Le boîtier électronique ABS/DSC réalise les fonctions ABS et DSC. ABS = système antiblocage et DSC = contrôle dynamique de stabilité.
Le système ABS empêche le blocage des roues et améliore ainsi la stabilité et la dirigeabilité du véhicule lors des freinages d'urgence.
Le contrôle dynamique de stabilité est un perfectionnement du contrôle automatique de stabilité + traction (ASC+T). Le système ASC+T empêche le patinage des roues motrices aux accélérations et améliore ainsi la stabilité et la motricité du véhicule.
Dans le cas des systèmes de régulation d'adhérence ABS et ASC+T, c'est toujours le glissement longitudinal, à savoir la différence de vitesse des roues entre l'essieu avant et l'essieu arrière, qui est utilisé comme grandeur de régulation. Dans le cas du contrôle dynamique de stabilité, on prend en compte en plus le glissement transversal, à savoir les différences de vitesse de rotation des roues de l'essieu avant, pour la régulation de la force motrice. Cette façon de faire permet de réduire la puissance du moteur de manière à contrecarrer tout survirage ou sous-virage du véhicule lors d'une prise de virage à grande vitesse.
La base de calcul pour la détermination du glissement transversal est constituée par les signaux des deux capteurs de vitesse avant et du capteur d'angle de braquage.
La présente description de fonctionnement est subdivisée en plusieurs chapitres :
Le calculateur est essentiellement constitué des composants suivants :
Remarque
Le calculateur ABS/DSC est opérationnel à partir de la position 2 de la clé de contact. L'alimentation en tension s'effectue à travers le relais principal DME. Après coupure de l'allumage, l'alimentation reste maintenue pendant 5 ... 20 secondes (circuit de maintien DME).
La caractéristique essentielle du calculateur ABS/DSC en matière de sécurité réside dans le conditionnement et le traitement redondant et parallèle des signaux dans deux microcontrôleurs.
Etant donné que les deux micro-contrôleurs exécutent le même programme, on doit obtenir des valeurs de sortie identiques quand les valeurs d'entrée sont identiques. Si tel n'est pas le cas, le boîtier ABS/ASC conclut qu'on est en présence d'un défaut, les systèmes ABS/DSC sont désactivés. Cette surveillance interne des défauts se déroule en permanence.
De plus, chaque fois que le véhicule dépasse pour la première fois une vitesse de 6 km/h après un démarrage, les électrovannes et la pompe de retour sont activées pendant un court instant et les signaux de retour des étages de sortie sont interrogés. Si une anomalie est décelée, le système complet est déconnecté.
La surveillance des capteurs de vitesse de rotation et de leurs câbles est assurée par différentes méthodes comme par exemple la surveillance des niveaux de tension sur les câbles des capteurs de vitesse, la comparaison des vitesses de rotation des roues avec une vitesse de référence, la surveillance statique du glissement etc. et ce, aussi bien à l'arrêt que pendant le déplacement du véhicule.
Les câbles des électrovannes sont surveillés indépendamment de l'état d'activation pour détecter la présence éventuelle de coupures et de courts-circuits vers le plus ou vers la masse.
L'état d'enclenchement et le comportement correspondant du moteur de la pompe de retour sont également surveillés électriquement. Si au bout d'un certain laps de temps après l'activation du moteur de pompe aucune tension n'est présente à ses bornes ou si après arrêt de l'activation la tension n'est pas descendue au bout d'un certain laps de temps en-dessous d'une valeur minimale prédéfinie, le système complet est déconnecté pour cause de défaut.
Remarque
Après déconnexion du système pour raisons de sécurité, le dispositif de freinage normal et le système de gestion moteur restent pleinement opérationnels.
Les signaux de vitesse des roues sont délivrés par quatre capteurs de vitesse "actifs".
Les capteurs de vitesse actifs fonctionnent suivant le principe de l'effet Hall, selon lequel toute variation d'intensité d'un champ magnétique génère une tension alternative de fréquence proportionnelle à la vitesse de rotation des roues. A la différence des capteurs de vitesse passifs, l'élément capteur proprement dit et l'électronique de conditionnement du signal sont, dans le cas des capteurs actifs, intégrés dans le capteur.
