Sistemul de Frânare ABS

1. Analiza constructiv-funcţională a sistemului de frânare ABS

1.1. Introducere

În a doua parte a secolului XX. producţia de autovehicule s-a dezvoltat foarte mult creându-se motoare foarte puternice, care sunt capabile să realizeze acceleraţii şi viteze foarte mari ale maşinilor. Din această cauză a apărut necesitatea conceperii unor sisteme moderne (mecatronice), care să facă mai sigură circulaţia pe drumurile publice. Paralel cu aceste sisteme de securitate s-au dezvoltat şi sistemele pentru confortul pasagerilor şi bineînţeles sistemele pentru managementul motorului, care au asigurat forţe şi performanţe şi mai mari ale motoarelor. Totalul sistemelor clasice şi mecatronice formează autovehiculul mecatronic.

Unul dintre cele mai importante dintre aceste sisteme mecatronice este sistemul de frânare cu ABS, care face posibilă oprirea autovehiculelor în condiţii de siguranţă. Denumirea ABS vine de la Anti-Lock Braking System (sistem de frânare cu anti-blocare).

1.2 Noţiuni generale privind frânarea. Avantajul sistemului de frânare ABS faţă de sistemul de frânare convenţional

Frânarea constă în consumarea energiei cinetice (prin frecare), acumulate de autovehicul, ceea ce se realizează cu ajutorul discurilor şi a plăcuţelor de frână şi a unor forţe (presiuni) acţionând asupra lor cu ajutorul unor actuatori hidraulici. (figura 1.1).

figura 1.1

Formula următoare reprezintă relaţia energiei cinetice:

Ec = 0,5mv2 ,

unde: - m reprezintă masa autovehiculului şi

- v reprezintă viteza autovehiculului.

Din formula de mai sus se poate observa că energia cinetică creşte exponenţial cu pătratul vitezei, ceea ce înseamnă că distanţa de oprire la o viteză de 100 km/h este de 4 ori mai mare, decât la o viteză de 50 km/h (bineînţeles, la o forţă de frânare identică).

Sistemul de frânare ABS a jucat un rol foarte important în creşterea siguranţei active a automobilului. Cel mai mare avantaj al ABS-ului faţa de sistemul de frânare convenţional este că la o frânare puternică, pe un carosabil alunecos, evitând deraparea, sistemul de frânare ABS face ca vehiculul să poată efectua viraje şi schimbări de direcţie în timpul frânarii, respectiv poate să reducă distanţa de frânare în anumite condiţii nefavorabile (de exemplu: pe zăpadă, sau pe gheaţă având cauciucuri de iarna cu cuie), maşina adaptându-se la condiţiile de trafic şi de drum. Totuşi, nu trebuie să ne aşteptăm ca ABS-ul să scurteze distanţa de frânare în orice condiţii de drum. Când conducem pe criblură, nisip sau mai ales zăpadă proaspătă, depusă pe un strat de gheaţă, maşina trebuie condusă mai încet şi cu multă grijă, pentru că distanţa de oprire poate să fie mult mai lungă.

1.3. Schema şi funcţionarea sistemului de frânare ABS

Schema de distribuţie (în plan) a sistemului de frânare ABS este prezentată în figura următoare:

figura 1.2

Sistemul de frânare ABS este compus din senzori, o unitate ECU, o unitate HCU şi din actuatori hidraulici. Deci din 4 senzori, câte unul pe fiecare roată (în acest caz, pentru că sunt variante, în care la roţile din spate se pune doar un singur senzor, mai ales când aceştia sunt roţile tractoare), care au rolul de a măsura turaţia roţilor şi de a trimite informaţiile obţinute la o unitate centrală ECU (Electronic Control Unit).

Unitatea ECU are rolul de a prelucra aceste informaţii şi de a trimite altele, obţinute din cele prelucrate, către unitatea HCU (Hydraulic Control Unit). Această unitate are rolul de a scade (pentru o secvenţă şi la perioade de timp bine stabilite) presiunea uleiului, în acel circuit de frânare, de la care informaţiile trimise de senzori, către ECU, au fost diferite faţă de cele prestabilite a fi corecte, printr-un actuator hidraulic. Unitatea HCU va efectua această operaţie până când unitatea ECU va primi, de la senzori, informaţii diferite faţă cele prestabilite a fi corecte.