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Sistema
de Frenos
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Asistente de frenada con
gestión electrónica
Se ha demostrado,
que, por falta de experiencia, un gran número de conductores no acciona
los frenos con suficiente intensidad en una situación de emergencia.
Eso significa, que no se consigue el efecto máximo de frenado posible,
porque el conductor no pisa el pedal de freno con la suficiente intensidad.
Por ese motivo ha sido desarrollado el asistente de frenada, para asistir al
conductor en frenadas críticas.
Tal y como se ha dicho antes, el conductor no pisa el freno con la suficiente fuerza. El asistente de frenada, previo análisis de la rapidez y la fuerza con que se acciona el pedal de freno, reconoce que ha surgido una situación de emergencia. Con intervención del asistente de frenada se hace aumentar la presión en el sistema, hasta que reaccione la regulación del ABS, para evitar el bloqueo de las ruedas. De esa forma se puede aprovechar el efecto de frenado máximo alcanzable y se reduce de una forma importante el recorrido de frenado.
El asistente de frenada esta integrado en el sistema antideslizamiento (ABS) y se pueden fabricar de dos tipos:
El asistente hidráulico de frenada ha sido desarrollado por el
fabricante Bosch. Se denomina asistente hidráulico por que la presión
de frenado la genera la bomba de retorno del sistema hidráulico para
ABS.
El fabricante de coches Volkswagen implanta actualmente el asistente hidráulico
de frenada en el Polo modelo 2002, en el Passat 2001 entre otros.
El asistente mecánico
de frenada ha sido desarrollado por el fabricante Continental-Teves. Se denomina
asistente mecánico por que se genera la presión de frenado y se
detecta una situación de emergencia por medio de componentes mecánicos
en el amplificador de servofreno.
El asistente mecánico de frenada se monta por el Fabricante de coches
Volkswagen en los modelos actuales del Golf y Bora.
Ambos sistemas recurren a componentes ya existentes, para materializar la función
del asistente de frenada. Debido a ello, la función del asistente de
frenada sólo se implanta actualmente en combinación con la función
ESP.
En este articulo estudiaremos solo el asistente hidráulico de frenada.
Estructura
El componente principal en el asistente de frenada de la marca Bosch es la unidad
hidráulica (hidrogrupo) con la unidad de control ABS integrada y la bomba
de retorno. El transmisor de presión de frenado en la unidad hidráulica,
los sensores de régimen y el conmutador de luz de freno suministran al
asistente de frenada las señales correspondientes para que pueda reconocer
una situación de emergencia.
El aumento de presión en los bombines de las ruedas se realiza excitando
determinadas válvulas en la unidad hidráulica y haciendo funcionar
la bomba de retorno para ABS/ESP.
El vehículo cuando no tiene asistente de frenada, entra más tarde en el margen de intervención del ABS que el vehículo dotado de asistente (figura inferior), por lo cual tiene un recorrido de frenado más largo.
El funcionamiento del asistente de frenada se puede dividir en dos fases:
Si están cumplidas
las condiciones para la excitación, el asistente de frenada se encarga
de aumentar la presión en el sistema de frenos. Con esta generación
activa de la presión se alcanza muy rápidamente el margen de regulación
del ABS.
El asistente de frenada aumenta la presión de frenado hasta entrar en
el margen de regulación del ABS.
La válvula
de conmutación (3) en la unidad hidráulica abre, cerrando a la
vez la válvula de conmutación de alta presión (4). La presión
que se genera al excitar la bomba de retorno se retransmite de esa forma directamente
a los bombines de freno en las ruedas.
Fase 1
El asistente de frenada asume la función de aumentar la presión
en el sistema lo más rápidamente posible hasta un valor máximo
específico. La función del ABS, destinada a impedir el bloqueo
de las ruedas, se encarga de limitar este aumento de presión en cuanto
se alcanza el límite de bloqueo. Eso significa, que una vez iniciada
la intervención del ABS, el asistente de frenada ya no puede seguir aumentando
la presión en el sistema.
Al intervenir el ABS se cierra nuevamente la válvula de conmutación
(3) y abre la válvula de conmutación de alta presión (4).
El caudal impelido por la bomba de retorno mantiene la presión de frenado
por debajo del umbral de bloqueo.
Al intervenir el ABS se cierra nuevamente la válvula de conmutación (3) y abre la válvula de conmutación de alta presión (4). El caudal impelido por la bomba de retorno mantiene la presión de frenado por debajo del umbral de bloqueo.
