ESP – PROGRAMA ELECTRÓNICO DE ESTABILIDAD
El ESP (Electronic Stability Program), sistema de seguridad activa para el
automóvil se encuentra dentro de los elementos que convierten a la mecánica en lo
que viene a ser la era de la tecnología en el automóvil como es la Autotrónica.
El Programa de estabilidad electrónico como su nombre lo indica realiza la función
de estabilizar el automóvil tomando como factor principal los deseos del conductor,
consecuentemente, se tiene que tener presente en este sistema el perfecto
funcionamiento de los diferentes componentes que lo conforman.
Por lo tanto, es fundamental para el personal técnico o de ingeniería conocer a fondo
el funcionamiento de cada elemento inmerso en este sistema como son los sensores y
actuadores, los diferentes sistemas que interactúan con el como son el caso del
sistema ABS (Anti-lock Brake System) sistema antibloqueo de ruedas y el sistema TCS (Traction Control System) sistema que controla la tracción. Teniendo claro los conceptos y funcionamiento de cada unos de los sistemas, de manera sencilla se conocerá el funcionamiento del Programa Electrónico de Estabilidad obteniéndose así una mejor visión de las nuevas implementaciones con microcontroladores y la electrónica necesaria para su control.
Introducción a la Autotrónica
El incesante crecimiento de prestaciones, sistemas de seguridad y confort, y restricciones legales de funcionamiento en los automóviles hace que se desarrollen constantemente nuevos sistemas. Estos sistemas, gestionados electrónicamente, hacen funciones de regulación y control de sistemas concretos dentro del automóvil, ya sea el motor, los frenos o el climatizador.La Autotrónica nace de la necesidad de corregir falencias en al automóvil y de manera eficaz disminuir componentes, gracias a los microcontroladores estos puedes ser controlados de forma mas sencilla y realizar operaciones que de forma mecánica seria muy complejo realizarlo o casi imposible. Nace como respuesta a la necesidad de poseer una herramienta de ayuda al desarrollo de las unidades de control del motor.
La cantidad y complejidad de los sistemas electrónicos que encontramos actualmente en automóviles aumenta incesantemente debido a la demanda de prestaciones de los clientes, al incremento en la seguridad de los ocupantes y al aumento de restricciones legales de funcionamiento. Esto hace que cada vez sea mayor el número de sensores y actuadores que se incorporan en el automóvil, lo que implica un mayor número de unidades de control. Éstas han supuesto un importante avance en seguridad, regulación de funcionamiento y confort para el usuario del automóvil.
Actualmente, un vehículo incorpora decenas de unidades de control, divididas en dos grupos diferenciados: Tracción y Confort. Dentro del grupo de Tracción encontramos unidades de control motor, ABS, airbag y ESP, entre otras; en el grupo de Confort encontramos unidades de control de puertas, climatización y sistemas de navegación, entre otras.
La Autotrónica da a conocer como la electrónica se ve inmiscuida dentro de la automoción, ya que todos estos componentes que hoy en día se están aplicando en los automóviles conllevan una parte muy importante como es ejecutar las funciones de análisis y control.
Explicación de los sistemas de seguridad activos y pasivos
El apartado de la Seguridad en los automóviles actuales representa uno de los campos de investigación a los que se destina gran parte del presupuesto para desarrollo por parte de cada fabricante. Se trata de fabricar vehículos cada vez más seguros, que cuiden hasta el mínimo detalle la integridad de sus ocupantes utilizando sistemas de Airbag, cinturones pirotécnicos, sistemas de ABS, controles de tracción, controles de estabilidad, etc.
Los sistemas que hoy en día se están empleando en los automóviles sirven para brindar seguridad activa o pasiva, tanto para el usuario como para terceros, nos dedicaremos para dar a conocer cada uno de estos sistemas de seguridad.
