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Material de apoyo con fines educativos. Esta prohibida la reproducción total de este
material para fines lucrativos.
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Mark 20 ABS-ESP
El continuo perfeccionamiento de los siste- mas electrónicos y las comunicaciones entre
unidades de control ha permitido aumentar las
funciones ejecutables por el sistema de frenos
Mark 20.
El Mark 20 ABS-ESP incorpora dos funciones
novedosas para SEAT, la regulación antidesliza- miento de la tracción (ASR) y el programa elec- trónico de estabilidad (ESP).
La ejecución de estas funciones la gestiona la
unidad de control de frenos. El correcto funciona- miento requiere nuevos sensores y actuado- res, así como la comunicación continua con la
unidad de control del motor y el cambio automá-
tico, utilizando para ello la línea CAN-Bus.
Las nuevas funciones están relacionadas con
la motricidad, el frenado y la guiabilidad.
La función ESP destaca por mejorar conside- rablemente la estabilidad del vehículo durante su
recorrido; así se mantiene el control y se aumen- ta la seguridad activa.
La responsabilidad de la función ASR consis- te en mantener la tracción durante las fases de
aceleración en especial sobre calzadas de mala
adherencia.
Estas funciones mejoran aún más las reaccio- nes del vehículo, logrando que sea fácil de con- ducir, incluso en las situaciones más críticas. Es
decir, con el sistema de frenos Mark 20 ABS- ESP se aumenta la seguridad activa.
Nota: Las instrucciones de comprobación y los
valores exactos de trabajo aparecen detallados
en el Manual de Reparaciones.
ÍNDICE
CONCEPTOS FÍSICOS .............................. 4-8
ESTRUCTURA DEL SISTEMA ...................... 9
CUADRO SINÓPTICO ............................ 10-11
SENSORES ............................................ 12-21
ACTUADORES........................................ 22-27
CIRCUITO HIDRÁULICO........................ 28-29
FUNCIÓN ASR............................................. 30
FUNCIÓN ESP........................................ 31-33
ESQUEMA ELÉCTRICO
DE FUNCIONES ..................................... 34-35
AUTODIAGNOSIS................................... 36-40
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D74-01
Sentido de giro
Fuerza de guiado
lateral
Fuerza de
adherencia
Fuerza
motriz
Calzada
Fuerza de frenado
DINÁMICA DEL VEHÍCULO
Un vehículo al circular varía continuamente su
estado, acelera, frena o gira. Estos fenómenos
son producidos por un gran número de fuerzas y
su suma se denomina dinámica del vehículo.
Si la suma de todas las fuerzas es cero, sig- nifica que está en reposo. Si es diferente de cero,
estará en movimiento.
A su vez, todas estas fuerzas varían en fun- ción de una magnitud física denominada acele- ración, responsable de modificar la velocidad y
dirección de cualquier objeto. Por ejemplo, el he- cho de acelerar el coche corresponde a una ace- leración positiva y el caso de frenar a una acele- ración negativa. La unidad con la que se mide la
aceleración es m/s2.
En una conducción normal el vehículo se
comporta según le indica el conductor; esto es
debido a que no se superan las condicionantes
físicas propias de la calzada y el vehículo.
En el momento en que se superan se produ- cen derrapajes, bloqueo de ruedas e incluso sa- lidas de la carretera.
En las próximas páginas se hace un breve es- tudio de las fuerzas que intervienen tanto en una
rueda como en el conjunto del vehículo.
FUERZAS QUE INTERVIENEN
EN UNA RUEDA
Se pueden dividir en cuatro:
– La fuerza de tracción es producida por el mo- tor y genera el movimiento.
– Las fuerzas de guiado lateral, responsables
de conservar la direccionabilidad del vehículo.
– La fuerza de adherencia depende del peso
que recae sobre la rueda.
– Y la fuerza de frenado, que actúa en dirección
contraria al movimiento de la rueda. Depende de
la fuerza de adherencia y del coeficiente de roza- miento entre la calzada y la rueda.
La unidad de medida empleada en las fuerzas
es el Newton (N).
CONCEPTOS FÍSICOS
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5
15% 35% 50% 100%
Fuerza de guiado lateral
D74-02
Resbalamiento
Fuerza de frenado
Zona
inestable
Zona
estable
D74-03
Fuerza resultante
Fuerza de
tracción
Límite de adherencia
de los neumáticos
Área en que
se mantiene la
estabilidad
Fuerza de guiado
lateral
La propiedad de la calzada, que se refiere a
que sea más o menos resbaladiza, se denomina
coeficiente de rozamiento.
Un valor alto indica una calzada con una su- perficie rugosa y poco resbaladiza, mientras que
un valor bajo es sinónimo de resbaladiza.
El coeficiente de rozamiento repercute en la
fuerza de frenado y en la distancia de frenado.
Un ejemplo es la diferencia de frenar en asfalto
seco o mojado.
Además, un coeficiente de rozamiento bajo
facilita que la rueda se bloquee en una frenada,
en hielo o nieve, por ejemplo. Esto provocaría
que la rueda bloqueada patine sobre la calzada,
produciéndose el resbalamiento. El resbala- miento varía en una escala del 0 al 100%, siendo
el 0% cuando la rueda gira libre y el 100% si está
totalmente bloqueada.
El resbalamiento durante una maniobra siem- pre implica una situación crítica, ya que se al- tera la estabilidad del vehículo; un ejemplo es
al frenar o acelerar sobre una pista helada o con
grava.
Para mantener la estabilidad se debe cumplir
que la suma de la fuerza de tracción y la fuerza
de guiado (llamada fuerza resultante) no supere
nunca el límite de adherencia de los neumáticos.
Dicho límite se representa mediante el círculo
de Kamm.
Si alguna de las fuerzas sobrepasa el círculo
de Kamm, el vehículo se comportará de forma
inestable.
