Formação Modular Automóvel
SISTEMAS DE
SEGURANÇA ACTIVA
SISTEMAS DE
Colecção Formação Modular Automóvel
Título do Módulo Sistemas de Segurança Activa
Coordenação Técnico-Pedagógica CEPRA – Centro de Formação Profissional da Reparação Automóvel
Departamento Técnico Pedagógico
Direcção Editorial CEPRA – Direcção
Autor CEPRA – Desenvolvimento Curricular
Maquetagem CEPRA – Núcleo de Apoio Gráfico
Propriedade Instituto de Emprego e Formação Profissional Av. José Malhoa, 11 - 1000 Lisboa
1ª Edição Portugal, Lisboa, Fevereiro de 2000
Depósito Legal 148200/00
“Produção apoiada pelo Programa Operacional Formação Profissional e Emprego, cofinanciado pelo Estado Português, e pela União Europeia, através do FSE”
“Ministério de Trabalho e da Solidariedade – Secretaria de Estado do Emprego e Formação”
© Copyright, 2000 Todos os direitos reservados
ÍNDICE
DOCUMENTOS DE ENTRADA
OBJECTIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS DO MÓDULO... E.1 PRÉ-REQUISITOS... E.4
CORPO DO MÓDULO
0 – INTRODUÇÃO ...0.1
1 - SISTEMAS DE TRAVAGEM ...1.1 1.1 - BREVE DESCRIÇÃO DO SISTEMA ABS ...1.1 1.1.1 - CONSTITUIÇÃO DO SISTEMA ABS ...1.2 1.1.2 - PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO ABS ...1.3 1.1.3 - DIAGNÓSTICO DE UM SISTEMA ABS ...1.6 1.1.4 - PRESCRIÇÕES A OBSERVAR NO VEÍCULO EQUIPADO COM ABS ...1.10 1.2 - SISTEMA COMPENSADOR ELECTRÓNICO DA FORÇA DE TRAVAGEM - EBV ...1.11 1.3 - SISTEMAS DE REGULAÇÃO ELECTRÓNICA DA FORÇA DE TRAVAGEM - ELB...1.13 1.3.1 - PRINCÍPIOS BÁSICOS ...1.13 1.3.2 - FUNÇÃO ...1.14 1.4 - SISTEMAS DE TRAVÕES PERMANENTES ...1.15 1.4.1 - TRAVÃO MOTOR ...1.16 1.4.1.1 - TRAVÃO MOTOR - EXHAUST-VALVE-BRAKE (EVB)...1.17 1.4.2 - RETARDADOR ...1.18 1.4.2.1 - RETARDADOR HIDRODINÂMICO...1.19 1.4.2.2 - RETARDADOR ELECTRODINÂMICO ...1.21 1.4.2.3 - RETARDADOR HIDRODINÂMICO VERSUS ELECTRODINÂMICO ...1.21
2 - SISTEMAS DE CONTROLO DE ACELERAÇÃO...2.1 2.1 - MOTRICIDADE INTEGRAL ...2.1 2.2 - SISTEMA DE DIFERENCIAL AUTOBLOCANTE ...2.2 2.3 - SISTEMAS DE CONTROLO DE ACELERAÇÃO ATRAVÉS DO ABS ...2.5 2.3.1 - SISTEMA DE BLOQUEIO ELECTRÓNICO DO DIFERENCIAL - EDS ...2.5 2.4 - SISTEMAS DE CONTROLO DE ACELERAÇÃO ATRAVÉS DO SISTEMA DE GESTÃO
ELECTRÓNICA DO MOTOR 2.10
2.4.1 - SISTEMA DE CONTROLO DE TRACÇÃO - ETC...2.11 2.4.2 - SISTEMA DE CONTROLO DE TRACÇÃO - ASR ...2.13
2.4.2.1 - ACTUAÇÃO AO NÍVEL DOS TRAVÕES DO SISTEMA COMBINADO ABS/ASR 2.16
2.4.2.2 - ACTUAÇÃO AO NÍVEL DO MOTOR DO SISTEMA COMBINADO ABS/ ASR... 2.18
2.5 - REGULAÇÃO ABS/EDS/ASR ...2.22 3 - SISTEMA DE CONTROLO DE ESTABILIDADE DINÂMICA ... 3.1
3.1 - SISTEMAS DE QUATRO RODAS DIRECCIONAIS (4 WS) ...3.1 3.2 - SISTEMA ELECTRÓNICO DE CONTROLO DA DIRECÇÃO ...3.3 3.2.1 - DIRECÇÃO COM ASSISTÊNCIA VARIÁVEL ...3.3 3.3 - SISTEMAS DE SUSPENSÃO ELECTRÓNICOS...3.5 3.3.1 - SISTEMA DE SUSPENSÃO ADAPTÁVEL...3.5 3.3.2 - SUSPENSÃO PNEUMÁTICA AUTO-NIVELANTE ...3.9 3.4 - SISTEMAS DE CONTROLO DE ESTABILIDADE POR MEIO DE ABS ...3.10 3.4.1 - PROGRAMA ELECTRÓNICO DE ESTABILIDADE - ESP ...3.10 4 - OUTROS SISTEMAS DE SEGURANÇA ACTIVA ...4.1 4.1 FARÓIS COM LÂMPADAS DE XÉNON ...4.1 4.2 - SENSOR DE CHUVA ...4.3 4.3 - ESPELHO RETROVISOR NTERIOR COM SISTEMA ANTI-ENCADEAMENTO
AUTOMÁ-TICO 4.4
4.4 - DETECTORES DE SONOLÊNCIA ...4.5 4.4.1 - CONSTITUIÇÃO E FUNCIONAMENTO DE UM DETECTOR DE SONOLÊNCIA
4.5
BIBLIOGRAFIA ...C.1
DOCUMENTOS DE SAÍDA
PÓS-TESTE ...S.1 CORRIGENDA E TABELA DE COTAÇÃO DO PÓS-TESTE...S.10
ANEXOS
EXERCÍCIOS PRÁTICOS...A.1 GUIA DE AVALIAÇÃO DOS EXERCÍCIOS PRÁTICOS ...A.4
OBJECTIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS
No final deste módulo, o formando deverá ser capaz de:
OBJECTIVO GERAL
OBJECTIVOS ESPECÍFICOS
Distinguir os diversos sistemas de segurança activos, interpretando a sua influência no comportamento do automóvel. Pretende-se também que procedam ao diagnós-tico e detecção de anomalias dos sistemas de segurança activa.
1. Distinguir os diversos sistemas de controlo de aceleração:
1.1 Identificar as funções do ABS.
1.2 Distinguir os principais elementos constituintes do ABS. 1.3 Descrever o princípio de funcionamento do ABS.
1.4 Proceder ao diagnóstico de um sistema ABS, utilizando as ferramentas ade-quadas e seguindo as especificações.
1.5 Explicar o esquema eléctrico de um ABS.
1.6 Especificar as prescrições a observar no veículo equipado com ABS.
1.7 Identificar as funções do sistema compensador electrónico da força de trava-gem - EBV.
1.8 Descrever o princípio de funcionamento do EBV. 1.9 Descrever o princípio de funcionamento do ELB. 1.10 Distinguir os principais componentes do ELB. 1.11 Identificar as funções do travão de escape.
1.12 Distinguir os vários componentes do travão de escape e do travão da válvula de escape.
1.13 Distinguir a constituição e o funcionamento do retardador hidrodinâmico rela-tivamente ao retardador electrodinâmico.
1.15 Descrever o princípio de funcionamento de um diferencial autoblocante. 1.16 Especificar as vantagens e desvantagens do recurso a diferenciais
autoblo-cantes.
1.17 Identificar as funções do sistema de bloqueio electrónico do diferencial – EDS.
1.18 Distinguir os principais componentes do EDS.
1.19 Descrever o princípio de funcionamento do EDS e especificar em que situa-ções intervém.
1.20 Identificar as funções do sistema de controlo de tracção - ETC. 1.21 Distinguir os principais componentes do ETC.
1.22 Descrever o princípio de funcionamento do ETC e especificar em que situa-ções intervém.
1.23 Identificar as funções do sistema de controlo de tracção - ASR. 1.24 Distinguir as várias variantes de sistemas ASR.
1.25 Descrever o princípio de funcionamento do ASR e distinguir os seus princi-pais componentes.
1.26 Especificar em que situações intervém o ASR.
2. Distinguir os diversos sistemas de controlo de estabilidade dinâmica:
2.1 Identificar as funções do sistema de quatro rodas direccionais – 4 WS.
2.2 Distinguir os principais componentes do 4 WS e descrever o seu funcionamento. 2.3 Especificar em que situações intervém o 4 WS.
