Módulo 3.2 - Seguridad » Tecnología del Automóvil

Tabla de contenidos

Video resumen Módulo 3.2 – Seguridad

Análisis de la seguridad en el automóvil activa o primaria

Mullido variable del asiento. Asientos con calefacción. Volante con calefacción. Calefacción en el cuello

Con la asistencia eléctrica para el puesto del conductor se pueden incluir más complementos que aporten confort y seguridad, para que mantenga más y mejor su atención, vamos a comentar algunos.

Mullido variable del asiento

Se incorporan bajo la banqueta y respaldo, en zonas ergonómicas, unas cámaras de aire que pueden variar de presión por bombas eléctricas
Estas cámaras pueden aumentar o disminuir de presión sobre determinadas zonas del cuerpo al accionar el conductor los mandos, y también mediante programas electrónicos que modifican de forma controlada la presión de las cámaras, logrando efectos similares a masajes
Estas acciones permiten variar los apoyos de diferentes partes del cuerpo reduciendo fatiga lo que permite mantener mejor la atención e la conducción

Asientos con calefacción

Se colocan bajo los forros de la banqueta y respaldo unas resistencias eléctricas, que al ser accionadas por el conductor, en una o más posiciones, calientan estas zonas
Al ser partes del cuerpo que están en contacto con el asiento, si está frío no es fácil mantener la posición adecuada
Se mejora mucho el confort y el mantenimiento de la postura con la calefacción del asiento, especialmente si la temperatura ambiental es baja

Volante con calefacción

Se sitúa en el interior del aro del volante una resistencia eléctrica que puede ser accionada por el conductor, independientemente o combinada con la calefacción de los asientos
Con el volante muy frío cuesta mantener las manos sobre el aro, lo que resta seguridad activa o primaria, al conectar la calefacción del volante se pueden mantener las manos en su correcta posición y prestar más la atención a la conducción

Calefacción en el cuello

La calefacción del habitáculo se basa en calentar el aire exterior antes de que entre al mismo
Se añade un circuito de aire a la calefacción que se dirige a la parte posterior del cuello
Si hace frío, al accionar esta función el chorro de aire caliente aporta un plus de confort al conductor en esta zona sensible
Este equipamiento es, evidentemente, más adecuado para automóviles que pueden circular sin techo, pues se disfruta de las prestaciones de un descapotable incluso con temperaturas exteriores bajas

Como hemos visto, se cuida lo más posible todo lo que permite aportar más confort y ergonomía al conductor, y si se puede hacer sin requerir de su atención, o lo menos posible, para que se concentre en la conducción, mejor.

Ayudas a la conducción para más seguridad activa o primaria

El conductor acciona un mando y la ayuda le facilita la respuesta.

Servofreno; reduce la fuerza sobre el pedal de freno

Vemos un coche con el conductor y el esquema del sistema de frenos:

El conductor pisa el pedal de freno y espera una respuesta proporcional
Si la frenada es crítica, de emergencia, ha de hacer mucha fuerza sobre el pedal y si es excesiva puede que la respuesta de los frenos sea insuficiente y se demore
Se evita con el servofreno, que está intercalado entre el pedal y el sistema de frenos
Llega a las ruedas y multiplica la fuerza que hace el conductor sobre el pedal de freno:
- Menos exigencia física
- El conductor cuenta con más confort y confianza
- Más rapidez de respuesta al frenar
- Se reduce la distancia de parada

Hay dos sistemas de funcionamiento mecánico – neumático del servofreno, más otro con complemento electrónico:

En el coche de la imagen izquierda inferior, el motor es longitudinal delantero de cuatro cilindros en línea y 4×4:
- Los frenos delanteros son de disco y los traseros de tambor
- El circuito hidráulico es independiente para las ruedas delanteras y traseras
- Es un motor de gasolina con mariposa de gases; al frenar y soltar el pedal del acelerador se cierra la mariposa, la depresión generada por el motor bajo esta es la que se utiliza para que el servofreno multiplique la fuerza del conductor sobre el pedal
En el coche de la imagen derecha inferior el motor es transversal delantero de cuatro cilindros en línea y son motrices las ruedas delanteras:
- Son de disco los frenos en las cuatro ruedas
- El circuito hidráulico es independiente para las ruedas delanteras y traseras
- Tiene un circuito adicional de emergencia para las ruedas traseras, que abre si hay fuga en las delanteras, puenteando el regulador mecánico de frenada trasera (se da una explicación resumida seguidamente y con detalle en los capítulos de frenos y ABS con sus derivados)
- Este motor no tiene mariposa de gases, o no cierra necesariamente al frenar, por lo que la depresión para el servofreno la aporta una bomba de vacío movida por el motor
Para disponer de toda la fuerza que pueda aportar el servofreno en frenadas de emergencia, se incorpora en el servofreno una válvula electrónica controlada por el ABS; al frenar, y detectar la situación de emergencia, se abre la válvula permitiendo el paso de toda la depresión que implica la máxima fuerza de frenada, aunque el conductor no haya frenado con toda su fuerza o haya soltado algo el pedal por la ansiedad del momento
- Este sistema es el Potenciador de Frenada de Emergencia

El regulador mecánico de frenada trasera evita que las ruedas traseras se bloqueen en frenadas fuertes, por la merma de peso sobre estas que las hace perder adherencia.

Si hay fuga de líquido en el circuito independiente delantero, la presión que llega a las traseras por el regulador es insuficiente, es entonces cuando un sistema hidráulico en la bomba abre el circuito de emergencia que llega directamente a las ruedas traseras sin pasar por el regulador.

Cuando el ABS incorporó el regulador electrónico de frenada trasera el regulador mecánico desaparece.

Servodirección; reduce la fuerza para girar el volante

En el coche se ve el conductor, volante, caña o eje de dirección, caja de dirección y bieletas hasta las ruedas delanteras:

Gira el conductor el volante hacia un lado y ha de ejercer determinada fuerza sobre el volante, si es alta la respuesta será lenta e insuficiente
Se coloca la servodirección entre el volante y la caja de dirección, su función es multiplicar la fuerza que hace el conductor sobre el volante, requiriendo menos esfuerzo por su parte:
- Menos exigencia física para el conductor
- Más confort y seguridad
- Más rapidez de respuesta
- Maniobras más sencillas

Hay tres sistemas de funcionamiento de la servodirección:

Hidráulico:
- Dispone de una bomba de aceite para el accionamiento de la dirección movida por el motor
- La presión de aceite empuja a la dirección en el sentido de giro
- Puede ser de dureza variable con control electrónico, reduciendo la asistencia al aumentar la velocidad
- Se ven en la imagen; bomba de aceite, correa de arrastre desde el motor, depósito de aceite, distribuidor de presión de aceite y control electrónico de asistencia variable
Electrohidráulico:
- La bomba de aceite no es movida por el motor, lo hace un motor eléctrico
- La presión de aceite generada por la bomba electrohidráulica empuja a la dirección en el sentido de giro
- Puede contar con dureza variable con la velocidad controlada electrónicamente
- Se representan en la imagen; alternador movido por una correa desde el motor, batería, depósito de aceite, bomba electrohidráulica, distribuidor de presión de aceite y control electrónico para la asistencia variable con la velocidad
Eléctrico:
- Un motor eléctrico se acopla al eje o caña de dirección
- Calculador electrónico; controla el sistema y la asistencia variable con la velocidad
- Se ven en la imagen; alternador, batería, calculador electrónico y motor eléctrico
- Este puede estar ubicado directamente en la caja de dirección

Hay más posibilidades de dirección con complementos electrónicos:

Activa que varía el ángulo de giro según la velocidad
Desmultiplicación variable, integrada en las ADAS (ayudas avanzadas a la conducción) que puede inducir giros antes de que lo haga el conductor y otras más

La dirección eléctrica prescinde de conexión mecánica entre volante y caja de dirección, al girar el volante informa al control electrónico de su movimiento y el o los motores eléctricos hacen el trabajo.

Se mantiene, de momento, una conexión mecánica entre volante y caja de dirección que se acopla solamente si hay fallo eléctrico.