Consiguientemente, es esencial para el personal técnico o de ingeniería encargado en la manipulación de esta área tener en claro los conceptos e importancia de cada unos de los diferentes sistemas de seguridad que se encuentran en el automóvil. Antes de comenzar el estudio de los diferentes sistemas de seguridad que se pueden encontrar en los vehículos actuales conviene explicar dos términos básicos, que son:
- Seguridad Activa
- Seguridad Pasiva
La seguridad activa viene desempeñando desde siempre un papel central en todos los fabricantes, pero en estos últimos diez años ha experimentado una rápida evolución con la aplicación e introducción de la electrónica dentro de sistemas ABS y ESP, mejoras en las suspensiones, implementación de dirección asistida de serie y neumáticos más fiables. A continuación veremos los elementos de seguridad activa más importantes para los coches.
ABS: Sistema antibloqueo de frenos. Evita que perdamos el control direccional del vehículo en una frenada brusca.
Control de Estabilidad: Conocido como ESP, evita posibles pérdidas de trayectoria en situaciones como la entrada en una curva a velocidad excesiva o cuando se derrapa por falta de adherencia.
BAS: Sistema de asistencia a la frenada. En caso de emergencia, ejerce una presión adicional sobre el circuito de frenos, reduciendo la distancia de frenado.
EBD: Sistema electrónico de distribución de frenada en cada rueda para garantizar una detención equilibrada.
Iluminación: Mantener en condiciones optimas el sistema de iluminación.
Climatizador: Evita que los vidrios se empañen y permiten conducir con una temperatura óptima que reduce el cansancio.
Control de Velocidad (ACC): Permiten mantener una distancia con el vehículo que nos precede decelerando nuestro coche hasta 30% si es necesario. Es muy útil al circular con niebla o visibilidad escasa.
Control de Presión: Informa el estado de los neumáticos y de cualquier anomalía en la presión de estos para prevenir un posible reventón.
Dirección: La tradicional dirección ha evolucionado hacia sistemas que disminuyen su grado de asistencia al aumentar la velocidad, permitiendo una conducción más precisa y segura.
SEGURIDAD PASIVA.- Este tipo de sistemas se encargan de reducir el impacto de un accidente. A este tipo de sistemas corresponden: Airbag, Cinturones pirotécnicos, carrocería con deformación programada, barras de protección lateral, etc. Son sistemas que no evitan accidentes pero si reducen las consecuencias del mismo para los ocupantes del vehiculo.
Cinturón de seguridad: Ayudan a reducir el impacto de un choque siempre y cuando su uso allá sido el correcto como tendencias futuras tenemos: cinturón de cuatro puntos, cinturón con airbag.
Airbag: El cojín de seguridad es el elemento que complementa al cinturón de seguridad, reduciendo el riesgo de lesión a los ocupantes.
En estos últimos años, el tema de la seguridad se ha orientado de cara al desarrollo de dispositivos “activos” que mejorasen la eficacia de la estabilidad del automóvil. Por este motivo, se ha pensado que sería interesante tratar en este trabajo dos sistemas que son un complemento o mejor dicho de donde nace el sistema ESP como son: el sistema ABS y el sistema TCS. Se describirán cada uno de los sistemas, los componentes y su funcionamiento.
Concepto e importancia de un sistema ESP
El programa electrónico de estabilidad realiza la función de estabilizar el vehículo en situaciones críticas como son el caso de un obstáculo repentino en la vía o cuando tomamos demasiado rápido una curva, este sistema asume la responsabilidad de controlar el automóvil tomando prioridad sobre el sistema de frenos.La estabilidad del automóvil también viene determinada por los límites de la física como son en velocidad y adherencia, cuando se superan estos rangos el control de estabilidad no puede hacer nada, por tanto, este sistema es eficaz cuando el conductor mantiene controlado al vehículo, sin embargo, no debería ser utilizado como instrumento para ir mas rápido que lo que harían sin el.
El ESP se encarga de controlar selectivamente determinadas ruedas en el automóvil logrando realizar acciones de frenado o también pudiendo actuar sobre el par motor para acelerar las ruedas tractoras.
Cuando en alguna circunstancia se pierde el control del vehículo puede darse dos situaciones importantes para analizar: subviraje y sobreviraje.