2.4 Identificar as funções do sistema electrónico de controlo de direcção.
2.5 Distinguir os principais componentes do sistema de direcção com assistência variá-vel e descrever o seu princípio de funcionamento.
2.6 Identificar as funções do sistema de suspensão adaptável.
2.7 Distinguir os principais componentes do sistema de suspensão adaptável e descre-ver o seu princípio de funcionamento.
2.8 Identificar as funções do sistema de suspensão pneumática auto-nivelante.
2.9 Distinguir os principais componentes da suspensão auto-nivelante e descrever o seu princípio de funcionamento.
2.10 Identificar as funções do sistema de controlo de estabilidade - ESP.
2.11 Distinguir os principais componentes do ESP e descrever o seu funcionamento. 2.12 Especificar em que situações intervém o ESP.
3. Identificar outros sistemas de segurança activa:
3.1 Distinguir os principais componentes de um farol equipado com lâmpadas de xénon.
3.2 Especificar as vantagens do recurso a faróis com lâmpadas de xénon.
3.3 Distinguir os principais componentes do sensor de chuva e descrever o seu princípio de funcionamento.
3.4 Especificar em que situações intervém o sensor de chuva.
3.5 Distinguir os principais componentes do espelho retrovisor interior com siste-ma anti-encadeamento automático.
3.6 Descrever o princípio de funcionamento do espelho retrovisor interior com sis-tema anti-encadeamento automático.
3.7 Identificar as funções do detector de sonolência.
3.8 Distinguir os principais componentes do detector de sonolência e descrever o seu funcionamento.
I nt r o d ução ao
A ut o mó vel D esenho T écni co
M at emát i ca ( cál cul o ) F í si ca, Q uí mi ca e M at er i ai s O r g ani z ação O f i ci nal LE G E N D A Módulo e m es tudo Pré-Requisito S i st emas d e A vi so A cúst i co s e Lumi no so s S i st emas d e I g ni ção S i st emas d e C o muni cação T ecno l o g i a d o s S emi - C o nd ut o r es - C o mp o nent es C ál cul o s e C ur vas C ar act er í st i cas d o M o t o r S i st emas d e A d mi ssão e d e E scap e T i p o s d e B at er i as
e sua M anut enção M ag net i smo e
E l ect r o mag net i sm o - M o t o r es e G er ad o r es S i st emas d e C ar g a e A r r anq ue C o nst r ução d a I nst al ação E l éct r i ca Lub r i f i cação d e M o t o r es e T r ansmi ssão A l i ment ação D i esel S i st emas d e A l i ment ação p o r C ar b ur ad o r Lei t ur a e I nt er p r et ação d e E sq uemas E l éct r i co s A ut o D i st r i b ui ção C o mp o nent es d o S i st ema E l éct r i co e sua S i mb o l o g i a E l ect r i ci d ad e B ási ca E mi ssõ es P o l uent es e D i sp o si t i vo s d e C o nt r o l o d e E mi ssõ es S i st emas d e S eg ur ança A ct i va S i st emas d e T r avag em A nt i b l o q uei o S i st emas d e I nj ecção E l ect r ó ni ca V ent i l ação F o r çad a e A r C o nd i ci o nad o S i st emas d e T r avag em Hi d r ául i co s F er r ament as M anuai s T er mo d i nâmi ca M anut enção P r o g r amad a P r o cesso s d e T r açag em e P unci o nament o P r o cesso s d e C o r t e e D esb ast e
OUTROS M ÓDULOS A ESTUDAR
A nál i se d e G ases d e E scap e e O p aci d ad e P r o cesso s d e F ur ação , M and r i l ag em e R o scag em G ases C ar b ur ant es e C o mb ust ão N o çõ es d e M ecâni ca A ut o mó vel p ar a G P L C o nst i t ui ção e F unci o nament o d o E q ui p ament o C o n-ver so r p ar a G P L Leg i sl ação E sp ecí f i ca so b r e G P L D i ag nó st i co e R ep ar ação em S i st emas co m G est ão E l ect r ó ni ca D i ag nó si co e R ep ar ação em S i st emas E l éct r i co s C o nvenci o nai s R o d as e P neus N o çõ es B ási cas d e S o l d ad ur a M et r o l o g i a Ó r g ão s d a S usp ensão e seu
F unci o nament o G eo met r i a d e D i r ecção S i st emas d e I nj ecção M ecâni ca D i ag nó st i co e R ep ar ação em S i st emas M ecâni co s D i ag nó st i co e R ep . d e A var i as no S i st ema d e S usp ensão U ni d ad es E l ect r ó ni cas d e C o mand o , S enso r es e A ct uad o r es S i st emas d e I nf o r mação S i st emas d e S eg ur ança P assi va S i st emas d e D i r ecção M ecâni ca e A ssi st i d a S i st emas d e T r ansmi ssão S i st emas d e C o nf o r t o e S eg ur ança E mb r ai ag em e C ai xas d e V el o ci d ad es
COLECÇÃO FORM AÇÃO M ODULAR AUTOM ÓVEL
C i r c. I nt eg r ad o s, M i cr o co nt r o l ad o r es e M i cr o p r o cessad o r es R ed e d e A r C o mp . e M anut enção d e F er r ament as P neumát i cas S i st emas E l ect r ó ni co s D i esel C ar act er í st i cas e F unci o nament o d o s M o t o r es F o cag em d e F ar ó i s Lâmp ad as, F ar ó i s e F ar o l i ns S i st emas d e A r r ef eci ment o
S o b r eal i ment ação
R ed e E l éct r i ca e M anut enção d e
F er r ament as E l éct r i cas
0 – INTRODUÇÃO
Os fabricantes de automóveis incorporam permanentemente e em cada um dos seus novos modelos inovações tecnológicas, que partem tanto da sua experiência em modelos anteriores como das investigações sobre as preferências do mercado. A maior parte destas novidades estão relacionadas com a segurança, de forma mais ou menos directa. Algumas com os sistemas de segurança activa, outras com a passiva e outras ainda com o conforto e as necessidades ergonómicas do condutor e dos ocupantes. Neste último caso, tudo o que incide na redução do esforço e no aumento da como-didade do condutor (bancos ergonómicos, embraiagem pilotada, comandos do rádio no volante), diminuirá a fadiga e, consequentemente, favorecerá a concentração na condução e assim a segu-rança activa.
A segurança passiva diz respeito a todos os sistemas do automóvel que, em caso de acidente, con-tribuem para que todos os danos causados aos ocupantes sejam minimizados ou mesmo elimina-dos. Exemplos disto mesmo são, os air-bags, os side-bags, os pré-tensores dos cintos de segurança e as estruturas da carroçaria com zonas de deformação programada.
Por outro lado, a segurança activa refere-se ao conjunto de sistemas que actuam na prevenção da ocorrência de acidentes, ou seja, o sistema de travões, suspensão, direcção, pneumáticos, os limpa vidros, a iluminação, o desenho da carroçaria, que deve ter em conta a visibilidade do condutor, pro-curando-se que os pilares que sustentam o tecto sejam o mais finos possível por forma a que se evi-tem os denominados ângulos mortos, são exemplos disso mesmo.
O presente manual incide precisamente sobre o estudo dos sistemas de segurança activa, nomea-damente dos de última geração. Como sejam os mecanismos de controlo de aceleração, de controlo de estabilidade dinâmica quer transversal quer longitudinal, a suspensão electrónica, entre outros. Note-se que por vezes os fabricantes de automóveis utilizam siglas diferentes para descrever siste-mas iguais aos que aqui se abordam. Exemplo disso mesmo é o caso da Ford que chama TCS
(Traction Control System) a um sistema que não é nem mais nem menos que o ASR com
interven-ção ao nível dos travões e da válvula da borboleta.
De referir ainda que, apesar de todos estes sistemas, a segurança do automóvel depende maiorita-riamente do condutor. Se ultrapassarmos os limites físicos que caracterizam a segurança nos auto-móveis de nada servirão estes dispositivos.
1 - SISTEMAS DE TRAVAGEM
1.1 - BREVE DESCRIÇÃO DO SISTEMA ABS
O sistema anti-bloqueio das rodas ou sistema ABS, AntiBlockier System, como é mais frequente-mente conhecido, tem por finalidade impedir o bloqueio das rodas e manter a direccionalidade e a estabilidade dos veículos em pisos com coeficientes de atrito (aderência) baixos ou assimétricos e em travagens de grande intensidade.
Com a utilização do ABS o veículo mantém-se manobrável, não tende a derrapar, não se produzem danos nos pneus e além disso, as distâncias de travagem são geralmente inferiores.