Los sistemas electrónicos como el ABS, EDS
o el ESP no aumentan el límite de adherencia de
los neumáticos; pero sí asisten al conductor en
situaciones críticas, evitando superar dicho lími- te de adherencia.
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6
En aquellas situaciones en que se quiere ace- lerar pero alguna o todas las ruedas motrices tie- nen una fuerza de adherencia baja, las ruedas
patinan y es necesario modificar la fuerza de
tracción, para que se mantenga dentro del cír- culo de Kamm, independientemente del motivo
por el que resbalan, hielo, arena, etc.
El vehículo no avanzará correctamente hasta
que la fuerza resultante esté comprendida dentro
del círculo de Kamm. Sólo así se logra que el ve- hículo supere de forma estable y segura esa si- tuación.
Otra situación también delicada es el desliza- miento lateral de una o varias ruedas cuando el
vehículo derrapa, ya sea en recta o en curva.
En estos casos la fuerza de guiado lateral es
tan elevada que repercute en la fuerza resultan- te, ya que supera el límite de adherencia del neu- mático, todo ello a pesar de que la fuerza de trac- ción sí que está dentro del círculo de Kamm.
Para recuperar la estabilidad en el vehículo es
necesario lograr que la fuerza lateral disminuya,
hasta el punto de que la fuerza resultante quede
dentro del círculo.
Los sistemas electrónicos de frenado como el
ABS, EDS o ESP, entre otros, modifican las
fuerzas de tracción y guiado de tal forma que
nunca se sobrepasa el valor máximo de la fuerza
de frenado. Es decir, nunca aumentan los lími- tes físicos de la dinámica del vehículo.
D74-04
Fuerza
resultante
Fuerza de
tracción
Límite de adherencia
de los neumáticos
Fuerza de
guiado lateral
Fuerza
resultante
Fuerza de
tracción
Fuerza de
guiado lateral
CONCEPTOS FÍSICOS
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7
D74-05
Par de
viraje
Cabeceo
Balanceo
Pares de inercia
de las ruedas
FUERZAS QUE INTERVIENEN EN
EL CONJUNTO DEL VEHÍCULO
Durante la marcha todas las ruedas son so- metidas al mismo tipo de fuerzas, pero con dife- rentes intensidades, debido al continuo cambio
en la trayectoria.
Es sabido que, al frenar, la carga del vehículo
recae con mayor intensidad en el eje delantero
(cabeceo), o en el caso de una curva la carga se
apoya en mayor proporción en las ruedas exte- riores que en las interiores (balanceo).
Además de las fuerzas ya conocidas, en las
ruedas existen otras fuerzas que intervienen en
el vehículo, como es la resistencia del aire, por
ejemplo: de frente frena al vehículo y si es lateral
lo desvía de su trayectoria.
La suma de todas las fuerzas que provocan el
giro del vehículo sobre su eje de geometría ver- tical aplicadas en cualquier punto se denominan
pares de viraje.
Se entiende como par el efecto que se produ- ce al aplicar una fuerza sobre un brazo de palan- ca respecto a un punto de giro, denominado eje
de geometría. Este es el concepto del par de
apriete de un tornillo.
Un par de viraje muy conocido en el vehículo
se produce al bloquearse una de las ruedas tra- seras durante una curva; este hecho provoca un
par de viraje que ocasiona el derrapaje. Lo mis- mo sucede con el aire lateral en autopistas, he- cho especialmente acentuado en los camiones.
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LA TRAYECTORIA
La trayectoria no es más que el espacio reco- rrido por un móvil durante un período de tiempo.
En condiciones de conducción estables la tra- yectoria trazada por el conductor es fielmente re- producida por el automóvil.
Cuando se traza una curva por encima del lí-
mite estable, el comportamiento puede ser de
dos tipos: subviraje o sobreviraje.
El subviraje consiste en la desviación del ve- hículo por la parte exterior de la trayectoria. Con- secuencia de que le influye un par de viraje que
disminuye la guiabilidad. Ocurre con frecuencia
en curvas en las que súbitamente aparece hielo
o grava y las ruedas deslizan.
En el sobreviraje el vehículo tiende a tomar la
curva excesivamente cerrada, desviándose de la
trayectoria por la parte interior. En este caso el
par de viraje resultante es de sentido contra- rio. Aparece en aquellas situaciones en que los
frenos posteriores se bloquean con facilidad y el
piso está resbaladizo.
En el caso de producirse en rectas y por enci- ma del límite estable, se producen unas fuerzas
laterales que impiden que el vehículo siga una
trayectoria recta. Ejemplo claro es una frenada
brusca, si no está compensada la presión de fre- nado en las ruedas el vehículo derrapará.
Nota: Para más información sobre los principios
físicos consulte los Cuadernos Didácticos n.o 14
“Sistema antibloqueo Teves” y n.o 20 “Sistema
antibloqueo (Teves) con bloqueo electrónico del
diferencial (EDS)”.
CONCEPTOS FÍSICOS
Par de viraje
que provoca el giro
SUBVIRAJE
Trayectoria deseada
por el conductor
SOBREVIRAJE
Trayectoria
real
Trayectoria real
Par de viraje
que provoca el giro
Trayectoria deseada
por el conductor
D74-06
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9
La gestión de frenos Mark 20 ofrece nuevas
posibilidades, las funciones ESP y ASR.
En la actualidad se puede disponer de tres
configuraciones del sistema Mark 20, donde to- das ellas incorporan EBV y MSR. A los ya cono- cidos Mark 20 ABS y Mark 20 ABS-EDS, se
suma ahora el Mark 20 ABS-ESP con EDS y
ASR, sistema que se analiza en este Cuaderno
Didáctico.
Los componentes para los dos primeros son
idénticos, la única diferencia reside en el conjun- to de la unidad de control y la unidad hidráulica.
El sistema Mark 20 ABS-ESP requiere un
mayor número de sensores que sus predeceso- res para realizar las nuevas funciones. Además,
emplea un complejo protocolo de comunicación
y trasvase de información entre diferentes unida- des de control mediante la línea CAN-Bus.
