bmw, l`abs e il moditec

BMW, L’ABS E IL MODITEC
La BMW ha sempre prestato molta attenzione alle problematiche legate
all’inquinamento e alla sicurezza. È stata una delle prime Case ad utilizzare l’ABS sulle proprie moto. Analizziamo i principi di funzionamento e
la diagnosi di questo importante accessorio.
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a trent’anni uso la motocicletta
come mezzo di trasporto o
per puro divertimento. Con le strade asciutte e pulite mi godo il piacere delle due ruote, ma non ap-
ruote si bloccano e si perde il controllo del veicolo. Non molti considerano che l’attrito, indispensabile
a governare la moto, è generato da
pochi centimetri quadri di batti-
testi e foto di Fabio Carletti
strada che sono a contatto con il
terreno. Si tratta di tenere in equilibrio le forze in gioco, in modo da
realizzare la massima decelerazione possibile continuando a manteUn gruppo posteriore con
ruota fonica, sensore magnetico, disco, pinza e trasmissione
finale.
pena piove o l’asfalto è sporco un
riflesso automatico al polso destro,
quasi come ci fosse una centralina
di gestione, mi fa ridurre notevolmente l’andatura. Non temo di
perdere il controllo della moto in
accelerazione o in curva bensì di
sentire la ruota anteriore bloccarsi
durante una frenata d’emergenza e
di “misurare” l’asfalto con le ginoc chia e i gomiti. Questa sgradevole
sensazione deriva dall’esperienza
fatta in tempi lontani quando, per
eccessiva confidenza, la moto mi è
scivolata lasciandomi improvvisamente ruzzolare sul pavé bagnato.
I principi della fisica che spiegano
i fatti sono semplici: se l’attrito tra il
pneumatico e la superficie stradale
è inferiore a quello necessario per
ottenere il voluto rallentamento le
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nere il pieno governo della direzione.
I primi in assoluto a porsi questo
problema sono stati i costruttori di
aeroplani, che dovevano assicurare
a qualunque pilota la possibilità di
fermare l’aeromobile nello spazio
della pista con qualsiasi condizione climatica. Non era, infatti, pensabile affidare alla sensibilità di un
pilota la valutazione della frenata
di un mezzo su cui erano imbarcati molti passeggeri. Nacque così
l’anti-skid, un dispositivo che evitava il bloccaggio delle ruote con la
conseguente esplosione dei pneumatici e la rovinosa uscita di pista
dell’aeroplano. Come già era successo per i freni a disco, l’antibloccaggio venne poi adattato per
l’utilizzo automobilistico e applicato ai mezzi da competizione e
di maggior pregio (1978 Bosch). La
diffusione, in seguito, ha permesso
▲ La moto utilizzata per il test di
diagnosi nell’aula della scuola
meccanici BMW.
Il Moditec in funzione, i led
verdi indicano lo stato di carica
delle batterie.
La pagina di ingresso nel sistema di diagnosi che gira in ambiente Windows.
tociclette è stata la BMW, che già
nel 1986 dotava alcuni suoi modelli dell’utile accessorio. Cerchiamo
di capirne di più: durante la frenata una ruota è sottoposta a un complesso di forze che vengono esercitate sull’area di impronta del
pneumatico. In pratica, ancor prima di raggiungere il bloccaggio
della ruota, si verifica un parziale
slittamento in corrispondenza della maggiore forza frenante ottenibile; oltrepassato il valore ottimale, la
frenata diminuisce velocemente di
efficacia e, insistendo, si manifesta
il bloccaggio totale. La massima
potenza di frenata si verifica quan▲ La connessione all’elettronica
▲ I cavi per l’alimentazione e la co- della moto, con l’apposita spina
municazione seriale del Moditec.
normalmente infilata nel finto connettore azzurro di protezione.
La pagina di scelta del modello
da testare.
Il connettore a 12 volt.
▲ Si può scegliere se effettuare
una diagnosi su ABS o su Motronic.
Una volta stabilita la comunicazione viene letta la memoria
guasti.
l’abbattimento dei costi e la realizzazione di sistemi sempre più efficaci e compatti sino a consentirne
l’impiego anche sui veicoli a due
ruote. La Casa costruttrice che per
prima ha applicato l’ABS alle mo-
▲ Viene richiesta l’alimentazione
della moto.
do la ruota percorre tra il 90% e il
60% della rotazione che compirebbe muovendosi liberamente in
relazione alle condizioni dei pneumatici e del fondo stradale. Dunque se tutto è perfetto una ruota
esprime la massima frenata quando percorre 0.90 della circonferenza corrispondente a quella descritta in moto libero. Normalmente si arriva a causare sino al 40% di
H
▲ Selezioniamo un difetto emulato.
