EPREUVE PARTIE D. Le dossier fourni comporte 12 pages dont 4 pages d'annexes : Annexes : " extrait d'un Devoir Surveillé "

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1 EPREUVE PARTIE D TITRE : Système Antiblocage des Roues Temps de préparation : 2h15 Temps de présentation devant le jury : 10 mn Le dossier fourni comporte 12 pages dont 4 pages d'annexes : Annexes : " extrait d'un Devoir Surveillé " SUJET DE TIPE N 8 - Analyser ce document en vue de dégager les points importants. - Préparer un plan sur transparent. - Préparer votre exposé qui ne doit pas être une «séance de lecture» pour le jury. Conseils généraux pour la préparation de l'épreuve : - lisez le dossier en entier dans un temps raisonnable. - réservez du temps pour préparer l'exposé devant le jury. - dégagez les points importants. - montrez, en vous aidant de votre propre culture, des idées personnelles sur le sujet.

2 A.B.S.S. SYSTÈME ANTIBLOCAGE DES ROUES PROBLÈME POSÉ Lors d'un freinage d'urgence, la force importante appliquée à la pédale de frein entraîne souvent un blocage des roues. Un blocage des roues implique principalement : >>> Une augmentation des distances de freinage (le plus souvent). >>> La suppression de la dirigeabilité du véhicule. >>> Une diminution de la stabilité du véhicule. SOLUTION TECHNOLOGIQUE Intégré ou additionnel, système anti-blocage de roues commandé par calculateur électronique. Mise en situation MPSI ABS 1/12

3 ANALYSE Le blocage des roues est consécutif à la perte d' ADHÉRENCE des roues. L' ADHÉRENCE d'un pneumatique sur la chaussée dépend principalement: >>> de la qualité du pneumatique. >>> de la nature du revêtement de la route. On parle de COEFFICIENT D'ADHÉRENCE. Ex: Béton sec 0.85 pour un pneu neuf 0,95 pour un pneu usé Béton mouillé 0.45 pour un pneu neuf 0,30 pour un pneu usé Verglas 0.10 pour un pneu neuf 0,10 pour un pneu usé Un glissement d'environ 20 % donne un bon compromis entre la stabilité et maniabilité directionnelle et la force de freinage Le glissement est égal à : vitesse du véhicule - vitesse de la roue vitesse du véhicule x 100 exemple : x 100 = 15% MPSI ABS 2/12

4 DESCRIPTION DU SYSTÈME Travail demandé : Colorier en vert le circuit hydraulique. Colorier en rouge le circuit électrique. Légende 1. Maître-cylindre - assistance 2. Groupe hydraulique 3. Calculateur 4. Capteur de roues 5. Voyant d'alerte test MPSI ABS 3/12

5 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT 1. Capteur de vitesse et cible 4. Maître-cylindre 2. Étriers de frein 5. Centrale électronique (calculateur) 3. Groupe hydraulique 6. Lampe témoin a) vanne électromagnétique b) pompe Le rôle du système anti-blocage des roues consiste à «défreiner» une roue qui atteint ou se rapproche trop de la zone de blocage. Ceci est réalisé par l'intermédiaire d'un système qui permet de réguler la pression régnant dans les cylindres récepteurs de freins, afin que les roues restent dans une plage de glissement de l'ordre de 20%. Ce système se compose d'une vanne électromagnétique 3 voies qui permet soit : >>> de mettre en communication le maître cylindre et le cylindre récepteur (freinage normal). >>> de couper cette communication, interdisant ainsi l'augmentation de pression dans le cylindre récepteur. >>> de mettre le cylindre récepteur en communication avec une pompe de refoulement, ceci faisant chuter la pression dans le cylindre récepteur, et «défreinant» la roue. MPSI ABS 4/12

6 LE CAPTEUR DE VITESSE ET LA CIBLE La tension et la fréquence du signal sont proportionnelles à la vitesse de la roue et au nombre de dents de la cible. Le calculateur exploite la fréquence. LE GROUPE HYDRAULIQIQUE Le groupe hydraulique est composé de : >>> vannes electromagnétiques 3 voies. >>> une pompe de refoulement. >>> un moteur électrique de pompe. >>> relais. >>> connecteurs électriques. >>> raccords de tuyauteries. MPSI ABS 5/12

7 LES VANNES ÉLECTROMAGNÉTIQUES DU GROUPE HYDRAULIQUE PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT Position "REPOS " Le maître-cylindre est communique avec le cylindre récepteur d'étrier. L'A.B.S. ne fonctionne pas. Position "MAINTIEN DE LA PRESSION" La communication est coupée, un courant de 2 ampères traverse le bobinage et le piston s'est déplacé pour fermer l'arrivée du maître-cylindre. Position "RÉDUCTION DE LA PRESSION" Un courant de 5 ampères traverse le bobinage et déplace davantage le piston qui ouvre le passage "cylindre récepteur - pompe de refoulement". La pompe fonctionne et aspire du liquide pour faire chuter la pression. Remarques: Le liquide aspiré pendant la phase "réduction de la pression" est recueilli dans un accumulateur hydraulique (sphère), pour être ensuite réintroduit dans la canalisation venant du maître-cylindre. Sinon, pendant la régulation ABS, il y aurait un enfoncement de la pédale. Pour cette même raison, une vibration est ressentie au niveau de la pédale de frein pendant le fonctionnement. Le moteur électrique de pompe consomme plus de 50 A. L'ensemble de ces opérations se reproduit plusieurs fois par seconde. MPSI ABS 6/12