El Mark 20 ABS-ESP se ha convertido en un
sistema simple en cuanto a concepto y funcio- namiento pero muy evolucionado en cuanto a
tecnología, ya que se utilizan técnicas propias
de la aeronáutica.
ESTRUCTURA DEL SISTEMA
D74-07
Pulsador
para ASR/ESP
Transmisor de aceleración
longitudinal
Transmisor de
magnitud de
viraje
Servofreno activo con
transmisores de presión de frenado
Sensores de
revoluciones
Transmisor goniométrico
de dirección
Transmisor de
aceleración transversal
Unidad hidráulica
Unidad de control
del ABS
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10
F83 Conmutador para
la detección de la frenada
G200 Transmisor de
aceleración transversal
Señales suplementarias
F9 Interruptor de la luz del
freno de mano
Tv16 Conector
autodiagnóstico
G201-214 Transmisor de
presión de frenado
E256 Pulsador para ASR/ESP
G202 Transmisor de la
magnitud de viraje
G249 Transmisor de
aceleración longitudinal
G44, G45, G46, G47
Sensores de revoluciones
J104 Unidad de control
para ABS con ESP
F Interruptor de la luz
de freno
G85 Transmisor goniométrico
de la dirección
J217 Unidad de control
para cambio automático
CUADRO SINÓPTICO
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D74-08
J508 Relé para
supresión de la
luz de freno
K14 Testigo para
freno de mano
K47 Testigo para
el ABS
K155 Testigo para
el ASR/ESP
V64 Electrobomba
hidráulica
N55 Unidad
hidráulica
N247 Bobina
electromagnética
de frenado
Jxxx Unidad de control
de motor
FUNCIONES ASUMIDAS
Una vez analizados los datos de los sen- sores y de otras unidades de control, la uni- dad escoge cuál de las siguientes funciones
reproducirá:
– Función ABS
Sistema antibloqueo de frenos (Anti-Bloc- kier-System). Evita el bloqueo de las ruedas
al frenar. A pesar del alto efecto de frenado
que se consigue, se conservan la estabilidad
de la trayectoria y la direccionabilidad.
– Función ASR
Regulación antideslizamiento de la trac- ción (Antriebs-Schlupf-Regelung). Evita el
deslizamiento en aceleración de las ruedas
motrices, p. ej. sobre hielo o grava, a base de
intervenir en la gestión del motor.
– Función EBV
Distribución electrónica de la fuerza de
frenado (Elektronische Bremskraftverteilung).
Evita el frenado excesivo de las ruedas tra- seras antes de la intervención del ABS.
– Función EDS
Bloqueo diferencial electrónico (Elektro- nische Differentialsperre). Permite la arran- cada sobre pavimentos de adherencia des- igual, a base de frenar la rueda que tiende a
deslizar en aceleración.
– Función ESP
Programa electrónico de estabilidad (Elek- tronisches Stabilitäts-Programm). Mediante in- tervenciones específicas en los frenos evita un
posible derrapaje del vehículo.
– Función MSR
Regulación del par de inercia del motor
(Motor-Schleppmoment-Regelung). Evita el
bloqueo de las ruedas motrices al frenar con
el motor, si se levanta repentinamente el pie
del acelerador o si se frena teniendo selec- cionada una gama de marchas.
Nota: A continuación se tratan sólo los compo- nentes y funciones relacionadas con el ASR y el
ESP. Para más información sobre el ABS, EBV y
EDS consulte el Cuaderno Didáctico n.o 37
“ABS-EDS Mark 20”. Y para el MSR, el n.o 60
“Nuevo Toledo ʼ99”.
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D74-09
Contador Disco codificado
de vueltas
Electrónica
de control
Fijador de
posición
Fuentes
de luz
Sensores
ópticos
Conector de
airbag
Conector instalación
del airbag
Conector
del transmisor
TRANSMISOR GONIOMÉTRICO
DE DIRECCIÓN G85
Está situado en la columna de dirección junto
al volante, formando una pieza única con el re- sorte en espiral del airbag, por lo que es muy im- portante respetar la posición de montaje para no
dañar el resorte espiral del airbag.
Tiene la función de medir el ángulo de giro
del volante.
El transmisor goniométrico de dirección está
formado por:
– Un disco codificado.
– Cuatro fuentes de luz.
– Cuatro sensores ópticos.
– Un contador de vueltas.
– Y una electrónica de control.
El disco codificado gira solidario a la colum- na de dirección y tiene dos anillos con diferentes
ventanas. Dichas ventanas forman una codifica- ción que permite a la electrónica de control reco- nocer la posición exacta del volante en cada ins- tante.
Entre los dos anillos del disco codificado hay
cuatro fuentes de luz.
A ambos lados de los anillos hay dos senso- res ópticos que exploran las ventanas del disco
codificado.
El contador de vueltas, de funcionamiento
electrónico, reconoce las vueltas completas del
disco codificado.
La electrónica de control analiza los datos y
los transforma en mensajes que envía a la uni- dad de control del ABS-ESP por la línea CAN- Bus.
El transmisor está alimentado con tensión de
batería (borne 30) y masa; además utiliza la se-
ñal del borne “S” para inicializar su funciona- miento. Este sensor permanece activo durante
una hora después de haber desaparecido la se-
ñal del borne “S”.
SENSORES
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13
Como ya se ha dicho, el funcionamiento del
transmisor se basa en el principio de la barrera
luminosa. Es decir, según sea la posición del
volante, el disco codificado permitirá el paso de
la luz a través de las ventanas, y los sensores
ópticos producirán o no una tensión, que será uti- lizada como señal.
El sensor óptico interior suministra una se-
ñal uniforme, ya que el tamaño de las ventanas
es siempre el mismo.
Mientras, el sensor óptico exterior produce
una señal de período variable (diferente dura- ción de impulsos), debido a que el tamaño de las
ventanas varía.
