Estabilidade Dinâmica Veicular (ESC) - Alguns detalhes que fazem a diferença na reparação

Bsicamente, o programa ESC (Resumidamente, podemos ver na figura 1 como é a funcionalidade do conjunto) verifica, em torno de 25 vezes por segundo se o comportamento desejado pelo condutor, calculado a partir das informações recebidas dos sensores indicados na figura, se corresponde com o comportamento real do veículo.

Caso não haja correspondência, o programa ESC detecta uma situação crítica de segurança (início de derrapagem, por exemplo) e reage imediatamente intervindo basicamente, sobre os seguintes sistemas:

- ABS ativo. Deve ser obrigatoriamente, de 4 canais. Isto, devido a que o programa ESC, para a manutenção da estabilidade, aplica o freio seletivamente a cada roda. Cabe salientar que o módulo ABS ativo opera no modo passivo, na medida em que, durante a frenagem não se verifique perda de estabilidade. Para detalhes de funcionamento do ABS ativo, ver a edição anterior.

- Direção ativa ou dinâmica. Para aplicar pequenas correções de direção.

- Controle do motor. Para redução do torque através do acelerador eletrônico (se implementado) ou atrasando o ponto. Esta ação é necessária para o controle de tração. Há casos, no entanto, em que a borboleta é aberta não para aumentar o torque de tração, mas, para adequar a rotação do motor à velocidade do veículo e evitar assim, o travamento das rodas de tração.

- Suspensão ativa. Para nivelamento da carroçaria.

- Transmissão automática. Para mudança de marcha sem intervenção do condutor.

As seguintes são alguns exemplos relevantes das funções integradas no programa ESC que, com base nas condições dinâmicas do veículo, ativa a mais apropriada à manutenção da estabilidade: 

1. Controle da sobre-viragem e sub-viragem. A situação 1 da figura 2 exemplifica o caso de um veículo entrado numa curva com o objetivo de completá-la como indicado na situação 4. Na ausência de ação de correção, a sobre-viragem e a sub-viragem resultam na derrapagem ou deslizamento do veículo.

- Sub-viragem ou sub-esterçamento ocorre quando o veículo entra na curva com excesso de velocidade, mas, sem completá-la tende a continuar na trajetória original. Esta condição é decorrente da diminuição da fricção lateral em função do ângulo de direção incompatível com a velocidade. Como resultado, as rodas dianteiras derrapam e levam o veículo para a parte externa da curva. Situação 2 da figura 2.

Neste caso, a taxa de viragem ou guinada é inferior à necessária para continuar na trajetória desejada.

Para evitar esta situação o programa ESC (através do ABS) freia a roda traseira interna, TInt.

Em veículos com direção dinâmica, o programa ESC, ao detectar esta situação, diminui automaticamente o ângulo de direção (o que não é percebido pelo condutor) que resulta assim, menor que aquele aplicado através do volante. Se este contra-esterçamento for insuficiente para manter a estabilidade, o programa ESC aciona o ABS.

- Sobre-viragem ou sobre-esterçamento ocorre quando o veículo entra numa curva com excesso de velocidade e, ao contrário da situação de subviragem, as rodas traseiras tendem a continuar na trajetória original. Situação 3 da figura 2. Pode ocorrer também, com pista escorregadia.

Neste caso, a taxa de viragem ou guinada é superior à necessária para continuar na trajetória desejada.

Para evitar esta situação o programa ESC (através do ABS) freia a roda dianteira externa, DExt.

Em veículos com direção dinâmica, o programa ESC, ao detectar esta situação, aumenta automaticamente o ângulo de direção (o que não é percebido pelo condutor) que resulta assim, maior que aquele aplicado através do volante. Se este contra-esterçamento for insuficiente para manter a estabilidade, o programa ESC aciona o ABS.

Para detectar a condição de sobre-esterçamento e sub-esterçamento, a unidade ESC compara as informações dos sensores de velocidade das rodas, posição do volante, sensor de aceleração lateral e sensor de taxa de viragem. 