Note-se que, em pisos cobertos de neve a distância de travagem é habitualmente inferior em veícu-los sem ABS, isto deve-se ao facto de as rodas ao bloquearem formarem à sua frente uma espécie de cunha que faz aumentar a força de travagem e como tal reduz a distância de travagem (ver figura 1.1). Contudo o veículo não é manobrável. Nestas condições, uma viatura com sistema antibloqueio torna-se manobrável, mas a distância de travagem é superior.
Fig. 1.1 - Deslizamento em travagem em fun-ção do coeficiente de atrito, em diferentes tipos de piso
As zonas da figura 1.1 que se encontram assinaladas representam as margens de actuação do ABS, ou seja, este não permite, em condições extremas, deslizamentos dos pneus superiores a aproximadamente 30%. O ideal é que este valor se situe em redor dos 15%.
Note-se que num deslizamento de 100%, que acontece quando as rodas ficam completamente blo-queadas (veículos sem ABS), o condutor pode perder o controlo do automóvel. É como que se os pneus tivessem reduzido a zero o seu coeficiente de atrito, ficando o veículo sem ponto de apoio.
1.1.1 - CONSTITUIÇÃO DO SISTEMA ABS
Existem vários sistemas ABS, como sejam, o Bosch, Teves, Bendix, Lucas-Giriling, o ALB desenvol-vido pelos japoneses da Honda, entre outros, que embora tendo algumas diferenças entre si são bastante semelhantes, no que diz respeito à sua constituição e modo de funcionamento, pelo que o sistema ABS será abordado na sua forma mais genérica.
O sistema é basicamente constituído por uma unidade electrónica de comando, um grupo hidráulico, nos sistemas mais evoluídos estes dois componentes estão integrados num só, e por um sensor em cada uma das rodas (actualmente mais comum). A figura 1.2 ilustra bem a composição de um siste-ma ABS.
1. Unidade electrónica de controlo (UEC) do ABS; 2. Relé de sobretensões, para garantir à UEC uma tensão uniforme; 3. Sensor ou captador da velocidade de rotação da roda; 4. Roda dentada para infor-mação do n.º de rotações ao sensor; 5. Módulo hidráulico; 6. Relé das válvulas; 7. Relé da bomba hidráulica; 8. Bomba principal de travões; 9. Servofreio; 10. Indicador de avarias no sistema ABS, montado no painel de instrumentos (acende sempre que seja detectada qualquer avaria no ABS)
Fig. 1.2 – Componentes de um sistema ABS
Fig. 1.3 - Distribuição dos componentes de um sistema ABS num automóvel
1.1.2 - PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO ABS
Os sensores têm como missão informar constantemente a unidade electrónica de comando (UEC) acerca da rotação de cada uma das rodas, por forma a que esta possa fazer actuar o sistema ABS. Os sensores determinam o número de rotações das rodas e, em função disso, a velocidade de rota-ção das mesmas. Fazem chegar esta informarota-ção à UEC do ABS que a converte em termos da velo-cidade do veículo (velovelo-cidade de referência). Os microprocessadores da UEC do ABS determinam o escorregamento de cada roda, tendo em conta os valores da velocidade de rotação instantânea da roda e a velocidade de referência.
A tendência para o bloqueio de cada uma das rodas é determinada a partir dos sinais de aceleração e de deslizamento da roda, isto é, se a diferença de velocidade de rotação da roda, entre dois ins-tantes consecutivos, for superior a um determinado valor pré-estabelecido e memorizado na UEC (valor a partir do qual as rodas bloqueiam), então as válvulas de controlo de pressão são activadas, regulando a pressão de travagem. Numa travagem normal, ou no início de uma travagem de emer-gência, não existe bloqueio das rodas, pelo que o sistema ABS não intervém (fig. 1.4).
1. Pinça do travão 2. Pedal do travão
3. Bomba principal de travões 4. Sensor de rotações da roda 5. UEC do ABS
6. Válvula com solenóide
Fig. 1.4 - Funcionamento do sistema de travões numa travagem normal
A pressão exercida pelo condutor no pedal do travão (2) actua sobre a bomba (3), passando pela válvula solenóide, cujo embolo é mantido na posição inferior por meio de uma mola, até chegar à pinça do travão, que faz reduzir a velocidade da roda.
No momento da travagem, se uma roda bloquear, a unidade electrónica de comando (5), após ter recebido informação dos sensores (4), envia uma ordem à unidade hidráulica de modo a que des-bloqueie a roda por forma a que esta não perca a aderência ao piso.
Então, a unidade hidráulica fecha uma válvula solenóide (6), interrompendo o circuito de alimenta-ção de óleo à bomba da roda que está bloqueada, não permitindo assim um aumento de pressão, mesmo que o condutor aumente a força exercida no pedal de travão (fig. 1.5).
4. Sensor de rotações da roda 6. Válvula com solenóide
Fig. 1.5 - Funcionamento do sistema de travões em caso de uma travagem de emergência, no momento da manutenção da pressão
Se, depois disso, a situação de roda bloqueada continua, a unidade electrónica de controlo (5) for-nece uma corrente mais intensa à válvula solenóide (6) de modo a elevar mais o embolo para que o canal de retorno fique livre. Simultaneamente, a unidade electrónica de comando do ABS põe a fun-cionar uma bomba eléctrica que acelera o alívio de pressão na roda bloqueada (é neste momento que se sentem as habituais “pancadas” do pedal no pé do condutor) (fig. 1.6).
4. Sensor de rotações da roda 5. UEC do ABS
7. Bomba eléctrica de retorno 8. 9. Acumuladores
Fig. 1.6 - Funcionamento do sistema de travões em caso de uma travagem de emergência, no momento da redução da pressão
A pressão desce e a roda é desbloqueada, o sensor (4) informa de imediato a UEC (5), que nesse instante deixa de actuar a válvula solenóide (6) e a bomba de retorno (7), pelo que o embolo da vál-vula (6) desce e a pressão que o condutor exerce sobre o pedal de travão entra novamente em acção, iniciando-se de novo o mesmo ciclo.
Este ciclo de regulação da pressão ocorre entre 4 a 10 vezes por segundo permitindo travar com a maior eficácia possível.
Os diferentes sistemas ABS geralmente não actuam para velocidades inferiores a 5 km/h.
De referir que em veículos com tracção integral o sistema antibloqueio é instalado de forma distinta. Neste caso, os circuitos de travagem estão repartidos por eixo empregando-se habitualmente unida-des hidráulicas de 3 canais.
O controlo do bloqueio das rodas dianteiras é feito independentemente, enquanto que para as rodas traseiras se faz em conjunto. Logo, quando uma roda traseira tender a bloquear, o sistema entra em acção soltando ligeiramente as duas rodas.
1.1.3 - DIAGNÓSTICO DE UM SISTEMA ABS
Todos os automóveis equipados com sistema ABS possuem no painel de instrumentos uma lâmpa-da de aviso do sistema ABS, tal como se mostra na figura 1.7.
Fig. 1.7 - Lâmpada de aviso do sistema ABS
Em caso de avaria, o primeiro teste a fazer deverá ser através desta lâmpada. O seu modo correcto de actuar é o seguinte: ao ligarmos a chave, colocando-a na posição de ignição, deverá acender-se, apagando-se sempre que o motor estiver em funcionamento.
Se esta se acender ou se piscar durante o funcionamento do motor é provável que exista uma ava-ria no sistema.
Contudo, se esta não se acender quando ligamos a chave de ignição, as causas prováveis são: fusí-vel fundido, lâmpada queimada, mau contacto ou cortes na cablagem.
Uma outra forma de detectar-mos uma falha no ABS é por exemplo, quando fazemos uma travagem a fundo e não sentimos as habituais “pancadas” no pedal do travão.
Para se detectar avarias nos sistema ABS utilizam-se actualmente aparelhos (descodificadores de códigos de erro) que se ligam à UEC do ABS, através de fichas apropriadas, e fazem uma leitura completa a esta unidade electrónica, informando o utilizador do tipo de avaria que ocorreu.
Podemos também localizar as avarias no sistema ABS recorrendo aos métodos tradicionais (inspecção visual e utilizando um multímetro ou um osciloscópio), contudo, na maior parte dos veí-culos depois de termos resolvido o problema a lâmpada indicadora de avarias do ABS permanece acesa.
Para apagarmos a lâmpada é, habitualmente, necessário recorrer aos descodificadores de códigos de erro.
De referir que existem modelos em que os códigos de erro, depois de corrigida a avaria, são elimi-nados da memória desligando a bateria por um período de cerca de 15 minutos.