Los sensores ópticos permiten conocer la po- sición del volante en cada momento, pero no la
vuelta en que se encuentra.
Para ello el contador de vueltas distingue el
número de vueltas completas que ha girado el
volante.
La combinación de estos dos datos permitirá
a la electrónica de control reconocer el ángulo
que ha girado el volante. Es decir, podrá diferen- ciar si ha girado 90o (un cuarto de vuelta) o 450o
(una vuelta y cuarto).
El correcto funcionamiento del sistema re- quiere una calibración, en la que se pone a cero
el transmisor respecto a la dirección. En el caso
de que el desajuste sea superior a 15o, la elec- trónica de control detecta avería.
Cuando se sustituya el transmisor o la unidad
de control, se hará una calibración mediante el
lector de averías y la función de ajuste básico.
APLICACIÓN DE LA SEÑAL
Es utilizada por la unidad de control para rea- lizar los cálculos en la función ESP.
FUNCIÓN SUSTITUTIVA
En el caso de que falle esta señal, las funcio- nes ASR y ESP se inhabilitan, el resto perma- necen activas.
El testigo para el ASR/ESP estará iluminado
constantemente.
D74-11
D74-10
Fuente
de luz
Sensor
óptico
inferior
Disco
codificado
Sensor óptico
exterior
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D74-12
Condensador de
capacidad variable
Transmisor de aceleración
transversal
TRANSMISOR DE ACELERACIÓN
TRANSVERSAL G200
Está situado bajo la columna de dirección, en
el lado del túnel de la transmisión.
Tiene la misión de detectar la aceleración
transversal del vehículo, o lo que es lo mismo,
la fuerza de guiado lateral de las ruedas, por lo
que debe respetarse su posición para evitar la
medición de otras aceleraciones.
Internamente consta de dos condensado- res situados uno detrás de otro, y una electró-
nica de control que analiza la capacidad de
los condensadores, transformándola en una ten- sión.
Para funcionar correctamente necesita que la
unidad de control lo alimente con 5 V y masa.
Según sea la aceleración detectada envía
a la unidad de control una tensión entre 0 y 5 V.
Si el valor es de 2ʼ5 V, indica que no hay acele- raciones.
El transmisor de aceleración transversal tra- baja según un principio capacitivo.
Es decir, la placa o armadura central compar- tida por ambos condensadores es móvil y se
desplaza en función de la aceleración transver- sal existente.
Cuando no hay aceleración transversal, la
placa intermedia permanece en reposo, siendo
constante la distancia entre las placas e iguales
las capacidades de ambos condensadores.
En el instante que interviene alguna acelera- ción transversal, la distancia entre placas se mo- difica, variando las capacidades y la tensión de la
señal de salida.
El buen funcionamiento del transmisor de
aceleración transversal requiere un ajuste básico
con el equipo de autodiagnóstico cada vez que
se sustituya o si se cambia la unidad de control.
D74-13
Placa
móvil
SENSORES
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TRANSMISOR DE
ACELERACIÓN LONGITUDINAL
G249
Se monta en el pilar A derecho en un soporte
propio y tan sólo en aquellos vehículos con trac- ción total.
Tiene la función de reconocer las aceleracio- nes longitudinales del vehículo, es decir, la
aceleración en el sentido de marcha, por lo que
la posición de montaje es crítica.
El hecho de montar este transmisor sólo en
vehículos con tracción total se debe a que en de- terminadas condiciones se pueden presentar di- ferencias de tracción entre las ruedas delanteras
y traseras, o a la inversa. Esto impide a la unidad
de control calcular con la suficiente exactitud la
aceleración y la velocidad teórica del vehículo,
siendo necesario usar el transmisor.
El funcionamiento es idéntico al del transmi- sor de aceleración transversal. Con la única sal- vedad que está girado 90o respecto a dicho sen- sor.
El transmisor de aceleración longitudinal tam- bién requiere un ajuste básico cada vez que se
sustituye o cuando se cambia la unidad de con- trol.
APLICACIÓN DE LA SEÑAL
La unidad de control utiliza la aceleración lon- gitudinal para la regulación de la función ESP.
FUNCIÓN SUSTITUTIVA
La falta de esta señal implica la desactivación
de las funciones ASR y ESP. La unidad de con- trol excita el testigo para el ASR/ESP, que per- manece iluminado constantemente.
El resto de funciones se mantienen activas.
D74-14
D74-15
Transmisor de
aceleración longitudinal
APLICACIÓN DE LA SEÑAL
La unidad de control utiliza esta señal para los
cálculos en la función ESP, pero por sí sola no
desencadena la activación de la función ESP.
FUNCIÓN SUSTITUTIVA
La carencia de esta señal implica la desacti- vación de las funciones ASR y ESP, y la conse- cuente avería del sistema, indicado por el testigo
ASR/ESP que permanece iluminado .
El resto de funciones se mantienen activas.
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D74-16
Transmisor de magnitud
de viraje
Diapasón
de medición
Base
de los
diapasones
Diapasón
de excitación
TRANSMISOR DE MAGNITUD
DE VIRAJE G202
Se monta bajo la columna de dirección, junto
al transmisor de aceleración transversal, en un
soporte común.
Detecta si el vehículo tiende a girar (derrapar)
sobre su eje vertical, a partir de los pares de vi- raje, transformándolos en un valor denominado
velocidad de viraje, indicado en el equipo de au- todiagnóstico como o/s.
Por esta razón la posición de montaje es críti- ca, ya que un mal montaje implica una señal
errónea.
Está compuesto por una electrónica de con- trol y un sensor capaz de medir los giros sobre el
eje vertical, denominado diapasón doble. El
diapasón está construido a partir de silicio mono- cristalino.
Cuando el diapasón doble se torsiona bajo el
efecto de los pares de viraje, la electrónica de
control detecta estas solicitaciones mecánicas y
las transforma en señales eléctricas.