Caja de cambios automática o automatizada (sin pedal de embrague)

Con la palanca en D pasan automáticamente las relaciones

En este coche se va a implantar la caja de cambios:

Consta de un árbol o eje que viene del motor pasando por el embrague o convertidor, es el primario, y otro eje o árbol, secundario, que va a las ruedas motrices, traseras en este coche, por el árbol de transmisión
Un conjunto de engranajes de diámetros diferentes y complementarios se insertan en los árboles primario y secundario de la caja de cambios, están separados los engranajes
Al acoplarse un engranaje pequeño con uno grande se multiplica el par y desmultiplica la velocidad, variando las proporciones de los tamaños se obtiene las diferentes relaciones
En la caja de cambios que vemos hay ocho pares de engranajes que dan el mismo número de relaciones
Falta la marcha atrás que no es necesaria para lo que se va a explicar
Para iniciar la marcha ha de engranar el piñón de menor tamaño del primario con el mayor del secundario, y variando progresivamente los tamaños se obtiene las siete relaciones restantes
Las posiciones prácticamente estandarizadas actualmente de las cajas de cambio automáticas o automatizadas son:
- P “Parking”; aparcamiento, las ruedas motrices quedan bloqueadas
- R “Reverse”; marcha atrás
- N “Neutral”; punto muerto, la caja está desconectada de las ruedas motrices
- D “Drive”; automático, las marchas hacia delante se van insertando sin que intervenga el conductor sobre la palanca
Entra el conductor al automóvil, pone el motor en marcha, coloca la palanca en D y actúa sobre el pedal del acelerador, acelerando o decelerando según las necesidades de la marcha
Se aprecia como van engranando y desengranando los conjuntos de dos piñones de cada relación según sea preciso
La función de la caja de cambios es adaptar el par motor a las circunstancias de circulación, inicio de la marcha, peso transitado, orografía, estilo de conducción, …
A la vez que se acoplan o desacoplan los piñones actúa el sistema de unión de la caja con el motor, puede ser mediante convertidor de par sin conexión mecánica pues el movimiento se transmite por torbellinos de aceite, un embrague en seco pilotado o dos embragues en seco o baño de aceite pilotados

Tipos de cajas de cambios en las que el conductor pone la palanca en D y las relaciones se van seleccionando según actuaciones sobre el acelerador:

Automática (palanca en D):
- La conexión entre motor y caja se hace mediante convertidor de par, multiplica a bajas RPM el par y lo trasmite por la interacción de turbulencias de aceite generadas y recibidas por turbinas sin contacto mecánico
- Su funcionamiento produce el efecto arrastre, hace moverse el automóvil y se ha de frenar hasta iniciar la marcha
- Los engranajes son epicicloidales, una corona dentada por su interior engrana con tres piñones agrupados que s su vez engranan con otro en el interior
- Según se arrastren o paren la corona, el conjunto de tres piñones o el interior, la relación es diferente
- Los acoplamientos se hacen mediante discos en baño de aceite, según estén comprimidos o separados, si arrastran se denominan embragues y si paran frenos
Automática CVT (palanca en D):
- Transmisión de Variación Continua; esta denominación indica que en realidad no hay cambios de relación, se produce la transición de la relación más corta a la más larga de forma continua
- La conexión con el motor se puede hacer mediante convertidor de par, embrague pilotado (un control electrónico acciona el embrague) o embrague electromagnético (el acoplamiento es mediante electroimanes)
- Se basa en dos conjuntos de poleas cónicas, uno está unido al motor (embrague o convertidor) y el otro a las ruedas motrices
- Los dos conjuntos de poleas están unidos por una correa o cadena de transmisión
- Según se junten las poleas de motor y separen las de ruedas, o a la inversa, se modifican los diámetros de asentamiento de la correa o cadena aportando infinitas relaciones posibles
Pilotada (palanca en D):
- Cuenta con un embrague monodisco en seco pilotado, sin pedal de embrague
- El paso de las relaciones está controlado electrónicamente y también el embrague (pilotado)
- La inserción de las relaciones en el interior de la caja se hace mediante sincronizadores, como en la caja manual, pero el accionamiento para hacerlo es electrohidráulico o eléctrico (pilotado)
Automatizada (palanca en D):
- El acoplamiento con el motor se hace con dos embragues pilotados, en seco o con discos en baño de aceite
- Un embrague es para las relaciones pares y el otro para las impares
- El control de paso de las relaciones y de los dos embragues es electrónico (pilotado)
- La inserción de las relaciones en el interior de la caja es mediante sincronizadores, como en la caja manual, pero en este caso pilotado por el control electrónico

En las cajas de cambio los piñones de las relaciones están engranados, se acoplan o desacoplan a sus sistemas de arrastre mediante sincronizadores, discos en baño de aceite u otros sistemas como se ha expuesto en los cuatro tipos de caja de cambios representados, que se verán con detalle en sus respectivos capítulos.

