Como funciona a distribuição eletrônica da força de frenagem

Galeria de imagens de freios Os sistemas de freio eletrônico, como o sistema de controle de freio ESP8 da Bosch mostrado aqui, detectam situações críticas e ajudam o motorista a manter o controle total sobre o veículo. Veja mais fotos de freios. Cortesia da Bosch

A segurança na direção tem sido o foco principal da indústria automotiva por muitos anos. Os fabricantes de automóveis investiram milhões de dólares em pesquisas de dispositivos regulatórios e de segurança e o resultado foi uma melhoria surpreendente na segurança até mesmo dos veículos mais baratos. É mais fácil agora do que nunca encontrar um carro que permita que você e sua família viajem com conforto e segurança.

Muitas das novas tecnologias de segurança automotiva são baseadas em computadores, micro-circuitos que podem detectar o que o carro e seu motorista estão fazendo e compensar quaisquer problemas que possam ameaçar o bem-estar do carro e de seus passageiros. Algumas das melhorias de segurança mais impressionantes envolvem a frenagem. A capacidade de parar um carro de maneira segura é crucial na prevenção de acidentes. Os sistemas de freio antibloqueio (ABS) agora são encontrados em quase todos os carros, e com a adição de refinamentos como o controle eletrônico de derrapagem (ESC), esses sistemas, junto com um motorista de alerta, podem impedir muitos acidentes antes que eles aconteçam.

Um dos refinamentos recentes de maior sucesso nos sistemas de freio antitravamento foi eletrônico distribuição de força de freio, ou EBD. O EBD é baseado no princípio de que nem todas as rodas precisam fazer o mesmo esforço para parar o carro.

O EBD é baseado no princípio de que o peso suportado pelas rodas do seu carro não é distribuído de maneira uniforme. Algumas rodas carregam uma carga mais pesada do que outras e exigem mais força de frenagem para fazer o carro parar sem que ele saia de controle. Além disso, a quantidade de peso suportado por uma roda muda durante o processo de frenagem, de modo que a quantidade de força necessária em cada roda pode mudar rapidamente. Um sistema EBD pode não apenas detectar quanto peso está sendo suportado por cada roda, mas também alterar a quantidade de força de frenagem enviada a cada roda em uma base instantânea.

Como os fabricantes de automóveis conseguiram esse pequeno milagre tecnológico? E qual a importância de você comprar um carro com sistema EBD de última geração? Você encontrará as respostas a essas perguntas nas próximas páginas.

Conteúdo

1. Explicação da distribuição eletrônica da força de frenagem
2. Componentes de distribuição eletrônica da força de frenagem
3. Benefícios da distribuição eletrônica da força de frenagem

O atrito entre os pneus do seu carro e a superfície da estrada também é crítico para aceleração e frenagem. © iStockphoto.com / Greg McCracken

Os pneus funcionam por fricção. Quando você pisa no acelerador, o atrito entre os pneus e a estrada é o que o faz seguir em frente. Quando você pisa no freio, o atrito entre os pneus e a estrada é o que o torna mais lento. É por isso que em condições de gelo às vezes é difícil fazer seu carro começar a se mover quando você quer - e ainda mais difícil fazê-lo parar.

O atrito também é o que mantém o carro se movendo na direção que você deseja. Quando aceleramos, geralmente consideramos que o carro se moverá na direção para a qual as rodas estão apontando; no entanto, se não houvesse atrito entre o pneu e a estrada, o carro poderia facilmente escorregar para o lado e ficar fora de controle.

É importante para a segurança de direção manter o atrito entre o pneu e a estrada, mas há várias condições em que esse atrito pode ser perdido. Um deles é a aceleração em estradas geladas, conforme mencionado acima, mas o atrito também pode ser perdido se você frear com muita força. O impulso para a frente do carro pode mantê-lo se movendo a uma velocidade significativamente maior do que a velocidade em que os pneus estão girando. Isso é chamado trava de roda e é uma causa comum de acidentes de trânsito. Quando isso acontece, os pneus não aderem mais ao pavimento e o carro continua a se deslocar na direção que estava seguindo quando a derrapagem começou.

A chave para evitar uma derrapagem é o taxa de deslizamento, a diferença entre a velocidade na qual o carro está se movendo e a velocidade na qual o pneu está girando. Os sistemas de travagem antibloqueio (ABS) podem detectar a taxa de deslizamento dos pneus individuais e modular a força de frenagem aplicada a cada pneu para que a taxa de deslizamento permaneça dentro de uma faixa segura, evitando assim uma derrapagem.