Esto requiere que el transmisor sea alimentado
con 5 V y masa por la unidad de control, en tanto
que la señal enviada del transmisor a la unidad es
una tensión que varía en función del par de viraje
entre 0 y 5 V, dando un valor de 2ʼ5 V cuando no
hay ningún par de viraje aplicado.
Si se analiza el diapasón doble en detalle se
observa que consta de dos diapasones simples
opuestos entre sí y unidos por la base. Al diapa- són superior se le llama de excitación y al infe- rior, de medición.
Están diseñados de tal forma que el diapasón
de excitación entra en resonancia al alcanzar
una frecuencia de 11 kHz, mientras que el diapa- són de medición tiene la frecuencia de resonan- cia a 11,33 kHz.
SENSORES
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Cuando se alimenta el transmisor de magni- tud de viraje, la electrónica de control aplica una
tensión alterna en el diapasón doble, la cual
provoca una oscilación resonante (a 11 kHz)
del diapasón de excitación, mientras que en el
diapasón de medición no.
Esta parte del diapasón que está en resonan- cia reacciona más lentamente al producirse un
giro sobre el eje vertical del vehículo, de tal forma
que mientras el transmisor y el diapasón de me- dición giran con el vehículo, el diapasón reso- nante gira con cierto retardo.
La diferencia de giro entra ambos diapasones
produce una torsión, la cual modifica el reparto
de cargas del conjunto. Hecho que genera una
tensión que es interpretada por la electrónica de
control, transformándola en una señal eléctrica
que enviará a la unidad de control.
APLICACIÓN DE LA SEÑAL
La señal del transmisor de magnitud de viraje
es utilizada por la unidad de control para deter- minar la activación de la función ESP.
FUNCIÓN SUSTITUTIVA
Sin esta magnitud la unidad de control desac- tiva las funciones ASR y ESP, ya que la unidad
de control no puede reconocer la tendencia al
derrapaje del vehículo. El resto de funciones per- manecen activas.
D74-17
Oscila en
resonancia
Eje geométrico
vertical del vehículo
No oscila
Diferencia de giro
al producirse un
par de viraje
Señales
medidas
por la electrónica
de control
D74-18
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D74-19
Presión del
líquido de
frenos
Transmisor de
presión de frenado
G201
G214
Placa móvil
TRANSMISORES DE PRESIÓN
DE FRENADO G201-G214
Se trata de dos transmisores idénticos atorni- llados en la bomba de freno.
Tiene por objeto medir la presión existente
en cada uno de los dos circuitos en diagonal del
sistema de frenos.
En su interior hay una electrónica de control y
un condensador de capacidad variable.
La unidad de control alimenta con 5 V y masa
al transmisor. Al variar la presión en el circuito hi- dráulico, la placa móvil del condensador se des- plaza, y varía su capacidad. Esta variación es
analizada por la electrónica de control y transfor- mada en una señal eléctrica.
Un aumento de presión implica el aumento de
la capacidad y a la inversa.
En resumen, cualquier modificación de la ca- pacidad es proporcional a la variación de pre- sión y a la variación de la tensión de salida com- prendida entre 0 y 5 V. El valor de 0ʼ5 V equivale
a presión nula en el circuito.
APLICACIÓN DE LA SEÑAL
La información de la presión en el circuito es
utilizada en la reproducción de la función ESP.
FUNCIÓN SUSTITUTIVA
Si la unidad de control no recibe la señal de
ninguno de los dos transmisores, desactiva úni- camente la función ESP.
D74-20
SENSORES
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D74-21
Vástago del
pedal de frenos
Bomba
de frenos
Conmutador para
la detección de frenada
Pedal de
freno pisado
En reposo
D74-22
CONMUTADOR PARA LA
DETECCIÓN DE FRENADA F83
Está alojado en el interior del servofreno, for- mando un conjunto indivisible.
Tiene por objeto informar a la unidad de con- trol si el conductor está frenando.
Está diseñado como un conmutador de dos
posiciones. Cuando el pedal de freno está en
reposo, el contacto 5 se encuentra conectado al
contacto 2. En el momento en que se pisa el pe- dal, se cierra el circuito por el contacto 1.
Al haber siempre un contacto que cierra el cir- cuito, continuamente hay una señal que llega a
la unidad de control, ofreciendo así un alto grado
de fiabilidad.
APLICACIÓN DE LA SEÑAL
La unidad de control utiliza esta señal para sa- ber si el conductor pisa o no el pedal de freno, en
la reproducción de la función ESP.
FUNCIÓN SUSTITUTIVA
Si la unidad de control detecta avería del con- mutador, desactiva las funciones ASR y ESP, y
da aviso con el testigo del ASR/ESP.
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20
PULSADOR PARA ASR/ESP E256
Se monta en la consola central junto al pulsa- dor de la tapa de gasolina y al freno de mano.
Tiene el cometido de desactivar o activar la
función ESP/ASR con una pulsación.
Se trata de un pulsador que en reposo perma- nece abierto y sólo cierra mientras se pulsa.
Al cerrarse envía a la unidad de control un im- pulso de positivo (borne 15). Con el primer impul- so desactiva el ASR/ESP y con el segundo lo ac- tiva. Cuando está desactivado, el testigo para el
ASR/ESP permanece encendido.
Cada vez que se pone el contacto el sis- tema se reactiva automáticamente, independien- temente de si la función estaba activa o no en el
ciclo anterior.
Durante el ciclo de intervención del ESP no es
posible desactivar el sistema.
Las funciones ASR/ESP es conveniente des- activarlas en los siguientes casos:
– Para desatascar el coche mediante vaivén, con
objeto de sacarlo de la nieve profunda o de un
suelo de baja consistencia.
– En conducción con cadenas sobre nieve, y
– En un banco de pruebas de potencia.
APLICACIÓN DE LA SEÑAL
La unidad de control activa o desactiva la
función ESP/ASR a petición del conductor.
FUNCIÓN SUSTITUTIVA
Si se avería el pulsador, no es posible desac- tivar las funciones ASR/ESP.