Climatización para temperatura interior

Vemos el salpicadero de un automóvil desde las plazas delanteras, cuadro de instrumentos en el centro y zona para la ubicación de los mandos de climatización:

Se colocan las salidas de aire en el habitáculo; frontales, pies y parabrisas que es principalmente para favorecer el desempañado
En el exterior del automóvil hay una determinada temperatura ambiental

Ventilación

Entra al habitáculo el aire a la temperatura que haya en el exterior
Por las trampillas que estén abiertas; frontal, pies y parabrisas para desempañar

Calefacción

Cuando la temperatura exterior es baja se conecta la calefacción; aprovecha el calor del motor para hacer pasar el aire exterior por un radiador específico que lo calienta antes de entrar al habitáculo
El aire sale hacia el habitáculo por las trampillas abiertas; frontal, pies y parabrisas para desempañado, mucho más eficaz al estar el aire caliente
Se ve el panel de mandos de ventilación y calefacción; velocidad de la turbina para adaptar el caudal de aire que entra, selección de temperatura, salidas de aire en el habitáculo (cerrado, frontal, pies y parabrisas) y recirculación para cortar la entrada de aire del exterior y que el sistema se retroalimente del aire del habitáculo

Aire acondicionado

Con temperatura ambiental elevada se ha de reducir la del aire antes de que entre al habitáculo, para lo que se equipa al automóvil con un sistema para “fabricar” frío, es el aire acondicionado:

Con temperatura exterior alta se conecta el aire acondicionado; se hace pasar el aire exterior por el exterior de un radiador por cuyo interior circula un fluido a muy baja temperatura (evaporador), enfriándole
El aire a menor temperatura que la exterior entra al habitáculo por las trampillas abiertas; frontal, pies y parabrisas para desempañar, para esta función se logra la mejor eficacia con el aire acondicionado conectado, seca el aire, y la calefacción al máximo, pues el aire caliente y exento de humedad limpia muy rápidamente el parabrisas
Este es el panel de mandos y se explican los nuevos; en distribución se ve una salida específica para desempañado y el mando de conexión del aire acondicionado

Climatización automática

Dispone de sensores de temperatura exterior e interior y control electrónico de los mandos de la climatización:

Selecciona el conductor la temperatura deseada
El sistema compara la temperatura exterior con la interior y la solicitada, accionando los diferentes elementos implicados para mantenerla, aunque haya variaciones en la temperatura exterior
El conductor no ha de perder atención durante la marcha al encargarse el sistema de que el confort solicitado se mantenga
Este es el panel de mandos; hay posiciones automáticas AUT controladas por el sistema para la velocidad de la turbina, distribución de las salidas de aire y conexión del aire acondicionado
Con el mando de temperatura se selecciona la temperatura deseada y los elementos con función automática son controlados para que sea la que hay en el habitáculo, aunque varíe el clima exterior
El conductor puede eliminar la función automática de cada control seleccionado otras posiciones

Climatización automática independiente

No siempre coincide la temperatura deseada por el conductor y el pasajero que le acompaña a su lado, lo que implica que uno de los dos no disponga del confort que querría.

Se logra satisfacer a ambos con la climatización independiente, que en este caso es también automática:

El sistema dispone de capacidad para regular distintas temperaturas en las salidas del lado izquierdo y derecho del habitáculo
Por esta razón hay un selector de temperatura para cada lado
El conductor y pasajero seleccionan cada uno la temperatura que desean
El sistema se ajusta para que cada lado tenga la temperatura solicitada y, al ser automático, las mantiene aunque haya variaciones en la climatología exterior
El panel de mandos es este sobre el que vemos las novedades; hay dos mandos de selección de temperatura, uno para cada lado
Si el automóvil dispone de salidas traseras cada lado tendrá la temperatura seleccionada por el pasajero delantero correspondiente

Se ha comentado ya la función del circuito de recirculación, cuyo accionamiento también se puede incluir en el control automático para evitar la entrada de aire exterior de baja calidad sin que el conductor tenga que seleccionar esta función manualmente.

Hay bastantes más posibilidades de climatización que se verán en su capítulo, nos hemos centrado en las más relacionadas con el confort del conductor.

