La Centralina di Sterzo e la Fasatura Variabile: Un'Analisi Approfondita

Introduzione: Il Ruolo Cruciale dell'Elettronica nei Veicoli Moderni

Nel panorama automobilistico e motociclistico odierno, la tecnologia evolve a ritmi serrati, introducendo soluzioni sempre più sofisticate per ottimizzare le prestazioni, ridurre i consumi e minimizzare l'impatto ambientale. Tra queste innovazioni, la distribuzione a fasatura variabile e l'alzata variabile delle valvole, gestite da centraline elettroniche, si sono affermate come elementi cardine. Una centralina di controllo motore, o ECU (Engine Control Unit), è un vero e proprio computer, capace di garantire prestazioni ottimali del motore. Si avvale di un numero enorme di sensori, posizionati strategicamente nel veicolo, che inviano dati in tempo reale, elaborati dai software presenti nella ECU. Quest'ultima, a sua volta, invia segnali di intervento ai vari componenti elettronici. Prima dell’avvento delle centraline elettroniche, la miscela aria-carburante, la fasatura dell'accensione e il regime del minimo erano regolati meccanicamente, quindi secondo parametri fissi. Lo sviluppo dell’elettronica ha permesso di migliorare l’efficienza del motore, controllando quanto carburante è necessario e quando iniettarlo, decidendo il punto esatto di accensione per una combustione ottimale, controllando la trazione per migliorare l’aderenza e la sicurezza totale, inserendo le marce al giusto regime di giri e molto altro.

Questo articolo esplorerà in dettaglio il concetto di distribuzione, il funzionamento della fasatura variabile, i suoi obiettivi e le problematiche che possono insorgere. Verrà inoltre approfondito il ruolo del sensore angolo sterzo e del servosterzo, elementi fondamentali per la sicurezza e la dinamica del veicolo, anch'essi strettamente interconnessi con le logiche di controllo delle centraline.

La Distribuzione del Motore: Respirare e Espirare

Con il termine "distribuzione" si intende l’insieme degli organi meccanici che permettono al motore di respirare la miscela di aria/benzina ed espellerla alla fine del ciclo di combustione sotto forma di gas. Questo processo è fondamentale per il corretto funzionamento del motore e per la sua efficienza complessiva.

Come Funzionano le Camme

Le camme hanno un profilo eccentrico, che assomiglia a spicchi d’arancia, e sono montate su assi rotanti che prendono il movimento dal motore, attraverso una cinghia o una catena. I due parametri che le camme determinano sono l’alzata e la fasatura. In base al loro profilo, infatti, le valvole si muovono per una certa quantità di spazio, definita "alzata" ed espressa in millimetri, e per un definito periodo di tempo, chiamato "fasatura" ed espresso in gradi di rotazione dell'albero motore.

L'Importanza dell'Incrocio

Un parametro fondamentale per gli ingegneri motoristi è l’incrocio, un periodo espresso in gradi durante il quale sono aperte sia le valvole di aspirazione, sia quelle di scarico. Questo fenomeno si verifica tra la fine della fase di scarico e l’inizio della fase di aspirazione.

Riassumendo in maniera approssimativa, si può affermare che i motori con elevata potenza specifica prediligono alti valori d’incrocio, mentre, al contrario, i motori ai quali è richiesta un’erogazione elastica utilizzano incroci ridotti. Per fare un paio di esempi, nelle moto da corsa si va ben oltre i 50°, mentre nel caso di motori stradali si può arrivare quasi a 0°. Come si vede da entrambi i diagrammi, la fasatura delle valvole determina un certo angolo d’incrocio. Una distribuzione ideale dovrebbe essere completamente scollegata dall’albero motore e per ogni esigenza poter decidere il miglior valore d’incrocio. Così, si potrebbero ottenere altissimi valori di potenza specifica, grande elasticità e consumi irrisori in base a quello che il pilota richiede.

La Fasatura Variabile: Adattabilità per Prestazioni Ottimali

L’alternativa più semplice e realizzabile per avvicinarsi alla distribuzione ideale è la fasatura variabile, un sistema che permette di aumentare o diminuire l’incrocio a seconda delle esigenze del motore. Questa tecnologia, diffusa da molto tempo nel mondo delle auto, è solo da poco entrata nel mondo delle moto, promettendo di essere la "panacea di tutti i mali" in termini di prestazioni e consumi.