D74-23
Pulsador para
ASR/ESP
D74-24
Interruptor de
freno de mano
INTERRUPTOR DE FRENO
DE MANO F9
Se trata de un interruptor situado en la palan- ca del freno de mano convencional.
Tiene la misión de excitar el testigo para el fre- no de mano e informar a la unidad de control del
estado del freno de mano, sólo en los vehículos
de tracción total.
Cuando se acciona el freno de mano, el pul- sador permite que llegue masa a la unidad de
control.
APLICACIÓN DE LA SEÑAL
La unidad de control activa o desactiva la
función ESP/ASR, al poner o quitar el freno de
mano.
FUNCIÓN SUSTITUTIVA
Si se avería el pulsador, no es posible cam- biar el estado de activación de las funciones
ASR/ ESP.
SENSORES
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SENSORES DE REVOLUCIONES
G44-45-46-47
Se trata de cuatro sensores inductivos ya uti- lizados en otros sistemas ABS, situados uno en
cada rueda.
La frecuencia de la señal generada permite a
la unidad de control conocer la velocidad y ace- leración de cada rueda.
APLICACIÓN DE LA SEÑAL
Además de las funciones ya conocidas, son
necesarias en la activación de las funciones ASR
y ESP.
FUNCIÓN SUSTITUTIVA
El fallo de una señal desactiva las funciones
ASR y ESP junto con el ABS, el EDS y el MSR.
La función EBV se desconecta cuando fallan
dos o más señales.
INTERRUPTOR DE FRENO F
Se trata de un interruptor doble compuesto
por dos interruptores simples, de los cuales sólo
se usa la señal del que permanece abierto en re- poso. Esta señal es enviada al relé de la supre- sión de la luz de freno y alimenta así las luces de
freno.
APLICACIÓN DE LA SEÑAL
Es utilizado para la excitación de las luces de
freno pero no para detectar el momento de frena- do e informar a la unidad de control que el con- ductor está frenando.
FUNCIÓN SUSTITUTIVA
Si se avería el interruptor de freno afectará tan
sólo a la excitación de las luces de freno, no a la
gestión de frenos.
D74-25
Señal generada
Sensor de
revoluciones
D74-26
Interruptor de
la luz de freno
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Unidad de
control del ASR/ESP
Solenoides de
las válvulas
Conector
electrobomba
Conector T47
ELECTROVÁLVULAS
HIDRÁULICAS
Cada electroválvula está dividida en dos par- tes bien diferenciadas, por un lado el solenoide,
alojado en la unidad de control (J104), y por otro
lado, el núcleo con la mecánica respectiva en la
unidad hidráulica (N55).
Los solenoides son solidarios a la unidad de
control y no se pueden sustituir por separado.
El conector de 47 contactos mantiene comu- nicados los componentes y señales externas con
la unidad de control.
La parte mecánica de las válvulas es fija a la
unidad hidráulica. Cuando se manipule la unidad
hidráulica hay que prestar cuidado en no dañar
los núcleos y evitar que entre suciedad en el cir- cuito.
Concretamente, hay doce electroválvulas
con las que se pueden reproducir las funciones
en la que es necesario la intervención de los
frenos.
Las electroválvulas se dividen en:
– Cuatro de admisión.
– Cuatro de escape.
– Dos antirretorno.
– Dos de cebado.
Las electroválvulas de admisión (N99, N101,
N133 y N134) participan en las funciones que
modifican la presión de frenado.
Las válvulas de escape (N100, N102, N135 y
N136) intervienen en las funciones que modifi- can la presión de frenado.
Las válvulas antirretorno (N225 y N226) evi- tan que, cuando la electrobomba hidráulica ge- nere presión, ésta se pierda si se desvía líquido
hacia el depósito.
Las válvulas de cebado (N227-228) regulan la
llegada del líquido de frenos del depósito al lado
aspirante de la electrobomba, cuando el pedal de
freno no está pisado.
ACTUADORES
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D74-27
Unidad hidráulica
Electrobomba
hidráulica
Válvulas de escape Válvulas de admisión
Acumulador de presión
Amortiguador hidráulico
Válvulas
antirretorno
Válvulas de cebado
El buen funcionamiento hidráulico requiere
que el circuito hidráulico disponga, además de
las electroválvulas, de dos válvulas limitadoras,
dos amortiguadores hidráulicos y dos acumula- dores de presión. Unidos todos ellos por un
entramado de conductos, de tal forma que su
configuración corresponde a un doble circuito in- dependiente.
EXCITACIÓN
Cuando la lógica de la unidad de control de- termina la actuación de una electroválvula, exci- ta el solenoide correspondiente, el cual genera
un campo electromagnético que atrae al núcleo
de la válvula; como el núcleo es solidario con la
parte mecánica, la válvula cambia de estado.
La excitación de una u otra válvula depende
de la función que hay que reproducir en cada
caso.
ELECTROBOMBA HIDRÁULICA
V64
Es solidaria a la unidad hidráulica y nunca
debe desmontarse. Se trata de una bomba de
doble émbolo, accionada por un motor eléctrico
que es excitado directamente por la unidad de
control.
La electrobomba tiene la función de presuri- zar el circuito.
La unidad de control vigila el estado de la
electrobomba. Si no se puede garantizar su fun- cionamiento, se desactivan las funciones en las
que participa y se avisa al conductor iluminando
los testigos para el ABS y para el ASR/ESP.
EXCITACIÓN
La excitación corre a cargo de la unidad de
control a través de la conducción eléctrica que
atraviesa la unidad hidráulica.
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Entrada de
presión
atmosférica
Válvula
de platillo
Válvula
de émbolo
Conmutador para la
detección de la frenada
Núcleo ferromagnético
Bobina electromagnética
Vástago
de émbolo
Membrana
Cámara de presión
Cámara
de vacío
Vacío
BOBINA ELECTROMAGNÉTICA
DE FRENADO N247
Está en el servofreno y comparte conector
con el conmutador para la detección de la
frenada.