Apesar de tudo isto, vejamos como deveremos proceder para testar um sistema ABS, no que diz respeito à parte eléctrica.
1.º Testar sensores de rotação:
- Desconectar a ficha de ligação ao sensor em teste:
As falhas mais comuns dos sistemas ABS são a avaria dos sensores de rotação, as interrupções na cablagem e por vezes a alteração do dentado da roda. A UEC e o grupo hidráulico muito raramente avariam e, quando tal acontece a solução é a substituição.
De salientar que habitualmente ocorrem falhas no sistema porque os sensores não conseguem transmitir a informação à UEC, não por estarem avariados, mas por estarem demasiado sujos ou afastados da roda dentada. Devemos pois, efectuar a sua limpeza e ajustar correctamente a distân-cia à roda dentada (habitualmente na gama 0,2 - 1,1 mm).
(i) Com um voltímetro, ligar as pontas de prova aos terminais do sensor e fazer girar a roda. Ler os valores e compará-los com os valores dos fabricantes. Se não tiver-mos esses valores, como deveretiver-mos testar todos os sensores, e uma vez que todos eles não estarão avariados, facilmente descobrimos o possível sensor ava-riado;
(ii) Com um ohmímetro, medir a resistência dos sensores (habitualmente na gama 0,8 - 1,2 k), utilizando o mesmo procedimento descrito em (i);
(iii) Verificar se os sensores têm ligação à massa - por exemplo com uma ponta de prova no sensor e a outra no negativo da bateria;
1. Testar os relés (principal ou de protecção da UEC, das electroválvulas e o da elec-trobomba), nomeadamente através de um ohmímetro, para o que é necessário conhecer os valores e além disso dispor do esquema eléctrico do sistema em questão, como é exemplo a fig. 1.8;
2. Testar os relés (principal ou de protecção da UEC, das electroválvulas e o da elec-trobomba), nomeadamente através de um ohmímetro, para o que é necessário conhecer os valores e além disso dispor do esquema eléctrico do sistema em questão, como é exemplo a fig. 1.8;
3. Verificar o estado da cablagem (continuidade) entre as fichas de ligação aos sen-sores e a UEC;
4. Se, com as verificações anteriores não se chegar a qualquer conclusão poderemos considerar a hipótese da UEC estar avariada.
Para facilitar o ajuste dos sensores, alguns dos fabricantes de sensores prevêm na ponta deste uma pastilha que para além de os proteger permite regular o afastamento deste à roda dentada, no momento da sua montagem, devendo depois de montado o sensor, ser retirada a pastilha.
1. Ficha da unidade electrónica de comando do ABS
2. Relé da bomba hidráulica 3. Unidade hidráulica 4. Relé do ABS
5. 6. 8. e 10. Sensores de rotação das rodas e respectivas rodas dentadas 7. Painel de instrumentos
9. Contacto de aviso do fluido dos travões 11. Chave de ignição
12. Pedal do travão 13. Bateria
Fig. 1.8 - Esquema eléctrico de um sistema ABS Teves
Teste dos sensores de rotação com osciloscópio
Podemos utilizar um osciloscópio para analisar a forma de onda da tensão de saída de cada um dos sensores do número de rotações.
Para isso devemos conectar os terminais do osciloscópio aos terminais do sensor e fazer girar a roda (manualmente ou engrenando a 1.ª).
Fig. 1.9 - Resultado típico de um sensor, em bom estado, medido através de osciloscópio
Como podemos comprovar através da análise da figura 1.9, a tensão de saída é baixa quando a roda gira a baixa velocidade e é maior quanto maior for a velocidade de rotação da roda.
Como interpretar os resultados:
Tab. 1.1 – Interpretação da forma de onda de um sensor obtida com osciloscópio
t V
Co m a 1ª engrenada [5-6km/h] Girando a ro da à mão
Fenómeno Causa Solução
A amplitude da onda é demasiado pequena ou não aparece
O sensor de velocidade da roda está
em mau estado Substituir o sensor
A distância entre a roda dentada e o sensor não é correcta
Ajustar a distância
(habitualmente: 0,2–1,1 mm) A amplitude da onda é
demasiado variável
(Contudo, se a amplitude mais pequena é superior a 100 mV não há problema)
Descentramento excessivo ou
excentricidade no cubo da roda Substituir o cubo
Folga nos rolamentos da roda
dema-siado grande Substituir o rolamento da roda
Ruído ou interferência no padrão da onda (forma de onda instável)
Cablagem do sensor partida Substituir o sensor
Fio condutor partido Reparar a cablagem
Sensor de velocidade da roda mal instalado
Instalar correctamente o sen-sor
Dentes da roda dentada partidos ou
As cablagens dos sensores de velocidade das rodas acompanham os movimentos da suspensão traseira e dianteira pelo que, em caminhos sinuosos, podem romper-se. Este problema não aconte-ce quando se conduz em caminhos normais.
Portanto, quando se mede a tensão de saída do sensor de velocidade da roda, devemos agitar as cablagens que ligam ao sensor por forma a simularmos as condições especiais de caminhos sinuo-sos.
Depois de qualquer intervenção no sistema ABS deve-se fazer um teste de estrada, primeiro a uma velocidade de cerca de 20 km/h, a fim de permitir à UEC efectuar o controlo dinâmico dos sensores e registar eventuais avarias. De seguida, prosseguir o teste a uma velocidade de 50 - 60 km/h durante alguns minutos, fazendo uso normal dos travões, mas evitando travagens bruscas.
1.1.4 - PRESCRIÇÕES A OBSERVAR NO VEÍCULO EQUIPADO COM ABS
Antes de executar trabalhos de soldadura, por arco eléctrico, devemos desligar a ficha de ligação da UEC do ABS.
Sempre que tenhamos que actuar sobre qualquer componente do sistema ABS é necessário desli-gar os bornes da bateria, por forma a evitar possíveis curto-circuitos que são prejudiciais para os dispositivos electrónicos.
Quando se proceder à desmontagem da bateria, na remontagem os terminais respectivos devem ser perfeitamente apertados.
Depois de cada intervenção no circuito hidráulico do sistema ABS ou do sistema de travões, deve-se verificar o nível do fluido de travões, efectuar a purga de ar e verificar a vedação de todos os pontos de ligação.
Verificar se os tubos não estão, em nenhum ponto, em contacto com a carroçaria, para evitar não só perigos de danificação da protecção dos próprios tubos mas também a transmissão de ruídos duran-te o funcionamento do ABS.
Não colocar no circuito de travões óleo mineral, pois danificam todas as juntas. Em caso de entrada fortuita torna-se necessária a substituição do grupo hidráulico, bomba de travões e pinças.
Quando se liga o equipamento de diagnóstico de avarias a chave de ignição deve estar na posição OFF.
1.2 - SISTEMA COMPENSADOR ELECTRÓNICO DA FORÇA DE
TRAVAGEM- EBV
O EBV, Electronic Brakes Variator, compensador electrónico da força de travagem é um sistema que está associado ao ABS e vem substituir o tradicional regulador mecânico da força de travagem existente nas viaturas mais antigas ou de gama baixa que não possuem ABS.
O EBV distribui e regula a pressão de travagem no eixo traseiro, nos veículos de tracção à frente e nos de tracção total, por meio do sistema hidráulico do ABS.
A partir da informação da rotação das rodas, dada pelos sensores de rotação do ABS, a unidade electrónica de comando calcula a necessidade de força de travagem nos eixos dianteiro e traseiro.
Modo de funcionamento
O EBV entra em acção mesmo nas travagens ligeiras, em especial nas curvas. Os sensores de rota-ção das rodas captam o número de rotações das quatro rodas e transmitem-nas à unidade electróni-ca de comando do ABS.
Se, por exemplo, ao travar em curva a diferença de rotações entre as rodas dianteiras e traseiras for muito grande, a pressão de travagem das rodas traseiras é regulada de forma a evitar que estas blo-queiem. Ou seja, durante uma travagem em que haja diferença de rotação entre as rodas dianteiras e traseiras, a unidade electrónica de controlo do sistema ABS é informada pelos sensores deste acontecimento e imediatamente põe em funcionamento o sistema EBV, actuando (fechando) as vál-vulas de accionamento do ABS das rodas traseiras.
A regulação EBV assegura uma elevada força de guiamento lateral e uma boa transmissão da força de travagem.
O veículo mantém a trajectória, verificando-se um acréscimo de direccionalidade e estabilidade de condução.
O âmbito da actuação da repartição electrónica da força de travagem EBV termina com a entrada em acção da regulação ABS, ou seja, quando é identificada uma tendência para o bloqueio de uma roda.
