cómo funciona el ABS moderno? ¿Cómo funciona el ABS y cómo conducir un automóvil cuando este sistema está encendido? Las respuestas a estas preguntas se pueden encontrar en esta revisión.

¿Qué es el sistema de frenos antibloqueo?

Sistema de frenos antibloqueo significa un conjunto de elementos electrohidráulicos que se instalan en el chasis del automóvil y están asociados a sus frenos.

Proporciona una mejor tracción en la superficie de la carretera, evitando que las ruedas se detengan por completo durante el frenado en superficies inestables. Esto sucede a menudo en carreteras con hielo o mojadas.

historia

Este desarrollo se presentó por primera vez al público en la década de 1950. Sin embargo, no podría llamarse concepto, porque esta idea se desarrolló a principios del siglo XX. Así, el ingeniero J. Francis en 1908 demostró el trabajo de su "Regulador", que evitaba el deslizamiento de las ruedas en el transporte ferroviario.

Un sistema similar fue desarrollado por el mecánico e ingeniero G. Voisin. Trató de crear un sistema de frenado para aeronaves que regulara de forma independiente el efecto hidráulico sobre los elementos de frenado para que las ruedas de la aeronave no se deslizaran por la pista como resultado del frenado. Realizó experimentos con modificaciones de tales dispositivos en la década de 20.

Sistemas tempranos

Por supuesto, como en el caso de todos los primeros desarrollos de cualquier invención, inicialmente el sistema que evita el bloqueo tenía una estructura compleja y primitiva. Entonces, el mencionado Gabriel Voisin usó un volante y una válvula hidráulica conectada a la línea de freno en sus diseños.

El sistema funcionó de acuerdo con este principio. El volante se unió a un tambor en una rueda y se hizo girar con él. Cuando no hay patinaje, el tambor y el volante giran a la misma velocidad. Tan pronto como la rueda se detiene, el tambor frena con ella. Debido a que el volante sigue girando, la válvula de la línea hidráulica se abrió ligeramente, reduciendo la fuerza sobre el tambor de freno.

Este sistema ha demostrado ser más estable para el vehículo, ya que en caso de derrape, el conductor aplica instintivamente los frenos aún más, en lugar de realizar este procedimiento con suavidad. Este desarrollo ha aumentado la eficiencia de frenado en un 30 por ciento. Otro resultado positivo: menos neumáticos rotos y desgastados.

Sin embargo, el sistema recibió el debido reconocimiento gracias a los esfuerzos del ingeniero alemán Karl Wessel. Su desarrollo fue patentado en 1928. A pesar de ello, la instalación no se utilizó en transporte debido a importantes fallas en su diseño.

Un sistema de frenos antideslizante realmente funcional se utilizó en la aviación a principios de la década de 50. Y en 1958, el kit Maxaret se instaló por primera vez en una motocicleta. El Royal Enfield Super Meteor estaba equipado con un sistema de frenos antibloqueo que funcionaba. El sistema fue monitoreado por el Laboratorio de Carreteras. Los estudios han demostrado que este elemento del sistema de frenado reducirá significativamente los accidentes de motocicleta, la mayoría de los cuales ocurren precisamente debido al patinaje cuando la rueda se bloquea durante el frenado. A pesar de tales indicadores, el director jefe del departamento técnico de la compañía de motocicletas no aprobó la producción en masa de ABS.

En los automóviles, solo se utilizó un sistema antideslizante mecánico en algunos modelos. Uno de ellos es el Ford Zodiac. El motivo de esta situación fue la baja fiabilidad del dispositivo. Solo desde los años 60. el sistema de frenos antibloqueo electrónico se ha abierto camino en el famoso avión Concorde.

Sistemas modernos

El principio de modificación electrónica fue adoptado por un ingeniero del Centro de Investigación Fiat y llamó al invento Antiskid. El desarrollo se vendió a Bosch, después de lo cual recibió el nombre de ABS.

En 1971, el fabricante de automóviles Chrysler introdujo un sistema controlado por computadora completo y eficiente. Un año antes, el Ford estadounidense utilizó un desarrollo similar en su icónico Lincoln Continental. Poco a poco, otros importantes fabricantes de automóviles también tomaron el relevo. A mediados de los 70, la mayoría de los vehículos con tracción trasera tenían sistemas electrónicos de frenos antibloqueo en las ruedas motrices, y algunos estaban equipados con una modificación que funcionaba en las cuatro ruedas.

