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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Sistema de Válvulas Variables
Toyota Diesel Common Rail
Los vehículos Toyota Diesel Common Rail vienen con un sistema de alta presión que permite disminuir el consumo de combustible, así como unas mínimas emisiones contaminantes. El sistema consta de una bomba de alta presión Denso, un conjunto de inyectores en un riel común, y una computadora que procesa la información de los sensores y actuadores.
Estos motores diesel son la evolución de los motores diesel tradicionales. Aquí la diferencia radica en los niveles de alta presión que llega a soportar el sistema.
Además de sus modernos sistemas electrónicos que permiten alto desempeño en diferentes condiciones.
Pero ¿Qué tan complejo es el sistema para su mantenimiento? Para resolver esta duda vamos a explicar al detalle el funcionamiento del sistema, así como el procedimiento del cambio de la bomba de alta presión.
Toyota Common Rail Diesel System
Cómo mencionamos anteriormente, el sistema de alta presión diesel que viene en el fabricante Toyota, tiene una características especiales.
Primero que todo, el sistema eleva la presión a nivel superior, comparado con otros fabricantes (1800 Bares casi 26.000 a 30.000 Psi).
Para esto el sistema tiene componentes de alta calidad de la marca Denso. El primero componente destaca es la ECU o Computadora.
La computadora es sumamente importante ya que es el cerebro de toda la operación del motor. Denso cuenta con una gestión electrónica de alta capacidad de procesamiento de datos.
El Software o firmware de esta computadora permite regular voltajes, amperajes y datos en tiempo real de la inyección.
El segundo componente que destaca son los inyectores de alta presión. Los inyectores tienen un rango extendido de duración en condiciones de combustible de buena calidad.
Para extender la vida útil de estos inyectores se recomienda utilizar combustible con pruebas de calidad certificada. Así como cambiar el filtro de combustible principal. Este filtro cuenta con una trampa de agua que recoge el agua en un depósito incorporado.
Este filtro tiene una función de drenaje manual de trampa de agua, y además cuando cambias este filtro, debes programar en el tablero el cambio de filtro de acuerdo al kilometraje recomendado por el manual de servicio.
De no realizar esta programación, encenderá automáticamente un testigo de advertencia que indica que debes realizar el cambio del filtro.
Bomba de alta presión Denso Toyota – Funcionamiento y Cambio de la Bomba
La bomba denso montada en vehículos Toyota, por ejemplo HILUX 1KD – 2KD, es una bomba tipo pistón. Esta bomba funciona por la rotación del eje, con una leva excéntrica que permite el movimiento alternante de los pistones al interior de la bomba.
Funcionamiento de la bomba de alta presión.
La operación de la bomba es sencilla. El eje con leva excéntrica esta movido por el motor de combustión , cada vez que la excéntrica se gira permite el movimiento alternante de los pistones , cada uno de los pistones cuenta con una válvula de admisión y una de escape.
La válvula de admisión comunica con el conducto de la presión de trasferencia que viene desde una bomba de engranes instalada en el mismo conjunto de la bomba.
El paso de fluido a las válvulas de admisión está controlado por una válvula (Solenoide) que es manejada electrónicamente por el ECM o ECU. Esta señal es por pulsos, y depende en gran medida de la presión que quiera generar el sistema , esta válvula se denomina SCV Suction Control Valve o Válvula de Control de Succión.
Cada vez que los pistones reciben el fluido por la válvula de admisión en la carrera descendente del pistón, llenan la cámara de combustible, en el siguiente movimiento del pistón impulsado por la excéntrica, comprime el combustible abriendo la válvula de escape y enviando el fluido directamente al riel de presión, donde el ECM mide electrónicamente la presión con el sensor de presión del riel FRP. A esta presión se le denomina la presión de alta y puede llegar hasta 1800 Bares.
En la imagen inferior se puede apreciar el detalle de cada uno de los elementos.
