1

SISTEMAS DE

REGULACION DE

DINAMICA DE MARCHA

2

Sistemas de regulación de dinámica de marcha - Abreviaturas usadas

1. ABS - sistema antibloqueo de frenos

2. ASR – sistema de traccion antideslizante, limita el giro de la rueda

en vacio en el momento de traccionar. Lo hace mediante la

adaptacion del par motor, controlando válula de aceleracion

encendido y aplicación de freno.

3. ESP – programa electronico de estabilidad, impide el derrape al

intervenir en la gestion de frenos y motor.

Otros fabricantes lo llaman:

• AHS - Active handling System (GM)

• DSC - Dynamic Stability management (BMW)

• PSM – Porche Stability Managment (PORSCHE)

• VDC – Vehicle Stability Control (Subaru)

3

Sistemas de regulación de dinámica de marcha - Abreviaturas usadas

4. TCS – Traccion Control System, sistema de tracción

antideslizante, limita el giro de la rueda en vacio en el momento

de traccionar. Lo hace por aplicación de freno en el momento

preciso.

5. MSR – regulacion del par de retención del motor, impide el

bloqueo de las ruedas tractoras al frenar con el motor.

6. EBV – distribucion electrónica de fuerza de frenado, impide un

frenado excesivo de las ruedas traseras.

7. EDS – bloqueo electronico de diferencial, permite el movimineto

de vehiculo en el caso de que una de las ruedas tractoras gire en

vacío.

4

SISTEMAS DE CONTROL

DE BLOQUEO DE FRENO

ABS

5

Función del sistema

Tiene como función adaptar el nivel  de presión del liquido de freno en cada rueda con el fin de evitar el bloqueo y optimizar así el compromiso de:

-Estabilidad en la conducción: Durante el proceso de frenado debe garantizarse la estabilidad del vehículo, -Dirigibilidad: El vehículo puede conducirse al frenar en una curva aunque pierdan adherencia alguna de las ruedas.-Distancia de parada: Es decir acortar la distancia de parada lo máximo posible.

6

ABS – Antilock brake System

Sistema de frenos con control electrónico que previene el bloqueo de

ruedas.

La mejor o peor condición de frenado depende de:

• Peso o masa del vehículo.

• Tipo de superficie de la calle.

• Estado general de los neumáticos, tren delantero y trasero, etc.

• Transferencias de peso durante el frenado.

• Condiciones de la calle (ripio, nieve, hielo, pavimento seco o mojado, etc).

7

Ventajas del uso de ABS en un vehículo

• Control de vehículo durante frenadas severas

• Reducción de hidroplaneado (cuña de agua) al reducir la posibilidad

de bloqueo.

• Reducción del desgaste de ruedas.

Componentes básicos de un sistema ABS

• Sensores de giro de ruedas

• Unidad moduladora de presión

• Relays, cableado, fusibles

• Central de control (ECU) y conector de diagnóstico

• Presostato de control de presión

8

Algunas siglas usadas en sistemas ABS

9

Configuración del sistema

El sistema consta de dos circuitos • Circuito hidráulico• Circuito eléctrico

•Circuito hidráulico• Bomba de frenos en tándem (4)• Grupo hidráulico que contiene cuatro electroválvulas de regulación

(8)• La bomba de retorno (9)• El compensador de frenada (10)• Las pinzas de freno (1)

•Circuito eléctrico• Captadores de velocidad de las ruedas (3)• La ECU (7)• Lámpara de control (6)• Conector para autodiagnóstico (11)• Circuitos de alimentación del motor eléctrico de la bomba y de las

electroválvulas

10

Esquema general de un sistema ABS

Función de los componentes

Denominación Función Sensores

Captador de velocidad de la rueda

Produce un AC proporcional a la velocidad de rotación de cada rueda y la envía a la ECU - ABS

Interruptor de frenado

Envía una señal a la ECU indicando que cuando el pedal de freno es accionado

Actuadores

Unidad hidráulica HU Controla la presión de c/rueda dependiendo de las instrucciones enviadas desde la ECU- ABS

Bomba de retorno Conducen el líquido que sale del cilindro de freno, cuando disminuye la presión, llevándolo de retorno al cilindro principal de frenos a través del acumulador

Relay del motor Cierra sus contactos en respuesta a la ECU y energiza al motor de la bomba de retorno

Acumuladores Recoge provisionalmente el líquido de frenos que fluye repentinamente la disminuir la presión

Válvulas electromagnéticas

Son las encargadas de modular la presión en los cilindros mediante las tres fases

Relay de las válvulas Son encendidas por la señal de la ECU y suministran corriente a las válvulas electromagnéticas

Lámpara testigo del ABS Indica si existe algún problema en el sistema ABS

Conector de diagnóstico

Permite la conexión de la herramienta de diagnostico electrónico para la lectura de datos

ECUControla los actuadores como HU de acuerdo a las señales de los sensores

12

Como funciona un sistema ABS ?

