A estrutura e o princípio de operação do sistema ABS

O kit de segurança ativa dos carros modernos inclui vários assistentes e sistemas que permitem prevenir uma situação de emergência ou minimizar os ferimentos humanos durante um acidente.

Entre esses elementos está o sistema de frenagem antibloqueio. O que é isso? Como funciona o ABS moderno? Como funciona o ABS e como dirigir um carro com esse sistema ligado? As respostas a essas perguntas podem ser encontradas nesta revisão.

O que é o sistema de travagem anti-bloqueio

Sistema de travagem antibloqueio é um conjunto de elementos eletro-hidráulicos que são instalados no chassis do automóvel e associados aos travões.

Proporciona melhor tração na superfície da estrada, evitando que as rodas parem completamente durante a frenagem em pisos instáveis. Isso geralmente acontece em estradas com gelo ou úmidas.

história

Este desenvolvimento foi apresentado ao público pela primeira vez na década de 1950. Porém, não poderia ser chamado de conceito, pois essa ideia foi desenvolvida no início do século XX. Assim, o engenheiro J. Francis, em 1908, demonstrou o trabalho de seu "Regulador", que evitava o deslizamento das rodas em veículos ferroviários.

Um sistema semelhante foi desenvolvido pelo mecânico e engenheiro G. Voisin. Ele tentou criar um sistema de frenagem para aeronaves que regulasse de forma independente o efeito hidráulico nos elementos de frenagem para que as rodas da aeronave não escorregassem na pista como resultado da frenagem. Ele realizou experimentos com modificações de tais dispositivos na década de 20.

Primeiros sistemas

É claro que, como no caso de todos os primeiros desenvolvimentos de qualquer invenção, inicialmente o sistema que impede o bloqueio tinha uma estrutura complexa e primitiva. Assim, o citado Gabriel Voisin em seus projetos utilizou um volante e uma válvula hidráulica conectada à linha de freio.

O sistema funcionou de acordo com este princípio. O volante foi preso a um tambor em uma roda e girado com ele. Quando não há derrapagem, o tambor e o volante giram na mesma velocidade. Assim que a roda pára, o tambor desacelera com ela. Devido ao fato do volante continuar girando, a válvula da linha hidráulica abriu ligeiramente, reduzindo a força no tambor do freio.

Tal sistema tem se mostrado mais estável para o veículo, já que em caso de derrapagem, o motorista instintivamente aciona ainda mais os freios, ao invés de realizar esse procedimento com suavidade. Este desenvolvimento aumentou a eficiência de frenagem em 30 por cento. Outro resultado positivo - menos pneus estourados e gastos.

No entanto, o sistema recebeu o devido reconhecimento graças aos esforços do engenheiro alemão Karl Wessel. Seu desenvolvimento foi patenteado em 1928. Apesar disso, a instalação não foi utilizada no transporte devido a falhas significativas no seu design.

Um sistema de freio antiderrapante realmente funcional foi usado na aviação no início dos anos 50. E em 1958, o kit Maxaret foi instalado pela primeira vez em uma motocicleta. O Royal Enfield Super Meteor foi equipado com um sistema de travagem antibloqueio funcional. O sistema foi monitorado pelo Laboratório Rodoviário. Estudos demonstraram que este elemento do sistema de travagem reduz significativamente os acidentes com motociclos, muitos dos quais ocorrem precisamente devido a derrapagens quando a roda é bloqueada durante a travagem. Apesar desses indicadores, o diretor-chefe do departamento técnico da empresa de motocicletas não aprovou a produção em série do ABS.

Nos carros, um sistema anti-derrapante mecânico foi usado apenas em alguns modelos. Um deles é o Ford Zodiac. O motivo desta situação foi a baixa confiabilidade do dispositivo. Somente a partir dos anos 60. o sistema de frenagem antibloqueio eletrônico encontrou seu caminho na famosa aeronave Concorde.

Sistemas modernos

O princípio da modificação eletrônica foi adotado por um engenheiro do Centro de Pesquisas da Fiat e batizou o invento de Antiskid. O empreendimento foi vendido para a Bosch, que passou a se chamar ABS.

Em 1971, o fabricante de automóveis Chrysler lançou um sistema completo e eficiente controlado por computador. Um desenvolvimento semelhante foi usado um ano antes pela americana Ford em seu icônico Lincoln Continental. Gradualmente, outros fabricantes líderes de automóveis também assumiram o comando. Em meados dos anos 70, a maioria dos carros com tração traseira tinha sistemas eletrônicos de freio antibloqueio nas rodas motrizes, e alguns foram equipados com uma modificação que funcionava nas quatro rodas.