Para melhor compreendermos a acção da força de guiamento lateral, analisemos a fig. 1.11, que representa as forças que actuam nos pneumáticos.
FN - Força normal (devida ao peso do veículo)
FU - Força periférica (positiva: força de tracção;
negativa: força de travagem) FS - Força lateral
Fig. 1.11 - Forças actuantes sobre os pneumáticos
A força normal, FN, é a componente do peso do veículo que actua perpendicularmente ao piso. A
força periférica, FU, actua sobre o plano do piso e permite ao condutor realizar acelerações e
trava-gens com o veículo. A força lateral, FS, perpendicular a FU, permite transmitir o movimento da
direc-ção à estrada garantindo o deslocamento em curva. lateral produz-se em curva. A altas velocidades e em determinados tipos de pisos, durante o processo de travagem, pode ocorrer o bloqueio das rodas, devido a um coeficiente da força de travagem demasiado baixo. De referir que o coeficiente da força de travagem depende da velocidade, especialmente quando se circula em pisos molhados. A figura 1.12 ilustra o coeficiente da força de travagem (
µ
B) e da força lateral (µ
S)em função do des-lizamento de travagem (λ
) e do ângulo de viragem das rodas em curva (α
). De referir que o desliza-mento de travagem é dado por:em que,
VF - Velocidade do veículo
VU - Velocidade periférica da roda F
F
V V λ= −VU
µB – Coeficiente da força de travagem
µ – Coeficiente da força lateral λ - Deslizamento de travagem a – Zona estável
b – Zona instável
A – Roda não bloqueada, deslocamento livre B – Roda completamente bloqueada
Fig. 1.12 - Coeficiente de força de travagem e de força lateral em função do deslizamento de travagem, para um ângulo de viragem das rodas de 4º
Quando o deslizamento de travagem é zero, o coeficiente da força lateral, ou de guiamento lateral, apresenta o seu valor máximo. Aumentando o deslizamento de travagem, o coeficiente da força lateral diminui, primeiro lentamente e depois de forma mais acentuada, até atingir o valor mínimo quando a roda está bloqueada.
Quando as rodas bloqueiam numa travagem o veículo perde estabilidade e direccionalidade, pois nesse momento as forças laterais são muito pequenas.
1.3 - SISTEMAS DE REGULAÇÃO ELECTRÓNICA DA FORÇA DE
TRAVAGEM - ELB
1.3.1 - PRINCÍPIOS BÁSICOS
Cada vez mais se tenta optimizar os processos de tracção e de travagem, nomeadamente dos veí-culos industriais, com recurso a sistemas de travões regulados electronicamente (ELB - Electronic
Brakes).
Mediante a adaptação electrónica da força de travagem à respectiva situação existente durante um processo de travagem, pode-se reduzir o desgaste dos componentes, melhorando desta forma a capacidade do sistema de travões no seu conjunto e facilitando o controlo e reparação do mesmo.
O sistema de travões regulado electronicamente é composto pelos seguintes componentes:
A Daimler-Benz utiliza a regulação electrónica dos travões no seu modelo ACTROS. O sistema desenvolvido pela Daimler é também conhecido por Telligent.
Os sistemas de travões regulados electronicamente pertencerão, no futuro, ao equipamento de série dos veículos industriais.
1.3.2 - FUNÇÃO
O ELB trabalha com sinais electrónicos. Ao accionarmos o pedal, através dos sensores nele integra-dos, é activado imediatamente o sistema de travões. Os sinais provenientes destes sensores são processados electronicamente pela unidade de controlo ELB e são imediatamente transmitidos aos módulos de regulação de pressão que, controlados electronicamente, ajustam pneumaticamente a pressão de travagem requerida pelos travões das rodas. Simultaneamente, os módulos de regula-ção da pressão transmitem à unidade de comando ELB os sinais provenientes dos sensores das rodas.
Os circuitos pneumáticos que alimentam os cilindros dos travões do veículo tractor e do reboque estão normalmente estruturados do mesmo modo que os travões de duplo circuito e de duas condu-tas.
Ligando a chave de ignição o ELB é activado e realiza autodiagnóstico. Se não encontrar nenhuma avaria as lâmpadas de advertência apagam-se e o ELB fica operacional.
Ao soltar os travões activam-se novamente os módulos de regulação da pressão, eliminando-se imediatamente a desaceleração do veículo.
Com o recurso à activação electrónica instantânea dos travões de serviço mediante os módulos de regulação da pressão, oferece-se ao condutor um sentimento de travagem directo semelhante ao experimentado por um automóvel de passageiros.
Todas as rodas de um eixo movido ou de um eixo motriz, equipadas com um sistema de regulação electrónica da força de travagem, travam sincronizadamente, reduzindo-se assim as forças de cho-que geradas em veículos combinados. Além disso a temperatura e o desgaste dos travões são sig-nificativamente reduzidos.
Sistema de travões electropneumático (EPB); Sistema de travões anti-bloqueio (ABS); Sistema de travões anti-deslizante (ASR);
1. Sensor de pressão
2. Simulador da pressão de travagem 3. Válvula de controlo de pressão 4. U.E.C. do ELB
5. Transmissor
6. Sensor de velocidade da roda
Fig. 1.13 - Sistema de travões regulado electronicamente
Este sistema torna possível aproveitar até ao limite a aderência dos pneus à estrada.
As avarias provocadas no sistema são memorizadas na unidade de comando ELB e podem ser lidas aquando de uma revisão.
Os processos de tracção e travagem podem ser optimizados com a ajuda do ELB para diferentes versões de equipamento mediante o mesmo conceito básico do sistema de travões.
1.4 - SISTEMAS DE TRAVÕES PERMANENTES
Os travões de serviço de accionamento pneumático (veículos pesados) não estão concebidos para um funcionamento permanente. No caso de utilizações prolongadas, descidas com grande declive, se não existir nenhum sistema adicional de travagem, os travões são submetidos a sobrecargas tér-micas.
Estas sobrecargas térmicas provocam a fadiga dos materiais e, em casos extremos, a falha dos tra-vões.
Nos veículos industriais torna-se necessário montar um sistema de travagem permanente indepen-dente dos travões de serviço devido ao elevado peso a que habitualmente este tipo de veículos está sujeito.
Nos veículos industriais utilizam-se principalmente duas classes de travões permanentes:
Travão motor; Retardador.
1.4.1 - TRAVÃO MOTOR
Para melhorar a potência de travagem recorre-se, como travão motor, a uma válvula que é colocada na conduta de exaustão dos gases de escape. Esta válvula actua, estrangulando o fluxo dos gases de escape durante o tempo de escape, contribuindo para aumentar a potência de travagem.
Deste modo, o motor tem que executar um trabalho adicional para expulsar a carga do cilindro, isto é, para vencer a pressão resistente que existe na conduta de gases de escape.
A pressão resistente é gerada pela válvula de estrangulamento montada no sistema de escape , como mostra a figura 1.14. Cada cilindro do motor de quatro tempos, ao efectuar o quarto tempo, deve vencer a contrapressão gerada por esta válvula.
Para não danificar os componentes, a pressão resistente é limitada através de uma válvula limitado-ra de pressão.
1. Entrada de ar comprimido
2. Válvula de estrangulamento dos gases de escape 3. Conduta de escape
4. Estrangulador constante 5. Conduta de admissão 6. Pistão
Fig. 1.14 - Travão motor com estrangulador constante - Travão de escape
O sistema de travão motor com recurso a uma válvula de estrangulamento dos gases de escape aproveita exclusivamente a energia do motor durante o tempo de exaustão.
Pelo contrário, durante os tempos de compressão e expansão não se pode utilizar nenhuma energia de travagem do motor, apesar do travão motor actuar (a compressão e a exaustão são efectuadas sem constrangimentos). Contudo, os fabricantes de veículos industriais desenvolveram diferentes procedimentos para libertar energia de travagem do motor também durante os tempos de compres-são e de expancompres-são, ou para eliminar a energia de propulcompres-são libertada durante a expancompres-são.
Estrangulador constante
Este sistema desenvolvido pela Daimler-Benz, facilita a descompressão dosificada durante o 3.º e 4.º tempo através da montagem de uma válvula adicional (fig.1.14). Accionando o travão motor é
também accionada a válvula designada por estrangulador constante: a compressão de ar nos cilin-dros é ineficiente, pelo que ao efectuar-se a expansão subsequente a quantidade de trabalho produ-zido será menor. Deste modo a perda de trabalho de expansão é utilizada como energia de trava-gem. O estrangulador constante pode utilizar-se isoladamente sem a válvula de estrangulamento dos gases de escape. Contudo a utilização destes dois sistemas permitem uma maior eficácia na travagem.