Sistemi di Fasatura Variabile

Esistono diversi approcci alla fasatura variabile:

• Sistemi a due camme: Alcuni sistemi hanno due camme per ogni valvola, una più piccola e l’altra più grande. In base alle esigenze, quindi a seconda del regime o del grado di rotazione dell'acceleratore, viene utilizzata l’una o l’altra camma. È il caso, per esempio, dei sistemi Honda e BMW. L’attivazione di questi sistemi è elettronica: è la centralina a decidere se utilizzare la camma più spinta o quella più "soft".
• Sistemi a puleggia rotante: Altri sistemi, grazie a una puleggia, ruotano l’asse a camme di aspirazione per creare uno sfalsamento maggiore (o minore) con quello di scarico e di conseguenza aumentare o diminuire l’incrocio. È il caso di Ducati, e anche qui è la centralina a regolare tutto.
• Sistemi meccanici: Attualmente, l’unico sistema ad attivazione puramente meccanica, e quindi più leggero, è quello di Suzuki, utilizzato sulla GSX-R1000. Grazie a un sistema con due ruote dentate, questo genera uno sfalsamento tra i due assi a camme, in modo simile al sistema Ducati.

Indipendentemente dal sistema impiegato, il risultato è il medesimo: erogazione estremamente generosa ai bassi regimi ed esplosiva agli alti. Probabilmente non è la soluzione definitiva per ogni problematica, ma si può certamente dire che, a oggi, la fasatura variabile è la tecnologia più indicata per rispondere ai sempre più stringenti limiti delle normative anti-inquinamento.

Il Sistema Valvetronic di BMW

Un esempio significativo di evoluzione della fasatura variabile è il sistema Valvetronic, sviluppato e introdotto da BMW. Il termine Valvetronic indica una tecnologia motoristica ideata per ottimizzare ulteriormente le prestazioni del motore, ma soprattutto per minimizzare i consumi, con la conseguente riduzione delle emissioni inquinanti per l'ambiente, in modo da poter rientrare nelle normative antinquinamento sempre più restrittive.

Il sistema Valvetronic è stato installato per la prima volta sulla BMW Serie 3 E46 nel 2001, nello specifico sul modello 316ti. Si tratta dell’evoluzione del sistema Vanos, che prevedeva la fasatura variabile dello schema di distribuzione (tramite due attuatori elettrici che, inviando olio all’interno di due sfasatori sugli assi a camme di scarico e aspirazione, permettevano di variare la fase di questi ultimi). A quest’ultimo sistema è stata aggiunta la possibilità di modificare anche l’alzata delle valvole di aspirazione, con una variazione che può andare da 0,25 mm a 9,80 mm. Questo permette di far funzionare il motore anche senza la classica farfalla sull’aspirazione, che però è ugualmente presente con compiti minori; essa, infatti, viene comandata solo in determinate condizioni per migliorare l’aspirazione dei vapori dell’olio e dei vapori della benzina. Inoltre, viene anche comandata come una classica farfalla di aspirazione in caso di guasto al sistema Valvetronic. Le valvole di aspirazione sono azionate mediante un albero eccentrico a regolazione elettrica, il quale modifica l’azione dell’albero a camme sul bilanciere mediante una leva. In questo modo si rende possibile variare l’alzata delle valvole.

Questo motore, sviluppato grazie a una joint venture tra BMW (di cui la Mini fa parte) e il Gruppo PSA (Peugeot-Citroen), è impiegato in alcune vetture Peugeot-Citroen e sulla gamma BMW-MINI.

Problematiche della Fasatura e della Distribuzione

Nonostante i vantaggi, i sistemi di fasatura variabile e di distribuzione in generale possono presentare problematiche. Un caso comune può riguardare una Peugeot 207 1.4 16V con codice motore (8FS) EP3, che può essere interessata da uno scarso rendimento accompagnato dall’accensione della spia anomalia e da una rumorosità anomala del motore.

Su tale veicolo, è stato diagnosticato, con uno specifico strumento di diagnosi elettronica, il codice guasto P11A8 con la relativa descrizione “regolazione albero a camme scarico plausibilità”. Da quest’ultimo dato si può dedurre che la fasatura della distribuzione non è corretta. Un’ulteriore conferma di questa problematica è la rumorosità di battito metallico.