Desde 1976, um desenvolvimento semelhante começou a ser usado no transporte de mercadorias. Em 1986, o sistema foi batizado de EBS, pois funcionava inteiramente em eletrônica.

Objetivo do sistema de frenagem antibloqueio

Freqüentemente, ao frear em uma superfície instável (gelo, neve rolada, água no asfalto), o motorista observa uma reação completamente diferente da esperada - em vez de desacelerar, o veículo se torna incontrolável e não para. Além disso, pressionar o pedal do freio com mais força não ajuda.

Quando os freios são acionados repentinamente, as rodas são bloqueadas e, devido à má aderência na pista, elas simplesmente param de girar. Para evitar que esse efeito aconteça, você precisa aplicar os freios suavemente, mas, em uma emergência, o motorista pressiona o pedal de maneira incontrolável até o chão. Alguns profissionais em superfícies instáveis ​​pressionam e soltam o pedal do freio várias vezes para reduzir a velocidade do veículo. Graças a isso, as rodas não ficam bloqueadas e não patinam.

Por mais triste que possa parecer, nem todos conseguem dominar essa habilidade, e alguns nem mesmo consideram necessário fazer isso, mas simplesmente compram pneus profissionais caros com maior confiabilidade de aderência. Para tais casos, os fabricantes equipam a maioria de seus modelos com um sistema de frenagem antibloqueio.

O ABS permite que você mantenha o controle do veículo em uma situação de emergência, evitando que as rodas parem completamente quando o freio é aplicado.

Dispositivo ABS

O dispositivo do ABS moderno inclui um pequeno número de elementos. Isso consiste de:

• Sensor de rotação da roda. Esses dispositivos são instalados em todas as rodas. A unidade de controle eletrônico analisa os parâmetros que vêm de cada um desses sensores. Com base nos dados recebidos, a ECU ativa / desativa o sistema de forma independente. Na maioria das vezes, esses dispositivos de rastreamento funcionam com o princípio de um sensor Hall;
• Unidade de controle eletrônico. Sem ele, não funcionará, pois é preciso "cérebros" para coletar informações e ativar o sistema. Em alguns carros, cada sistema tem sua própria ECU, no entanto, os fabricantes costumam instalar uma unidade que processa todos os elementos do sistema de segurança ativo (estabilidade direcional, ABS, controle de tração, etc.);
• Dispositivos executivos. No design clássico, esses elementos são um bloco com um conjunto de válvulas, acumuladores de pressão, bombas, etc. Às vezes, na literatura técnica, você pode encontrar o nome hidromodulador, que é aplicado a esses elementos.

Uma característica do sistema ABS é que ele pode ser conectado ao sistema de freios nem mesmo do carro mais novo. Na maioria das vezes, são um conjunto simplesmente conectado à linha de freio e ao sistema elétrico da máquina.

Princípio de funcionamento do ABS

Convencionalmente, o trabalho do sistema de frenagem antibloqueio é dividido em 3 etapas:

1. Trava de roda - a ECU envia um sinal para ativar o sistema;
2. Acionamento do atuador - o bloco hidráulico altera a pressão no sistema, que destrava as rodas;
3. Desativação do sistema quando a rotação da roda for restaurada.

Vale a pena considerar que todo o processo é controlado por algoritmos embutidos no software da unidade de controle. A confiabilidade do sistema reside no fato de que ele é acionado antes mesmo das rodas perderem a tração. Um análogo que funciona apenas com base em dados sobre a rotação das rodas teria uma estrutura e um princípio de operação mais simples. No entanto, tal sistema não funcionaria melhor do que os primeiros designs de Gabriel Voisin.

Por esta razão, o ABS não reage às mudanças na velocidade da roda, mas à força de pressionar o pedal do freio. Ou seja, o sistema é acionado antecipadamente, como se avisasse uma possível derrapagem, determinando tanto a velocidade de rotação das rodas quanto a força de acionamento do pedal. A unidade de controle calcula o possível escorregamento e ativa o atuador.

O sistema funciona de acordo com o seguinte princípio. Assim que surge uma situação de emergência (o motorista pressionou bruscamente o pedal do freio, mas as rodas ainda não travaram), o hidromodulador recebe um sinal da central e fecha duas válvulas (entrada e saída). Isso estabiliza a pressão da linha.