Fase 2
Si el conductor reduce la fuerza aplicada al pedal dejan de estar dadas las
condiciones para la excitación. El asistente de frenada saca de ahí
la conclusión de que se ha superado la situación de emergencia
y cambia a la fase 2. Allí se adapta la presión del sistema de
frenos en los bombines de las ruedas a la presión aplicada por el conductor
al pedal. La transición de la fase 1 a la fase 2 no es impulsiva, sino
que se trata de una transición con características de confort.
El asistente de frenada reduce su aportación a la fuerza total de frenado
para la disminución de la fuerza del pedal. Cuando esta contribución
alcanza finalmente el valor cero vuelve a quedar establecida la función
de frenado standard.
El asistente también finaliza su intervención en el sistema de frenos en cuanto la velocidad del vehículo desciende por debajo de una velocidad definida. En ambos casos se reduce la presión de frenado a base de excitar las válvulas correspondientes en la unidad hidráulica. El líquido de frenos puede fluir hacia el acumulador de presión y la bomba de retorno lo devuelve al depósito de expansión.
Condiciones
para el funcionamiento
A través de las condiciones indicadas a continuación para la excitación
del sistema se detecta una situación de frenada de emergencia, activándose
la intervención del asistente de frenada.
A esos efectos necesita que estén cumplidas las siguientes condiciones:
La rapidez y la fuerza con que se acciona el freno se detectan a través del gradiente de presurización en la bomba de freno. Eso significa, que con el sensor en la unidad hidráulica, la unidad de control detecta la variación de la presión de frenado momentánea en la bomba de freno, en un espacio de tiempo definido. Ese es el gradiente de presurización.
El umbral de
activación para el asistente de frenada es un valor definido, supeditado
a la velocidad del vehículo. Si la presión del pedal supera esta
magnitud definida en un intervalo de tiempo específico, el asistente
inicia su intervención en el sistema de frenos. Si la variación
de la presión es inferior a este valor umbral, el asistente de frenada
interrumpe su intervención.
Eso significa, que si la presión del pedal alcanza un valor específico
(figura inferior) en un breve tiempo t1, significa que están cumplidas
las condiciones para la activación y el asistente interviene. Si se alcanza
esa misma presión del pedal en un mayor tiempo t2, significa que la curva
es menos pronunciada, en virtud de lo cual no están
cumplidas las condiciones para la activación, quedando desactivada la
función del asistente.
Es decir, que no se produce la intervención del asistente de frenada en los casos siguientes:
Componentes eléctricos
Conmutador
de luz de freno
Va montado en el pedalier y detecta el accionamiento del pedal de freno. El
conmutador de luz de freno es un palpador mecánico clásico con
dos posiciones:
La señal del conmutador
de luz de freno se utiliza para los diversos sistemas de frenado, para la gestión
del motor y para conectar las luces de freno.
Si se ausenta la señal del conmutador de luz de freno deja de estar disponible
la función del asistente de frenada.
Transmisor
de presión de frenado
En sistemas de frenos equipados con ESP va atornillado directamente en la unidad
hidráulica y palpa la presión de frenado momentánea en
el sistema.
El componente principal del sensor es un elemento piezoeléctrico. Ante
una variación de la presión reacciona con una variación
en el reparto de las cargas en el interior del elemento, lo cual da por resultado
una variación mensurable de la tensión.
La unidad de control detecta y analiza las variaciones de tensión del
sensor.
Según se ha descrito, previo análisis de una señal se forma,
con referencia a un intervalo de tiempo, el gradiente de presión que
viene a definir las condiciones para la activación del asistente de frenada.
Sin la señal del sensor de presión de frenado dejan de estar disponibles
las funciones del asistente de frenada y del ESP.
Sensores de régimen
Son sensores inductivos dotados de un rotor a manera de rueda generatriz de
impulsos en cada cubo de rueda del vehículo, que detectan la velocidad
momentánea de las ruedas.
El sensor consta de un núcleo de hierro maleable con imanes permanentes
y una bobina. El campo magnético que engendra el imán permanente
a través del núcleo de hierro está sujeto a la influencia
por parte de la rueda generatriz de impulsos (rueda fónica). Cualquier
variación en el campo magnético induce una tensión mensurable
en la bobina del sensor. Cuanto mayor es la velocidad con que la rueda generatriz
gira ante la bobina, tanto mayor es la frecuencia generada.
Previo análisis de la frecuencia, la unidad de control ABS calcula el
régimen de revoluciones de cada rueda. La señal de régimen
de las ruedas se utiliza en
los más diversos sistemas del vehículo.
Sin la señal de los sensores de régimen, el asistente de frenada
no puede formar el valor umbral en función de la velocidad, en virtud
de lo cual se desactiva el asistente de frenada.
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