Dall'esperienza nel settore dell’autoriparazione, queste difettosità si presentano spesso nei propulsori con comando della distribuzione a catena, in un contesto dove risulta che la manutenzione programmata non sia stata eseguita regolarmente e secondo quanto previsto dalla casa madre, oppure siano stati impiegati lubrificanti con caratteristiche non approvate dal costruttore. In questi casi, il problema può manifestarsi anche a chilometraggi relativamente bassi. Sono stati riscontrati diversi casi in cui la manutenzione mal eseguita ha portato a usure precoci dei pattini tendicatena e anche a problematiche di allungamento della catena di distribuzione.

In questi frangenti, occorre controllare la corretta fasatura del motore seguendo le indicazioni specifiche per questa motorizzazione e valutare eventualmente la sostituzione dell’intero kit distribuzione completo, inclusi i pattini tenditori. Si ricorda nuovamente, per qualsiasi motore, l’importanza di utilizzare l’olio appropriato, il quale, avendo le stesse specifiche richieste dalla casa madre, sarà l’unico a garantire protezione, lubrificazione e una lunga vita al motore.

La Centralina (ECU): Il Cervello Elettronico

Le unità di controllo motore, o ECU, sono il cuore pulsante dell'elettronica veicolare. Un vero computer in grado di garantire prestazioni ottimali del motore, si avvale di un numero enorme di sensori posizionati strategicamente in vettura, che inviano dati in tempo reale, elaborati dai software presenti nella ECU. Questa, a sua volta, invia segnali di intervento ai vari componenti elettronici.

La Storia dell'Elettronica Automobilistica

L’elettronica è molto più giovane dell’auto, essendo nata nel 1948 con l’invenzione dei transistor da parte dei tecnici americani dei laboratori Bell. Nel 1958 fanno la loro comparsa i primi circuiti integrati e a partire dal 1964 si cominciano ad applicare i sistemi di accensione a transistor anziché a puntine platinate. Nel volgere di pochi anni, Bosch sviluppa la prima centralina motore elettronica, la Jetronic, adottata a partire dal 1967 sulle VW 1600 LE e TLE prodotte per il mercato americano, che permetteva a queste vetture di rispettare le rigidissime norme antinquinamento della California. È interessante notare che Bosch aveva iniziato a studiare la gestione “elettrificata” di alcune fasi del motore già durante la seconda guerra mondiale, sviluppando un prototipo testato sul motore BMW 801 adottato dal caccia Focke-Wulf FW190.

A partire dagli anni '70, l’adozione di centraline di gestione motore è stata sempre più massiccia, spinta soprattutto dalle leggi antinquinamento e dall’aumento dei costi del carburante. Queste condizioni hanno spinto le case costruttrici a sviluppare motori sempre più efficienti, parchi nei consumi e con emissioni in atmosfera sempre più limitate. E solo l’elettronica, capace di variare tantissimi parametri di funzionamento del motore, poteva aiutare in maniera decisiva questo passaggio.

Funzioni della ECU

La ECU si basa su un microprocessore che può elaborare gli input provenienti dai sensori del motore. Come per tutti i computer, è composta da un hardware, ossia la parte fisica (la scheda madre composta dai componenti elettronici), e da un software, ossia il programma di gestione, chiamato anche “strategia” caricato dal costruttore auto.

Controllo del Rapporto Aria-Carburante

Nei motori moderni non abbiamo più il carburatore, preposto alla corretta miscelazione aria/benzina, ma gli iniettori, dapprima azionati meccanicamente e in seguito gestiti elettronicamente. Gli iniettori sono comandati dalla ECU che determina la quantità di carburante da iniettare in base a una serie di letture dei sensori:

• Il sensore posizione farfalla, situato sul corpo farfallato, comunica alla ECU di quanto è aperta la farfalla e quindi quanta aria entra.
• Il sensore massa aria misura la quantità di aria che fluisce nel motore.
• La sonda lambda comunica alla ECU se la miscela è troppo “grassa” (troppo carburante rispetto all’aria aspirata) o troppo “magra” (troppa aria rispetto al carburante iniettato).