O atuador então pulsa o fluido de freio. Neste modo, o hidromodulador pode fornecer um acionamento lento da roda ou aumentar / diminuir de forma independente a pressão do fluido de freio. Esses processos dependem da modificação do sistema.

Quando o ABS é acionado, o motorista o sentirá imediatamente pela pulsação frequente, que também é transmitida ao pedal. Você pode descobrir se o sistema está ativo ou não pelo toque no botão de ativação. O próprio princípio de operação do sistema repete a habilidade de motoristas experientes, só que muito mais rápido - cerca de 20 vezes por segundo.

Tipos de sistemas de travagem antibloqueio

Graças à melhoria dos sistemas de segurança ativa, quatro variantes do ABS podem ser encontradas no mercado de autopeças:

• Canal único. O sinal para a unidade de controle e vice-versa é alimentado simultaneamente por meio de uma única linha com fio. Na maioria das vezes, os carros com tração dianteira são equipados com ele, apenas nas rodas motrizes. Este sistema funciona independentemente de qual roda está travada. Esta modificação possui uma válvula na entrada do hidromodulador e outra na saída. Ele também usa um sensor. Essa modificação é a mais ineficaz;
• Dois canais. Em tais modificações, um chamado sistema de bordo é usado. Ele controla o lado direito separadamente do esquerdo. Esta modificação provou ser bastante confiável, pois em caso de emergência o carro é levado para o lado da estrada. Neste caso, as rodas dos lados direito e esquerdo estão em uma superfície diferente, portanto, o ABS também deve enviar sinais diferentes para os atuadores;
• Três canais. Essa modificação pode ser chamada com segurança de um híbrido do primeiro e do segundo. Em tal ABS, as pastilhas de freio traseiras são controladas por um canal, como no primeiro caso, e as rodas dianteiras operam no princípio de um ABS a bordo;
• Quatro canais. Esta é a modificação mais eficiente até hoje. Possui sensor individual e hidromodulador para cada roda. Uma ECU controla a rotação de cada roda para tração máxima.

Modos de operação

A operação de um moderno sistema ABS pode ser realizada em três modos:

1. Modo de injeção. Este é o modo padrão, usado em todas as variedades clássicas do sistema de freio. Num sistema de travagem antibloqueio, a válvula de escape está fechada e a válvula de admissão está aberta. Devido a isso, quando o pedal do freio é pressionado, o fluido começa a se mover no circuito, colocando o cilindro de freio de cada roda em movimento.
2. Modo de espera. Neste modo, a unidade de controle detecta que uma das rodas está desacelerando muito mais rápido que as outras. Para evitar a perda de contato com a estrada, o ABS bloqueia a válvula de entrada da linha de uma determinada roda. Graças a isso, não há força na pinça, mas ao mesmo tempo as outras rodas continuam a desacelerar.
3. Modo de liberação de pressão. Este modo é ativado se o anterior não puder lidar com o travamento das rodas resultante. Neste caso, a válvula de entrada da linha continua fechada e a válvula de saída, ao contrário, abre para aliviar a pressão neste circuito.

A eficácia da travagem quando o sistema ABS está ligado depende da eficácia com que muda de um modo para outro. Ao contrário de um sistema de frenagem padrão, com o ABS ativado, não há necessidade de aplicar os freios repetidamente para evitar que as rodas percam tração. Neste caso, o motorista deve pressionar totalmente o pedal do freio. O resto do trabalho será feito pelo próprio sistema.

Características de dirigir um carro com ABS

Por mais confiável que seja o sistema de freios de um carro, ele não elimina a necessidade de atenção do motorista. O sistema de travagem antibloqueio possui características próprias. Se não forem levados em consideração, o carro pode perder estabilidade. Aqui estão as regras básicas para emergências:

1. Se o carro estiver equipado com um ABS simples, para que ele seja ativado, é necessário pressionar o pedal do freio com força. Alguns modelos modernos estão equipados com um assistente de freio. Neste caso, a central detecta a possibilidade de perda de tração e ativa este assistente. Mesmo com uma leve pressão no pedal, o sistema é acionado e aumenta de forma independente a pressão na linha até o parâmetro desejado;
2. Como já mencionado, quando o sistema é acionado, o pedal do freio pula. Um motorista inexperiente pensa imediatamente que algo aconteceu com o carro e decide soltar o freio;
3. Ao conduzir com pneus com tachas, é preferível desligar o ABS, uma vez que os pitões dos pneus têm eficácia justamente quando a roda está bloqueada;
4. Ao dirigir em neve solta, areia, cascalho, etc. O ABS também é mais inútil do que útil. O fato é que uma roda travada na frente dele coleta uma pequena saliência do material que compõe a estrada. Isso cria resistência adicional ao deslizamento. Se a roda girar, não haverá tal efeito;
5. Além disso, o sistema ABS pode não funcionar adequadamente ao dirigir rápido em superfícies irregulares. Mesmo com uma leve frenagem, uma roda no ar irá parar rapidamente, o que fará com que a unidade de controle acione o dispositivo quando não for necessário;
6. Se o ABS estiver ligado, os freios também devem ser usados ​​durante a manobra. Em um carro normal, isso só provocará uma derrapagem ou subviragem. Porém, o carro com ABS está mais disposto a ouvir o volante quando o sistema antibloqueio está ativo.

Desempenho de frenagem

O sistema ABS não apenas reduz a distância de parada, mas também fornece o máximo controle sobre o veículo. Comparado com um carro não equipado com este sistema, os veículos com ABS irão travar de forma mais eficaz. Não precisa ser provado. Além de uma distância de frenagem mais curta em um carro desse tipo, os pneus se desgastam de maneira mais uniforme, pois as forças de frenagem são distribuídas uniformemente para todas as rodas.

Este sistema será especialmente apreciado por motoristas que costumam dirigir em estradas com superfícies instáveis, por exemplo, quando o asfalto está molhado ou escorregadio. Embora nenhum sistema seja capaz de eliminar completamente todos os erros, proteger os motoristas de uma emergência (ninguém cancelou a atenção e a previsão do motorista), os freios ABS tornam o veículo mais previsível e gerenciável.

Dado o alto desempenho de frenagem, muitos especialistas recomendam que os iniciantes se acostumem a dirigir veículos com ABS, o que aumentará a segurança na estrada. Obviamente, se o motorista violar as regras de ultrapassagem e limites de velocidade, o sistema ABS não poderá evitar as consequências de tais violações. Por exemplo, não importa quão eficaz seja o sistema, é inútil se o motorista não tiver preparado o carro para o inverno e continuar a dirigir com pneus de verão.

Operação ABS

O moderno sistema ABS é considerado um sistema confiável e estável. Ele pode funcionar corretamente por um longo tempo, mas ainda precisa de operação adequada e manutenção oportuna. A unidade de controle raramente falha.

Mas se pegarmos os sensores de rotação das rodas, então este é o ponto mais vulnerável em tal sistema. A razão é que o sensor determina a velocidade de rotação da roda, o que significa que deve ser instalado próximo a ela - no cubo da roda.

Quando o carro é conduzido por lama, poças, areia ou neve molhada, o sensor fica muito sujo e pode falhar rapidamente ou fornecer valores incorretos, o que levará à instabilidade do sistema. Se a bateria estiver fraca ou a tensão no sistema de bordo do carro estiver baixa, a unidade de controle desligará o sistema devido à tensão muito baixa.

Se o sistema falhar, o carro não perderá os freios. Apenas neste caso, o motorista precisa desacelerar em uma estrada instável com a ajuda de um sistema de frenagem clássico.

Desempenho ABS

Assim, o sistema ABS permite realizar frenagens de emergência com mais segurança, além de possibilitar manobras com o pedal do freio totalmente pressionado. Estes dois parâmetros importantes tornam este sistema parte integrante de um veículo equipado com um avançado sistema de segurança ativa.

A presença do ABS é opcional para um motorista experiente. Mas um iniciante tem que aprender muitas habilidades diferentes nos primeiros dois anos, por isso é preferível que o carro de tal motorista tenha vários sistemas que forneçam rede de segurança.

Um motorista experiente sem dificuldade (especialmente se estiver dirigindo seu carro por muitos anos) será capaz de controlar o momento de parada da roda alterando o esforço no pedal do freio. Mas mesmo com uma longa experiência de condução, um sistema multicanal pode competir com essa habilidade. A razão é que o motorista não é capaz de controlar a força em uma roda individual, mas o ABS pode (um sistema de canal único funciona como um motorista experiente, alterando a força em toda a linha de freio).

