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  • Electrnica del Automvil

    Electrnica del Automvil 33

    ElEctrnica automotrizEl SiStEma ElEctrnico dE control dEl motor

    Todos somos conocedores de las actuales tecnologas con las que se estn dotando a

    los actuales modelos de vehculos, cada da ms enfocados a ser lo ms eficientes

    posible respecto al consumo de combustible y a la par menos contaminantes. La duda

    nos surge cuando pensamos en las primeras tecnologas que fueron aplicadas para tal

    fin y aqu es donde encontramos la funcin de la ECU, Engine Control Unit o Unidad de

    Control de Motor que es una unidad de control electrnico que supervisa varios aspec-

    tos de la operacin de combustin interna del motor. Las ECUs ms simples slo con-

    trolan la cantidad de combustible que es inyectado en cada cilindro en cada ciclo de

    motor. ECUs ms avanzadas controlan el punto de ignicin, el tiempo de apertura/cie-

    rre de las vlvulas, el nivel de impulso mantenido por el turbocompresor (en coches con

    turbocompresor), y control de otros perifricos. La introduccin de estas primeras ECU

    fueron la respuesta por parte de los fabricantes de automviles americanos a las cada

    vez ms exigentes regulaciones con respecto a la emisin de gases txicos de los auto-

    mviles. Esto se produca a finales de la dcada de los aos setenta y principios del

    ochenta, y el boom de los nuevos aparatos electrnicos se reflejaba en un mayor uso

    de los mismos en los nuevos vehculos. Para este trabajo, ECU (Unidad de Control

    Electrnico o computadora del auto) y ECM (Mdulo de Control Electrnico o conjunto

    de computadoras) es considerado lo mismo.

    Coordinacin: Ing. Horacio Daniel Vallejo - hvquark@webelectronica.com.ar

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  • IntroDuCCIn

    Las exigentes regulaciones respecto a lasemisiones contaminantes durante los aos fina-les de los 70 y los 80 y a la optimizacin del usode combustible, impulsaron ms por necesidadque por otro motivo, a un cambio de mentalidad yun obligado paso de lo mecnico a lo electrnicoen cuanto ejecucin y regulacin de los diversosparmetros, antes realizados por distintos meca-nismos neumticos y mecnicos y posteriormen-te controlados por este unidad de control, paraas poder controlar de manera ms eficaz la com-bustin del motor.

    Podemos definir una ECU como la unidad decontrol electrnico que regula al motor.

    Esto se traduce de una manera sencilla defincomo el corazn de un complejo sistema electr-nico compuesto por sensores y actuadores, en laque los sensores informan a la unidad central ysta enva la orden necesaria a los actuadorespara transformar dicha informacin inicial.

    La funcin de los sensores es la de registrardiversos parmetros sobre el funcionamiento delvehculo (tales por ejemplo, como las revolucio-nes del motor, temperatura de los sistemas, sealde la posicin del acelerador, etc.) Estos senso-res actan como puente hasta el sistema centralo ECU y transforman dichas magnitudes fsicasen electrnicas.

    Por su lado, los actuadores seran los ele-mentos que son dirigidos a su vez por la ECU yson los encargados de convertir las seales elc-tricas recibidas en magnitudes mecnicas.Hablamos por ejemplo de los inyectores de com-bustible, electroventiladores o dems sistemasque reciban la informacin y consecuentemente,acten de una manera mecnica sobre algunafuncin en el vehculo.

    Las primeras unidades de control o ECU mssencillas controlaban simplemente el flujo o can-tidad de combustible que se inyectaba por cilin-dro en cada ciclo del motor, mientras que lasECUs ms actuales controlan casi la totalidad delos sistemas del vehculo, haciendo en numero-sas ocasiones complicado encontrar las posiblesaveras derivadas en pequeos fallos electrni-cos.

    Actualmente un microprocesador de 64 bits a120MHz es el cerebro encargado de la ECU y, aligual que sucede con cualquier computadora tipoPC o porttil, es necesario que disponga de su

    propio sistema operativo para poder funcionar.En la figura 1 se puede apreciar una infografa defuncionamiento de una computadora de autom-vil MPC5634. Vea en la figura 2 algunos de losprincipales componentes electrnicos de estaECU.

    Algunos sistemas operativos funcionales pue-den ser os CAN o Microsar Os.

    Debido a que las ECUs no deben soportaruna comunicacin directa con el usuario o inte-ractuar con distintas aplicaciones, estas caracte-rsticas son suficientes en los modelos actuales.

    De igual manera, las unidades centrales hanevolucionado hasta las que conocemos hoy enda con elementos avisadores de autodiagnsti-co, que nos avisa de los posibles errores questa puede padecer si detecta valores fuera delrango pre-establecido por fbrica. Este sistemahace un anlisis cuando se inicia el arranque y siexiste error alguno nos lo comunica directamentemediante distintos smbolos situados en el cua-dro de mandos del automvil.