Con questi input, la ECU riesce a riparametrare la quantità di carburante iniettato, allo scopo di ottenere sempre la carburazione ottimale. Se c'è troppo poco ossigeno, non tutto il carburante brucia, causando una perdita di potenza, ma anche con un surplus di ossigeno, si verifica una perdita di potenza. Come sappiamo, il rapporto di combustione ottimale per una combustione completa è pari a 14,7 parti di aria per ogni parte di benzina, ma questo rapporto non è adatto in ogni situazione. Ad esempio, si raggiunge la potenza massima con un rapporto 12,5 a 1 e, in generale, ogni regime di giri e carico motore necessiterebbe di uno specifico rapporto stechiometrico. Spetta quindi alla ECU valutare per ogni singola situazione quale sia il rapporto stechiometrico migliore e intervenire di conseguenza, ossia seguendo le strategie impostate dal costruttore.

Controllo di Trazione e Stabilità

Il controllo di stabilità è gestito dalla centralina motore, che interagisce con la centralina ABS in base ai segnali che arrivano dai seguenti sensori:

• Sensori di velocità (uno per ruota), che comunicano alla ECU la velocità istantanea di ogni singola ruota.
• Sensore angolo sterzo, che invia alla ECU la posizione e i movimenti del volante.
• Accelerometri, 3 in totale, uno per ogni asse spaziale, posizionati a centro vettura, indicano alla centralina le forze agenti sull'automobile.
• Il sensore posizione farfalla, che indica alla ECU quanta potenza è richiesta in quel momento al motore.

In caso di perdita di aderenza, che la centralina percepisce elaborando i dati di velocità delle ruote e quelli degli accelerometri, la centralina interviene sia sull'alimentazione del motore (ad esempio riducendo l’apertura della farfalla, riducendone così la coppia erogata) sia, tramite l’ABS, sulle singole pinze freno, correggendo la dinamica della vettura.

Esempio:

• Sottosterzo - perdita di aderenza dell’anteriore - i freni intervengono frenando la ruota posteriore interna alla curva, creando un momento meccanico opposto alla sbandata.
• Sovrasterzo - perdita di aderenza del posteriore - viene frenata la ruota anteriore esterna alla curva, generando sempre un movimento opposto.

Questo sistema è generalmente associato ai sistemi di controllo della trazione (TCS) e all'antibloccaggio delle ruote (ABS), essendo di fatto complementari nel mantenimento della stabilità del veicolo nelle varie condizioni di marcia, come nelle frenate più decise in curva, sul bagnato o fondo a bassa aderenza e in caso di frenata con aderenza diversa sulle ruote.

Fasatura Variabile Gestita dalla ECU

La ECU gestisce anche la fasatura variabile delle valvole, ossia la variazione dei tempi di apertura delle valvole di immissione. Al variare del numero di giri, la ECU interviene sul sistema, variando il tempo di apertura e modificando l’alzata valvole, ottimizzando il flusso d’aria in entrata e aumentando la potenza e il risparmio di carburante.

Motore Multiair

Il primo motore di serie di questo tipo è stato introdotto nel 2009 dal gruppo FCA. In questo motore, la ECU controlla l’apertura, tramite elettrovalvole, delle valvole di immissione, gestendone alzata e tempi di apertura, rendendo superflua la presenza del corpo farfallato. Le valvole possono aprirsi più volte per ogni fase di aspirazione, in base al carico del motore. La ECU decide quindi la quantità di carburante da iniettare per ottimizzare la combustione.

In condizioni di carico costante, la valvola si apre, il carburante viene iniettato e la valvola si chiude. In caso di richiesta di maggiore carico motore, l’ECU mantiene aperte più a lungo le valvole di immissione, iniettando più carburante, consentendo un'accelerazione immediata. L'apertura e la tempistica ottimali sono sempre raggiunte e la combustione è il più precisa possibile. Questo, ovviamente, è impossibile con un normale albero a camme, che apre la valvola per tutto il periodo di aspirazione, e sempre a piena alzata. L'eliminazione di camme, sollevatori, bilancieri e fasatura riduce non solo il peso e l'ingombro, ma anche l'attrito, che in un motore normale significa potenza assorbita, quindi carburante "buttato". Tutto questo significa maggiore potenza a disposizione e minori emissioni.

Problemi alla ECU: I Sintomi

Come ogni componente elettronico, anche la ECU può manifestare malfunzionamenti. I sintomi di una ECU difettosa possono essere vari e manifestarsi in diverse aree del veicolo:

• Problemi di avviamento: Difficoltà ad avviare il motore, spegnimenti improvvisi o mancato avviamento.
• Prestazioni ridotte: Perdita di potenza, accelerazione scarsa o irregolare, funzionamento del motore "a singhiozzo".
• Consumi elevati: Un'errata gestione del carburante può portare a un aumento significativo dei consumi.
• Spie motore accese: L'accensione della spia "check engine" o altre spie di anomalia è un chiaro indicatore di problemi.
• Funzionamento anomalo dei sistemi di bordo: Malfunzionamenti di ABS, ESP, controllo della trazione o altri sistemi elettronici.