Desde 1976, se ha utilizado un desarrollo similar en el transporte de mercancías. En 1986, el sistema se denominó EBS, ya que funcionaba íntegramente en electrónica.

Propósito del sistema de frenos antibloqueo

A menudo, al frenar en una superficie inestable (hielo, nieve enrollada, agua sobre el asfalto), el conductor observa una reacción completamente diferente a la que esperaba: en lugar de reducir la velocidad, el vehículo se vuelve incontrolable y no se detiene en absoluto. Además, presionar el pedal del freno con más fuerza no ayuda.

Cuando los frenos se aplican bruscamente, las ruedas se bloquean y, debido al mal agarre en la pista, simplemente dejan de girar. Para evitar que suceda este efecto, debe aplicar suavemente los frenos, pero en una emergencia, el conductor presiona incontrolablemente el pedal hasta el piso. Algunos profesionales presionan y sueltan el pedal del freno varias veces para reducir la velocidad del vehículo en superficies inestables. Gracias a esto, las ruedas no se bloquean y no patinan.

Por triste que parezca, no todo el mundo logra dominar esta habilidad, y algunos ni siquiera lo consideran necesario, sino que simplemente compran neumáticos profesionales costosos con mayor fiabilidad de agarre. Para tales casos, los fabricantes equipan la mayoría de sus modelos con un sistema de frenos antibloqueo.

El ABS le permite mantener el control del automóvil en una situación de emergencia, evitando que las ruedas se detengan por completo cuando se aplica el freno.

Dispositivo ABS

El dispositivo de ABS moderno incluye una pequeña cantidad de elementos. Consiste en:

• Sensor de rotación de ruedas. Tales dispositivos están instalados en todas las ruedas. La centralita electrónica analiza los parámetros que provienen de cada uno de estos sensores. Según los datos recibidos, la ECU activa / desactiva el sistema de forma independiente. Muy a menudo, estos dispositivos de seguimiento funcionan según el principio de un sensor Hall;
• Unidad de control electrónico. Sin él, no funcionará, porque se necesitan "cerebros" para recopilar información y activar el sistema. En algunos automóviles, cada sistema tiene su propia ECU, sin embargo, los fabricantes suelen instalar una unidad que procesa todos los elementos del sistema de seguridad activa (estabilidad direccional, ABS, control de tracción, etc.);
• Dispositivos ejecutivos. En el diseño clásico, estos elementos son un bloque con un conjunto de válvulas, acumuladores de presión, bombas, etc. A veces, en la literatura técnica puede encontrar el nombre de hidromodulador, que se aplica a estos elementos.

Una característica del sistema ABS es que no se puede conectar al sistema de frenado de ni siquiera el automóvil más nuevo. La mayoría de las veces, son un conjunto que simplemente se conecta a la línea de freno y al sistema eléctrico de la máquina.

Principio de funcionamiento del ABS

Convencionalmente, el trabajo del sistema de frenos antibloqueo se divide en 3 etapas:

1. Bloqueo de ruedas: la ECU envía una señal para activar el sistema;
2. Actuación del actuador: el bloque hidráulico cambia la presión en el sistema, lo que conduce al desbloqueo de las ruedas;
3. Desactivación del sistema cuando se restablece la rotación de la rueda.

Vale la pena considerar que todo el proceso está controlado por algoritmos integrados en el software de la unidad de control. La fiabilidad del sistema radica en el hecho de que se activa incluso antes de que las ruedas pierdan tracción. Un análogo que funciona solo sobre la base de los datos de rotación de la rueda tendría un diseño y un principio de funcionamiento más simples. Sin embargo, tal sistema no funcionaría mejor que los primeros diseños de Gabriel Voisin.

Por esta razón, el ABS no reacciona a los cambios en la velocidad de las ruedas, sino a la fuerza de presionar el pedal del freno. Es decir, el sistema se dispara de antemano, como si avisara de un posible derrape, determinando tanto la velocidad de rotación de las ruedas como la fuerza de pisada del pedal. La unidad de control calcula el posible deslizamiento y activa el actuador.

El sistema funciona según el siguiente principio. Tan pronto como surge una situación de emergencia (el conductor ha pisado con fuerza el pedal del freno, pero las ruedas aún no están bloqueadas), el hidromodulador recibe una señal de la unidad de control y cierra dos válvulas (en la entrada y la salida). Esto estabiliza la presión de la línea.

A continuación, el actuador pulsa el líquido de frenos. En este modo, el modulador hidráulico puede proporcionar un arranque lento de la rueda o aumentar / disminuir independientemente la presión del líquido de frenos. Estos procesos dependen de la modificación del sistema.