▲ Ci vengono indicate due verifiche.
Il Moditec ci indica dove reperire ulteriori informazioni e ci aggiorna sulle nuove tolleranze di
montaggio.
fetto interviene. Se il problema si
manifesta durante la frenata il computer di controllo prende il sopravvento e gestisce l’operazione
sino al termine e poi disinserisce il
sistema indicandolo al pilota con
l’accensione intermittente delle
spie ABS. Ogni volta che l’impianto viene alimentato automaticamente parte un programma di autotest, che si conclude non appena la velocità del mezzo raggiunge
i 4 km/h. Solo se il test viene superato positivamente le spie sul pannello si spengono per indicare un
corretto funzionamento. Qualsiasi
malfunzionamento che comporti
l’intervento del circuito di controllo viene memorizzato nella EEPROM dedicata alla registrazione
dei codici di errore e che viene letta dal computer di diagnosi Moditec.
Prima di occuparci del sistema di
diagnosi vediamo come funziona
un sistema ABS. Il compito di un
anti-bloccaggio è quello di variare
velocemente la pressione del liquido dei freni inviato alla pinza, in
modo da evitare la perdita del
controllo del veicolo. Le variazioni
slittamento. Se invece il coefficiente di aderenza diminuisce, la ruota
può trasmettere solo una minore
decelerazione per scongiurare uno
slittamento totale e percorrere
quasi tutti i giri dovuti alla velocità
del veicolo. Va sottolineato che sino a quando ci si mantiene nella
fascia sicura (frenata lunga e dolce
con buona aderenza) il comportamento è stabile e l’azione modulabile. Non appena, però, ci si porta
verso il limite la situazione diventa
critica e basta una piccola variazione nell’intensità della frenata per
deteriorare l’equilibrio tra aderenza e forza d’arresto. Tutti i motociclisti hanno sperimentato il piacere
di modulare la pressione sulla leva
del freno, facendo stridere il pneumatico quasi al limite delle sue
possibilità su di una strada diritta e
asciutta. Ma altrettanti hanno scoperto come certi virtuosismi siano
praticamente impossibili in occasione delle frenate d’emergenza,
quando si incontrano fondi stradali irregolari e con scarsa aderenza.
Tutto a posto? Ci vuole una
prova su strada.
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Pochi manici, e anche loro non
sempre, possono essere così sensibili e veloci da modulare al meglio l’azione sul pedale o sulla leva
anche di fronte ad un ostacolo improvviso. Le cose si complicano
ulteriormente in curva perché si aggiunge la forza di deriva, che riduce la porzione di attrito tra strada e
pneumatico utilizzabile. La moto
allarga la curva quando si agisce
con energia sul freno. Questo è
dovuto alla diminuzione dell’attrito
tra strada e pneumatico che provoca un deterioramento della direzionalità, con conseguente prevalenza della forza centrifuga. Qui interviene l’elettronica, che è in grado di leggere la velocità della ruota e di mantenere la sua decelerazione nella fascia in cui l’attrito
continua ad essere costante anche
con leggere variazioni di forza frenante. La regolazione avviene mol-
to velocemente, ogni 4 ms, superando di gran lunga le possibilità
umane e anticipando il momento
in cui anche un piccolo aumento
della frenata farebbe diventare assolutamente instabile l’attrito tra
pneumatico e superficie stradale. Il
cervello che attua i calcoli e invia i
comandi è un elaboratore elettronico; i suoi occhi e orecchie sono i
sensori e le sue mani sono i modulatori della pressione del liquido
dei freni montati tra la pompa,
azionata dall’uomo, e le pinze che
agiscono sui dischi. Poiché la sicurezza è il parametro principale i
costruttori di questi impianti non si
affidano ad un singolo elaboratore
che, per quanto perfezionato, può
comunque guastarsi, bensì a tre.
Ogni ruota ha il suo circuito elettrico e idraulico gestito da un microprocessore, ma un terzo veglia su
di loro e non appena rileva un di-
Un avviso rubato alla sezione
Motronic, che evidenzia la complessità dei moderni impianti di
gestione elettronica.
▲ Ci viene richiesto di togliere Per finire vanno rimossi i cavi di ▲ Se durante le operazioni non Il motorino elettrico che fornil’alimentazione.
connessione.
sappiamo dov’è un particolare il sce l’energia per modulare la
Moditec ce lo mostra.
frenata.