In presenza di tali sintomi, è fondamentale rivolgersi a un professionista per una diagnosi accurata tramite strumento diagnostico elettronico.

Il Sensore Angolo Sterzo: Un Pilastro della Stabilità

Il sensore angolo sterzo è un componente fondamentale del sistema di controllo elettronico della stabilità del veicolo (sistema ESC). Il sensore angolo di sterzata serve infatti a rilevare con precisione la posizione delle ruote in base all’angolo di ingresso dello sterzo e lavora in sinergia con i vari sensori del sistema di controllo stabilità, accelerometro e sensore velocità delle ruote per monitorare l’assetto dinamico del veicolo e inviare le informazioni alla centralina ABS per avere il controllo ottimale del veicolo.

In pratica, il sensore di coppia collegato al piantone dello sterzo rileva l’angolo con cui si sposta il piantone mentre si sterza con il volante e tale dato è inviato alla centralina per controllare la sterzata della vettura e la stabilità del veicolo.

Posizionamento e Tipologie

Il sensore angolo sterzo si trova generalmente all’interno del piantone sterzo, sul retro dello sterzo. In caso di malfunzionamento, anche se progettato per durare tutta la vita del veicolo, va prontamente sostituito dall’autoriparatore professionista utilizzando il ricambio aftermarket del sensore.

I sensori angolo sterzo possono essere di tipo analogico o digitale. Quando la ruota gira, il sensore analogico emette un segnale tra 0 e 5 volt: la differenza di tensione serve per determinare l’angolo della sterzata e la velocità di rotazione. Nei sensori angolo sterzo di tipo digitale è invece un LED a misurare angolo e velocità di sterzata, rilevando lo scostamento tra la posizione dello sterzo e la direzione di marcia del veicolo. In questo caso il sistema ESP di controllo della stabilità interviene per correggere il problema e mantenere il controllo della vettura.

Interazione con Altri Sistemi

Il sensore SAS (Steering Angle Sensor) lavora in sinergia con il servosterzo elettrico e la pompa servosterzo. Quando il guidatore gira il volante, il sensore rileva l’intensità della sterzata e l’angolo di sterzata attivando il motore elettrico per ridurre lo sforzo necessario a sterzare. Dialogando con la centralina ABS e ESP, il sistema rileva la traiettoria dell’auto (ad esempio se sta curvando o sta percorrendo un rettilineo) e attiva le correzioni necessarie per non far perdere di stabilità il veicolo.

Il sensore angolo sterzo appartiene alla categoria dei sensori dell’angolo di rotazione, che vengono utilizzati in tutti i casi in cui si deve misurare un movimento di rotazione. Nel tempo, i sensori basati sul potenziometro meccanico (che rileva il valore della resistenza attraverso contatti d’attrito) sono stati via via sostituiti da sensori basati sulla tecnologia di misura a induzione, che non prevede nessun attrito. Sempre più spesso, inoltre, i sensori angolo sterzo sono allocati nel modulo di controllo del servosterzo elettromeccanico. Ciò richiede sensori che siano di dimensioni il più possibile ridotte ma al tempo stesso che abbiano una resistenza tale da funzionare in tutte le condizioni e garantire sempre misurazioni affidabili, rapide e precise, con un adeguato grado di compatibilità elettromagnetica, caratteristica che diventa particolarmente importante quando si ha a che fare con veicoli elettrici.

Su alcune auto possono essere installati anche avanzati sensori combinati che rilevano il momento e l’angolo di sterzata. Il momento di sterzata indica la forza (espressa in Nm) che serve per azionare il volante - in base alla velocità con cui procede la vettura, all’intensità con cui si sta sterzando e all’angolo di sterzata, in modo tale che anche il feedback del volante sia adeguato.

