Mecatronica Sistemului de Frânare

Memoriu justificativ

Apărut în a doua jumătate a secolului al 19-lea, automobilul a revoluţionat transporturile şi a concentrat cele mai semnificative eforturi ştiinţifice şi inginereşti,pentru continua perfecţionare a performanţelor sale.

În construcţia automobilelor moderne şi-au câştigat locul tot mai multe sisteme mecatronice (pentru managementul motorului, ABS, ESP, suspensie activă etc.), pentru ca, în final, întreg automobilul să se transforme într-unul dintre cele mai reprezentative sisteme mecatronice (prin interconectarea subsistemelor cu magistrale adecvate – de exemplu, CAN-Bus, sisteme de navigaţie, X-by Wire, telematică etc.).

Foarte multe eforturi ale proiectanţilor şi constructorilor de vehicule sunt dirijate în scopul creşterii siguranţei şi confortului pasagerilor şi implică subsisteme mecatronice sofisticate.

Sistemele inteligente utilizate pentru asigurarea unui grad sporit de securitate autovehicului şi mai ales conducătorului auto, pot fi active sau pasive şi au câteva roluri foarte importante: evitarea eficientă a coliziunilor; minimizarea efectelor coliziunilor şi evitarea traumatismelor, atât pentru pasagerii vehiculului, cât şi pentru pietonii implicaţi în accident. Sistemele de siguranţă active servesc la prevenirea coliziunilor şi la minimizarea efectelor acestora.

Sistemele de siguranţă active, contribuie la prevenirea sau evitarea unor accidente ce decurg dintr-o manevrare necorespunzătoare a automobilului, de regulă, pe fondul unor condiţii neprielnice ale căii de rulare şi/sau mediului înconjurător. Deoarece manevrarea necorespunzătoare se traduce printr-o sinematică şi poziţionare neadecvată a roţilor cu sau faţă de calea de rulare, sistemele de siguranţă active acţionează asupra sistemelor componente ale automobilului ce modifică cuplul şi poziţia acestora, adică sistemul de frânare, sistemul de propulsie şi sistemul de direcţie.

În ultima vreme producătorii de automobile pun un accent deosebit pe sistemele de siguranţă active şi rezultatele pe care le obţin autovehiculele la testele de impact. Aceştia duc o politică de marketing foarte agresivă pentru a creşte numărul de unităţi vândute pe o anumită piaţă, în special pe cele sărace şi renunţă la sistemele de siguranţă active profitând şi de nivelul de cultură automobilistică scăzut de pe piaţa respectivă.

Pe suprafeţele cu aderenţă mare, uscate sau ude, majoritatea maşinilor echipate cu ABS obţin distanţe de frânare mai bune (mai scurte) decât cele fără ABS, un sofer cu abilităţi medii pe o maşină fără ABS ar putea printr-o frânare cadenţată, să atingă performanţele unui şofer începător pe o maşina cu ABS. Totuşi pentru un număr semnificativ de şoferi ABS-ul îmbunătăţeşte distanţele de frânare în varii condiţii. Tehnica recomandată pentru şoferi într-o maşină echipată cu ABS, într-o situaţie de urgenţă, este să apese pedala de frână până la fund şi să ocolească eventualele obstacole.În asemenea situaţii ABS-ul va reduce semnificativ şansele unui derapaj şi pierderea controlului, mai ales pentru maşinile grele.

Pe zăpadă şi macadam ABS-ul măreşte distanţele de frânare. Pe aceste suprafeţe, roţile blocate s-ar adânci şi ar opri vehicolul mai repede, dar ABS-ul previne acest lucru. Unele modele de ABS reduc acest efect mărind timpul de ciclare, lăsând astfel roţile să se blocheze în mod repetat pentru perioade scurte de timp. Avantajul ABS-ului pe aceste suprafeţe este îmbunătăţirea controlului maşinii şi nu frânarea, deşi pierderea controlului pe aceste suprafeţe rămâne totuşi posibilă.

Odată activat, ABS-ul va face ca pedala să pulseze. Unii şoferi, simţind acest efect, reduc apăsarea pe pedală şi măresc astfel distanţa de frânare. Acest lucru contribuie la mărirea numărului de accidente. Din acest motiv unii constructori au implementat sisteme de asistenţă la frânare ce menţin forţa de frânare în situaţii de urgenţă.

Parlamentul European a validat propunerea Comisiei Europene în privinţa dotării tuturor autoturismelor, începand din 2009, cu un sistem de asistare la frânare (ABS).

Prin urmare, începând de anul viitor, toate automobilele noi vor fi echipate "din producţie" cu ABS.Conform statisticilor, dacă toate automobilele aflate în parcul auto european ar fi fost echipate cu acest sistem, circa 1.100 dintre pietonii implicaţi anual în accidente rutiere ar fi avut vieţile salvate.Asta în condiţiile în care, în octombrie 2006, doar 41% dintre vehiculele noi erau echipate cu ABS.Următorul pas, în cadrul unui vast program european de ameliorare a securităţii rutiere, vizează introducerea în dotarea standard a sistemului electronic de control al stabilităţii (ESP), începand din 2012.

Începerea producţiei de serie al programului electronic de stabilitate ESP în Europa cu zece ani în urmă a fost o piatră de hotar în dezvoltarea de sisteme de control de frână. Bosch a fost un actor major în dezvoltarea de conducere a acestui sistem de siguranţă activă şi în 1995, a devenit primul furnizor în întreaga lume pentru ESP.

De la începerea producţiei de serie Bosch a extins continuu, potenţialul de ESP care acum permite integrarea unor noi caracteristici de securitate şi comoditate.

Denumirea tehnică a sistemului este ESP, adică Electronic Stability Program, denumire ce sugerează destul de bine utilitatea sa. Faptul că cele mai multe astfel de sisteme instalate pe autovehicule sunt fabricate de Bosch a determinat însă popularizarea sa sub numele ESP, cel pe care producătorul de dispozitive electronice auto l-a instituit încă din 1987, când a început să-l dezvolte alături de Mercedes-Benz.

Studiile asupra accidentelor rutiere demonstrează că cel puţin 40% din totalul celor soldate cu decese sunt cauzate de deraparea autovehiculelor şi, mai mult, aproximativ 80% din totalul acestor accidente ar fi putut fi evitate prin utilizarea sistemului ESP.

1. Introducere

Specialiştii nu pot spune cu certitudine când s-a inventat automobilul, aceasta deoarece automobilul a suferit de-a lungul timpului numeroase modificări şi a fost perfecţionat în mod continuu. Totuşi pentru a avea un reper temporar mai exact, s-a stabilit data de 29 ianuarie 1886 ca moment în care a fost inventat automobilul. Aceasta este de fapt data când inginerul Carl Benz din Mannenheim a obţinut brevetul pentru primul vehicul acţionat de un motor cu ardere internă.

Carl Benz nu putea şti că acest document urma să fie considerat, mai târziu, certificatul de naştere al automobilului şi nici nu putea bănui faptul că brevetul său avea să devină piatra de temelie pentru construirea a milioane de maşini, în lumea întreagă.