Como funciona o ABS no automobilismo — Bosch Motorsport ABS M5 Explicado

By Andrius KontrimasEngenheiro de automobilismo — Engenheiro de corrida nas categorias GT3, LMP3 e 24 Horas de Le Mans. Fundador de XTRA Motorsport.

O ABS de competição é um sistema de freios antibloqueio projetado para carros de corrida, e não para carros de rua. Ele controla cada roda individualmente, no limite da aderência. Na prática, isso permite que o piloto freie forte e tarde, depois alivie a pressão suavemente e comece a entrar na curva — frenagem progressiva — enquanto os pneus ainda estão sob carga, sem que uma roda trave. Diferentemente do ABS de um carro de produção, ele é configurado especificamente para o veículo: circunferência do pneu, distância entre eixos, largura da bitola e pesos do veículo e das rodas são inseridos para que o sistema saiba o que está controlando. O sistema de referência no automobilismo profissional é o Bosch Motorsport ABS M5Este artigo explica como funciona o ABS no automobilismo, por que uma unidade de ABS de fábrica para de funcionar quando um carro é modificado para corridas e o que você realmente configura em um sistema ABS. Bosch Motorsport ABS M5.

Se você está decidindo se deve instalar um e qual kit comprar, os detalhes do produto estão disponíveis em Bosch Motorsport Página da categoria ABS. Este artigo trata da engenharia — o que o sistema faz e porquê.

Principais lições

• O sistema ABS impede que a roda trancar, sem frear. O Bosch Motorsport O M5 funciona com dois sinais em cada roda — seu desaceleração (quão rápido sua velocidade está mudando) e sua deslizar — para manter o pneu próximo da aderência máxima. O deslizamento ideal em pneus slick de competição é menor do que os 10-20% frequentemente citados para pneus de rua.
• Um pneu travado tem muito pouca aderência. qualquer direção — então para pior e Não consigo virar o volante. O ABS existe para evitar que os quatro pneus entrem em pane.
• O ABS de produção é um segurança Sistema ajustado para pneus de estrada; o ABS de competição é um atuação Sistema ajustado para pneus slick e desaceleração muito maior. Remova o peso, instale pneus slick, rotores maiores e molas mais rígidas, e a calibração da unidade de fábrica deixa de funcionar — ela então intervém muito cedo e libera a pressão desejada.
• O Bosch Motorsport ABS M5 É totalmente configurável: a massa do veículo, a bitola, a distância entre eixos, a circunferência da roda e os incrementos do sensor são todos inseridos. RaceABSe o nível de intervenção é selecionado em um interruptor de 12 posições acessível ao motorista.
• O maior ganho é quebrando a confiançaCom o sistema ABS, o motorista pode aplicar a pressão máxima de frenagem na primeira tentativa, sem medo de travar uma roda — o que torna a frenagem de um motorista amador ou desatento muito mais próxima da de um profissional.
• O ABS no automobilismo não substitui bons freios, bons pneus ou habilidade, e não vai quebrar as leis da física. Ele torna um carro bem construído consistente e repetível nas frenagens — que é de onde vêm o tempo de volta e os acidentes evitados.

O que é, de fato, o ABS no automobilismo — e o que ele não é.

Uma unidade ABS para automobilismo é um sistema de freios antibloqueio independente e configurável, projetado para ser instalado em um carro de corrida e ajustado especificamente para esse carro. Não se trata do módulo ABS de um carro de rua e não é intercambiável com ele. O hardware é selado e resistente à vibração, a fiação é feita em um chicote específico para automobilismo, em vez de ser conectada à fiação original de fábrica, e a lógica de controle é acessível ao engenheiro por meio de software, em vez de ser bloqueada pelo fabricante.

A distinção é importante porque os dois sistemas são ajustados para objetivos diferentes. O ABS de produção é um segurança O sistema vem em primeiro lugar: ele é calibrado uma única vez, na fábrica, para manter um motorista inexperiente no controle em uma frenagem de emergência. E aqui está a grande dica de por que o desempenho fica aquém do esperado — a mesma calibração precisa manter o carro seguro com pneus de verão. e Pneus de inverno, novos ou usados, com carga leve ou com passageiros e bagagem. O fabricante não consegue otimizar a aderência de um pneu específico, então faz uma otimização conservadora para o pior cenário possível, considerando todos eles. Isso é feito visando a segurança, não o desempenho dos pneus. O ABS no automobilismo é um exemplo disso. atuação Sistema: ele é ajustado para um conjunto específico de pneus de competição e para a desaceleração muito maior que um carro de corrida consegue atingir, para produzir a parada mais curta possível, mantendo a dirigibilidade. Uma unidade de produção também é ajustada para uma especificação fixa que permanece praticamente a mesma durante toda a vida útil do carro; uma unidade de competição precisa funcionar em um carro que a equipe modifica constantemente — composto de pneus, sistema de freios, peso, aerodinâmica — e em superfícies que variam de um circuito seco a uma subida de montanha molhada e com inclinação lateral. Essa flexibilidade é o objetivo principal.