Mas o sistema ABS não pode ser considerado uma panacéia em situações de emergência em nenhuma estrada. Por exemplo, se o carro derrapou na areia ou na neve solta, pelo contrário, causará um aumento da distância de frenagem. Em tal estrada, pelo contrário, bloquear as rodas será mais útil - elas se enterram no chão, o que acelera a frenagem. Para que o carro seja universal em qualquer tipo de superfície de estrada, os fabricantes de modelos de carros modernos equipam seus produtos com um ABS comutável.

Quais são as falhas?

Quanto à confiabilidade do sistema de frenagem antibloqueio, este é um dos sistemas mais confiáveis ​​do carro. Seus elementos raramente falham e, na maioria das vezes, isso se deve à violação das regras de operação e manutenção. Todas as peças eletrônicas são protegidas de forma confiável contra sobrecargas por fusíveis e relés, para que a unidade de controle não falhe.

Os defeitos de sistema mais comuns são a falha dos sensores das rodas, uma vez que estão localizados em locais onde é extremamente difícil impedir a entrada de água, poeira ou sujeira. Se o rolamento do cubo estiver muito frouxo, os sensores funcionarão mal.

Outros problemas já estão associados mais com os sistemas de acompanhamento do carro. Um exemplo disso é a queda de tensão na rede elétrica de uma máquina. Neste caso, o ABS será desabilitado devido ao relé ativado. O mesmo problema pode ser observado com picos de energia na rede.

Se o sistema de freios antibloqueio desligar por conta própria, não entre em pânico - o carro simplesmente se comportará como se não tivesse ABS.

A reparação e manutenção do sistema de travagem de um automóvel com ABS tem características próprias. Por exemplo, antes de trocar o fluido de freio, com a ignição desligada, pressione o freio várias vezes e solte-o (cerca de 20 vezes). Isso irá liberar a pressão no acumulador do corpo da válvula. Para obter informações sobre como substituir corretamente o fluido de freio e, em seguida, sangrar o sistema, leia em um artigo separado.

O motorista ficará sabendo imediatamente sobre o mau funcionamento do ABS pelo sinal correspondente no painel. Se a luz avisadora acender e depois apagar - preste atenção ao contato dos sensores das rodas. Muito provavelmente, devido à perda de contato, a unidade de controle não recebe um sinal desses elementos e sinaliza um mau funcionamento.

Vantagens e desvantagens do sistema

Não é preciso falar muito sobre as vantagens do sistema de frenagem antibloqueio, pois sua principal vantagem é a estabilização do carro em caso de escorregamento das rodas durante a frenagem. Aqui estão as vantagens de um carro com tal sistema:

• Na chuva ou no gelo (asfalto escorregadio), o carro apresenta grande estabilidade e controlabilidade;
• Ao realizar uma manobra, você pode usar ativamente os freios para melhor resposta de direção;
• Em superfícies lisas, a distância de frenagem é menor do que em um carro sem ABS.

Uma das desvantagens do sistema é que ele não lida bem com superfícies de estradas macias. Nesse caso, a distância de frenagem será menor se as rodas estiverem bloqueadas. Embora as últimas modificações do ABS já levem em consideração as características do solo (o modo apropriado é selecionado no seletor de transmissão), e se adaptam à situação da estrada dada.

Além disso, o princípio de funcionamento do ABS e suas vantagens são descritos no vídeo a seguir:

Princípios do trabalho ABS

Vídeos relacionados

Ao final da revisão, oferecemos um pequeno vídeo sobre como frear em um carro com e sem ABS:

Frenagem com ou sem ABS

Perguntas e Respostas:

O que significa o sistema de travagem antibloqueio? É um sistema eletrônico que evita o travamento das rodas durante a frenagem, reduzindo brevemente a pressão do fluido de freio.

Para que serve um sistema de travagem antibloqueio? Se os freios forem aplicados bruscamente, as rodas podem perder tração e o carro ficará instável. O ABS fornece frenagem por impulso, permitindo que as rodas mantenham a tração.

Como funciona o sistema de travagem antibloqueio? A eletrônica monitora o travamento e a patinagem das rodas. Graças às válvulas em cada pinça de freio, a pressão TJ em um determinado pistão é regulada.

Como travar com sistema de travagem antibloqueio? Em carros com ABS, você precisa pressionar o pedal até o fim, e o próprio sistema fornecerá frenagem de impulso. Não há necessidade de pressionar / soltar o pedal durante a frenagem.