Programa de estabilidad electrónica (ESP)

El programa de estabilidad electrónica viene en muchos modelos de automóviles como equipamiento de serie. Con el número creciente de automóviles que están equipados con ESP, aumenta naturalmente también la frecuencia de errores y la necesidad de su reparación en el taller.
Queremos explicar aquí su funcionamiento, cada uno de los componentes del sistema, y sus posibilidades de diagnóstico.

Función del ESP

La función del ESP consiste en evitar una salida lateral al circular por curvas o en situaciones críticas; p. ej., maniobras bruscas (prueba del alce). El sistema incide en el sistema de frenos, en el sistema de control del motor y de la transmisión, y mantiene al vehículo en el carril. Es importante al respecto que las leyes de la física no excluyan la fuerza. Tan pronto como se sobrepasan los límites, es posible que el sistema ESP no pueda evitar que se salga el vehículo.

Modo de funcionamiento

¿Qué ocurre cuando el ESP está activo? Para que el ESP se active debe haber una situación de marcha crítica. Una situación crítica se detecta de la siguiente manera: El sistema precisa dos informaciones básicas para detectar una situación crítica. La primera es la voluntad del conductor y, la segunda, hacia dónde se dirige el vehículo. Si se obtienen diferencias en estas informaciones; p. ej., que el vehículo no se dirige hacia donde gira el conductor, el ESP considera que se genera una situación de marcha crítica. Esto se puede manifestar a través de una subdirección o sobredirección. Si se produce una subdirección en el vehículo, mediante una intervención específica en el sistema de frenado y de control del motor, se compensa la inclinación a la subdirección. Para ello, se frena la rueda trasera más próxima al interior de la curva. Si hay una sobredirección del vehículo y éste patina, mediante una intervención de frenado determinada en la rueda delantera más lejana a la curva, se evita la sobredirección.

A continuación queremos explicar los sensores y los accionadores del sistema. Es preciso tener en cuenta que, dependiendo de los fabricantes de automóviles, existen diferencias en funciones o estructuras determinadas.
En este caso, nos limitaremos a un sistema como el que está montado, por ejemplo, en un VW Passat fabricado en 1997.

Estructura del sistema ESP

Sensores       Unidad de control     Accionadores

La unidad de control

En este sistema, la unidad de control ESP no está conectada con la unidad hidráulica. Está montada en la zona de los pies delantera, en la parte derecha, en la pared de inyección. La unidad de control está formada por un ordenador de gran potencia. Para garantizar la máxima seguridad, el sistema está compuesto por dos ordenadores con su propia alimentación de corriente e interfaz de diagnóstico, que utilizan el mismo software.
Todas las informaciones se procesan en paralelo, y los ordenadores se controlan mutuamente. La unidad de control se encarga asimismo de regular el ABS /ASR y EDS. Todos los sistemas están centralizados en una unidad de control.

Sensor del ángulo de dirección

El sensor del ángulo de dirección determina el ángulo de giro del volante y transmite la información a la unidad de control. El sensor del ángulo de dirección está montado en la columna de dirección. ¿Cómo funciona el sensor del ángulo de dirección? Funciona según el principio de una barrera óptica. Un disco de codificación con dos anillos en forma de máscara de sombras, un anillo absoluto y un anillo incremental, se invierte a través de una fuente de luz situada entre los dos anillos. Se disponen respectivamente dos sensores ópticos frente a la fuente de luz.

Si se gira el volante y la luz no penetra en los orificios de la máscara de sombras en los sensores ópticos, se produce en ellos una tensión. Gracias a las formas diferentes de la máscara se producen diferentes tensiones. En el lado del anillo incremental se genera una señal uniforme, mientras que en el lado del anillo absoluto se forma una señal irregular.
Mediante la comparación de ambas señales, la unidad de control puede calcular hasta dónde se ha girado el volante. Además, el sensor del ángulo de dirección dispone de un contador de revoluciones, que cuenta las vueltas completas del volante. Esto es importante, ya que los sensores de ángulo normalmente registran sólo ángulos hasta 360°, pero el volante
puede girar hasta 720° (cuatro vueltas completas). En la parte inferior del sensor del ángulo de dirección se encuentra el anillo de retorno, con anillo rozante, para el airbag.