Malfunzionamenti e Calibrazione

Come tutti i componenti elettronici, anche il sensore angolo sterzo può danneggiarsi o non funzionare più correttamente. I sintomi di un sensore angolo di sterzata difettoso possono essere in certi casi evidenti, traducendosi in “anomalie” in fase di sterzata di cui il guidatore facilmente si accorge. Un sensore dell’angolo di sterzo difettoso può dunque impattare sulla risposta del veicolo in fase di sterzata, con problemi più o meno evidenti a mantenere la traiettoria giusta o a tenere correttamente le curve. Il problema potrebbe anche riguardare la scatola sterzo, ma per prima cosa è opportuno verificare con lo strumento di diagnosi il corretto funzionamento del sensore sterzo.

Con la diffusione dei sistemi di controllo elettronico della stabilità (ESC), l’intervento di ripristino del SAS è diventato di routine per gli autoriparatori, anche nei casi in cui non si riscontri un guasto al sensore angolo sterzo. La calibrazione del sensore angolo di sterzo diventa quindi un’operazione imprescindibile per assicurare il corretto funzionamento dei vari dispositivi e dell’intero sistema di controllo della stabilità. Un sensore sterzo non correttamente calibrato porta infatti in breve tempo all’accensione della spia ESC e alla disabilitazione del sistema ESC.

Oltre alla procedura di reset del sensore angolo sterzo, che si rende necessaria dopo l’intervento di allineamento ruote, nei veicoli dotati di ADAS è spesso richiesta la ricalibrazione del sensore quando si interviene su dispositivi come il mantenimento di corsia o la frenata automatica d’emergenza o il cruise control adattivo. Il sensore angolo sterzo interagisce infatti con tutti gli altri sensori dei dispositivi ADAS ed è dunque necessario calibrare il sensore della sterzata con i componenti di questi sistemi che entrano in gioco.

Nei veicoli più recenti può essere sufficiente la calibrazione automatica, procedura che avviene in automatico ruotando lo sterzo prima da una parte e poi dall’altra. In altri casi è necessario seguire la procedura prevista dal costruttore e attivare la serie di comandi prevista per avviare la calibrazione del sensore. Nella maggior parte dei veicoli è necessario lo strumento diagnostico per ricalibrare il sensore. In alcuni dispositivi di allineamento è presente un’apposita funzione automatica di ripristino del sensore angolo sterzo, non richiedendo quindi di utilizzare successivamente lo strumento di diagnosi. È in genere consigliato di eseguire la calibrazione del SAS con il veicolo a terra e non su un sollevatore.

Il Servosterzo: Comfort e Sicurezza alla Guida

Il servosterzo è un componente molto importante nelle moderne auto. È stato progettato per ridurre lo sforzo necessario per girare il volante, migliorando notevolmente il comfort e la sicurezza di guida. Esistono principalmente due tipi di servosterzo: il servosterzo idraulico e il servosterzo elettrico.

Componenti del Sistema di Sterzo

Il sistema di sterzo è composto da diverse componenti:

• Volante: L’interfaccia principale tra il conducente e il sistema di sterzo.
• Piantone dello sterzo: Funge da collegamento tra il volante e la scatola dello sterzo. Trasferisce la rotazione del volante in movimento lineare che attiva il resto del sistema.
• Servosterzo: Idraulico o elettrico, facilita il movimento del volante.
• Tirante dello sterzo: Ha l’obiettivo di trasmettere il movimento del servosterzo alle ruote ed è composto dai tiranti collegati alle testine dello sterzo, che a loro volta sono connesse alle ruote, permettendo la variazione della direzione del veicolo.

Servosterzo Idraulico

La principale funzione del servosterzo idraulico è quella di ridurre la forza necessaria per girare il volante, migliorando così il comfort e la sicurezza durante la guida. Questo sistema impiega una pompa che invia olio a pressione attraverso un circuito idraulico a un cilindro operatore, che a sua volta è collegato al sistema di sterzo delle ruote. La valvola limitatrice di pressione è una componente molto importante in questo sistema. Essa interviene quando si raggiunge il fine corsa dello sterzo, evitando sovrapressioni e danni al sistema.

Il servosterzo idraulico (noto anche come idroguida) continua ad avere un ruolo molto importante nel migliorare l’esperienza di guida ormai da decenni. Questo risultato si traduce in una guida più intuitiva e reattiva, particolarmente apprezzata nelle auto sportive e di alta gamma. La risposta rapida e fluida dello sterzo consente al conducente di reagire tempestivamente a situazioni impreviste sulla strada. Tuttavia, richiede una regolare manutenzione del fluido idraulico e un controllo periodico dei componenti per evitare problemi come perdite di liquido o guasti.