Cuando se activa el ABS, el conductor lo sentirá inmediatamente por la pulsación frecuente, que también se transmite al pedal. Puede saber si el sistema está activo o no por la caricia en el botón de activación. El mismo principio de funcionamiento del sistema repite la habilidad de los conductores experimentados, solo que lo hace mucho más rápido, aproximadamente 20 veces por segundo.

Tipos de sistemas de frenos antibloqueo

Gracias a la mejora de los sistemas de seguridad activa, se pueden encontrar cuatro variantes de ABS en el mercado de autopartes:

• Un canal solo. La señal a la unidad de control y viceversa se alimenta simultáneamente a través de una sola línea cableada. La mayoría de las veces, los automóviles con tracción delantera están equipados con él, y solo en las ruedas motrices. Este sistema funciona independientemente de qué rueda esté bloqueada. Esta modificación tiene una válvula en la entrada del hidromodulador y otra en la salida. También usa un sensor. Esta modificación es la más ineficaz;
• Dos canales. En tales modificaciones, se utiliza un denominado sistema de a bordo. Controla el lado derecho por separado del izquierdo. Esta modificación ha demostrado ser bastante fiable, ya que en caso de emergencia el coche se lleva a un lado de la carretera. En este caso, las ruedas de los lados derecho e izquierdo están en una superficie diferente, por lo tanto, el ABS también debe enviar señales diferentes a los actuadores;
• Tres canales. Esta modificación se puede llamar con seguridad un híbrido de la primera y la segunda. En dicho ABS, las pastillas de freno traseras están controladas por un canal, como en el primer caso, y las ruedas delanteras funcionan según el principio de un ABS a bordo;
• Cuatro canales. Ésta es la modificación más eficaz hasta la fecha. Tiene un sensor individual y un hidromodulador para cada rueda. Una ECU controla la rotación de cada rueda para una tracción máxima.

Modos de funcionamiento

El funcionamiento de un sistema ABS moderno se puede llevar a cabo en tres modos:

1. Modo de inyección. Este es el modo estándar, que se utiliza en todas las variedades clásicas del sistema de frenos. En un sistema de frenos antibloqueo, la válvula de escape está cerrada y la válvula de admisión está abierta. Debido a esto, cuando se presiona el pedal del freno, el fluido comienza a moverse en el circuito, poniendo en movimiento el cilindro de freno de cada rueda.
2. Modo de espera. En este modo, la unidad de control detecta que una de las ruedas está desacelerando mucho más rápido que las otras. Para evitar la pérdida de contacto con la carretera, el ABS bloquea la válvula de entrada de la línea de una rueda en particular. Gracias a esto, no hay fuerza en la pinza, pero al mismo tiempo las otras ruedas continúan desacelerándose.
3. Modo de liberación de presión. Este modo se activa si el anterior no pudo hacer frente al bloqueo de rueda resultante. En este caso, la válvula de entrada de la línea continúa cerrada, y la válvula de salida, por el contrario, se abre para aliviar la presión en este circuito.

La eficacia del frenado cuando el sistema ABS está activado depende de la eficacia con la que cambie de un modo a otro. A diferencia de un sistema de frenado estándar, con ABS activado, no es necesario aplicar los frenos repetidamente para evitar que las ruedas pierdan tracción. En este caso, el conductor debe pisar a fondo el pedal del freno. El resto del trabajo lo hará el propio sistema.

Características de conducir un automóvil con ABS

Tan confiable como es el sistema de frenado en un automóvil, no elimina la necesidad de la atención del conductor. El sistema de frenos antibloqueo tiene sus propias características. Si no se tienen en cuenta, el automóvil puede perder estabilidad. Estas son las reglas básicas para emergencias:

1. Si el automóvil está equipado con un ABS simple, entonces para que se active, debe presionar bruscamente el pedal del freno. Algunos modelos modernos están equipados con un asistente de freno. En este caso, la centralita detecta la posibilidad de pérdida de tracción y enciende este asistente. Incluso con una ligera presión sobre el pedal, el sistema se activa y aumentará independientemente la presión en la línea hasta el parámetro deseado;
2. Como ya se mencionó, cuando se activa el sistema, el pedal del freno pulsa. Un conductor inexperto piensa inmediatamente que algo le ha pasado al coche y decide soltar el freno;
3. Cuando se conduce con llantas con clavos, es mejor apagar el ABS, ya que las clavijas en las llantas tienen su efectividad justo cuando la rueda está bloqueada;
4. Mientras conduce sobre nieve suelta, arena, grava, etc. El ABS también es más inútil que útil. El caso es que una rueda bloqueada frente a él recoge un pequeño bache del material que compone la carretera. Esto crea una resistencia adicional al deslizamiento. Si la rueda gira, no habrá tal efecto;
5. Además, es posible que el sistema ABS no funcione adecuadamente cuando se conduce rápido en superficies irregulares. Incluso con una ligera frenada, una rueda en el aire se detendrá rápidamente, lo que provocará que la unidad de control active el dispositivo cuando no sea necesario;
6. Si el ABS está activado, los frenos también deben usarse durante la maniobra. En un automóvil normal, esto solo provocará un derrape o subviraje. Sin embargo, el automóvil con ABS está más dispuesto a escuchar el volante cuando el sistema antibloqueo está activo.

Rendimiento de frenado

El sistema ABS no solo acorta la distancia de frenado, sino que también proporciona el máximo control sobre el vehículo. En comparación con un automóvil que no está equipado con este sistema, los vehículos con ABS definitivamente frenarán de manera más efectiva. No necesita ser probado. Además de una distancia de frenado más corta en un automóvil de este tipo, los neumáticos se desgastarán de manera más uniforme, ya que las fuerzas de frenado se distribuyen uniformemente en todas las ruedas.

Este sistema será especialmente apreciado por los conductores que circulan a menudo por carreteras con superficies inestables, por ejemplo, cuando el asfalto está mojado o resbaladizo. Aunque ningún sistema es capaz de eliminar por completo todos los errores, proteger a los conductores de una emergencia (nadie ha cancelado la atención y la previsión del conductor), los frenos ABS hacen que el vehículo sea más predecible y manejable.

Dado el alto rendimiento de frenado, muchos expertos recomiendan que los principiantes se acostumbren a conducir vehículos con ABS, lo que aumentará la seguridad en la carretera. Por supuesto, si el conductor viola las reglas de adelantamiento y los límites de velocidad, el sistema ABS no podrá prevenir las consecuencias de tales violaciones. Por ejemplo, no importa cuán efectivo sea el sistema, es inútil si el conductor no ha preparado el automóvil para el invierno y continúa conduciendo con neumáticos de verano.

funcionamiento ABS

El sistema ABS moderno se considera un sistema fiable y estable. Puede funcionar correctamente durante mucho tiempo, pero aún necesita un funcionamiento adecuado y un mantenimiento oportuno. La unidad de control rara vez falla.

Pero si tomamos los sensores de rotación de las ruedas, este es el punto más vulnerable en dicho sistema. La razón es que el sensor determina la velocidad de rotación de la rueda, lo que significa que debe instalarse muy cerca de ella, en el cubo de la rueda.

Cuando el automóvil se conduce a través de lodo, charcos, arena o nieve húmeda, el sensor se ensucia mucho y puede fallar rápidamente o dar valores incorrectos, lo que provocará inestabilidad en el sistema. Si la batería está baja o el voltaje en el sistema de a bordo del automóvil es bajo, la unidad de control apagará el sistema debido a que el voltaje es demasiado bajo.

Si el sistema falla, el coche no perderá los frenos. Justo en este caso, el conductor debe poder reducir la velocidad en una carretera inestable con la ayuda de un sistema de frenado clásico.

Rendimiento ABS

Así, el sistema ABS te permite realizar una frenada de emergencia con mayor seguridad, y también posibilita realizar maniobras con el pedal del freno pisado a fondo. Estos dos importantes parámetros hacen de este sistema una parte integral de un vehículo equipado con un sistema avanzado de seguridad activa.

La presencia de ABS es opcional para un automovilista experimentado. Pero un principiante tiene que aprender muchas habilidades diferentes en los primeros años, por lo que es preferible que el automóvil de dicho conductor tenga varios sistemas que proporcionen una red de seguridad.

Un conductor experimentado sin dificultad (especialmente si ha estado conduciendo su automóvil durante muchos años) podrá controlar el momento de parada de la rueda cambiando el esfuerzo en el pedal del freno. Pero incluso con una larga experiencia de manejo, un sistema multicanal puede competir con esa habilidad. La razón es que el conductor no puede controlar la fuerza en una rueda individual, pero el ABS sí puede (un sistema de un solo canal funciona como un conductor experimentado, cambiando la fuerza en toda la línea de freno).