Como funciona o ABS: ele controla a desaceleração e o deslizamento das rodas.

A função de qualquer sistema ABS é impedir que uma roda trave durante a frenagem. Ele faz isso monitorando dois fatores em cada roda: a roda... desaceleração — a rapidez com que sua velocidade de rotação está diminuindo — e sua deslizarA diferença entre a velocidade de rotação da roda e a velocidade real de deslocamento do carro sobre o solo é chamada de deslizamento. A desaceleração é um sinal de alerta precoce: uma roda que diminui a velocidade muito mais rápido do que o carro consegue fisicamente está prestes a travar, muitas vezes antes que a derrapagem se complete. O deslizamento é a medida em regime permanente do esforço que cada pneu está fazendo.

O deslizamento é mais fácil de visualizar como uma curva:

• At 0% escorregadio A roda gira livremente e não suporta nenhuma carga de frenagem.
• At 100% escorregadio A roda está totalmente travada e derrapando.
• A aderência máxima de frenagem fica entre esses dois pontos — e o local exato depende do pneu. Pneus de rua atingem o pico de aderência em torno de 10 a 20% de deslizamento; pneus slick de competição atingem o pico de aderência. diminuir, com dados publicados sobre pneus de corrida que indicam que a aderência longitudinal máxima de um pneu slick se aproxima de uma taxa de deslizamento de 0.05–0.15 (5–15%)Assim, um ABS de competição mantém uma margem de deslizamento mais estreita e baixa do que uma unidade de uso em vias públicas.

A curva de aderência é o fator crucial: a força de frenagem aumenta com o deslizamento até atingir esse pico, depois cai quando o pneu começa a derrapar. Um pneu travado já passou do ponto ideal, está no lado errado da curva, gerando muito menos força de frenagem do que um pneu mantido na aderência ideal. Pior ainda, um pneu derrapando também perde sua capacidade de frenagem. lateral aderência — portanto, uma roda dianteira travada não consegue esterçar o carro de forma alguma.

O hardware do ABS realiza as seguintes operações continuamente, dezenas de vezes por segundo:

1. A sensor de velocidade da roda Em cada canto, mede-se a velocidade de rotação da roda.
2. A unidade de controle monitora duas coisas por roda — seu deslizar (velocidade da roda em relação à velocidade estimada do veículo) e sua desaceleração (a taxa de queda da velocidade da roda). Qualquer uma delas, ao ultrapassar esse limite, sinaliza um travamento iminente.
3. Quando uma roda cruza o limiar, o integrado unidade hidráulica O sistema modula a pressão de frenagem em uma única roda — liberando e reaplicando a pressão por meio de válvulas solenoides — para mantê-la próxima à aderência máxima.
4. Isso está feito independentemente para cada roda.Assim, um pneu em asfalto aderente pode receber muito mais pressão do que um pneu em uma faixa pintada ou em uma área úmida.

A unidade monitora mais do que a velocidade da roda. Ela lê dois sensores de pressão de freio — um dianteiro e um traseiro — o que permitiu calcular o distribuição de frenagem, a distribuição da força de frenagem entre a dianteira e a traseira. A partir desses dados, o sistema pode mostrar se a sua distribuição de frenagem está correta e sinalizar quando é necessário alterá-la. Bosch Motorsport Sensor inercial MM5.10 Adiciona aceleração lateral e longitudinal, além das taxas de guinada, inclinação e rolamento, para que a unidade saiba se o carro está freando em linha reta ou freando com a traseira para entrar em uma curva — e possa ajustar sua intervenção de acordo.

O controle individual de cada roda é algo que um ser humano não consegue fazer. Um motorista tem um único pedal de freio que aciona as quatro rodas, então, sem ABS, ele precisa modular a frenagem para a roda com maior probabilidade de travar — o que significa que as outras três freiam abaixo do seu potencial máximo. O ABS proporciona, na prática, quatro pedais de freio independentes, acionados mais rapidamente do que qualquer pé.

Por que o ABS de fábrica não funciona em um carro de corrida modificado?

Essa é a questão que confunde a maioria das pessoas, porque o ABS de estrada no carro doador geralmente parece Funciona bem na estrada. O problema surge quando o carro é modificado.