- El subviraje (figura 1.3.1 a) ocurre cuando se deslizan las ruedas del eje delantero en una curva, provocando que el vehículo tienda a seguir derecho realizando una trazada más amplia que la determinada por su conductor.
- El sobreviraje (figura 1.3.1 b), por su parte, corresponde al deslizamiento del eje trasero del vehículo en una curva. En estas circunstancias, el eje trasero tiende a girar más que el resto del vehículo lo que podría provocar un trompo.
a Comportamiento de sobregiro
1 El vehículo empuja con la parte posterior hacia fuera.
2 ESP frena la rueda delantera en la parte exterior de la curva y reduce así el peligro de derrape.
3 El vehículo sin ESP derrapa.
b Comportamiento de subgiro
1 El vehículo empuja con la parte frontal hacia fuera.
2 ESP frena la rueda posterior en la parte interior de la curva y reduce así el peligro de subgiro.
2 ESP frena la rueda posterior en la parte interior de la curva y reduce así el peligro de subgiro.
3 El vehículo sin ESP se sale de la vía subgirando.
Objetivo:
El ESP se encarga de:
1 Calcular el estado del vehículo a través de la señal del rango del yaw y el ángulo de deslizamiento estimado por el monitor.
2 Acercar lo más posible la respuesta del vehículo en condiciones límites a la respuesta en las condiciones habituales de conducción.
El ESP también puede intervenir en la relación de deslizamiento de los neumáticos para influir indirectamente en las fuerzas longitudinales y transversales que actúan en cada rueda, lo cual será realizado por los controladores subordinados ABS y TCS. Para generar el ángulo de yaw necesario el ESP transmite las modulaciones necesarias de deslizamiento a las ruedas seleccionadas.
El ABS y el TCS disparan los actuadores que controlan el sistema hidráulico de frenos y el sistema de gestión del motor utilizando los datos generados por el ESP.
Funcionamiento:
El funcionamiento básico del sistema viene dado de la siguiente manera:El ESP utiliza la instalación de los frenos para “conducir” al vehículo.- Estos cumplen la misión de desacelerar, o en alguna circunstancia parar el vehiculo; por ejemplo, Si el vehiculo se encuentra a una velocidad alta (sensores de revolución en la ruedas) y en una situación critica encuentra un obstáculo repentino al frente, entonces, se frenará momentáneamente la rueda trasera izquierda o derecha, (dependiendo del ángulo de giro del volante), modificando también la inyección para evitar que por alguna evento el conductor lo presione inadecuadamente ya sea por medio de: la válvula de aceleración (ajuste de la válvula de la válvula), ajuste de inyección (supresión de impulsos de inyección) o sistema de encendido (ajuste del ángulo de encendido), estabilizando así en esta situación.
Ventajas y desventajas del sistema:
- Asistencia activa para la dirección en la conducción, cuando el vehículo está sometido a fuerzas laterales importantes.
- Aumento de la estabilidad del vehículo; el sistema mantiene la estabilidad direccional bajo cualquier condición, ya sea en frenadas repentinas, maniobras comunes de frenado, o en condiciones de aceleración.
- Aumenta el potencial de tracción cuando el ABS y el TCS entran en acción, mejorando automáticamente la respuesta motora para reducir el excesivo frenado del mismo.
- Mejora de la estabilidad del vehículo en los límites de tracción, como en maniobras en situaciones extremas (como frenazos fortuitos), para reducir el peligro de derrape o choque.
- Sin embargo, la eficacia del sistema de seguridad se ve afectada por la velocidad del vehículo y la adherencia disponible, si el vehiculo pasa cierto límite para la adherencia dada, el control de estabilidad no puede hacer nada.
- El sistema es inútil cuando se hace aquaplaning puesto que no hay contacto entre las ruedas y el piso, es decir, adherencia.
- Como resultado de estos efectos se logra distancias de frenado más cortas y mayor tracción, mejorando la estabilidad y consiguiendo mejores niveles de respuesta de dirección.
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