Existem outros sistemas, combinados com o travão de escape (válvula estranguladora dos gases de escape) para aumentar a potência de travagem, nomeadamente:
É sobre este último sistema que nos vamos debruçar de seguida.
1.4.1.1 - Travão Motor - Exhaust-Valve-Brake (EVB)
Os sistemas tais como o travão motor por estrangulador constante ou o “Jake Brake” utilizam uma parte do trabalho de compressão, do tempo de compressão, para a travagem através de uma des-compressão selectiva. Estes sistemas oferecem boas prestações, contudo são complexos e caros. O novo sistema de travão motor EVB obtém os mesmos resultados com um custo inferior e uma maior simplicidade construtiva.
Fig. 1.15 - Travão de válvula de escape da (Exhaust Valve Brake EVB)
A potência do travão motor de um veículo industrial com travão de escape é composta pela potência motora e pela potência de travagem.
Jake Brake da Renault;
Volvo Engine Brake - VEB - da Volvo;
A potência motora é a potência necessária para accionar o motor. A potência de travagem é aquela que é obtida através do estrangulamento do caudal dos gases de escape. A potência total disponível para a desaceleração do veículo é dada pela soma da potência motora e de travagem.
O novo sistema de travão motor EVB melhora a potência de travagem até 65%, comparativamente com o sistema de travão de escape convencional.
.
Fig. 1.16 - Potência de travagem do motor D 2876, utilizando dois sistemas distintos
Fig. 1.17 - Posição do travão da válvula de escape nos tempos de compressão, expansão e escape
1.4.2 - RETARDADOR
Para melhorar a potência de travagem dos veículos industriais utilizam-se os retardadores. Tal como os travões de motor, trata-se de travões permanentes livres de desgaste. Os retardadores aliviam os travões de serviço e aumentam a segurança activa.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1400 1600 1800 2000 2200 2400 Regime do motor [rpm] Travão de escape MAN-EVB A. A válvula de escape é mantida aberta através de um cilindro contíguo. Através de um orifício existente no balancim o óleo flui até ao cilindro hidráulico deslocando-o até abrir a válvula de escape de 1 a 2 mm. Evita-se o fecho completo da válvula. O apoio e vedação são efectuados através de um contra-apoio. A válvula de reten-ção garante a manuten-ção da pressão. O con-tra-apoio fecha o orifício de circulação de óleo do
B. A válvula de escape é accionada. O balancim é deslocado do contra-apoio, deixando livre o orifício de descarga, regressando o êmbolo da válvula de escape à sua posição inicial de apoio sobre o balancim.
Os retardadores montam-se na cadeia cinemática dos veículos industriais. Transformam em calor parte do binário produzido pelo motor. De acordo com a sua posição de montagem, temos:
De acordo com a sua estrutura e funcionamento temos:
1.4.2.1 - Retardador Hidrodinâmico
Os retardadores hidrodinâmicos são compostos por um rotor (rotativo) e um estator (fixo), montados numa carcaça repleta de óleo.
O rotor é montado no eixo de impulsão do retardador e o estator é fixo à carcaça.
O rotor gira devido ao deslocamento do veículo e põe em movimento o óleo contido na carcaça. O movimento do óleo, e do eixo de impulsão, é travado pelas câmaras do estator.
Fig. 1.18 - Retardador hidrodinâmico
Retardadores primários - montados entre o motor e a caixa de velocidades; Retardadores secundários - montados entre a caixa de velocidades e o veio de transmissão;
Retardador hidrodinâmico (travões hidrodinâmicos); Retardador electrodinâmico.
A energia mecânica do eixo de impulsão transforma-se, portanto em energia cinética do óleo e esta em calor. O efeito de travagem do retardador aumenta com o volume e a viscosidade do óleo empregue.
O volume de óleo em movimento é regulado por uma válvula de accionamento pneumático, activada pelo condutor através de comutação manual ou de forma combinada pela válvula de travão de pé. O eixo de impulsão do retardador está unido ao veio de saída do motor (retardador primário) ou ao veio de transmissão do veículo (retardador secundário). No caso dos retardadores primários, monta-dos em veículos equipamonta-dos com caixa de velocidades manual, produz-se uma interrupção do efeito de travagem nas mudanças de caixa devido à sua disposição, pelo que este tipo de retardador se utiliza na maior parte das vezes combinado com a caixa de velocidades do camião.
Fig. 1.19 - Vista em corte do retardador
1.4.2.2 - Retardador Electrodinâmico
As possibilidades de disposição e de funcionamento são as mesmas que o retardador hidrodinâmico apresenta. Contudo, no caso dos retardadores electrodinâmicos utilizam-se dois rotores, colocados em ambos os lados do estator. Os retardadores electrodinâmicos, devido ao seu funcionamento, são habitualmente conhecidos por travões de correntes parasitas. São ligados desde o posto de condu-ção através de um interruptor de accionamento manual. Na maior parte das vezes dispõe de 4 níveis de intensidade de travagem.
O estator é formado por bobinas excitadoras dispostas circularmente, alimentadas com corrente eléctrica proveniente da bateria ou do alternador. O estator gera um campo magnético dependente da intensidade da corrente eléctrica fornecida às bobines excitadoras.
Os rotores são dois discos de aço antimagnético. Como circula corrente eléctrica através das bobi-nas excitadoras do estator, cria-se um campo magnético, o qual induz correntes parasitas nos roto-res em movimento. Os rotoroto-res são travados pelas correntes parasitas induzidas.
Quanto maior for a corrente eléctrica nas bobinas excitadoras, tanto maior será o efeito de trava-gem. A intensidade de travagem depende ainda do número de revoluções.
1. Estator 2. Rotores
3. Bobinas excitadoras
Fig. 1.21 - Retardador electrodinâmico Telma das séries Focal e CC
1.4.2.3 - Retardador Hidrodinâmico versus Electrodinâmico
O problema principal existente no funcionamento dos retardadores é a grande quantidade de calor gerado. Os retardadores hidrodinâmicos e electrodinâmicos são controlados electronicamente para se evitar que se produzam danos nos componentes devido a elevadas temperaturas. Uns comuta-dores térmicos limitam os efeitos da travagem em caso de sobreaquecimentos (250ºC).
Os veículos industriais equipados com ABS devem utilizar retardadores compatíveis com esses sis-temas. O ABS desliga o retardador em caso de perigo de bloqueio das rodas.
Os retardadores convencionais apenas suportam potências de travagem a regimes inferiores a 1000 r.p.m.. Para resolver esta carência utilizam-se os denominados retardadores de alto rendimento, accionados com uma multiplicação de 1:2.
Tab. 1.2 – Características dos retardadores hidrodinâmico e electrodinâmico
Fig. 1.22 - Comparação dos momentos de travagem
Retardador hidrodinâmico Retardador electrodinâmico
- Elevada carga térmica sobre os componentes devido à transformação de energia cinética do eixo impulsor em calor. Como tal é necessário um dimensionamento correcto do circuito de refrigeração para dissipar o calor gerado (permutador água do motor / óleo do retarda-dor)
- Dissipação do calor gerado pela travagem
- Elevada complexidade do ponto de vista da construção
- Baixa complexidade do ponto de vista da cons-trução
- Leve, graças à sua integração na caixa de velo-cidades
- Elevado peso, devido às bobinas excitadoras - O funcionamento livre de perturbações
depen-de do suficiente fornecimento depen-de corrente - Elevada potência específica de travagem a
par-tir de um regime de aprox. 1000 r.p.m.
- Elevada potência específica de travagem, inclu-sivamente a baixos regimes
- Potência de travagem regulável sem escalona-mentos
- Redução da potência de travagem devido ao aquecimento do rotor
- O binário máximo de travagem obtém-se para a gama média de rotações, caindo de forma pro-nunciada para regimes inferiores
- O binário máximo de travagem obtém-se já em regimes baixos, caindo em regimes maiores
2 – SISTEMAS DE CONTROLO DE ACELERAÇÃO
O controlo da motricidade automóvel tem vindo a ser amplamente desenvolvido. Por um lado através de sistemas de antiblocagem das rodas - que garantem a estabilidade do veículo em travagem – e por outro através de sistemas mecânicos e, mais frequentemente, sistemas electrónicos de antipati-nagem das rodas – maior estabilidade e eficácia durante a aceleração.