O software ABS de produção é calibrado para uma configuração específica: massa conhecida, suspensão conhecida, pneus conhecidos, discos de freio conhecidos e cilindro mestre conhecido. Quando você transforma esse carro em um carro de corrida, você altera quase todas essas variáveis:

• Ao remover o interior, o carro fica muito mais leve, aumentando assim sua capacidade de desaceleração.
• Instale pneus mais largos e com maior aderência, além de discos de freio maiores, e a aderência disponível e o torque de frenagem aumentarão novamente.
• Alterar a cambagem, a taxa de compressão das molas e o amortecimento altera o tamanho e o comportamento da área de contato e a forma como o pneu acompanha as irregularidades do piso.

O sistema ABS de fábrica não tem conhecimento de nada disso e você não pode editar sua calibração para informá-lo. O sintoma mais comum é a intervenção da unidade. muito cedo — percebendo o que considera um travamento iminente e liberando a pressão de frenagem quando o carro modificado, na verdade, tinha muito mais aderência disponível. No pior dos casos, ele libera uma grande quantidade de pressão durante a frenagem máxima, o que é alarmante e custa a curva. É exatamente por isso que muitos preparadores de carros de corrida simplesmente desconectam o ABS padrão e dirigem sem ele — e então operam no limite de travamento, sem nunca usar todo o potencial de frenagem do carro.

Um sistema ABS de competição resolve isso expondo os parâmetros. Você informa ao sistema o que o carro está fazendo agora. is.

O que faz com que o Bosch Motorsport ABS M5 diferente

O Bosch Motorsport ABS M5 É o sistema mais escolhido pelas equipes profissionais, pois todas as variáveis ​​ocultas na unidade de fábrica ficam acessíveis ao engenheiro. Um kit é construído em torno de uma unidade hidráulica com ECU integrada, dois sensores de pressão de freio de 260 bar e um Bosch Motorsport MM5.10: sensor de guinada/aceleração, quatro sensores de velocidade das rodas, interruptor de função de 12 posições e luz de advertência do ABS.

O interruptor de função de 12 posições

O condutor dispõe de um seletor rotativo com doze posições, cada uma associada a um nível diferente de intervenção do ABS. Esta é a funcionalidade mais útil em condições reais de condução:

• Em condições de alta aderência e piso seco, utiliza-se um baixo limite de deslizamento para obter a máxima força de frenagem.
• Posições intermediárias permitem intervenção moderada.
• Situações de baixa aderência (pneus molhados, em cascalho ou frios) toleram mais derrapagens e permitem intervenções mais rápidas.

O piloto pode alterar a posição em tempo real. Pneus frios na primeira volta, trecho molhado na zona de frenagem, superfície desconhecida em um trecho de rali de asfalto — aumente a intervenção. Pista seca, pneus aquecidos, uma curva conhecida — reduza a intervenção. No kit 1, a posição 1 pode até ser configurada como ABS totalmente desligado.

RaceABS — inserindo os parâmetros do seu veículo

A configuração é feita em RaceABS, o software para PC fornecido gratuitamente por Bosch MotorsportA conexão entre o laptop e a unidade ABS é feita através do Bosch Motorsport MSA-BOX II Interface USB. Os parâmetros que você define incluem:

• Peso do veículo e largura da bitola
• Pesos das rodas e circunferência das rodas
• Distância entre eixos
• Contagem de incrementos do sensor de velocidade da roda (número de dentes/pulsos por revolução)
• Atribuição do mapa ABS por posição da chave (no Kit 1)

Configure estes parâmetros corretamente e o cálculo de deslizamento da unidade corresponderá ao do carro real. Este é o passo que o ABS de fábrica nunca permite realizar, e é por isso que um M5 configurado corretamente funciona onde uma unidade de rua não funciona. A referência completa dos parâmetros e os detalhes da fiação estão descritos no manual. Bosch Motorsport ABS M5 Clubsport manual de operação (PDF).

Sensores de velocidade das rodas e integração CAN

O M5 vem equipado com quatro sensores de velocidade nas rodas — a variante exata (DF11I, DF11S ou DF11V) é escolhida de acordo com o veículo e a velocidade do barramento CAN selecionada (1 Mbit/s ou 500 kbit/s). O sistema pode funcionar de forma independente, o que é adequado para muitos carros mais antigos, ou integrado via CAN com o restante da eletrônica do veículo. Em modelos modernos, ele compartilha dados com o sistema. Bosch Motorsport ECU e Exibições DDUA velocidade das rodas, a pressão dos freios e a intervenção do ABS aparecem no barramento para registro e exibição no RaceCon.

Para construções de alto nível, o ABS M5 kit 1 Adiciona um cinto de segurança personalizado com especificações para automobilismo e desbloqueia algoritmos avançados — metas de deslizamento dependentes da força descendente, ajuste de deslizamento na desaceleração lateral e redução do deslizamento da roda interna em curvas — usados ​​em programas de fabricação e OEM de GT3/GT4. Para a maioria das equipes, ABS M5 Clubsport Com seus mapas predefinidos selecionáveis ​​por interruptor, é o ponto de partida ideal — suas especificações completas de hardware estão descritas no documento. Bosch Motorsport ABS M5 Clubsport folha de dados (PDF). A comparação completa das variantes, incluindo os kits da Porsche Cup, está disponível em Bosch Motorsport Página da categoria ABS.