Estos elementos se pueden apreciar en una fotografía de la bomba que se muestra a continuación. Vale aclarar que cuando este sistema sufre daño interno el manual de servicio solicita cambiar el conjunto completo de la bomba incluida las tuberías de alta presión.
Pues bien, como en estos sistemas, el control de la presión es completamente electrónico, existen una serie de ajustes que el ECM realiza, de manera contínua, sobre el sistema de la bomba. Gran parte de estos ajustes, están enfocados hacia el porcentaje de control electrónico que el sistema realiza sobre la válvula.
Al momento del cambio de la bomba por una nueva o usada, existe un valor de ajuste arrastrado con la bomba anterior y estos datos quedan almacenados en el ECM.
Estos valores de operación de la bomba usada, pueden causar malfuncionamiento del sistema.
Los problemas básicamente surgen porque la computadora envía señales de funcionamiento de una bomba desgastada a una bomba completamente nueva.
Para efectuar una corrección de datos en la ECU e informarle que estamos realizando el reemplazo de la bomba, debes realizar un procedimiento de ajuste electrónico, el cual se efectúa con el scanner adecuado.
Sin embargo te detallaremos un procedimiento manual para el caso de TOYOTA.
A continuación se explican los pasos necesarios para realizar este procedimiento.
Pasos para el cambio de una bomba de alta presión Diesel Common Rail en Toyota
1. Con el interruptor de encendido en OFF, realicé un puente JUMPER, puede ser con un cable o un clic de acero, entre los terminales 4 y 13 del conector de 16 pines tipo OBD II, el cual se encuentra en la zona de los pies del conductor debajo de la consola de instrumentos, en la fotografía se muestra cuales son los pines de este procedimiento.
2. Girar el interruptor de encendido a la posición de contacto ON, el check engine en el tablero debe encender y parpadear.
3. Dejar en esta condición (contacto ON) por tres minutos exactos.
4. Girar pasado este tiempo a la posición OFF del interruptor de encendido.
5. Retirar el puente que se había realizado entre los terminales 4 y 13 del conector DLC de 16 pines.
6. Arrancar el motor sin acelerar, si no arranca por algún motivo proceder a realizar nuevamente el proceso desde el paso 1.
7. Dejar el motor girando libre sin acelerar hasta que llegue a las siguientes condiciones. Temperatura del agua 60 Grados Celsius mínimo Temperatura combustible 20 Grados Celsius mínimo.
8. La inicialización ya está Realizada.
Toyota Diesel Common Rail
Sistemas Inmovilizadores Automotrices
Los sistemas inmovilizadores están colocados hoy en día en la mayoría de modelos de automóviles de pasajeros de media y alta gama. El desconocimiento de esta tecnología, hace que un técnico con años de experiencia, esté durante varios días tratando de encender un auto, que llegó al taller en grúa, sin lograr el objetivo.
Y luego de tanto lidiar con el problema, ver cómo otra persona, tal vez con menos experiencia que él, pero con el conocimiento necesario en el tema de los inmovilizadores, hace arrancar el vehículo en 10 o 15 minutos.
Importancia de aprender a trabajar sobre los Sistemas Inmovilizadores Automotrices
La tecnología de incorporar Sistemas inmovilizadores a los autos modernos, surge por la necesidad de elevar los estándares de seguridad del auto, para contrarrestar el robo vehicular.
El sistema consta de elementos de apertura y encendido del auto, controlados y encriptados electrónicamente.
A pesar de el nivel elevado de complejidad y sofisticación, con el pasar del tiempo, esto se ha convertido en un nuevo recurso económico para el taller automotriz en general.
Aprender a trabajar con los sistemas inmovilizadores automotrices o antirrobo es de suma importancia para el técnico actual.
Muchos problemas del tipo “Auto no Enciende” se relacionan directamente con este sistema.
Esto se debe a que cuenta con diferentes componentes electrónicos, está sujeto a averías. Mayormente por mala manipulación en trabajos rutinarios o instalaciones de accesorios al auto.