▲ Il gruppo elettronico e mec- Il connettore a pettine della
parte elettrica. All’installazione,
canico/idraulico dell’ABS II.
mettendo a massa alcuni piedidevono avvenire in relazione alla ni, si programma su che modelvelocità di rotazione iniziale della lo di moto l’ABS viene montato.
ruota rispetto a quella ottenuta du- Questo serve a rendere noto al
rante il rallentamento, con un rap- computer il peso del veicolo.
porto che tenga a debita distanza
eccessivi slittamenti e bloccaggi. In primo piano, l’albero con le
La valutazione avviene attraverso il due frizioni magnetiche che trasegnale prodotto da impulsori ma- smettono il moto ai piccoli tamgnetici che leggono i denti di una buri sui quali si avvolgono le caruota fonica solidale al mozzo del tene che muovono i modulacerchio. Il sensore produce una tori.
tensione variabile modulata in frequenza: maggiore velocità = fre- dal microprocessore, che confronquenza più alta; 0 km/h = 0 volt a 0 ta i valori con quelli provenienti
Hz. La tensione viene interpretata dall’altra ruota e quindi pilota il
H
▲ La ruota anteriore con il sensore affacciato sulla ruota fonica.
modulatore di pressione. Per
esempio se la ruota anteriore genera un forte rallentamento, con un
Schema delle forze agenti sul
trasferimento dei pesi violento al
pneumatico.
punto da provocare il sollevamento della ruota posteriore, il computer comanda la diminuzione della
pressione nelle pinze dei dischi
anteriori, per consentire così di ripristinare il contatto tra la ruota posteriore e il terreno e contemporaneamente riduce la pressione
nella pinza posteriore, per consentire una rapida ripresa di velocità di
rotazione. Solo così si ottiene il
pieno controllo della stabilità in
congiunzione con la massima decelerazione possibile.
Nella prima generazione di ABS la
centralina era separata dal modulatore; oggi è un tutt’uno, cosa che
migliora così l’ingombro, la semplicità dei cablaggi e l’affidabilità.
In questo disegno è rappresen- ▲ Diagramma delle forze di fre- Anche i modulatori di pressione si
tato lo schema a blocchi.
natura.
sono evoluti in modo da assicurare
maggiore velocità operativa, frenata più omogenea e minor consumo
di energia. Il controllo della presSpaccato dell’ABS I.
H
▲ In questa applicazione il sensore attraversa il carter della trasmissione finale per poter “vedere” la ruota fonica.
sione del liquido dei freni nell’ABS
II, sempre utilizzato da BMW, è ora
molto più fine e continuo.
Questo risultato è stato ottenuto ridisegnando i modulatori e introducendo il controllo della pressione
effettivamente inviata alla pinza dei
freni attraverso un sensore dedicato. Le misure vengono fatte ad una
cadenza di 4 ms durante una frenata con intervento dell’ABS; ogni
8 ms negli altri casi.
Con lo strumento di diagnosi Moditec, presente in tutta la rete di assistenza BMW, oltre a controllare
l’impianto di accensione-iniezione
motore è possibile leggere la memoria guasti delle centraline ABS.
Come tutti i migliori strumenti di
controllo, passo dopo passo guida
l’operatore nelle manovre necessarie e colloquia con l’elettronica di
bordo attraverso una porta seriale
semplice a tre conduttori (data in,
data out, massa). Il computer di
▲ Diagrammi della modulazione
della velocità della moto equipaggiata con ABS I e della pressione idraulica durante una frenata con bloccaggio.
Nel disegno gli elementi che
costituiscono l’ABS II montato
sulle moto BMW:
1- albero collegato al motore
elettrico;
2 - pistone di scarico;
Andamento dei cicli di regola- 3 - valvola separatrice;
zione con ABS II. Si nota la mag- 5 - frizione elettromagnetica cogior finezza di regolazione e mandata dal calcolatore;
4 - sensore pressione.
quindi la superiore efficacia.
diagnosi della BMW è autoalimentato con batterie al nichel cadmio,
ma viene anche utilizzata la tensione della batteria del veicolo, prelevandola dall’apposita presa di cui
tutte le motociclette della Casa bavarese sono dotate.
Auto Moto Tecnica Engineering ha
realizzato, presso la scuola BMW
di addestramento dei meccanici,
una prova di diagnosi che ha rilevato quanto sia semplice portare a
termine le operazioni di manuten-
zione e diagnosi sui sistemi di frenatura, leggere la memoria dei guasti, senza dover smontare particolari della moto se non la sella. Nel
Moditec sono memorizzate anche
schede che indicano, con chiari
disegni, i particolari che vanno
controllati e la loro ubicazione sul
veicolo.
Al termine siamo anche andati a
dare una sbirciatina nelle pagine di
diagnosi del Motronic, ma di questo parleremo in seguito.
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