Servosterzo Elettrico (EPS)

Il servosterzo elettrico (noto anche come Electric Power Steering - EPS) è una delle tecnologie più avanzate nel campo dei sistemi di sterzo. Impiega un motorino elettrico assistito da sensori che permette di facilitare la sterzata. Il motore dello sterzo è senza dubbio il cuore del sistema dell’intero sistema. È responsabile per fornire l’assistenza necessaria per rendere il volante più leggero e facile da manovrare. Il servosterzo elettrico funziona senza la necessità di un sistema idraulico.

Il nome inglese completo è Electronic Power Steering (EPS), che utilizza la potenza generata dal motore elettrico per aiutare il conducente a servosterzare. La composizione dell'EPS, in auto diverse, anche se i componenti strutturali non sono gli stessi, è generalmente simile. Esso è generalmente composto da un sensore di coppia (sterzo), un'unità di controllo elettronico, un motore, un riduttore di velocità, un comando dello sterzo meccanico e una fonte di alimentazione della batteria.

Principio di funzionamento principali: quando l'auto si sta trasformando, il sensore di coppia (sterzo) "sente" la coppia di torsione della rotella di direzione e il senso di rotazione del previsto. Questi segnali verranno inviati all'unità di controllo elettronico attraverso il bus dati. L'unità di controllo elettronico, in funzione della coppia di trasmissione e dei dati del segnale (ad esempio il senso di rotazione del previsto), invia un comando di azione alla centralina del motore, così che il motore genera una corrispondente quantità di coppia di rotazione secondo le specifiche esigenze, generando così un servosterzo. Se non si sta trasformando, il sistema non funzionerà, e attenderà in stato di standby.

Grazie alle caratteristiche di funzionamento del servosterzo elettrico, si percepisce che guidando un'auto così, il senso dell'orientamento è migliore e la velocità è più stabile alle alte velocità, vale a dire, la direzione non è "mobile". E perché non funziona quando non gira, si risparmia anche energia.

Tuttavia, l’installazione e la tecnologia del servosterzo elettrico possono avere un costo iniziale superiore rispetto a quello idraulico. A causa della sua natura elettronica, in caso di guasti, potrebbe richiedere interventi tecnici più complessi e costosi. Entrambi i sistemi hanno comunque lo scopo di facilitare la guida, ma operano con meccanismi e vantaggi differenti. Il servosterzo idraulico è stato progettato inizialmente per i veicoli pesanti come trattori e camion, ma col tempo è stato adottato anche nelle berline più grandi. Il servosterzo elettrico, invece, è diventato ormai uno standard nei veicoli di nuova generazione.

Manutenzione e Problemi dello Sterzo

La manutenzione dello sterzo auto è fondamentale per garantire una guida sicura e confortevole. Problemi comuni e i loro sintomi includono:

• Sterzo duro e pesante: Questo problema può essere causato da una pressione delle gomme troppo bassa.
• Sterzo troppo sensibile alle alte velocità: Può essere dovuto a una pressione delle gomme troppo alta.
• Problemi al servosterzo: Una cinghia usurata o allentata può influire sul funzionamento del servosterzo idraulico.

Uno sterzo duro è un problema comune che può compromettere il comfort e la sicurezza della guida. Se si avverte una resistenza importante nel girare il volante, è uno dei sintomi di uno sterzo duro. Uno sterzo bloccato può essere causato da diversi problemi meccanici che influenzano lo sterzo macchina.

• Colonna dello sterzo bloccata: Il piantone può incepparsi, rendendo difficile o impossibile sterzare.
• Blocca sterzo attivato: È un meccanismo di sicurezza che impedisce il movimento del volante quando non è inserita la chiave.
• Problemi con l’Unità di Controllo del Motore (ECU): La ECU gestisce il servosterzo attraverso segnali elettronici.

Per risolvere i problemi di sterzo, è importante seguire una serie di passaggi strutturati che consentono di identificare e affrontare le cause comuni. È importante assicurarsi che le gomme siano gonfiate alla pressione corretta come indicato dalla casa automobilistica. Se il veicolo in possesso dispone di un servosterzo idraulico, un basso livello di fluido può causare difficoltà nell’errata. Una cinghia allentata o danneggiata può compromettere la funzionalità del servosterzo. La presenza di rumori o gioco eccessivo nello sterzo può indicare la necessità di una manutenzione o sostituzione. Se i problemi persistono dopo un controllo basilare, è consigliabile rivolgersi presso un’officina specializzata.

