Dirección Electrica o Electroasistida EPS
La dirección electrica o sistema de dirección electroasistida EPS, es un conjunto que combina una computadora, un motor electrico y una caña de dirección. Este moderno sistema permiten al conductor, tener mayor desempeño y maniobrabilidad al momento de una situación de riesgo, o simplemente mayor confort en una conducción cotidiana.
Básicamente la idea de una dirección electrica, es que la asistencia la haga una computadora, y unos sensores de giro que se encuentran en el volante de dirección. Con esto se pueden lograr otras ayudas como el sistema de parqueo autonomo y los sistemas ADAS.
¿Cómo funciona el sistema de Dirección Electrica en un auto moderno?
Si tu auto tiene una dirección electrica, esto significa que la asistencia a la dirección no la hace una bomba hidráulica, sino un motor electrico.
Para esto, el sistema debe controlar el giro del motor hacia ambos lados, mediante una unidad de control electrónico denominada generalmente EPS (Electronic Power Steering).
Esta computadora comanda a un motor corriente directa, sin escobillas (aunque pueden existir variantes).
El motor de la EPS, esta acoplado al sector de la dirección, y asiste al movimiento del conductor.
El movimiento del eje de la dirección es verificado por un sensor de posición, el cual puede ser óptico, tipo potenciómetro o efecto hall.
¿Cómo puede fallar una Dirección Eléctrica EPS?
Si la computadora de la EPS, detecta que la posición de la dirección no corresponde a la que debería tener en ese momento, o simplemente se presenta un malfuncionamiento en alguno de los elementos, la unidad EPS genera un código de falla.
Se enciende una luz en el tablero y la dirección quedara completamente mecánica, presentando dificultad al movimiento del timón.
Vale aclarar que cualquier trabajo que se realice en el sistema (Ej. alineación) requiere el uso del scanner para colocar en punto cero la dirección.
Componentes de una dirección asistida mediante control electrónico EPS
A continuación se presentara, la imagen de algunos de los componentes que hacen parte del sistema de control electrónico de la dirección.
- Motor Electrico de la Dirección EPS
En este caso se puede apreciar que el motor es un motor de corriente directa de dos cables, el cual trabaja con inversión de polaridad, la polaridad se coloca sobre el motor de acuerdo al sentido de giro de la dirección, para eso la unidad de control electrónico cuenta internamente con una serie de transistores de potencia para este fin.
En el esquema inferior se presenta un breve resumen de este control electrónico.
Los transistores Q1, Q2, Q3, Q4 permiten colocar las polaridades necesarias sobre el motor MT1 (motor de la dirección), básicamente la inversión es calculada por el microcontrolador que con señales de disparo a los transistores de potencia logra amplificar este control hasta el motor, la corriente que este motor maneja puede llegar hasta los 80 Ampere, de acuerdo al requerimiento de posición del sistema. Todo el comando es calculado por la unidad de control electrónico de la dirección EPS y este modulo tiene en cuenta las señales de requerimiento de asistencia, como por ejemplo la velocidad del vehículo VSS.
- Sensor de Pocisión de la Columna de la Dirección Eléctrica EPS
Este sensor envia la información al módulo de control del sistema de la dirección.
El funcionamiento del Sensor de Giro de la Dirección EPS puede cambiar de acuerdo al modelo del auto.
Uno de los más usados es el tipo óptico, el cual permite manejar una señal a través de unos fototransistores a través de unas ranuras en plato internamente ensamblado en el sensor de giro EPS.
En la imagen inferior se puede apreciar esta explicación, para el caso usando una bombilla a manera de entender el ejemplo del sensor.
Cada vez que la columna se mueve en grados, hacia un sentido o hacia otro, la luz interna de los fototransistores y fotodiodos, enfrentan las ventanas y gerenan una señal.
Estas señales serán ondas cuadradas, que van de 0 – 5 V, similares a las de un captor de posición efecto hall.
¿Cómo se puede diagnósticar una Dirección Electrica en el taller mediante el uso de equipos ?
Para diagnósticar un fallo sobre el sistema EPS Dirección ELectrica, es importante que el técnico mecánico esté capacitado para el uso de herramientas electrónicas.
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Este es un sistema relativamente nuevo, que involucra procesos de programación, por ejemplo después de realizar una alineación con la máquina sobre la dirección.
Para un correcto diagnóstico necesitas:
- Scanner Automotriz con función de programación.
- Multímetro Digital.
- Osciloscopio Automotriz.