Quando um carro desacelera, seu peso se desloca para frente. Em um carro com motor dianteiro, o peso extra na frente aumenta a aderência dos pneus dianteiros enquanto reduz a aderência dos pneus traseiros. Isso torna os pneus traseiros mais propensos a travar durante a frenagem. Quando as rodas traseiras escorregam, o carro pode começar a derrapar ou até mesmo girar. Tradicionalmente, os sistemas de frenagem incluíam uma válvula proporcional para alocar a quantidade correta de força de frenagem para os pneus dianteiros e traseiros. No entanto, com o ABS, a válvula dosadora não oferece mais uma solução ideal para o problema.

É aqui que entra a distribuição eletrônica da força de frenagem (EBD). Com o EBD, um computador chamado unidade de controle eletrônico (ECU) determina a taxa de deslizamento de cada um dos pneus individualmente. Se a ECU perceber que as rodas traseiras estão em perigo de escorregar, ela aplica menos força a elas enquanto mantém (ou, se necessário, aumenta) a força aplicada às rodas dianteiras. O EBD também é útil quando o carro está freando ao fazer uma curva. Ao girar, as rodas externas do carro giram mais rapidamente do que as rodas internas. Se muita força de frenagem for aplicada às rodas internas, elas podem travar, fazendo com que o carro saia de controle e saia de controle. O EBD pode sentir o deslizamento das rodas internas e reduzir a força de freio nessas rodas sem reduzir a força nas rodas externas.

Como esses milagres eletrônicos são realizados? Na próxima página, examinaremos o hardware e software que um sistema EBD usa para controlar individualmente a quantidade de força de frenagem aplicada a cada pneu.

Um laser de precisão é usado no centro de engenharia da Bosch em Abstatt, Alemanha, para medir a vibração intrínseca de uma unidade de controle de freio. Cortesia da Bosch

O hardware de segurança e regulatório usado por um sistema de distribuição eletrônica da força de frenagem é muito semelhante ao hardware usado por um sistema de frenagem antitravamento sem EBD. É apenas programado de forma diferente. Para fins de EBD, três peças diferentes de hardware são necessárias: sensores que podem determinar a taxa de deslizamento de cada roda, válvulas que podem modular a quantidade de força de frenagem que vai para cada roda e uma unidade de controle eletrônico que pode calcular a quantidade de força necessária.

Sensores de velocidade: Para determinar a taxa de deslizamento de uma roda, o sistema EBD precisa de duas informações: a velocidade na qual a roda está girando e a velocidade do carro. Se a velocidade na qual a roda está girando for mais lenta do que a velocidade com que o carro está se movendo, a roda está escorregando e pode resultar em derrapagem. Um sensor é colocado em cada roda para determinar a velocidade da roda. Não existe um sensor específico para medir o movimento do carro para a frente. Em vez disso, as medições de velocidade de todas as quatro rodas são calculadas para criar uma estimativa da velocidade geral do veículo.

Moduladores da força de frenagem: A força de freio é aplicada às rodas hidraulicamente, com fluido de freio bombeado nas linhas de freio de forma a ativar pneumaticamente os cilindros do freio. O sistema EBD pode modular a quantidade de fluido de freio que vai para cada roda por meio de válvulas acionadas eletricamente.

Unidade de controle eletrônico (ECU): A ECU é um pequeno computador embutido no sistema de freio antitravamento. Ele recebe dados dos sensores de velocidade, calcula a taxa de deslizamento das rodas e usa os moduladores de força de freio para aplicar uma quantidade apropriada de força para manter a taxa de deslizamento de cada roda dentro de uma faixa razoável.

A maioria dos sistemas EBD também inclui um sensor de guinada, que detecta a rotação do veículo conforme ele gira. Isso pode ser comparado com o ângulo do volante usando um sensor de ângulo do volante detectar sobrevirar (muita rotação em relação ao ângulo da roda) ou subvirar (rotação insuficiente em relação ao ângulo da roda). O EBD pode então corrigir a direção ativando um dos freios traseiros. Por exemplo, se o carro começa a subvirar, o freio traseiro interno é ativado para aumentar a rotação do carro. Se o carro começar a sobrevirar, o freio traseiro externo é ativado para diminuir a rotação do carro. O sensor de guinada também pode ser usado em conjunto com controle de estabilidade eletrônico (ESC) para prevenir acidentes de capotamento.