El sistema ABS funciona regulando la presión hidráulica de frenado, evitando la

detención del giro de la rueda y su resbalamiento sobre la calzada.

Frenado normal

Frenado límite – leve resbalamiento y ruido, máximo

poder de freenado

Bloqueo de rueda – coeficiente de fricción mínimo, la

rueda detiene su giro y resbala

ABS – la presión de frenado es regulada

electrónicamenteECU

13

Elementos que interviene en la regulación de presión de frenado

1. Válvula de caída rápida de presión

2. Muelle3. Cuerpo de válvulas 4. Bobina 5. Pinza6. Captador7. Pistón 8. Acumulador 9. ECU10.Excéntrica11.Embolo12.Cuerpo de bomba

14

Faces de funcionamiento

1.Frenado normal2.Mantenimiento de presión 3.Disminución de la presión

15

Frenado normal1. el líquido procedente de la bomba pasa por los taladros axial y radial del

pistón (7) y llega a la pinza2. Al cesar la acción de frenado el líquido regresa por el mismo camino3. En esta fase el ABS no interviene en el frenado

1. Si una rueda tiene tendencia al bloqueo 2. El captador alerta al ECU3. La ECU manda a la bobina (4) de la electroválvula una I = 2

A4. Se genera un campo magnético el cual vence la resistencia

del los muelles (2)5. El pistón se desplaza hacia arriba 6. Se impide la comunicación del taladro radial del pistón con la

pinza7. La presión en la pinza se mantiene cte. Independientemente

de si el conductor ejerce mas fuerza sobre el pedal8. Si la tendencia al bloqueo desaparece la rueda se acelera9. La ECU deje de enviar I = 2 A a la bobina 10.Los muelles (2) empujan al pistón hasta el fondo11.Restableciéndose el frenado normal.

Mantenimiento de la presión

17

Esquema de Mantenimiento de la presión

Disminución de la presión

1. Si se rebasa el umbral de bloqueo 2. La ECU manda a la bobina (4) una I = 5 A 3. Se potencia el campo magnético 4. El pistón sube mas 5. Permite la comunicación con el acumulador (8) y la bomba

(12)6. Parte de la presión de la mordaza presiona la membrana

del acumulador, venciendo la resistencia de su muelle7. esto provoca una disminución en la presión de la pinza y la

rueda se acelera 8. Al mismo tiempo la ECU manda corriente al motor de la

bomba (12) que hace regresar el liquido a la bomba, descargando el acumulador

Esquema de Disminución de la presión

20

Función «select low»

Para asegurar la estabilidad del tren posterior las dos electroválvulas de las ruedas traseras se accionan simultáneamente La ECU actúa sobre las dos electroválvulas cuando el captador de alguna de ellas informa riesgo de bloqueoEn algunos sistemas hay una electroválvula para las ruedas traseras manteniendo un captador para cada rueda

21

Diagrama de funcionamiento del ABS (velocidades de la rueda)

22

Captador de velocidad

Esta formado por:1. Caja de acero inoxidable o resina sintética2. Imán permanente 3. Bobina de inducción 4. Cable de salida 5. Puntal polar (clavija polar)6. Rueda fónica (Anillo dentado)

Ubicación• Va fijo sobre el porta manguetas • El anillo dentado va montado en el buje de la

rueda

23

Funcionamiento del captador de velocidad

El captador funciona según el principio de la inducción; en la cabeza del captador se encuentran dos imanes permanentes y una bobina. El flujo magnético es modificado por el desfile de los dientes del generador de impulsos. La variación del campo magnético que atraviesa la bobina genera una tensión alternativa casi sinusoidal cuya frecuencia y tensión es proporcional a la velocidad de la rueda. Cuando frente al imán hay un diente el flujo magnético es máximo y cuando hay un espacio vacío el flujo magnético es mínimo.

24

Sensores de giro de ruedas o diferencial

Sensor de giro de rueda Sensor de giro de diferencial

Normalmente son de tipo

inductivo, con señal de salida de

onda senoidal.

25

Configuración del sistema según el numero de canales y el numero de sensores A- Canalización de llegada de la bomba de frenos (circuito primario).

B- Canalización de llegada de la bomba de frenos (circuito secundario).

C- Canalización de salida del hidrogrupo que va a la rueda delantera izquierda.

D- Canalización de salida del hidrogrupo que va a la rueda trasera derecha.

E- Canalización de salida del hidrogrupo que va a la rueda trasera izquierda.