Componentes del Sistema Inmovilizador Automotriz
A continuación se presenta un resumen general del funcionamiento del sistema.
La base del sistema inmovilizador es un circuito integrado que se encuentra al interior de la llave denominado transponder.
Este elemento trabaja en base a la radiofrecuencia. En su interior existe una información que debe ser leída por una antena que se encuentra alrededor del interruptor de encendido.
Los transponder existen de varias marcas y modelos.
Cada fabricante elige el correspondiente para su vehículo, es deber del técnico conocer el que necesita el auto que quiere trabajar.
Este transponder se encuentra previamente programado en el sistema, y cualquier daño interno lleva a la inmovilización del vehículo. Si se quisiera usar otro transponder se hace necesario programarlo en la unidad correspondiente.
Una vez la información es leída a través de la antena, este dato viaja hasta un sistema transreceptor, este elemento que puede ser la misma antena en un solo conjunto, convierte una señal alterna (Frecuencia), en un código que viajará hasta la unidad correspondiente.
¿Qué sucede luego de que el sistema detecta la señal de la llave?
Cuando el módulo encargado de validar la información (Para este caso del ejemplo el BCM), verifica que la información del transponder es correcta, se encargará de transmitir esa información al módulo de control del motor PCM.
De la misma manera que se muestra en la gráfica del ejemplo.
Por otra parte, cuando la información no es la adecuada en el transponder, el modulo BCM simplemente enviara una información en la cual le comunica al PCM que no es válida la acción,.
Acto seguido, bloquea internamente en el PCM, toda posibilidad de mantener en marcha el motor.
Para esto simplemente el PCM desde el microcontrolador anula la función de activación de Inyectores, Bomba de combustible, motor de arranque o encendido.
Por último, en el caso de que el motor esté bloqueado por inmovilizador, generalmente existe una luz de advertencia en el cuadro de instrumentos, que quedará destellando o fija de acuerdo al modelo.
Lo normal es que con el contacto fuera OFF, esta luz esté intermitente (Flash), pero con el contacto colocado (Koeo), esta luz se apague, en la gráfica se puede apreciar el indicador.
Tipos de Trabajo sobre Inmo Antirrobo Automotriz
Si el técnico del taller desea realizar trabajos sobre el sistema inmovilizador con el scanner, se hace necesario que maneje una técnica, y conozca algunos puntos interesantes.
Dentro de las funciones a realizar a continuación se nombran algunas de las más utilizadas.
Diagnóstico de un Fallo sobre el Sistema Antirrobo
En este proceso se trabaja en el Diagnóstico de códigos de falla DTC y el sistema de flujo de datos.
Por ejemplo, en este caso se puede apreciar que la llave que se encuentra en este momento leída por la antena es la llave Número 2 y que en la actualidad se encuentra programada en el módulo correspondiente.
Programación del Inmo con Scanner Automotriz
Para ingresar al sistema de programaciones existen varios métodos.
Sin embargo, siempre se maneja un ingreso de seguridad, es decir si el técnico quiere realizar alguna programación debe cumplir con un requisito.
El más utilizado por la mayoría de fabricantes es el código secreto que fue entregado al cliente en el momento de la compra del vehículo.
Una vez se ingresa el código de seguridad el técnico podrá realizar varias de las funciones del inmovilizador, entre las más importantes se encuentran.
- BORRAR LLAVES DEL VEHÍCULO.
- PROGRAMAR LLAVES DEL VEHÍCULO.
- REAJUSTAR MÓDULO DE CONTROL.
- RESET DE MÓDULOS.
Cada una de estas operaciones se realiza con el scanner, y en algunos casos existen procedimientos manuales.
Por ejemplo FORD, pero es muy importante que el Técnico esté en la capacidad de conocer cada uno de los elementos que conforman el sistema y de comprender que cada marca va a trabajar con un procedimiento específico.
Finalmente esto dará el éxito del técnico en el diagnóstico y reparación de un sistema inmovilizador en vehículos.
Ing .Tilso Castro