La manutenzione del sistema di sterzo è molto importante per garantire la sicurezza e l’efficienza della guida. Rumori insoliti o una sensazione di sterzo rigido o instabile possono indicare dei problemi. È importante non ignorare questi segnali e consultare un meccanico per avere una diagnosi più accurata. È altrettanto consigliato adottare una serie di misure preventive e di manutenzione regolare per prevenire problemi allo sterzo. Guidare con attenzione, evitando sterzate brusche e urti contro marciapiedi od ostacoli, può ridurre il rischio di danneggiamenti ai componenti dello sterzo. Ciò aiuta a mantenere il sistema in buono stato e a prevenire usure premature.

Casi Specifici di Malfunzionamento dello Sterzo Elettrico

A volte, si possono verificare situazioni particolari, come quella descritta da un utente in relazione alla sua Alfa Romeo Giulietta. Dopo un urto, la macchina tirava in maniera molto decisa verso destra. Dopo aver fatto controllare il veicolo da un gommista, il quale non riscontrava danni meccanici né al cerchio, e aver "centrato" tutto correttamente, la macchina ha iniziato a tirare a sinistra. Questo problema si manifestava solo in "N" (folle), mentre in "D" (marcia) il problema spariva, probabilmente a causa dello sterzo più duro in movimento. Dopo qualche chilometro, il problema è sparito.

L'utente ha formulato una teoria interessante: dopo il colpo, con la convergenza assolutamente scorretta, la macchina tirava a destra. Ma dopo qualche chilometro tirava molto meno, come se si fosse "raddrizzata" da sola. Poi, una volta rimesso tutto in maniera corretta, la macchina si "ricordava" dell'impostazione scorretta precedente, con il risultato che la vecchia "correzione" adesso faceva andare la macchina verso sinistra. Dopo qualche chilometro di riadattamento, il problema è sparito. Questo suggerisce un processo di "apprendimento" o ricalibrazione dinamico del sistema di servosterzo elettrico, che potrebbe necessitare di tempo per adattarsi a nuove impostazioni geometriche.

Il VDC di Alfa Romeo Giulietta interviene sempre in modo “discreto” grazie all’abbinamento con il DST (Dynamic Steering Torque), lo “sterzo elettronico attivo” che effettua già automaticamente le correzioni e controlla anche il sovrasterzo su fondi a bassa aderenza. Dunque, il DST migliora sia la sicurezza di marcia sia le prestazioni di handling. Infatti, in ogni condizione di guida, lo sterzo elettronico suggerisce al guidatore le corrette manovre da eseguire, consentendo ottime performance di tenuta e infondendo un grande senso di sicurezza. Merito della continua interazione tra il servosterzo elettrico (che genera una coppia al volante) e il controllo elettronico della dinamica (VDC).

Il sistema DST si rivela particolarmente utile in caso di sovrasterzo, agevolando la manovra più appropriata per mantenere il controllo della vettura in ogni condizione. Inoltre, la funzione MCF (Mu-Split control function) interviene in caso di marcia sui fondi ad aderenza differenziata (per esempio, accade spesso in inverno che due ruote siano sul ghiaccio mentre le altre due siano sull’asfalto). In questo particolare caso, il sistema DST permette un controsterzo automatico che consente di controllare la vettura (evitando un testacoda) e nel contempo di fermarsi nel minor spazio possibile (lo spazio di frenata si riduce del 10%). Infine, in occasione di una guida sportiva, se il sistema rileva una maggiore accelerazione laterale (a partire da 0,6 g) interviene fornendo un incremento di coppia resistente al volante.

L'apprendimento dello sterzo in posizione "0" si può fare in diversi modi, il che indica la complessità dei sistemi elettronici moderni e la necessità di una corretta calibrazione anche per parametri apparentemente semplici come la posizione centrale del volante. La centratura dello sterzo serve solo per dare uno zero elettronico alla centralina ABS e guida per tutti i controlli che devono fare per far intervenire l'ABS/VDC e altre funzioni. Non serve a far andare dritta la macchina in senso puramente meccanico, ma fornisce il riferimento elettronico fondamentale per tutti i sistemi di assistenza alla guida.

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