Sensor de aceleración transversal

El sensor de aceleración transversal tiene la función de determinar qué fuerzas laterales pueden surgir e intentar llevar el vehículo hacia el carril.
Lo más probable es que esté montado cerca del centro de gravedad del vehículo.
¿Cómo funciona el sensor de aceleración transversal? El sensor de aceleración transversal está formado por imanes permanentes, un transmisor Hall, una placa amortiguadora y un muelle. El amortiguador, el muelle y el imán permanente forman en conjunto un sistema magnético.
El imán permanente, que está unido con el muelle, puede oscilar libremente por la placa amortiguadora.
Si se genera en el automóvil una aceleración transversal, la placa amortiguadora se mueve bajo el imán permanente, que por su inercia hace con retraso este movimiento. A causa del movimiento se forman en la placa amortiguadora unas corrientes inducidas, que generan un campo para el campo magnético del imán permanente. La atenuación resultante de todo el campo magnético ocasiona una modificación de la tensión Hall. La intensidad del cambio de tensión es proporcional a la intensidad de la aceleración transversal. Ello significa que, cuanto mayor sea el movimiento entre el imán permanente y la placa amortiguadora, mayor será la atenuación de todo el campo magnético y mayor será el cambio de la tensión Hall. Si no se produce una aceleración transversal, la tensión Hall sigue siendo constante.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sensor combinado para aceleración transversal y velocidad de giro

1 Cilindro hueco
2 ocho elementos
piezoelectrónicos

La función del sensor de velocidad de giro consiste en determinar si el vehículo se ladea en su viraje (patina). Lo más probable es que esté montado cerca del centro de gravedad del vehículo. El sensor de velocidad de giro está montado en un cilindro hueco, sobre el que están instalados 8 elementos piezoelectrónicos. Cuatro de estos elementos desplazan el cilindro hueco en una oscilación de resonancia. Los otros cuatro elementos registran si los nodos de oscilación, sobre los que se ajustan, se modifican.
Si se genera en el cilindro hueco un par de giro, los nodos de oscilación se desplazan. Los elementos piezoelectrónicos registran el desplazamiento y lo transmiten a la unidad de control. Ésta calcula a partir de ahí la velocidad de giro.

Sensor combinado para aceleración transversal y velocidad de giro

Estos sensores se EGRupan en los sistemas nuevos en una carcasa.
Están montados en una placa de circuitos y funcionan según el principio micromecánico. Esto tiene algunas ventajas, como un espacio de montaje más reducido y una orientación precisa de ambos sensores entre sí. Este sensor combinado se diferencia también en la estructura de cada uno de los sensores. El sensor de aceleración transversal está estructurado como se explica a continuación. Una placa del condensador con masa movible está suspendida de modo que puede oscilar libremente. Esta placa movible está asentada por dos placas del condensador montadas de forma fija. Así se obtienen dos condensadores (K1 y K2), que están conectados uno tras otro. A través de los electrodos se puede medir la cantidad de carga (capacidad C1 y C2), que pueden admitir condensadores. En estado de reposo, la cantidad de carga medida en ambos condensadores es igual. Si se produce en el sensor una aceleración transversal, la placa movible se desplaza gracias a la inercia en dirección opuesta a la de aceleración. A causa de este desplazamiento, cambia la distancia entre las placas y, con ello, la cantidad de carga de los condensadores. Esta modificación de la cantidad de carga es la medición para la unidad de control.
El sensor de velocidad de giro se encuentra en la misma platina, aunque en un espacio separado, que el sensor de aceleración transversal. Está estructurado como sigue: Una masa susceptible de oscilación, sobre la que están colocados los circuitos impresos, se montará en un soporte en un campo magnético constante entre un polo norte y un polo sur. Si se aplica una tensión alterna, comienza a oscilar la masa susceptible de oscilación con los circuitos impresos, en línea recta a la tensión alterna aplicada. Si se produce un movimiento giratorio, se modificará por la inercia de la masa oscilante el movimiento uniforme de un lado a otro.