2. Controle do efeito freio-motor: EBC (Engine Brake-effect Control). Em condição de condução normal, ao retirar o pé do acelerador, com marcha engatada, se produz o denominado efeito freio-motor. Em função da diminuição do torque, o motor funciona como freio o que, em função das condições do piso e potência do motor, pode resultar no bloqueio das rodas de tração e a conseqüente perda de dirigibilidade. Detectada esta situação, a unidade de controle ESC solicita à UC do motor, através da rede CAN, a abertura da borboleta para adequar a rotação do motor à velocidade das rodas, permitindo o uso mais eficiente do efeito freio-motor. A ação de controle finaliza ao pisar novamente o acelerador. Neste caso, a regulação do torque é de sentido oposto àquela realizada durante o controle de tração.

3. Controle dinâmico de frenagem: DBC (Dinamic Brake Control)  Basicamente, a sua função é aumentar o mais rapidamente possível, a pressão do freio de forma a diminuir significativamente, a distância de frenagem, independentemente da pressão exercida pelo pedal. Em função da velocidade e força com que o freio é aplicado, o sistema de estabilidade detecta uma situação de emergência e aumenta a pressão de frenagem o mais rapidamente possível até que a função ABS é ativada limitando o aumento para prevenir o bloqueio das rodas. Ou seja, a partir desse ponto, a ação ABS passa a ter precedência sobre a ação de assistência.

Esta função de assistência utiliza a funcionalidade de ABS ativo. Ou seja, durante a frenagem (pedal acionado), o acionamento da bomba permite aumentar a pressão no cilindro de roda acima da pressão no cilindro mestre.

Para ilustrar a ação de assistência à frenagem, os gráficos mostram como evoluem as pressões no cilindro mestre (força exercida pelo pedal) e nos cilindros de roda (força de frenagem). A pressão no cilindro de roda não é medida já que não há sensor instalado no circuito hidráulico. No gráfico, a onda de pressão só é apresentada para mostrar a funcionalidade da função de assistência.

A intervenção da função de assistência se inicia toda vez que a pressão no cilindro mestre supera um valor de pressão Px num tempo menor ou igual a um valor tx.

Com referência à figura [3a]:

- A curva A ilustra o caso em que a pressão no cilindro mestre atinge a pressão Px num tempo t1 menor que tx. Nesse instante a intervenção provoca o aumento rápido da pressão no cilindro de roda (curva B) até atingir a pressão de ação ABS (ponto [2]) (tendência ao bloqueio da roda), enquanto a pressão exercida pelo pedal continua a evoluir segundo a curva A. Reparemos que até o ponto [1], as pressões no cilindro mestre e no cilindro de roda são iguais. A partir do ponto [2] o sistema passa a funcionar como ABS ativo já que a pressão no cilindro de roda tem que ser maior que a exercida pelo pedal.

A função de assistência cessa no momento em que a pressão do pedal diminui (ponto [3]) sinalizando a finalização da situação de emergência.

- A curva C corresponde à situação de frenagem em que a pressão no cilindro mestre aumenta com pendente menor e atinge o valor Px no tempo t2 (ponto [4]) maior que tx pelo que não há intervenção da função de assistência.

Com referência à figura [3b]:

- A curva A corresponde à situação de frenagem em que a pressão no cilindro mestre aumenta com pendente menor e atinge o valor Px no tempo t2 (ponto [1]) maior que tx pelo que não há intervenção da função de assistência; mas, a pressão continua a aumentar até atingir a faixa de regulagem ABS que opera como ABS passivo.

No entanto, em função de não ter-se configurado como situação de emergência, o que teria resultado na curva B, verifica-se um atraso na ação ABS com o consequente aumento da distância de frenagem.

Com referência à figura [3c]:

- A curva A ilustra o caso em que a pressão no cilindro mestre atinge a pressão Px no tempo t1 (ponto [1]) menor que tx, mas, supera a faixa limite de ação ABS (ponto [2]). Como resultado, a função de assistência que se inicia em [1], cessa em [2], em que começa a modulação da força de frenagem pelo ABS passivo (curva B).  Isto, em função de que, neste caso, a pressão no cilindro mestre é superior à necessária para a operação do ABS passivo.

Humberto Manavella é autor dos livros "Emissões Automotivas", "Controle Integrado do Motor", "Eletroeletrônica Automotiva"

e "Diagnóstico Automotivo Avançado". Mais informações:  (11) 3884-0183 www.hmautotron.eng.br