Avantages des capteurs actifs :
Les signaux de vitesse de rotation sont des signaux rectangulaires d'amplitude constante (niveau bas = 0,75 V, niveau haut = 2,5 V). On obtient pour des vitesses comprises allant de 0 à 250 km/h, selon la circonférence des pneus, des fréquences comprises entre 0 et env. 1700 Hz.
Les capteurs actifs sont alimentés en tension (tension continue de 7,6 ... 8,4 V) par le calculateur ABS/DSC.
Les signaux de vitesse de rotation des roues sont également exploités par d'autres boîtiers électroniques, tels que l'électronique du combiné d'instruments (IKE) ou le système de réglage de dureté des amortisseurs (EDC). Les signaux de vitesse de rotation subissent à cet effet un conditionnement approprié dans le calculateur ABS/DSC.
Les signaux de sortie de vitesse sont des signaux rectangulaires d'amplitude constante (niveau bas < 1 V, niveau haut > 11 V). Leur fréquence est fonction de la vitesse des roues, elle peut être comprise entre 0 et 1700 Hz (0 ... 250 km/h).
Pour le calcul de la dynamique transversale, le calculateur ABS/DSC doit également connaître l'angle de braquage en plus d'autres grandeurs de mesure.
L'angle de braquage est détecté par un capteur d'angle de braquage distinct. Ce capteur d'angle de braquage se présente sous la forme d'un potentiomètre pouvant tourner de 360 degrés. La plage de mesure est de deux fois 180 degrés.
Pour obtenir des résultats de mesure exempts de perturbations, le capteur d'angle de braquage a été doublé. Les deux curseurs sont décalés de 90 degrés l'un par rapport à l'autre.
Le capteur d'angle de braquage peut par exemple être monté de façon à ce que la tension présente sur le curseur soit minimale quand les roues sont en position de ligne droite.
Si on tourne le volant vers la droite ou vers la gauche, la tension prélevée par le curseur augmente de façon linéaire jusqu'à ce qu'elle atteigne sa valeur maximale d'env. 5 V pour un angle de rotation du volant de 180 degrés. Si l'on continue à tourner le volant dans le même sens, la tension sur le curseur diminue de façon linéaire jusqu'à ce que la valeur minimale d'env. 0,5 V soit à nouveau atteinte.
La tension triangulaire générée par le potentiomètre est analysée par le calculateur et convertie en angle de braquage.
L'alimentation (plus et moins) des deux potentiomètres est assurée par le calculateur ABS/DSC. La tension d'alimentation est de 5 V.
Remarque
Il n'est pas nécessaire en cas de remplacement du capteur d'angle de braquage de procéder à un positionnement du capteur par rapport au volant. Il suffit de réaliser un calibrage de l'angle de braquage avec le système de diagnostic et d'information (voir "Fonctions SAV", option "Calibrage de l'angle de braquage").
L'unité hydraulique est constituée des électrovannes, de deux accumulateurs (un par circuit de freinage) et d'une pompe de retour à double circuit.
Les électrovannes sont pilotées par le calculateur ABS/DSC. Elles relient en fonction de l'état de commutation les cylindres de freins de roues avec le circuit correspondant du maître-cylindre ou de la pompe de retour ou encore elles isolent les cylindres de freins de roue par rapport à ces deux unités.
Il est nécessaire de disposer de deux électrovannes pour chacun des quatre circuits de régulation, à savoir une électrovanne d'admission et une électrovanne d'échappement. Pour la régulation DSC, il faut également une vanne d'aspiration supplémentaire et une électrovanne de commutation. L'électrovanne d'aspiration permet de faire augmenter la pression via l'élément de pompe à auto-aspiration dans la pompe de retour. L'électrovanne de commutation empêche le retour du liquide de freinage dans le réservoir de stockage pendant les cycles de régulation.
Le plus de l'alimentation des électrovannes vient du relais des électrovannes. La commande de ce relais est faite à partir de la position de la clé de contact 2 par le calculateur ABS/DSC.