Qual a importância de você ter um carro com distribuição eletrônica de força de frenagem? Na próxima página, veremos como o EBD o ajuda a dirigir com segurança.

Dirigir em estradas cobertas de gelo - ou alces emergentes de repente - são riscos típicos de tráfego no norte da Europa. Os sistemas de controle de freio, como o ABS e o Programa Eletrônico de Estabilidade (ESP), aumentam a segurança nessas situações críticas. Cortesia da Bosch

Imagine que você está dirigindo em uma rodovia a 50 milhas por hora (80,5 quilômetros por hora) e vê um obstáculo à sua frente - um carro parado, por exemplo. Você pisa no freio, mas não há espaço para parar completamente antes de colidir com o para-choque traseiro do carro. Em desespero, você vira o volante para o lado para contornar o carro parado, mesmo enquanto ainda está pressionando o freio.

O que acontece? Bem, se o seu carro tem um sistema de freio tradicional, você pode estar sem sorte. A mudança de peso do veículo pode fazer com que os pneus travem, o que reduz sua capacidade de dirigir. Você pode descobrir que não consegue contornar o obstáculo a tempo. Ou o carro pode sair de frente e perder o controle. Com a distribuição eletrônica da força de frenagem, por outro lado, os pneus do seu veículo não travam e você mantém a capacidade de dirigir. E a sobreviragem é evitada mantendo a força de frenagem adequada para as rodas internas e externas. Como resultado, é mais provável que você saia desta situação com seu carro intacto e os passageiros ilesos.

Agora imagine que você está dirigindo em uma superfície gelada ou em uma estrada escorregadia com água da chuva. Nessas condições, é muito fácil para o seu carro derrapar. E embora o EBD não consiga detectar as condições da estrada diretamente, ele pode deduzi-las da taxa de deslizamento das rodas e compensar de acordo. Se as condições forem diferentes para cada roda - por exemplo, se uma roda estiver em um pedaço de gelo e a outra não - isso pode ser detectado pela razão de deslizamento. Embora não haja uma solução mágica para o problema de parar um carro em más condições de estrada, o EBD pode tornar a frenagem de emergência nessas condições o mais segura possível.

Aqui está outro benefício menos óbvio do EBD: quando você carrega o porta-malas do seu carro com bagagem, isso muda a tração nas rodas traseiras, o que significa que mais força pode ser aplicada a essas rodas durante a frenagem. Uma válvula de dosagem padrão não levaria necessariamente em consideração esse peso extra, mas a distribuição eletrônica do freio compensa apropriadamente a traseira mais pesada do seu carro. O EBD não pode detectar esse peso extra diretamente, mas o sistema fica ciente disso por meio de seu efeito na taxa de deslizamento dos pneus.

Para afirmar o óbvio, dirigir com segurança é importante para todos - até mesmo para os pedestres. A distribuição eletrônica do freio e a tecnologia do sistema de freio antibloqueio, especialmente quando combinada com outras tecnologias de segurança, como controle de tração e controle eletrônico de estabilidade, é uma grande contribuição para a segurança ao dirigir e pode ajudar a manter você e sua família seguros, seja em viagens longas ou apenas em uma direção para a mercearia local.

Para saber mais sobre segurança e dispositivos regulatórios e outros tópicos relacionados, siga os links na próxima página.

Artigos relacionados

• Teste de Segurança Automóvel
• 5 vídeos de teste de impacto
• Os 5 principais vídeos de direção e segurança
• Como funcionam os airbags
• Como funcionam as passagens de trânsito
• Como funcionam os carros com estacionamento próprio
• Como funcionam as câmeras de luz vermelha
• Um carro pode realmente ser à prova de morte?
• Já os testes de colisão já usaram ocupantes humanos vivos (ou mortos)?
• Como funciona uma pistola de velocidade a laser para medir a velocidade de um carro?

Fontes

• Carley, Larry. "Distribuição eletrônica de freios: tecnologia emergente oferece oportunidades de serviço." Importar carro. 1 de fevereiro de 2009. (3 de novembro de 2009) http://www.import-car.com/Article/46362/Electronic.aspx
• Ribbens, William B. "Understanding Automotive Electronics." Sexta Edição. 2003. Elsevier Science. Burlington, Mass.