É possível instalar o sistema ABS de competição em qualquer carro?

Na prática, sim — para quase qualquer carro com sistema de freio hidráulico. Como o M5 pode funcionar de forma independente, ele não depende de o carro doador ter ABS de fábrica, o que o torna viável em carros mais antigos e restaurados do zero. O que ele precisa é da unidade hidráulica conectada ao circuito de freio, os quatro sensores de velocidade das rodas montados com um anel de pulsos ou fonte de incremento adequada em cada roda, sensores de pressão de frenagem e o interruptor e a luz de advertência no painel. Em carros mais novos, ele se integra à rede CAN existente; em carros mais antigos, funciona de forma independente.

A única coisa que ele não pode fazer é corrigir uma base ruim. O ABS de competição funciona em cima do sistema de freios que você já tem — ele não pode compensar discos de freio subdimensionados, pastilhas de freio com composto inadequado, pneus desgastados ou um piloto freando 30 metros tarde demais. O que ele faz é pegar um carro bem construído e otimizar sua frenagem. Repetivel, volta após volta, em condições que mudam.

O sistema ABS torna os condutores amadores e cavalheiros mais rápidos?

Mais do que quase qualquer outro sistema no carro. A parte mais difícil da frenagem é o primeiro impacto — passar da aceleração máxima à pressão máxima em um instante, na velocidade mais alta da curva, onde o carro está menos estável. Essa aplicação inicial é exatamente onde uma roda tem maior probabilidade de travar.

Sem ABS, o piloto precisa se conter na primeira frenagem e deixar uma margem de segurança, porque travar uma roda desgasta o pneu e compromete a curva. Um profissional consegue encontrar o limite de travamento e se manter um pouco abaixo dele, volta após volta. Um amador — compreensivelmente — tem medo de travar a roda, então freia bem abaixo do limite e perde a maior parte do tempo justamente nessa fase inicial.

O ABS elimina o medo. O piloto pode pisar fundo no pedal o máximo que conseguir no ponto inicial de frenagem e o sistema mantém todas as rodas ligeiramente fora de bloqueio, permitindo que o carro desacelere completamente desde o primeiro metro. Isso faz com que a frenagem de um piloto amador ou iniciante se aproxime da de um profissional, mesmo sem anos de experiência ao volante — é o maior fator de equalização de tempo por volta que o ABS oferece no automobilismo.

Vejo isso diretamente em carros como o Lamborghini Huracán Super Trofeo, que corre Bosch Motorsport O ABS é essencial e é usado em corridas principalmente por pilotos amadores. Com o ABS funcionando, eles freiam com total confiança e conseguem bons tempos de volta; nas raras ocasiões em que o sistema falha, esses mesmos pilotos perdem essa confiança imediatamente — não conseguem mais atacar a frenagem inicial — e os tempos de volta caem drasticamente. O desempenho nunca dependeu apenas do pé do piloto. O ABS é o que permite que eles o usem.

Vale a pena usar ABS no automobilismo?

Para qualquer carro que esteja autorizado a usar o sistema de acordo com o regulamento e que esteja sendo conduzido próximo ao seu limite, a explicação é simples. O ganho não está em uma única frenagem heroica, mas sim na consistência. O sistema elimina o travamento das rodas que causa desgaste irregular dos pneus e termina corridas contra o muro, permitindo que o piloto acione os freios com a segurança de que o carro manterá a direção mesmo se houver um pequeno erro. Ao longo de um stint, isso vale mais do que qualquer volta isolada. É por isso que o ABS agora é equipamento de série nas categorias GT3, GT4, Porsche Cup e nas categorias de contra-relógio e subida de montanha, sempre que o regulamento o permitir.

Se o seu programa está nessa fase, o próximo passo é encontrar um kit compatível com o seu carro — explicado em breve. Bosch Motorsport Página da categoria ABS. XTRA Motorsport é autorizado Bosch Motorsport O revendedor e nossos engenheiros confirmam o tipo de sensor, a velocidade da rede CAN e os requisitos de instalação a cada pedido.

Fontes

• WF e DL Milliken, Dinâmica de Veículos de Corrida, SAE International (R-146), 1995 — força longitudinal versus taxa de deslizamento; a aderência máxima de frenagem ocorre em uma pequena taxa de deslizamento, menor para um pneu de corrida do que para um pneu de estrada.
• Claude Rouelle, “Abrindo novos caminhos”, OptimumG / Engenharia de carro de corrida2019 - optimalg.com (Leitura complementar sobre frenagem no automobilismo).