14 May 2009

Tecnica Storia ABS

Anno 1978: la prima automobile ad avere di serie un sistema anti bloccaggio per freni a controllo elettronico è la Mercedes 450 SEL, una grande berlina di lusso.

Introduzione



Anno 1978: la prima automobile ad avere di serie un sistema anti bloccaggio per freni a controllo elettronico è la Mercedes 450 SEL, una grande berlina di lusso.
Riguardo alla sua efficacia non si può parlare di “iniziale diffidenza”, dal momento che quella diffidenza è durata per tutti gli anni Novanta e la si può dire vinta solo oggi, quando l’Abs non è più un optional.

Intanto sono caduti i veli sui brevetti industriali e anche altri produttori si cimentano nell’avventura di realizzare sistemi elettro-idraulici per modulare la frenata e controllare l’assetto
: ma nessuno può togliere a Robert Bosch la primogenitura.

Evoluzione



La prima grande evoluzione dell’Abs arriva nel 1986 quando vengono integrate le funzioni di anti pattinamento in accelerazione ASR
, un altro passo verso la sicurezza attiva. Il vero punto di svolta per il controllo della dinamica di guida è però arrivato con l’introduzione sul mercato nel 1995 dell’Esp (Electronic Stability Program). Spesso si crede che i dispositivi siano separati, mentre in realtà un sistema Asr integra per costruzione anche l’Abs, e analogamente un Esp comprende sempre le funzioni anti-pattinamento ed anti-bloccaggio freni, che anzi realizza in modo più sofisticato.

Il funzionamento del sistema Esp è concettualmente semplice: la macchina, oltre ai 4 sensori di velocità sulle ruote come per l’Abs, ha un sensore sullo sterzo e un sensore di imbardata, posto all’incirca al centro del veicolo, sul pavimento. La relazione tra l’angolo imposto dal guidatore e l’effettiva posizione della vettura (rilevata dal sensore di imbardata) indica all’elettronica se si tratta di sovra- o sottosterzo. Nel primo caso per contrastare la traiettoria non corretta viene frenata la ruota anteriore esterna alla traiettoria; se invece l’auto allarga, il dispositivo modula e rallenta la ruota posteriore interna
, il tutto ovviamente evitando bloccaggi in caso di fondo scivoloso: non dimentichiamoci che l’Abs ha geni radicati anche in questa applicazione.

Più Sicurezza



Le elettroniche di generazione successiva al primo Abs, essendo dotate di maggiori capacità di calcolo hanno anche la possibilità di intervenire sul controllo motore, limitando se necessario la coppia motrice. Fortunatamente, negli ultimi anni la sensibilizzazione in merito alla sicurezza è aumentata (caso raro) sua da parte degli utenti che da parte dei legislatori. L’ Abs è diventato obbligatorio in Italia su tutti i veicoli nuovi dal 2004, mentre nel mercato USA per volere dell’NHTSA diventerà obbligatorio dal 2011 l’Esp, che da quelle parti è più noto come Esc - Electronic Stability Control, nome che sta per assumere anche da noi (www.chooseesc.eu).

Da dove viene questa sete di sicurezza? Dalle statistiche sull’incidentosità che, indipendentemente dalla fonte che effettua studi e statistiche, sono simili ed abbastanza allarmanti: la sbandata è causa di almeno il 35% degli incidenti stradali mortali che coinvolgono un solo veicolo, e un sistema di controllo della stabilità può ridurre questi incidenti fi no all’ 80%.
Si stima che se tutte le automobili in Europa avessero un sistema Esc, si potrebbero avere sulle strade fino a 4 mila vittime e 100.000 feriti in meno ogni anno.

Sviluppo



Lo sviluppo delle tarature dei sistemi di controllo della stabilità passa necessariamente per i test su fondi a bassa aderenza
, come abbiamo avuto modo di verificare durante l’open day presso il Test Centre Bosch ad Arjeplog, in Svezia. Gli ultimi sistemi Esc si sono preoccupati di salvaguardare il piacere di guida, legato alla possibilità di chi guida di controllare il comportamento della vettura senza farsi soverchiare dall’ elettronica. Il costruttore può quindi scegliere le tarature attraverso protocolli di messa a punto della risposta dinamica dell’auto molto precisi.