Al ser excitada por la unidad de control,
genera un campo electromagnético. Dicho cam- po arrastra a un núcleo ferromagnético que mue- ve un grupo de válvulas que gestionan la entrada
de presión atmosférica en la cámara de presión.
De tal forma, que cuando a un lado de la mem- brana del servofreno haya vacío y en el otro haya
presión, se desplazará la membrana y arrastrará
consigo el émbolo de la bomba de frenos.
Este desplazamiento genera una presión
previa en el lado aspirante de la electrobomba
(unos 10 bares), necesaria en la función ESP
cuando el conductor no pisa el freno. El resultado
es la mejora en el rendimiento aspirante de la
electrobomba a bajas temperaturas, ya que el lí-
quido de frenos es más viscoso.
En caso de avería de la bobina electromagné-
tica no se puede activar la función ESP.
EXCITACIÓN
La unidad de control excita con tensión de ba- tería a la bobina un máximo de 20 segundos,
siempre que actúe el ESP y no se pise el pedal
de freno.
Si durante la regulación ESP se pisa el freno,
la unidad detecta un cambio de señal procedente
del conmutador para la detección de la frenada
F83 y corta la alimentación de la bobina.
D74-29
ACTUADORES
D74-28
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25
D74-30
RELÉ PARA SUPRESIÓN
DE LA LUZ DE FRENO J508
Evita la alimentación de las luces de freno
cuando es excitada la bobina electromagnética
de frenado N247, ya que en alguna ocasión pue- de arrastrar el pedal de freno y provocar el cierre
del interruptor de freno F.
Así se evita la confusión entre los conducto- res que vienen detrás durante la función ESP.
EXCITACIÓN
La unidad de control gestiona la masa de la
bobina del relé. Éste sólo es excitado cuando la
unidad de control determina que el conductor no
frena, gracias a la señal procedente del conmu- tador para la detección de la frenada F83, todo
ello durante la activación de la función ESP.
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TESTIGOS K47-K118-K155
La unidad de control del ABS-ESP participa
activamente en la excitación de los tres testigos
del cuadro de instrumentos, relacionados con los
frenos:
– K47, testigo para el ABS.
– K118, testigo para el sistema de frenos.
– K155, testigo para el ASR/ESP.
Tienen la función de indicar el estado del
sistema de frenos.
El testigo para el ASR/ESP, K155, parpadea
para avisar al conductor que las funciones ASR
o ESP han sido activadas.
Si ocurre una avería durante una intervención
de alguna función, el sistema trata de llevar a
cabo su intervención en la mejor forma que sea
posible. Al final del ciclo de regulación se desac- tiva la función y se excitan los testigos de aviso
correspondientes.
Cuando se inscribe un fallo en la memoria de
averías, los testigos dan aviso de ello.
EXCITACIÓN
La excitación de cada testigo la gestiona la
unidad de control modificando la señal eléctrica
pulsatoria que envía al cuadro de instrumentos
por dos cables.
En la siguiente figura aparecen los diferentes
significados de cada testigo cuando se iluminan.
Significado
Testigos
K118 K47 K155
Ciclo de comprobación de la unidad
de control al poner borne 15.
3 seg. 3 seg. 3 seg.
Sistema correcto.
Intervención ASR/ESP.
Funciones ASR/ESP desactivadas,
el resto permanecen activas.
Avería ABS/EDS/MSR/ASR/ESP
desactivados, EBV activado.
Avería en el sistema, todas las
funciones están desactivadas.
Nivel bajo de líquido o freno de
mano puesto. Todas las funciones
activas.
La unidad de control no está
codificada.
D74-31
Testigo para el
sistema de frenos
Testigo para el
ASR/ESP
Testigo para el ABS
ACTUADORES
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SEÑAL CAN-BUS
La línea CAN-Bus mantiene comunicadas las
unidades de control de frenos, motor, cambio au- tomático y transmisor goniométrico de dirección.
La unidad de control vuelca en la línea CAN- Bus de forma continua qué función está repro- duciendo, así como el par motor al que debe
reducirse en las funciones MSR y ASR, a la vez
que recoge datos emitidos por las otras unidades
de control.
Con estos datos las unidades de control de
motor y cambio automático ajustan el par motor
al valor indicado por la unidad de control de fre- nos. La falta de comunicación en la línea CAN- Bus desactiva las funciones MSR, ASR y ESP,
mientras que el resto permanecen activas.
SALIDAS SUPLEMENTARIAS
Señal de velocidad de las ruedas
(contactos 8 y 38)
Estas señales son utilizadas sólo en los
vehículos con el Sistema de Navegación y Ra- dio.
Las señales emitidas corresponden a la velo- cidad instantánea de las ruedas delanteras. Se
trata de señales cuadrangulares.
La unidad de control del Sistema de Navega- ción y Radio utiliza esta señal para la función de
navegación cuando no recibe la señal de los sa- télites.
Nota: Para más información sobre esta señal
consulte el Cuaderno Didáctico n.o 69 “Sistema
de Navegación y Radio”.
D74-32
Unidad de control
del ABS
Señal CAN-Bus
Unidad de control
del cambio automático
Unidad de control
del motor
D74-33
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28
Acumulador
Electroválvula
de cebado
Servofreno activo
Electroválvula
antirretorno
Válvula limitadora
Electrobomba
hidráulica
Electroválvula
de escape
Electroválvula
de admisión
CIRCUITO HIDRÁULICO
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Acumulador
Electroválvula
de cebado
Servofreno activo
Electroválvula
antirretorno
Válvula limitadora
Electrobomba
hidráulica
Electroválvula
de escape
Electroválvula
de admisión
CIRCUITO HIDRÁULICO
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D74-34
N55 Unidad hidráulica
Amortiguador
El circuito hidráulico del Mark 20 ABS-ESP
está formado por cuatro grupos de piezas:
– El amplificador de servofreno activo.