- Manuales de Servicio y/o Diagramas Electricos con PIN OUT del módulo EPS.
Un ejemplo del diagnostico, es cuando se quiere verificar la posición cero de la dirección Mecánica y electrónicamente.
El técnico debe tener muy claro los parámetros, por ejemplo, si la posición está completamente alineada mecánicamente, las ruedas están centradas, el timón derecho, y los grados en el scanner deben ser 0 Grados
Si se gira el timón hacia un costado completamente, debe mostrar aproximadamente 520 Grados y si se gira hacia el otro lado completamente debe mostrar – 520 Grados aproximadamente.
En las siguientes imágenes se pueden apreciar esos ejemplos con el scanner automotriz.
Posición centrada del Timón (Sin girar las ruedas)
Timón Girado Completamente hacia la Derecha.
Giro Completo hacia la Izquierda
Sistema de Direcciones Eléctricas
Sistema de Válvulas Variables
Los estrictos controles de emisiones, y los esfuerzos de los fabricantes por construir motores potentes y con bajo consumo de combustible, ha llevado al uso de sistemas de variación inteligentes de válvulas, conocidos como Sistema de Válvulas Variables.
Estos sistemas permiten variar el tiempo mecánico del motor, y modificar los grados de apertura y cierre de las válvulas, tanto de escape como de admisión, con esto se tienen las siguientes mejoras:
- Mayor admisión de aire en altas revoluciones, sin modificar la estabilidad de la marcha mínima.
- Menor consumo de combustible, por mejorar la eficiencia del llenado.
- Posibilidad de reducir la presión de compresión, en algunas condiciones, ej. Arranque.
- Menor sonido en el motor, por ejemplo en desaceleraciones.
- Posibilidad de realizar recirculación de gases de escape EGR, usando el cruce de las válvulas.
- Mejor desempeño en velocidades crucero.
FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA.
El sistema funciona utilizando la presión de aceite, del sistema de lubricación del mismo motor, con esta presión se impulsa a través de un solenoide la presión del aceite, hasta llegar a un mecanismo de engranes que una vez reciben la presión, permiten desbloquear un sistema que cambia el tiempo mecánico del eje de levas con respecto al cigüeñal.
En la imagen inferior se puede apreciar este mecanismo.
Básicamente el sistema funciona utilizando la presión del aceite del mismo sistema de lubricación del motor, esta presión de aceite llega hasta una galería en la cabeza de cilindros donde se encuentra el solenoide , de acuerdo a la posición del solenoide , el cual es comandado por el PCM , se puede distribuir la presión del aceite en uno u otro sentido , logrando con esto generar en cada uno de los casos un sentido de giro diferente para la paleta , esta paleta se encuentra agarrada al engrane del eje de levas , y por lo tanto al moverse , se cambia la posición del eje de levas con respecto al cigüeñal , logrando de esta manera las diferentes estrategias del sistema.
Algo importante es que para poder realizar el giro de la paleta, primero se debe desbloquear, el pasador de bloqueo, con una presión mínima de aceite, por ese motivo, la presión de lubricación, y la calidad del aceite deben ser óptimas, puesto que podrían causar inestabilidad o pérdida de potencia.
El control del PCM para dicho solenoide se realiza por modulación ancho de pulso PWM a una tensión de 12V, con este pulso permite manejar el sentido de variación del eje de levas, y la cantidad de grados a variar.
Para poder conocer el correcto funcionamiento del sistema, el PCM utiliza un sensor de posición del eje de levas, por esta razón la punta de todo el sistema cuenta una Rueda para el CMP, la cual tiene un número de dientes que conoce el PCM y una posición especial para este trabajo.
De acuerdo a esta posición realizara un monitoreo y control exacto de las condiciones para posicionar al eje de levas en el punto exacto.
DIAGNOSTICO CON SCANNER.
Para diagnosticar el sistema, se pueden usar varias herramientas, entre ellas Osciloscopio, Multímetro, y Scanner, este último brinda parámetros que hay que saber interpretar, puesto que pueden llevar a diagnósticos equivocados, a continuación se puede apreciar un listado común de estos parámetros, para el ejemplo un vehículo GM.
Lo más importante a tener en cuenta es cuanto quiere variar el PCM la posición y si esa posición variada se ve reflejada en grados del Eje de levas.
También siempre que esto sucede hay unos grados reales y unos deseados, los deseados son los que el PCM quiere mantener, la idea es que los deseados sean muy similares a los reales aprox. un 5 % de diferencia entre ellos.
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