A causa del cambio del movimiento de la masa en el campo magnético, cambia también el comportamiento eléctrico de los circuitos impresos.
Esta alteración eléctrica es la medida para la intensidad del movimiento giratorio. Para garantizar una medida máxima en seguridad, esta estructura es doble.
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Sensor de la presión de frenado

El sensor para la presión de frenado está situado en la bomba hidráulica para la ESP. Tiene la función de registrar la presión de frenado actual en el circuito de frenado para la unidad de control. La unidad de control calcula, a partir de los valores del sensor de la presión de frenado, la fuerza de frenado de la rueda, cuya aplicación influye en el cálculo. El sensor de la presión de frenado se basa en un elemento piezoeléctrico, sobre el que se genera la presión del líquido de frenos, y en una electrónica de evaluación. Mediante un cambio en la presión se modifica la distribución de la carga en el elemento piezoeléctrico. Si el elemento no tiene presión, la carga se distribuye de modo uniforme. En caso de una presión en aumento, las cargas se desplazan y se genera una tensión. Cuanto más aumente la presión, mayor será la distribución de la carga. En este caso, la tensión sigue aumentando. La electrónica de evaluación intensifica esta tensión y la envía a la unidad de control.

El sensor para la presión de frenado está situado en la bomba hidráulica para la ESP. Tiene la función de registrar la presión de frenado actual en el circuito de frenado para la unidad de control. La unidad de control calcula, a partir de los valores del sensor de la presión de frenado, la fuerza de frenado de la rueda, cuya aplicación influye en el cálculo. El sensor de la presión de frenado se basa en un elemento piezoeléctrico, sobre el que se genera la presión del líquido de frenos, y en una electrónica de evaluación. Mediante un cambio en la presión se modifica la distribución de la carga en el elemento piezoeléctrico. Si el elemento no tiene presión, la carga se distribuye de modo uniforme. En caso de una presión en aumento, las cargas se desplazan y se genera una tensión. Cuanto más aumente la presión, mayor será la distribución de la carga. En este caso, la tensión sigue aumentando. La electrónica de evaluación intensifica esta tensión y la envía a la unidad de control.

En determinadas situaciones es conveniente desconectar el sistema ESP; por ejemplo, en un banco de pruebas de potencia o al conducir con cadenas de nieve. Para ofrecerle esta posibilidad al conductor, existe un interruptor de encendido/apagado. Si el sistema se apaga mediante el interruptor y no se enciende de nuevo, el sistema se vuelve a encender automáticamente al arrancar de nuevo el motor. Si el sistema ESP está activo, no se puede desconectar. Tampoco se puede si se ha sobrepasado una velocidad determinada.

La bomba hidráulica

Con ayuda de la bomba hidráulica se genera la presión inicial necesaria en la boca de aspiración de la bomba de recirculación del sistema ABS.
La bomba de recirculación no se monta en el lugar de la presión inicial necesaria, si no se ha accionado el pedal de freno y no hay presión en el sistema.

 

La unidad hidráulica

En la unidad hidráulica se encuentran las válvulas de mando para los frenos de la rueda, que son necesarias para controlar la presión de frenado. Con ellas se regulan las 3 fases de presión de la unidad hidráulica necesarias para la regulación: generar la presión, mantener la presión, reducir la presión.

 

Los sensores del número de revoluciones de la rueda

Los sensores del número de revoluciones de la rueda registran el número de revoluciones de cada rueda. A partir de esta información, la unidad de control calcula la velocidad en la circunferencia de la rueda.

 

 

El interruptor del pedal de freno y el interruptor de la luz de freno

El interruptor de pedal de freno registra la posición del pedal de freno.
Gracias a él, la unidad de control recibe información sobre si se ha accionado el pedal de freno o no. El interruptor de la luz de freno se encarga de controlar las luces de freno.

 

 

Las luces de control

En el tablero de instrumentos se encuentran tres luces de control importantes para el sistema ESP. La luces de control para el ABS, el sistema de frenado y ESP/ASR. A través de estas luces de control se indican averías o fallos del sistema correspondiente. Puesto que todos los sistemas dependen uno de otro, las averías o los fallos en un sistema pueden ocasionar problemas en otro sistema.

 

Información adicional

La unidad de control ESP también está conectada a la unidad de control del motor y la unidad de control de la transmisión (sólo automática), así como a una posible unidad de control de navegación existente. Se intercambiará información sobre los estados de servicio de cada aparato.
Si hay una regulación del sistema ESP, también se realiza una intervención en el sistema de control del motor y de la transmisión.