2.1 - Motricidade Integral
O recurso à motricidade integral surgiu e ainda hoje é aplicada como forma de melhorar o comporta-mento dinâmico dos veículos nomeadamente em curva. Isto consegue-se uma vez que o binário ao ser distribuído por quatro rodas motrizes permite melhores condições de aderência.
Fig. 2.1 – Motricidade tradicional – 2 rodas motrizes
Fig. 2.2 – Motricidade integral – 4 rodas motrizes
As rodas motrizes repartem a sua capacidade de aderência na transmissão das forças propulsoras e nas forças laterais. A carga sobre as rodas auxilia este efeito.
Os veículos com tracção dianteira tendem a sofrer problemas de tracção ao acelerar, sobretudo se o automóvel estiver na fase de arranque, ou em curvas, uma vez que o momento de arranque e o des-locamento dinâmico da carga aliviam as rodas motrizes. Consequentemente, a roda que apresenta menor aderência começa a patinar. O diferencial,
con-tribui para este efeito, discon-tribuindo o maior binário à roda com maior deslizamento. O mesmo ocorre em curvas, onde se descarrega ainda mais a roda motriz interior devido à inclinação da carroçaria, como indica a fig. 2.3
Os veículos com transmissão traseira oferecem vantagens em matéria de tracção, já que ao acelerar, o deslocamento dinâmico do centro de gravidade proporciona às rodas traseiras uma maior carga.
Os veículos de tracção total repartem o binário pelas quatro rodas. Graças a uma distribuição variável do binário motor, o eixo que apresenta menor índice de deslizamento recebe o maior binário.
Para as viaturas com apenas duas rodas motrizes a solução encontrada foi o diferencial auto-blocante, ou seja, o diferencial liga rigidamente as duas rodas motrizes sempre que exista uma diferença de rota-ção excessiva entre estas.
2.2 - SISTEMAS DE DIFERENCIAL AUTOBLOCANTE
O diferencial tradicional cumpre uma dupla função: transmitir movimento a ambas as rodas e, por outro lado, permitir que uma gire mais do que a outra quando as circunstâncias assim o requerem. Por exem-plo, quando em curva a roda que vai por dentro, a que deve rodar mais devagar, oferece resistência em continuar a rodar à velocidade da outra. O diferencial tem como função compensar a diferença de velo-cidades de rotação entre ambas as rodas.
Contudo, o efeito diferencial torna-se inconveniente quando as rodas motrizes estão sobre superfícies com diferentes condições de aderência, gelo e asfalto, por exemplo.
Nesta situação, um eixo rígido permitir-nos-ia sair do atoleiro porque o atrito da roda apoiada sobre o asfalto seria o suficiente para fazer avançar o carro.
Para resolver este problema, aparecem os diferenciais bloqueáveis manualmente e autoblocantes, que são mecanismos que limitam ou impedem a diferença de rotação entre as rodas.
Num veículo equipado com um sistema de diferencial tradicional, isto é, sem autoblocante, em condi-ções de piso homogéneo, as forças transmitidas às suas rodas motrizes apresentam valores iguais. Cada roda motriz recebe sempre 50% da força transmitida pelo diferencial, como indica a figura 2.4. A roda motriz que pode transmitir a menor força (a que tem mais tendência para patinar) limita-se a trans-mitir a força motriz da roda oposta.
Fig. 2.4 – Princípio de funcionamento de um diferencial “tradicional” – sem autoblocante
Fig. 2.5 – Mecanismo de um diferencial tradicional
Com a utilização do sistema de diferencial autoblocante, e no caso do veículo circular sobre pisos com condições de aderência diferentes para cada roda motriz, a força transmitida a cada roda deixa de ser igual, passando a ser maior naquela que tiver maior aderência ao piso.
Os diferenciais autoblocantes permitem repartir o binário motor pelas rodas motrizes.
Vejamos o seguinte exemplo para melhor compreendermos o efeito do diferencial autoblocante. Em pisos com condições de atrito diferentes pode acontecer que a roda que tem menor aderência ao solo patine, como indica a figura 2.6. Nesse caso, o efeito compensador do diferencial reduz a motricidade, isto é, a força efectiva de tracção, pelo que as rodas apenas podem transmitir uma for-ça correspondente ao binário de atrito que existe entre o pneu e o piso do lado com menor aderên-cia.
Fig. 2.6 – Comportamento das rodas motrizes sob pisos com aderência diferente
Bloqueando mecanicamente o efeito de compensação do diferencial consegue-se melhorar a trac-ção. É assim possível transmitir uma maior força de tracção ao lado do piso que oferece melhores condições de aderência.
Fig. 2.7 – Distribuição do binário motor de um diferencial auto-blocante em condições de aderência diferentes
Os diferenciais autoblocantes mais utilizados são os de acoplamento viscoso tipo “Fergunson”, e os de “Torsen”.
O diferencial autoblocante do tipo “Fergunson” (fig. 2.8) é composto por uma junta hidráulica de aco-plamento viscoso. O efeito blocante do diferencial resulta do aumento da viscosidade dum fluido à base de silicone.
O diferencial autoblocante do tipo “Torsen” (fig. 2.10) é tipicamente mecânico e reparte assimetrica-mente o binário entre dois semi-veios.
O diferencial “Fergunson” é o de uso mais frequente na maioria dos carros.
Fig. 2.8 – Diferencial Fergunson
Diferencial Fergunson
Contudo, os sistemas de diferencial autoblocante na prática não podem ser aplicados a um eixo motriz dianteiro. A desigualdade das forças motrizes entre as rodas motoras reduz drasticamente o conforto de condução.
Além disso, os sistemas de autoblocante diferencial não são compatíveis com o ABS pois influen-ciam consideravelmente o processo de regulação durante uma travagem com intervenção do ABS. Para resolver estes problemas foi desenvolvido um novo sistema de diferencial autoblocante. Trata-se do EDS, sistema de diferencial autoblocante electrónico.
2.3 – SISTEMAS DE CONTROLO DE ACELERAÇÃO ATRAVÉS DO
ABS
2.3.1 - SISTEMA DE BLOQUEIO ELECTRÓNICO DO DIFERENCIAL – EDS
É um sistema que funciona apoiado no ABS e que tem como missão bloquear electronicamente o diferencial, melhorando a tracção em veículos de tracção às duas rodas.
O sistema EDS, Electronic Diferential System, isto é, de bloqueio electrónico do diferencial, trabalha em conjunto com o sistema ABS, transferindo o binário motor das rodas motoras que patinam para as que têm melhor aderência, travando electronicamente a(s) roda(s) que patina(m). Além disso, só é possível equipar um veículo com EDS combinado com o ABS. A unidade electrónica de comando, a unidade hidráulica e os sensores são componentes comuns aos dois sistemas.
Fig. 2.9 – Exemplo de um diferencial Fergunson com autoblocante viscoso
Fig. 2.11 – Sistema de travagem antibloqueio com EDS
Relativamente a um sistema ABS simples, num sistema combinado ABS/EDS, a unidade hidráulica recebe apenas como componentes adicionais um bloco de válvulas EDS (duas válvulas electromag-néticas de corte com limitador de pressão e duas válvulas de comutação hidráulicas nos circuitos de travagem das rodas dianteiras) e a unidade electrónica de comando do ABS é substituída por uma mais ampla que tem em conta o novo sistema ABS/EDS.
O sistema ABS com EDS é identificado, relativamente ao ABS sem EDS, através de uma unidade hidráulica de maior dimensão.
(1) Válvula EDS 1 – Na posição de repouso e durante o funcionamento do ABS esta válvula encontra-se fechada. Quando o EDS entra em funcionamento abre-se por forma a que a pres-são de travagem chegue às rodas dianteiras. (2) Válvula EDS 2 – Na posição de repouso e durante a actuação do ABS esta válvula encontra-se aberta. Quando o EDS entra em funcionamento fecha-se reduzindo assim o fluxo até ao depósito.
(3) Interruptor Manométrico – Se se accionar o pedal de travão durante a fase activa do EDS, a unidade de controlo comuta imediata-mente para a função ABS. O interruptor mano-métrico fornece o sinal de entrada necessário para produzir esses efeitos.
Fig. 2.13 – Unidade hidráulica com bloco de válvulas EDS – vista detrás
A fig. 2.13 ilustra as alterações, nomeadamente:
O EDS só funciona a velocidades inferiores a 40 km/h (80 km/h nos 4 x 4). É actuado quando, devi-do a uma deficiente aderência de uma das rodas, surge entre as rodas motrizes uma diferença de rotação superior a determinado valor, habitualmente 100 – 120 r.p.m..
O sistema bloqueia então a roda que estiver a patinar e, devido ao efeito diferencial, a potência é transmitida à roda que tem melhor aderência, conseguindo-se uma maior tracção.