All’inizio dei test decide che genere di feeling e comportamento deve avere l’auto, quindi come deve intervenire il sistema. Si possono scegliere strategie che tollerino un certo grado di imbardata
(sovrasterzo), e realizzare un sistema che, in caso sia possibile, controlli e mantenga il veicolo con una determinata derapata controllata, come ad esempio avviene sulla Fiat 500 con taratura Sport. Oppure lo si può impostare in maniera estremamente protettiva, in modo tale che l’Esc sia quasi predittivo, e tagli le prestazioni appena prima che possano diventare pericolose (sulla Volkswagen Golf).

Si possono poi aggiungere caratteristiche funzionali, come la limitazione del rollio
(rollover mitigation, Rom) per evitare il pericolo di cappottamento, sempre in agguato nei moderni Suv ad alte prestazioni ed alto baricentro: la Buick per il suo Enclave impiega ad esempio la funzione Rom insieme ad una taratura che porti l’auto a sottosterzare, in modo da scongiurare qualunque puntamento della ruota anteriore esterna in curva.

Durante le fasi di taratura e di sviluppo iniziali si impiega la stessa unità idraulica che equipaggerà il veicolo, sostituendo la centralina standard con un’altra programmabile.
I test di sviluppo servono non solo alle Case per mettere a punto la stabilità del veicolo, ma alla stessa Bosch: la centralina elettroidraulica dell’Esp è passata da 4,3 kg, un ingombro di 3,8 litri ed una memoria di 56 kB del 1995 a 2,2 kg, 1,5 litri e 768 kB per la versione 8 del 2006.

Funzionalità Aggiuntive



La gamma Esp di Bosch si compone oggi anche di versioni diversificate, dotate o meno di funzionalità aggiuntive. Su veicoli che installano l’Esp Plus si possono, ad esempio, avere possibilità di interfaccia con i sistemi Cruise Control per la marcia in colonna o la funzione Hill-Hold Control per la sosta in salita senza azionamento del freno. I sistemi di ultima generazione, inoltre, in caso di marcia sul bagnato danno piccole e leggere pinzate per accostare le pastiglie al disco e rompere il velo d’acqua
, in modo da avere una frenata pronta su un disco asciutto sempre. Ultima funzionalità aggiuntiva è il Pre-Fill: in caso di brusco rilascio dell’ acceleratore il sistema viene preallertato e mandato in pressione, eventualmente pronto per una frenata di emergenza.

Interventi così frequenti richiedono però che il comfort non sia comunque disturbato: tanto le pulsazioni al pedale quanto la rumorosità di intervento possono spaventare l’utente meno abituato, portando il conducente a rilasciare il pedale del freno proprio quando va mantenuto premuto a fondo. Il segreto di un azionamento rapido e silenzioso risiede soprattutto nelle valvole interne di nuova generazione: silenziose, rapide e in grado di operare anche con basse pressioni. L’Esp Plus di ultima generazione sfrutta queste caratteristiche per un controllo più rapido e versatile.

Come anche altri produttori di sistemi di controllo della stabilità hanno verificato, mentre un intervento precoce migliora il confort, un certo grado di ritardo, unito ad un più rapido incremento della pressione permette infatti di avere un feeling sportivo in frenata, come accade nell’Esp Premium se richiesto dalla Casa automobilistica. La possibilità di interfaccia con un sistema di sterzata attiva (si parla in questo caso del cosiddetto Esp di seconda generazione) permette poi di controllare la direzionalità in caso di frenata, ad esempio mantenendo in linea l’auto in un rettilineo con aderenza diversa sui due lati, che tende a generare imbardata.

Infine, parte delle difficoltà incontrate da questi sistemi nel nostro Paese dipendono dal fatto che è una tecnologia giudicata troppo invasiva. Dobbiamo però pensare con realismo ai nostri comportamenti alla guida
: per perdere concentrazione al volante può bastare una parola rivolta al passeggero o le preoccupazioni del prossimo incontro di lavoro. Mentre il traffico e le prestazioni delle auto, entrambi sempre crescenti, non permettono più di distrarsi e rischiare di non saper fronteggiare imprevisti ben più frequenti di quanto si pensi.

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