F- Canalización de salida del hidrogrupo que va a rueda delantera derecha

26

Variantes de los sistemas ABS según cantidad de canales y sensores

Esquema de conexión para un sistema de 4 sensores 4 canales

27

28

Tipos de sistemas ABS según tipo y fabricante

Existen dos tipos básicos de sistemas, los integrales (unidad moduladora,

deposito y electroválvulas unidas) y los sistemas no integrales tienen

estos elementos separados (sistemas mas antiguos).

Algunos fabricantes de sistemas son:

• ALB (Honda)

• Halsey Kayes

• Bosch

• Teves (Mark)

• Lucas Girling

• Addonix (Bendix)

29

Válvula 1

Bomba generadora de presión

Acumulador de presión

Sensor de rueda

Electro válvula 1

Electro válvula 2

Esquema básico de funcionamiento de un sistema ABS tipo ALB (Honda).La unidad moduladora funciona como se muestra a continuación

30

ABS MK 2 (Teves): cilindro de freno, servo y modulador están unidos en un

solo cuerpo compacto.

Depósito

Cuerpo de válvulas

Bomba eléctrica

Solenoide principal

Switch de presión

31

1 Central de control2 conectores de solenoides3 Tuberías

Unidad moduladora de presión integrada con central de control incorporada.

4 Tornillos de fijación5 Unidad moduladora6 Cableado principal7 Soporte

32

Acumuladores de presión separado del conjunto

Switch de presión y presostato

33

Sistema ABS Bosch1. Unidad de control

2. Cuero de válvulas

3. Unidad hidráulica

4. Motor y bomba

34

Sensor RTI

Sensor RTD

ECU Caja de

relaysCaja de

fusibles gral.

Sensor RDI

Conector de

diagnóstico Sensor RDD

Caja de fusibles

del ABSUnidad

Moduladora

Localización de componentes

35

Sistema ABS Bosch - Funcionamiento

Frenado normal: válvulas de entrada abiertas y de salida cerradas. Comunicación

directa entre cilindro y mordazas de freno

36

Sistema ABS Bosch - Funcionamiento

Frenado con peligro de bloqueo: una de las ruedas decrece mucho su velocidad por

lo que la válvula de entrada correspondiente se cierra. La presión a la rueda se

mantiene constante.

37

Sistema ABS Bosch - Funcionamiento

Disminución de la presión de frenado: cuando el bloqueo es inminente, la central

alivia la presión sobre la mordaza abriendo la válvula de salida. El líquido pasa a

través de la bomba hasta el depósito.

38

Sistema ABS Bosch - Funcionamiento

Incremento de la presión de frenado: cuando las rueda retoma su velocidad

adecuada, la presión del fluido aumenta. La válvula de entrada se abre y la de salida

se cierra. Durante la operación del ABS las etapas de retención, reducción e

incremento de presión se repiten varias veces por segundo.

39

SISTEMAS ABS / ESP

• MARK 60

• BOSCH 5.7

40

Sistemas ABS / ESP combinados

Estudiaremos dos sistemas diferentes ente si, que cumplen idéntica función.

41

Elementos del sistema TEVES

42

Esquema funcional del sistema TEVES

43

Unidad de control

Unidad hidráulica

Unidad de control sistema

TEVES

Funciones

• Evaluación de señales de sensores.

• Regulación de las señales del ESP;

ABS, ASR, EBV, MSR.

• Control de todos los componentes

eléctricos del sistema

• Autodiagnóstico

44

Anillo de retroceso con

conector para Air BagSensor de giro de dirección

Situado sobe la columna de dirección,

transmite a la central de control la magnitud de

ángulo de giro que el conductor gira el volante.

Rango máximo = ±720°

a – fuente de luz

b – disco perforado

c + d – sensores ópticos

e – mecanismo contador de giros completos

45

4 b

513

2

4 b

51 3

2

Sensor de giro de dirección

La señal emitida por este tipo de

sensor es una onda cuadrada de

frecuencia variable.

Puede verse en las figuras el principio

de funcionamiento simplificado.

46

Sin aceleración

lateral

Con aceleración

lateral

Sensor de aceleración transversal

Mide la aceleración transversal en curvas. Esta colocado cerca del

centro de gravedad del vehículo.

Funciona como un par de condensadores variables. La variación

de distancia entre placas del condensador hace variar su

capacidad. La central de control recibe esta señal.

Esta polarizado con 5 V por la unidad de control. La señal varía

entre 0 y 5 V, siendo de 2,5 cuando no hay giro

47

Sensor de reviraje (giro sobre eje vertical)

Este sensor mide la magnitud de un giro sobre el eje vertical del vehículo (derrape). Esta

formado por un diapasón doble como se muestra en la figura, excitado por una corriente

alterna exterior.

El diapasón superior vibra con una frecuencia de resonancia de 11 kHz, el inferior o de

medición vibra con una frecuencia de resonancia de 11,33 khz. Mientras está excitado el

diapasón superior, es mas lento a reaccionar ante giros sobre su eje.