8 TECHNOLOGIE TIPE OGIE AUT UTOMOBILE Partie D Saint-Martin FREINAGE LE SYSTÈME ANTI-BLOCAG OCAGE E DES ROUES LE CALCULATEUR ÉLECTRONIQUE 1. II reçoit des informations "vitesse" des 4 capteurs, du contacteur stop (pour faire la différence entre glissement de freinage et un glissement de démarrage ou autre). La tension d'alimentation doit être supérieure à lo volts. 2. II commande les vannes électromagnétiques, la pompe de refoulement et le voyant decontrôle. Fonctionnement Lorsque l'on met le contact, le calculateur est alimenté à travers un relais qui le protège d'une surtension (diode Zener) et fait un "auto-contrôle" de sa partie électronique. Dés que le véhicule roule à une vitesse d'environ 6 km/h, le calculateur déclenche un cycle de contrôle "Bite" (built in test equipment) pour vérifier les capteurs et le groupe hydraulique (électrovannes et connections): il simule un cycle de régulation, actionne les vannes électromagnétiques, et la pompe de refoulement. Ce cycle de contrôle est très court (une fraction de seconde) et on peut entendre le fonctionnement du groupe hydraulique. Il faut noter que le calculateur surveille en permanence pendant son fonctionnement, les éléments essentiels du système. Il allume le voyant dans le cas d'une anomalie, en mettant le système anti-blocage des roues hors service. Dans ce cas nous disposons d'un système de freinage conventionnel. PAGE 7 / 8 Professeur : M r. ESPÉRAT R. MPSI ABS 7/12

9 SCHÉMA DE PRINCIPE DE LA RÉGULATION MPSI ABS 8/12

10 Système antiblocage ABS 1. PRESENTATION DU SYSTEME. Un système ABS est un système qui permet le freinage d un véhicule en évitant d atteindre le blocage des roues pour conserver sa directibilité et sa stabilité, tout en maintenant une vitesse de glissement des roues sur le sol afin d'obtenir le ralentissement optimal. 2. COMPOSITION DU SYSTEME. Un système ABS est constitué (voir figure 1) : - d'un certain nombre de capteurs de vitesse permettant de connaître les vitesses de rotation instantanées des roues et ainsi détecter les éventuels blocages. - d'une pédale de frein reliée à un maître cylindre sur laquelle le conducteur appui pour donner sa consigne. Cette information de consigne est transformée en une pression hydraulique - d'un calculateur électronique qui gère les informations des capteurs, signale au conducteur le déclenchement du système et commande un groupe hydraulique. - d'un groupe hydraulique qui adapte la pression du fluide sortant du maître cylindre à l'ordre provenant du calculateur pour faire fonctionner les freins. Dans tous les cas, la pression du fluide en sortie du groupe hydraulique est inférieure ou égale à la pression en entrée. - de 4 freins à disques. Un frein à disque est constitué d un disque lié à la roue et d un étrier qui freine le disque par pincement en déplaçant les cylindres de frein de roue. Remarque importante : Le système étudié par la suite est constitué des éléments décrits précédemment à l exception des disques de freins qui sont solidaires des roues du véhicule. 3. QUESTIONNAIRE Compléter l actigramme de niveau A-0 relatif au système ABS sur le document réponse. Vous indiquerez la valeur ajoutée par le système Etablir un diagramme FAST présentant les fonctions composantes du système, les éléments de structure qui réalise ces fonctions, ainsi que la nature de ces éléments (pré-actionneur, actionneur, effecteur, etc.) Compléter l actigramme de niveau A0 relatif au système ABS sur le document réponse. MPSI ABS 9/12

11 Figure 1 MPSI ABS 10/12

12 DOCUMENT REPONSE Consigne conducteur Programme Energie Freiner les roues du véhicule en évitant le blocage ABS Système ABS Freiner les roues du véhicule en évitant le blocage A-0 Valeur ajoutée par le système : Diagramme FAST Fonction principale Fonctions composantes Eléments de structure Nature Freiner les roues du véhicule en évitant le blocage MPSI ABS 11/12

13 Pédale de frein Maître cylindre Groupe hydraulique Capteurs de vitesse Calculateur électronique Avertisseur sonore Etriers de frein Cylindres de frein Système ABS Freiner les roues du véhicule en évitant le blocage A0 TIPE Partie D Saint-Martin MPSI ABS 12/12