Este sistema desactiva-se automaticamente quando o veículo deixa de patinar ou quando a veloci-dade é superior à do funcionamento do sistema ou ainda, após uma intervenção longa do sistema que possa provocar o sobreaquecimento do sistema de travagem. Note-se que a unidade de coman-do vigia a temperatura coman-dos travões por simulação electrónica tencoman-do por base a duração e frequência das intervenções do EDS.
Vejamos o funcionamento de um sistema ABS-Teves combinado com o sistema EDS.
Após se ter colocado o motor em funcionamento e depois de apagada a lâmpada de aviso do ABS, o sistema fica operacional. O acumulador manométrico fica com uma pressão de aproximadamente 180 bar.
Ficha modificada – para válvulas magnéticas ABS
Ficha nova – para válvulas EDS
ABS/EDS em posição de repouso (fig. 2.14)
Ficha (nova)
Fig. 2.14 – Funcionamento do sistema ABS/EDS – em posição de repouso
Ao ser accionado o pedal de travão, a pressão proveniente do acumulador manométrico chega à câmara do amplificador, passa pela válvula EDS 2, pela válvula principal e pelas válvulas magnéti-cas, até aos travões das rodas. De acordo com a posição do pedal o sistema trava o veículo com maior ou menor intensidade.
ABS/EDS com o sistema ABS em funcionamento (fig. 2.15)
Acumulador manométrico (aprox. 180 bar)
Fig. 2.15 – Funcionamento do sistema ABS/EDS – ABS em funcionamento
Na figura 2.15 os circuitos de óleo a escuro estão sob elevada pressão enquanto que os que estão a cor mais clara estão a baixa pressão.
Se, na aceleração, a unidade electrónica de comando do ABS/EDS identificar, a partir de sinais recebidos dos sensores de rotação, que uma das rodas motrizes está a patinar, o sistema EDS é activado.
A unidade electrónica de controlo do sistema ABS/EDS faz imediatamente abrir a válvula EDS 1 e a válvula principal, fechando simultaneamente a válvula EDS 2.
O fluido de travões, que se encontra no acumulador manométrico a uma pressão de aproximada-mente 180 bar, passa agora através de um redutor de pressão, a 60-70 bar, atravessando a válvula EDS 1 e a válvula principal. Nesse mesmo instante a válvula que acciona o travão da roda que não está a patinar é fechada, para impedir que esta seja travada. Por sua vez, o par de válvulas magné-ticas, do sistema ABS, pertencentes à roda que está a patinar mantêm a sua posição de repouso ini-cialmente. De seguida entram em acção até que a roda deixe de patinar, isto é, esta roda será trava-da até que atinja o mesmo binário motor trava-da rotrava-da que tem maior aderência.
ABS/EDS com o sistema EDS em funcionamento (Formação da pressão no EDS) (fig. 2.16)
Fig. 2.16 – Funcionamento do sistema ABS/EDS – EDS em funcionamento
2.4 – SISTEMAS DE CONTROLO DE ACELERAÇÃO ATRAVÉS DO
SISTEMA DE GESTÃO ELECTRÓNICA DO MOTOR
Quando se efectuam acelerações bruscas sobre pisos secos e em boas condições, os efeitos de uma forte patinagem das rodas motrizes podem ser facilmente controlados, contudo, se se efectua-rem fortes acelerações em pisos molhados, com areia, gelo, neve, ou sobre qualquer piso de fraca aderência é mais difícil controlar o veículo, existindo grandes probabilidades de ocorrer acidentes. Deste modo alguns construtores decidiram incorporar nos seus veículos sistemas capazes de con-trolar a patinagem das rodas motrizes.
2.4.1 – SISTEMA DE CONTROLO DE TRACÇÃO – ETC
O sistema ETC, do inglês Electronic Control System, controla permanentemente a patinagem das rodas motrizes do veículo actuando ao nível do sistema de injecção do motor.
Este sistema funciona integrado no ABS e ambos utilizam a informação proveniente dos sensores de captação da rotação das rodas, necessários ao funcionamento do ABS.
Constituição e funcionamento do sistema
A figura 2.17 ilustra, de forma simples, os componente que fazem parte de um sistema de controlo de tracção - ETC.
1. Sensores das rodas dianteiras; 2. Rodas dentadas para informação dos sensores; 3. Sensor de pressão; 4. Caixa electrónica do ETC; 5. Luz de aviso do funcionamento do ETC; 6. Sensores de rotação (no diferencial); 7. Interruptor on/off do ETC; 8. Relé; 9. Unidade electrónica de con-trolo do motor (Motronic); 10. Caixa electrónica de “etapa final” do Motronic
Fig. 2.17 – Esquema do sistema ASB/ETC num veículo
Como podemos constatar, poucas são as diferenças ao nível dos componentes do ETC relativamente aos que fazem parte de um vulgar sistema ABS.
Fig. 2.18 - Detalhe da colocação dos sensores no diferen-cial para controlo da velocidade de rotação
Como habitualmente, a parte mais complexa do sistema é constituída pelas unidades electrónicas e pela sua inter-relação.
A figura 2.19 mostra todos os elementos constituintes do ETC e respectivas ligações. 1. Sensores das rodas dianteiras 2. Rodas dentadas para informação dos
sensores 3. Sensor de pressão 4. Caixa electrónica do ETC
5. Luz de aviso do funcionamento do ETC 6. Sensores de rotação (no diferencial) 7. Interruptor on/off do ETC
8. Relé
9. Unidade electrónica de controlo do motor (Motronic)
10. Caixa electrónica de “etapa final” do Motronic
11. Injectores
12. Potenciómetro da borboleta
Fig. 2.19 – Composição de um sistema ETC
A informação proveniente dos sensores das rodas dianteiras (1) e do diferencial (6) é constantemen-te enviada para a UEC (4) do sisconstantemen-tema ETC. Com base nesta informação, a unidade electrónica ETC controla a velocidade de rotação e a tracção de cada uma das rodas motrizes.
A missão da UEC do ETC é registar a velocidade de rotação das rodas não motrizes e compará-la com a velocidade de rotação das rodas motrizes, efectuando assim um cálculo permanente da velo-cidade a que deveriam girar todas as rodas de acordo com os valores das velovelo-cidades captadas. No momento em que a unidade electrónica ETC detecta um desvio entre a velocidade de cada roda e a que deveria ter, isto é, quando ocorre patinagem, esta informa a unidade electrónica de controlo do motor (Motronic), fazendo-a actuar de acordo com o seguinte processo de diminuição do tempo de abertura dos injectores:
Caso esta redução na alimentação não seja suficiente a UEC do motor passa a fazer novos cortes até que as rodas deixem de patinar.
1. Em cada duas injecções consecutivas o injector do primeiro cilindro não se abre, o que diminui ligeiramente a alimentação de combustível ao motor e, consequente-mente, baixa o binário motor disponível.
2. O injector do primeiro cilindro é completamente fechado.
3. Além do anterior, o injector do quarto cilindro deixa de abrir em cada duas injec-ções consecutivas.
Esta é a máxima redução prevista pelo sistema.
Estas sete hipótese, que representam um caso extremo de excesso de potência em arranque ou num piso escorregadio, conduzem rapidamente a um abaixamento do binário, retomando-se de seguida os valores de binário adequados (normalização dos tempos de injecção) para o tipo de piso em que se circula.
Se o condutor pretender pode desligar o sistema ETC através de um interruptor (8). Quando o siste-ma está ligado usiste-ma luz indicadora (5) no painel avisará o condutor.
2.4.2 – SISTEMA DE CONTROLO DE TRACÇÃO – ASR
O ASR (sistema anti-patinagem das rodas) é um sistema de controlo de tracção que, embora não intervenha directamente com o sistema de travagem do veículo, está integrado no sistema ABS e tem por função evitar a patinagem das rodas motrizes a qualquer velocidade. Deste modo, o ASR controla e corrige todos os efeitos dinâmicos ilustrados na figura 2.20, ou seja, as forças de tracção, de travagem, as forças centrífugas em curva, as forças de contacto com o solo, forças de rotação em torno do eixo vertical que podem alterar a direcção do veículo e por fim as forças de inércia das rodas.
4. Além dos anteriores, fecha agora, também completamente, o injector do quarto cilindro.
5. Além dos anteriores, o injector do terceiro cilindro deixa de abrir em cada duas injecções sucessivas.
6. Além dos anteriores, o injector do terceiro cilindro deixa de abrir.
7. Além dos anteriores, o injector do segundo cilindro deixa de abrir em cada duas injecções seguidas.