La pompe de retour ramène le liquide de frein qui vient des cylindres de freins de roues lors d'une phase de réduction de la pression dans le circuit correspondant du maître-cylindre via l'accumulateur. Le plus de l'alimentation de la pompe de retour vient du relais moteur. Ce dernier est activé par le calculateur ABS/DSC à partir de la position 2 de la clé de contact.
Les accumulateurs de l'unité hydraulique servent à recueillir de façon provisoire le liquide de frein qui se présente subitement lors d'une phase de réduction de la pression.
Les anomalies des systèmes ABS/DSC ou les états du système sont affichés dans le combiné d'instruments à l'aide du voyant de sécurité ABS et du voyant multifonctions.
Le voyant de sécurité ABS et le voyant multifonctions s'allument à partir de la position 2 de la clé de contact (test des ampoules) et s'éteignent au bout d'env. 2 s si les systèmes sont pleinement opérationnels.
Si le circuit de sécurité détecte une anomalie dans le sous-système ABS, la totalité du système, c'est-à-dire les sous-systèmes ABS et DSC est déconnectée (le voyant de sécurité ABS et le voyant multifonctions s'allument). Si l'anomalie ne se produit plus lors du prochain départ, les deux voyants s'éteignent après le contrôle des lampes.
Si le circuit de sécurité détecte une anomalie dans le sous-système DSC, la totalité du système ou seulement le sous-système DSC est déconnecté (le voyant de sécurité ABS et/ou le voyant multifonctions s'allument) en fonction du type d'anomalie.
Si le sous-système DSC est déconnecté au moyen de la touche DSC, le voyant multifonctions s'allume en permanence.
Lorsque le voyant multifonctions clignote pendant la marche du véhicule (fréquence de clignotement env. 3 Hz), l'attention du conducteur est attirée sur l'exécution d'une régulation DSC.
Remarque
Pendant le diagnostic (communication avec le système de diagnostic et d'information) le voyant de sécurité ABS et le voyant multifonctions s'allument.
L'actionnement de la pédale de frein est signalé au boîtier ABS/ASC par le contacteur de feux stop. Il s'ensuit une interruption immédiate de l'action sur les freins pendant les régulations DSC afin d'améliorer le confort de régulation.
Les anomalies dans le circuit du contacteur de feux de stop sont mémorisées dans la mémoire de défauts, toutefois le voyant de sécurité ABS n'est pas allumé.
L'actionnement du frein à main est signalé au boîtier ABS/DSC par le contacteur de frein à main. Il s'ensuit une élévation du seuil de glissement pour la régulation du couple d'inertie du moteur (MSR) afin d'améliorer le confort de régulation.
La fonction DSC peut être coupée avec la touche DSC. Cet état est affiché par l'allumage d'un voyant multifonctions sur le combiné d'instruments. La régulation ABS reste opérationnelle.
En appuyant une nouvelle fois sur la touche, la régulation DSC peut à nouveau être activée, pour autant que la différence entre la vitesse maximale des roues arrière et la vitesse minimale des roues avant soit inférieure à 20 km/h.
Dans une régulation ABS, les roues avant sont traitées séparément et les roues arrière sont traitées en commun. Un cycle de régulation ABS comprend trois phases : maintien de la pression, réduction de la pression et augmentation de la pression.
Si un capteur de vitesse de rotation signale une forte décélération de roue, c'est qu'il y a tendance au blocage, dans un premier temps la pression de freinage de cette roue n'est pas augmentée, la pression est donc maintenue au niveau qu'elle avait atteint précédemment.
Si la décélération de roue continue d'augmenter, la pression de freinage est réduite et la roue est donc freinée avec une force plus faible.
Le mouvement de rotation de la roue s'accélère à nouveau par suite de cette pression de freinage moins élevée. Lorsqu'une valeur limite préfixée de vitesse de rotation est atteinte, la pression est à nouveau augmentée. Cette augmentation de la pression provoque un nouveau ralentissement du mouvement de rotation de la roue.
En fonction de l'état de la chaussée, 5 à 12 cycles de régulation se déroulent par seconde, la pompe de retour est commandée en permanence pendant la régulation.
Les électrovannes d'admission sont ouvertes au repos et non traversées par du courant, les électrovannes d'échappement sont fermées au repos et non traversées par du courant.