– La unidad hidráulica.
– Las tuberías con los racors.
– Los bombines en las pinzas de freno.
El servofreno activo funciona como un ser- vofreno convencional al ser accionado por el
conductor. La diferencia consiste en una bobina
electromagnética de frenado N247, que provoca
el desplazamiento de la membrana del servofre- no y, a su vez, el émbolo de la bomba, generan- do una presión de 10 bares en el circuito.
La unidad hidráulica está diseñada como un
circuito doble independiente y consta de las vál- vulas y la electrobomba hidráulica.
Las válvulas pueden agruparse en tres, las de
accionamiento electromagnético, las de acciona- miento hidráulico y las de accionamiento combi- nado.
Las electroválvulas de escape (N100, N102,
N135 y N136) se accionan tan sólo de forma
electromagnética.
Las electroválvulas antirretorno (N225 y
N226) mantienen la presión en el circuito cuando
la electrobomba actúa.
Las válvulas limitadoras evitan que haya
una presión excesiva en el circuito hidráulico.
El resto de válvulas tienen un accionamiento
combinado hidráulico y eléctrico.
Las electroválvulas de admisión (N99,
N101, N133 y N134) tienen una válvula hidráuli- ca para evitar las fluctuaciones de presión que
provocarían el cierre total del circuito.
Las electroválvulas de cebado (N227,
N228), al ser excitadas, permiten la llegada de lí-
quido de frenos a la electrobomba. Cada una
está formada por dos válvulas independientes y
entre ellas hay un vástago flotante. Si la válvula
de accionamiento hidráulico abre, empuja el vás- tago y abre también la válvula de accionamiento
eléctrico. Si se excita la parte electromagnética,
no modifica la posición de la hidráulica.
Por último, los acumuladores y amortigua- dores, intercalados en el circuito, mejoran el
comportamiento hidráulico del circuito, reducien- do los altibajos en la presión.
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30
La función ASR (regulación antideslizamiento
de la tracción) es asumida por la unidad de con- trol de frenos. Evita el resbalamiento (patinaje)
en aceleración de las ruedas motrices para
cualquier gama de velocidades y carga.
La función ASR puede desconectarse me- diante el pulsador para ASR/ESP.
La unidad de control del ABS-ESP gestiona el
momento de tracción ya que reconoce la veloci- dad de cada rueda, su resbalamiento y el par ge- nerado por el motor, por lo que es capaz de cal- cular el par motor ideal en cada momento. Este
dato es transmitido por la línea CAN-Bus a la uni- dad de control del motor y a la del cambio auto- mático. La primera modifica la carga y el encen- dido, y la segunda mantiene seleccionada la
marcha idónea.
En el caso de que coincida la necesidad de la
función ASR y la ESP (sólo en el eje motriz) pre- domina la función del ASR.
FUNCIÓN ASR
D74-35
E256 Pulsador
para ASR/ESP
K155 Testigo
para el ASR/ESP
Sensores de
revoluciones
J104 Unidad de control
para ABS con ESP
F83 Conmutador
para detención de
frenada ESP Jxxx Unidad de
control de motor
J217 Unidad de control
de cambio automático
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ESTRATEGIA DE REGULACIÓN
El principio de funcionamiento consiste en
comparar la trayectoria teórica, definida por el
conductor, con la trayectoria real.
El resultado de la comparación es la desvia- ción del vehículo. Con este dato, la unidad de
control reconoce la situación del vehículo y de- termina si es necesario o no activar la función
ESP.
La unidad calcula la trayectoria teórica me- diante el ángulo de dirección y la velocidad de las
ruedas.
Para calcular el comportamiento efectivo
necesita saber la velocidad de viraje, la veloci- dad de las ruedas y la aceleración transversal.
La actuación de la función ESP modifica los
pares de viraje entorno al eje geométrico verti- cal mediante el frenado selectivo de alguna de
las ruedas para mantener la trayectoria teórica
(la deseada por el conductor).
La activación del ESP sólo se produce al cir- cular marcha adelante y se puede manifestar de
dos formas:
La primera, en caso de subviraje, el ESP fre- na con mayor intensidad en la rueda trasera inte- rior de la curva.
Así los pares de viraje que se crean modifican
el centro de giro al aprovechar las fuerzas centrí-
fugas del vehículo.
La segunda posibilidad es el sobreviraje.
Aquí el ESP frena con mayor intensidad en la
rueda delantera exterior. Los pares de fuerza
producidos modifican también el centro de giro.
Además puede suceder que se produzcan
continuos subvirajes y sobrevirajes de forma se- guida como, por ejemplo, al superar un obstáculo
en un carril de la carretera. En estas situaciones
la función ESP corrige continuamente la trayec- toria.
FUNCIÓN ESP
D74-36
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32
G202 Transmisor de
magnitud de viraje
F83 Conmutador para
detección de frenada ESP
E256 Pulsador para
ASR/ESP
J104 Unidad de control
para ABS con ESP
G200 Transmisor de
aceleración transversal
G44-47 Sensores de
revoluciones
F Interruptor de la luz
de freno
F9 Interruptor de la luz
del freno de mano
G249 Transmisor de
aceleración longitudinal
G201-214 Transmisor de
aceleración longitudinal
G85 Transmisor goniométrico
de la dirección
Jxxx Unidad de
control del motor
J217 Unidad de control
del cambio automático
REGULACIÓN
La función ESP requiere el uso de las señales
procedentes de todos los sensores. La falta de
alguna de ellas implica la desactivación de la fun- ción.
La señal desencadenante del ESP es la velo- cidad de viraje, siendo el valor mínimo de activa- ción de 4o/s.
El resto de señales, también importantes, ac- túan como señales correctoras.
Cuando se activa la función ESP, frena y libe- ra el circuito de la rueda o ruedas específicas.
En función de si se pisa o no el pedal de freno,
la regulación se iniciará de dos formas diferen- tes.
FUNCIÓN ESP