¿Qué ocurre durante una regulación

Durante una intervención en el sistema ESP ocurre lo siguiente: La unidad de control detecta, gracias a los valores transmitidos por los sensores, una situación de marcha crítica. En la unidad hidráulica se inicia el proceso de creación de la presión para el circuito de frenado necesario. La bomba hidráulica comienza a impulsar líquido de frenos del depósito de reserva en el circuito de frenado. La presión de freno llega muy rápidamente a los cilindros del freno de rueda y la bomba de recirculación. La bomba de recirculación también se comienza a activar para aumentar aún más la presión de freno. Si se consigue una presión de freno suficiente, se mantendrá constante. La válvula de admisión se cierra y la bomba de recirculación deja de impulsar. Debido a que la válvula de escape también está cerrada, la presión sigue siendo constante. Si ya no se necesita presión de freno, se abre la válvula de escape y, al mismo tiempo, la válvula de mando. El líquido de frenos puede circular de nuevo al depósito de reserva a través del cilindro del freno principal. Puesto que la válvula de admisión permanece cerrada, no puede circular líquido de frenos nuevo, y se reduce la presión de freno.

¿Qué fallos aparecen en el sistema ESP?

Además de todos los problemas mecánicos y de fugas, también existen problemas en la electrónica. Pueden presentar fallos los sensores individuales, las válvulas de mando o la unidad de control. Los defectos más comunes se localizan seguramente en los sensores de revoluciones de las ruedas y los sensores del ángulo de dirección. Es importante saber
que, por ejemplo, un mal alineamiento de las ruedas puede provocar fallos en el sistema.

 

Diagnóstico

Si se produce un fallo en el sistema ESP, se indicará mediante la iluminación permanente de los testigos de control. Antes de comenzar con un diagnóstico minucioso, siempre se debe realizar una inspección visual. Para ello, se deben inspeccionar todos los componentes para comprobar si tienen fugas o daños. Si en la inspección visual no se detectan anomalías, se utiliza un equipo de diagnóstico para realizar una comprobación más minuciosa. El sistema ESP dispone de un sistema de autodiagnóstico.
Esto significa que detecta fallos como interrupciones de línea, cortocircuitos a masa o a positivo, o fallos en los sensores. Estos fallos se pueden almacenar y leer en la memoria de averías de la unidad de control. El sistema de autodiagnóstico registra los siguientes componentes: La unidad de control, el sensor de aceleración transversal, el sensor de velocidad de giro, el sensor de la presión de frenado, las válvulas de mando y de alta presión en la unidad hidráulica y la bomba hidráulica.
El sistema de autodiagnóstico no registra los fallos en el interruptor de encendido/apagado.

 

Comprobación con la unidad de diagnóstico

El sistema ESP se puede diagnosticar con un equipo de diagnóstico adecuado. Dependiendo del equipo, ofrece desde numerosas posibilidades de comprobación hasta determinadas comprobaciones específicas del sistema.

 

El primer paso consiste en leer la memoria de averías. Aquí se almacenan los fallos que se han producido, y se facilitan las primeras indicaciones sobre las posibles causas del fallo. El fallo almacenado puede hacer referencia directa a un componente defectuoso (Imagen de memoria de averías 2) o a un cortocircuito / una rotura del cable. Así se pueden realizar trabajos de reparación específicos.

Si no se ha almacenado ningún fallo en la memoria de averías, con ayuda de la consulta del valor real se pueden consultar y evaluar determinados parámetros. Para evaluar los valores reales mostrados, es necesario disponer de documentación técnica que indique los valores teóricos necesarios, siempre que no figuren en el equipo de diagnóstico. Los fallos que son almacenados en la memoria de averías también se muestran durante la consulta de los valores reales. Otra posibilidad de verificación es la comprobación de elementos de regulación (comprobación de actuadores).
En esta comprobación se pueden controlar los componentes mediante el equipo de diagnóstico y, por tanto, comprobar su funcionamiento.

Con las comprobaciones especiales específicas del sistema, se realiza una comprobación controlada de cada componente.

 

 

El equipo de diagnóstico determina los pasos de verificación y muestra los resultados de forma similar a la consulta de los valores reales. Aquí también se pueden hacer valoraciones sobre el estado de los componentes.
Sin un equipo de diagnóstico adecuado es muy difícil realizar un diagnóstico que nos aporte información valiosa. La memoria de averías no se puede consultar y, después de una posible reparación exitosa, no se puede borrar. Por esta razón se necesita un equipo de diagnóstico adecuado. No obstante, existe la posibilidad de comprobar componentes, por ejemplo, con el multímetro o el osciloscopio. Para ello, por supuesto, se necesita documentación técnica, como esquemas de conexiones y valores teóricos.