Phase de pression |
Electrovanne / Statut |
|---|---|
Maintien de la pression |
Electrovanne d'admission / fermée (sous tension) |
|
Electrovanne d'échappement / fermée (hors tension) |
Réduction de la pression |
Electrovanne d'admission / fermée (sous tension) |
|
Electrovanne d'échappement / ouverte (sous tension) |
Augmentation de la pression |
Electrovanne d'admission / ouverte (hors tension) |
|
Electrovanne d'échappement / fermée (hors tension) |
Lorsque les roues motrices patinent et/ou lors d'un sous-virage ou d'un survirage du véhicule, le calculateur ABS/DSC introduit une réduction du couple d'entraînement.
Ceci est obtenu par les actions suivantes :
Les interventions dans la gestion du moteur se font via la régulation électronique de la puissance motrice (EML) et le système électronique numérique du moteur (DME).
L'action sur les freins des roues motrices est réalisée de façon similaire à la régulation ABS par le biais des trois phases de commande : maintien de la pression, augmentation de la pression et réduction de la pression. La pression sur les freins pendant une phase de régulation DSC est directement amenée dans le frein de roue concerné via l'électrovanne d'aspiration et l'élément de pompe à auto-aspiration. L'électrovanne de commutation empêche le retour du liquide de freinage dans le réservoir de stockage pendant les cycles de régulation.
La pression du système est limitée à env. 90 bar par un clapet de limitation de la pression. Le clapet de la limitation de la pression est intégré dans l'électrovanne de commutation.
Le calculateur ABS-DSC comporte des interfaces vers la régulation électronique de la puissance moteur (EML), l'électronique numérique moteur (DME) et la commande adaptative de boîte de vitesses (AGS).
La régulation électronique de la puissance moteur et l'électronique numérique moteur réalisent la réduction du couple moteur, la commande adaptative de boîte de vitesses a besoin de recevoir des informations de la part du calculateur ABS/DSC pour détecter diverses conditions relatives à la marche du véhicule et à l'environnement.
Un échange de données entre ces calculateurs n'est pas réalisé comme précédemment par une multitude de câbles isolés mais via un réseau local série appelé bus CAN (Controller Area Network). Ce dernier utilise deux câbles de données (CAN_Let CAN_H) et un blindage (CAN_S) pour la protection contre les signaux perturbateurs externes.
Dans ce réseau local, tous les participants sont considérés comme égaux, c'est-à-dire que chaque calculateur peut aussi bien émettre que recevoir. En cas de défaillance d'un participant, le bus continue de rester à la disposition des participants restants.
Remarque
Tous les calculateurs raccordés au système de bus doivent présenter le même index de bus. Ce dernier est affiché dans le programme de diagnostic à la première page de l'identification des boîtiers électroniques.
La régulation électronique de la puissance motrice réduit ou augmente sur demande de la part du calculateur ABS/DSC le couple sur l'essieu moteur, et ceci en décalant la position du papillon conformément aux indications de la demande. Cette action est la première mesure prise pour réduire le couple d'entraînement dans une régulation DSC, elle est toutefois relativement lente.
La régulation électronique de la puissance motrice remplace la liaison mécanique entre la pédale d'accélérateur et le papillon. La position de la pédale d'accélérateur est convertie par l'intermédiaire d'un transmetteur de course de pédale alors que dans le calculateur EML, elle est convertie en une tension de commande pour un servomoteur électrique qui commande à son tour le papillon.
Le système électronique numérique du moteur modifie sur demande de la part du calculateur ABS/DSC l'angle d'allumage et/ou supprime les impulsions d'allumage et d'injection.
Action |
Répercussion |
|---|---|
Décalage de l'angle d'allumage dans le sens "retard" |
Réduction rapide du couple d'entraînement |
Suppression de l'allumage/injection |
Réduction rapide du couple d'entraînement |
La commande adaptative de boîte de vitesses reçoit en permanence les quatre signaux de vitesse de rotation des roues ainsi que le message "DSC inactif" ou "DSC actif".
Le calculateur AGS détecte via les signaux de vitesse de rotation de roues si un véhicule franchit un virage et si les conditions de marche sont hivernales.
Le message "DSC inactif" empêche la sélection du programme Hiver.