Antibloqueo de frenos ABS y complementos derivados

Antibloqueo de frenos ABS

Se presenta una situación crítica y el conductor frena intensamente
El ABS mide la deceleración de las ruedas y evita que deslicen sobre el suelo más del 20%, manteniendo capacidad direccional si se ha de girar el volante
La distancia de parada se reduce, con menos recorrido según disminuye la adherencia
Al actuar el ABS se produce una vibración en el pedal de frenos que percibe el conductor
Un testigo controla el correcto funcionamiento del ABS, que ha de estar apagado, pues encendido indica fallo en el sistema

Potenciador de frenada de emergencia PFE

En frenadas de emergencia, la vibración del pedal por efecto del ABS y la ansiedad por la situación del conductor pueden hacer que retarde la frenada, lo haga con menor intensidad de la necesaria y libere algo el pedal tras haberlo pisado, esto implica reducir la eficacia de la frenada
Se evita con el potenciador de frenada de emergencia; detecta la situación y al comenzar a pisar el pedal aporta la máxima frenada posible actuando sobre el servofreno, y la mantiene hasta que suelta totalmente el pedal de freno el conductor
Una forma de detectar la emergencia es que tras una brusca deceleración se pisa el pedal de freno
Con el PFE se logra la máxima eficacia de frenada en situaciones críticas, agiliza las acciones del conductor y compensa sus reflejos

Control de tracción en aceleración CTA

En aceleraciones fuertes sobre piso deslizante las ruedas motrices pueden deslizar sobre el suelo, más si hay poco peso sobre el eje motriz como en el coche representado ocupado solo por el conductor, que tiene motor longitudinal delantero y propulsión
El CTA evita que las ruedas motrices deslicen por aceleración más del 20%, mantiene capacidad de avance y sigue la trayectoria al no haber desvíos
El testigo apagado indica que el sistema funciona bien, intermitente que está actuando y encendido que está desconectado o que hay fallo
La desconexión es para poder circular con cadenas en situaciones muy particulares de adherencia

Control retención motor CRM

Si por cualquier circunstancia el conductor hace una fuerte retención motor, bajando de relación y soltando el acelerador, las ruedas motrices tienden a reducir mucho su velocidad lo que puede implicar que deslicen más del 20%, especialmente si la adherencia es baja y hay poco peso sobre el eje motriz, como en el pickup que vemos
Este efecto puede provocar la pérdida de trayectoria con los riesgos inherentes
El CRM evita que las ruedas motrices deslicen más del 20% adaptando la retención a la adherencia disponible, lo hace actuando sobre el acelerador electrónico

Hemos seleccionado además del ABS algunos de sus complementos, seguidamente vemos otro y en los capítulos correspondientes los restantes.

Control de estabilidad y trayectoria en curva CETC

La función de este sistema es que se mantenga la trayectoria indicada por el conductor, y las situaciones más críticas se producen habitualmente en curvas o al girar el volante:

El testigo que controla el sistema suele ser el mismo del CTA explicado; apagado correcto, intermitente actuando y encendido desconectado
Si se desconecta el CTEC se auto conecta a determinada velocidad o si la situación lo requiere
El vehículo traza la curva indicada por el conductor con el volante
Si se supera el límite de adherencia de los neumáticos sobre el piso y se tiende a perder la trayectoria, el CETC lo detecta y decelera el motor a la vez que frena intermitentemente y de forma selectiva las ruedas que generan efectos dinámicos opuestos, estas acciones se van produciendo hasta recuperar la trayectoria
De esta forma se compensa la posible pérdida de trayectoria por sobreviraje, subviraje o neutro, respectivamente deslizamiento de las ruedas traseras, delanteras o las cuatro, como se ha visto en el anterior capítulo

El CETC integrado e el ABS va aumentando progresivamente sus capacidades de control, a veces con nuevas denominaciones y siglas, una de estas funciones es la posibilidad de que intervenga sin que haya deslizamiento de ruedas, de forma preventiva.

Permite compensar las inercias de la marcha cuando se aproximan a determinados valores, se reducen oscilaciones y balanceos.

Además de mejorar la estabilidad lo hace también el confort, ambos aspectos relacionados con la seguridad activa o primaria.

Módulo 3.2 – Seguridad