Comprobación de los sensores del número de revoluciones

Comprobación con el multímetro: Medición de la resistencia: separar la conexión por enchufe del sensor y medir con un ohmiómetro la resistencia interna en ambos pines de conexión. Importante: Realizar esta medición sólo si se ha asegurado que se trata de un sensor inductivo. Una medición de la resistencia destruirá un sensor Hall. El valor de la resistencia debe estar entre 800 y 1200 W (tener en cuenta los valores teóricos). Si el valor es de 0 W existe un cortocircuito y, si la resistencia es infinita, una interrupción. Una comprobación del contacto a masa entre el correspondiente pin de conexión y la masa del vehículo debe proporcionar siempre un valor de la resistencia infinito. Comprobación de la corriente: Conectar el multímetro a ambos pines de conexión. El margen de medición del multímetro debe ajustarse en corriente alterna. Si la rueda se gira con la mano, el sensor genera una corriente alterna de aproximadamente 200 mV..

Comprobación con elosciloscopio

Con el osciloscopio es posible visualizar mediante una representación gráfica la señal generada por el sensor. Para ello, conectar el cable de medición del osciloscopio al conductor de la señal del sensor y el cable de masa al punto de contacto a masa apropiados. El ajuste del osciloscopio debe estar entre 200 mV y 50 ms. Al girar la rueda, con el sensor sin impulsos cíclicos, en el osciloscopio se debe visualizar una señal sinusoidal.
La frecuencia y la corriente proporcionadas varían en función del número de revoluciones de la rueda.

Comprobación de sensores activos.

Para comprobar los sensores activos se recomienda utilizar un equipo de comprobación especial previsto para tal fin. Los sensores activos necesitan recibir la alimentación de corriente para funcionar y, por tanto, no se pueden comprobar si están desconectados. Con ayuda del equipo de comprobación se puede determinar la corriente de salida, la cantidad de polos norte/sur de la rueda codificada, un intersticio de aire demasiado grande o reducido y un cortocircuito a la masa y a positivo.

Comprobación de la alimentación de corriente de la unidad de control

Es importante que la tensión de la batería sea correcta para poder detectar posibles caídas de tensión en los cables / conectores durante la medición.

Medición de la alimentación de corriente y de masa en la unidad de control.

Para ello, desembornar el conector de la unidad de control. Leer la asignación de pines en el esquema de conexiones y unir el cable de medición rojo del multímetro con el correspondiente pin y el cable de medición negro con un punto de contacto a masa opcional en el vehículo. Tener presente que el punto de contacto a masa esté limpio y que el cable de medición tenga un buen en contacto. En la conexión al conector de la unidad de control se debe proceder muy cuidadosamente, para evitar daños en los contactos de enchufe. Comprobar si existe corriente de batería mediante una medición de corriente.

Comprobar el contacto a masa de la unidad de control mediante una medición de la resistencia.

Para ello, localizar los correspondientes pines de masa en el esquema de conexiones y conectar el cable de medición del multímetro. Conectar el segundo cable de medición otra vez con el punto de contacto a masa del vehículo. El valor de la resistencia no debe sobrepasar aproximadamente 0,1 Ohmios (valor aproximado, que varía según la sección y la longitud del cable).

¿Qué se debe tener en cuenta a la hora de sustituir componentes?

Si es necesario sustituir el sensor del ángulo de dirección o la unidad de control, se debe realizar ajuste básico en la conexión. Pero durante el montaje del sensor del ángulo de dirección se debe tener también en cuenta que las ruedas delanteras y el volante estén en línea recta, y que el sensor nuevo se encuentre en posición central. A la hora de sustituir un sensor combinado para la velocidad de giro y la aceleración transversal, o los sensores individuales, se debe proceder muy cuidadosamente. Estos sensores son muy sensibles. Se deben montar sólo en su posición indicada.
En ningún caso se pueden aplicar tensiones o una presión excesiva, con ayuda de los tornillos de fijación, en su lugar de montaje. Tampoco se permite cambiar la orientación del montaje.