Diapasón de medición

Diapasón de excitación

Base de los diapasones

48

Sensor de reviraje (giro sobre eje vertical)

Como se aprecia en la figura, un giro sobre el eje geométrico del vehículo produce una

deformación que es captada por el sensor. Esta polarizado con 5 V por la unidad de

control. La señal varía entre 0 y 5 V, siendo de 2,5 cuando no hay giro

49

Sensor de presión de frenado

Son dos sensores que miden la presión del fluido en los dos circuitos en diagonal.

Funcionan como condensadores variables, polarizados por 5 V por la central de

control. La variación de la presión es medida como una variación de la capacidad y se

envía a la central una señal desde 0 V hasta 5 V.

50

Sensor de detección de frenado

Tiene por misión detectar inmediatamente la presión que ejerce el conductor al frenar.

Es un contacto doble, con mucha sensibilidad para asegurar la detección precoz de la

frenada.

51

Sensor de giro de rueda

Es del tipo inductivo clásico con rueda dentada, uno en cada rueda. La

frecuencia de la señal senoidal generada permite a la central de control

calcular la aceleración de la rueda en cada instante.

52

Bobina electromagnética de frenado

Es accionada por el sistema cuando se detecta la necesidad de accionar el ESP antes

de que el conductor oprima el freno. Así se genera una presión en el líquido de freno.

Después de que se oprime el pedal, la central deja de excitar esta bobina

53

Función ASR

Los sensores y actuadores intervinientes en esta función son los mostrados en la

figura

54

ESP – estrategia de acción

El sistema de control calcula si es necesaria una

intervención según las siguientes datos teóricos y reales.

Pregunta a : hacia donde se dobla?

Pregunta b : hacia donde va el auto?

Las respuestas las dan el ángulo de giro de volante, las

RPM de las ruedas (trayectoria teórica). La magnitud de

giro transversal y la aceleración transversal dan la

trayectoria real

Si a ≠ b (teórico es diferente de real) se acciona el

sistema ESP, corrigiendo si es sobrevirante o

subvirante.

Se frena selectivamente una de las ruedas para volver a

la trayectoria correcta.

55

1

2

Resumen del comportamiento: vehículo sin ESP

56

Resumen del comportamiento: vehículo con ESP TEVES

1

2

3

57

Sistema ABS / ESP Bosch 5.7

58

59

Unidad de controlUnidad hidráulica

Unidad de control ABS/ASR/ESP BOSCH 5.7

La unidad de control evalúa la necesidad de accionamiento del

sistema ESP, ABS, ASR, ABV y MSR

También efectúa el autodiagnóstico del sistema

60

Sistema ABS/ASR/ESP BOSCH 5.7

61

Sensores del sistema ABS Bosch 5.7

Sensor de giro de volante

Situado sobe la columna de dirección, transmite a la

central de control la magnitud de ángulo de giro que

el conductor gira el volante.

Tiene idéntico funcionamiento al correspondiente de

sistema TEVES

Sensor combinado

Los sensores de Aceleración transversal y de

magnitud de reviraje están combinados en este

sensor único.

62

Sensores del sistema ABS Bosch 5.7

Sensor combinado – funcionamiento

Fuerza de Coriolis: si un cañón dispara una bala en el hemisferio Norte, esta se

desviará de su trayectoria por efecto de la fuerza de Coriolis. Esta fuerza acelera la

bala en sentido contrario a la rotación terrestre.

Cañón

63

Sensor combinado – funcionamiento

Estructura del sensor de aceleración transversal

La variación de la capacitancia de los condensadores es provocada por una aceleración

transversal.

64

Sensor combinado – funcionamiento

Estructura del sensor de magnitud de

reviraje

Esta parte del sensor consta de dos polos

magnéticos, una masa oscilante, y circuitos

impresos.

Si aplicamos una tensión alterna tal como se

muestra, los circuitos empezarán a vibrar

(oscilar) bajo la acción del campo magnético.

65

Sensor combinado – funcionamiento

Estructura del sensor de magnitud de reviraje

Cuando el vehículo gira sobre su eje

(reviraje), la masa oscilante se comportará

como la bala del cañón con la fuerza de

Coriolis. Esto variará el comportamiento de

los circuitos bajo el campo magnético.

Esta variación será proporcional a la

magnitud del giro del vehículo y será

medido por la central de control.

66

Sensor de presión de frenado

Transmite a la central de control una señal proporcional

a la presión que el conductor ejerce sobre el fluido de

freno. Es un material piezoeléctrico que reacciona con

la presión del circuito.

67

Sensores de RPM de ruedas

Tipo magneto resistivos

Estos sensores están compuestos por una pista

con elementos Note y Sur incluidos en ella. Un

elemento sensor de medición cercano a la pista,

varía su resistencia al ser sometido a la variación

de campo como se muestra en la figura