Pero el sistema ABS no puede considerarse una panacea en situaciones de emergencia en cualquier carretera. Por ejemplo, si el automóvil patinó en la arena o en la nieve suelta, por el contrario, provocará una mayor distancia de frenado. En tal camino, por el contrario, será más útil bloquear las ruedas: se entierran en el suelo, lo que acelera el frenado. Para que el automóvil sea universal en cualquier tipo de superficie de la carretera, los fabricantes de modelos de automóviles modernos equipan sus productos con un ABS conmutable.

¿Cuáles son las fallas?

En cuanto a la fiabilidad del sistema de frenos antibloqueo, este es uno de los sistemas más fiables del coche. Sus elementos rara vez fallan, y la mayoría de las veces esto se debe a la violación de las reglas de operación y mantenimiento. Todos los componentes electrónicos están protegidos de forma fiable contra sobrecargas mediante fusibles y relés, por lo que la unidad de control no fallará.

Las fallas más comunes del sistema son las fallas de los sensores de las ruedas, ya que se encuentran en lugares donde es extremadamente difícil evitar que el agua, el polvo o la suciedad entren en ellos. Si el cojinete de la maza está demasiado flojo, los sensores no funcionarán correctamente.

Otros problemas ya están asociados más con los sistemas de acompañamiento del automóvil. Un ejemplo de esto es la caída de tensión en la red eléctrica de una máquina. En este caso, el ABS se desactivará debido al relé activado. El mismo problema se puede observar con las subidas de tensión en la red.

Si el sistema de frenos antibloqueo se apaga por sí solo, no se asuste: el automóvil simplemente se comportará como si no tuviera ABS.

La reparación y el mantenimiento del sistema de frenos de un automóvil con ABS tiene sus propias características. Por ejemplo, antes de cambiar el líquido de frenos, con el encendido apagado, presione el freno y suéltelo varias veces (unas 20 veces). Esto liberará la presión en el acumulador del cuerpo de la válvula. Para obtener información sobre cómo reemplazar correctamente el líquido de frenos y luego purgar el sistema, lea en un artículo separado.

El conductor se enterará inmediatamente del mal funcionamiento del ABS mediante la señal correspondiente en el tablero. Si la luz de advertencia se enciende y luego se apaga, debe prestar atención al contacto de los sensores de las ruedas. Lo más probable es que, debido a la pérdida de contacto, la unidad de control no reciba una señal de estos elementos y señale un mal funcionamiento.

Ventajas y desventajas del sistema.

No hace falta hablar mucho de las ventajas del sistema antibloqueo de frenos, ya que su principal ventaja es la de estabilizar el coche en caso de patinaje de ruedas durante la frenada. Estas son las ventajas de un automóvil con dicho sistema:

• Durante la lluvia o sobre hielo (asfalto resbaladizo), el automóvil muestra una mayor estabilidad y controlabilidad;
• Al realizar una maniobra, puede utilizar activamente los frenos para una mejor respuesta de la dirección;
• En superficies lisas, la distancia de frenado es más corta que en un automóvil sin ABS.

Una de las desventajas del sistema es que no se adapta bien a las carreteras blandas. En este caso, la distancia de frenado será menor si las ruedas están bloqueadas. Aunque las últimas modificaciones del ABS ya tienen en cuenta las características del suelo (el modo correspondiente se selecciona en el selector de transmisión) y se adaptan a la situación de la carretera dada.

Además, el principio de funcionamiento del ABS y sus ventajas se describe en el siguiente video:

Principios del trabajo ABS

Videos relacionados

Al final de la revisión, ofrecemos un breve video sobre cómo frenar en un automóvil con y sin ABS:

Frenado con o sin ABS

Preguntas y respuestas

¿Qué significa sistema de frenos antibloqueo? Es un sistema electrónico que evita que las ruedas se bloqueen durante el frenado reduciendo brevemente la presión del líquido de frenos.

¿Para qué sirve un sistema de frenos antibloqueo? Si los frenos se aplican bruscamente, las ruedas pueden perder tracción y el automóvil se volverá inestable. El ABS proporciona un frenado por impulso, lo que permite que las ruedas mantengan la tracción.

¿Cómo funciona el sistema de frenos antibloqueo? La electrónica monitorea el bloqueo y el deslizamiento de las ruedas. Gracias a las válvulas en cada pinza de freno, se regula la presión de TJ en un pistón en particular.

¿Cómo frenar con sistema antibloqueo de frenos? En los automóviles con ABS, debe presionar el pedal hasta el final y el sistema en sí proporcionará un frenado por impulso. No es necesario presionar / soltar el pedal durante el frenado.