    Debido al aumento de nuevas funciones y sis-temas electrnicos en los nuevos vehculos,debemos considerar diversas computadorasencargadas cada una de ellas de una funcin demanera especfica. Todas estas unidades estncentralizadas y comunicadas mediante un bus dedatos o bus can, que es un protocolo de comuni-cacin basado en un bus serie e ideado por laempresa alemana Bosch en los aos 1980 parael intercambio de informacin de las distintas uni-dades de proceso con una unidad central, redu-ciendo el cableado y mejorando costos.

    Breve Historia de las ECUs

    Se puede hacer una clasificacin de lasECUs, dependiendo de su tecnologa utilizada yde la poca de fabricacin, desde las ms anti-guas, las cuales slo controlaban cantidad decombustible inyectado, hasta las ms modernasque pueden ser capaces de ser modificadas oreprogramadas para poder realizar ciertos cam-bios en los distintos parmetros, mejorando as elrendimiento del vehculo.

    Las unidades de principios de los aos 1980se caracterizaban por ser de diseo hbrido digi-tal. Dicho sistema utilizaba tcnicas analgicaspara la toma de medidas, para posteriormenteusar una tabla de valores almacenada en una

    ECM y ECU

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  • El SiStEMA ElECtrniCo dE Control dEl Motor

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    Figura 1

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  • ECM y ECU

    36 Electrnica del Automvil

    Figura 2 - Lay-Out de

    la ECU MPC5634

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  • memoria de slo lectura y de modo de obtenerlos valores finales de salida.

    No disponan de la suficiente tecnologa comopara tener los datos exactos de cada componen-te y solamente podan compararse con dichosvalores almacenados, causando considerablesinconvenientes, ya que estos valores estndareran los prefijados para los vehculos con suscomponentes totalmente nuevos, y con el pasodel tiempo podan dar lugar a fallos debido al des-gaste habitual de los mismos.

    Las ECUs programables, son aquellas quepueden ser modificadas como consecuencia deun cambio de algn componente del vehculo,debiendo ser adaptado para poder as configu-rarse correctamente el comportamiento y rendi-miento adecuado del automvil.

    Estas unidades ms modernas (en automvi-les fabricados a partir del 2000) ya utilizan ECUscon sistemas OBD-II, capaces de poder ser pro-gramadas mediante puertos OBD de maneraexterna, pudiendo ser modificadas mediante eluso de una computadora porttil conectada alvehculo a travs de una interfaz OBD II.Mediante un programa o interfaz grfica instaladaen la computadora se pueden visualizar todas lascaractersticas de funcionamiento de la ECU ypodrn modificarse parmetros, por ejemplo, lacantidad de combustible que se debe inyectar enel motor, la mezcla correcta de oxgeno y com-bustible o distintos parmetros claves necesariospara el correcto funcionamiento del vehculo.

    Y cules son los parmetros a programar?

    Existen infinidad de parmetros que puedenser completamente modificados, ajustando aslos valores de manera completamente especfica,desde la ignicin, lmite de revoluciones, lacorrecta temperatura del agua, alimentacin decombustible temporal, modificacin de baja pre-sin en el combustible, sensor de oxgeno osonda lambda, etc.

    Esto no slo es vlido para conseguir unmejor funcionamiento a base de reprogramacin,pudiendo disminuir consumo de combustible oconfigurando un nuevo mapeado para poder ascontrolar la emisin de gases nocivos, algoimprescindible para poder pasar sin problemas laITV correspondiente.

    Actualmente existe un claro aumento de loscomponentes electrnicos en los nuevos mode-los de automviles, con lo que repercute en un

    mayor nivel de complejidad tecnolgica, esto setraduce en ms computadoras, una mayor espe-cializacin y diversificacin de ellas, (cada unidadcontroladora de una parte especfica de cada fun-cin) sistemas ms complejos y una escaladatcnica en cuanto prestaciones deseadas porparte del usuario final.

    Con toda esta nueva introduccin en cuanto latecnologa aplicada al mundo del automvil, nosencontramos ante la situacin de un fuerte cam-bio en cuanto averas tpicamente mecnicas alas nuevas averas, producidas cada vez ms porfallos electrnicos. Los mecnicos han debidosaber reciclarse a tiempo para poder abordarnuevos problemas, algunos complicados de solu-cionar, para as poder seguir realizando su laborde manera correcta, porque, atrs queda en mirecuerdo, al mecnico de mi barrio, aqul con elmono sucio de grasa y manos oscuras a los cadavez ms mecnicos de porttil que solucionan losfallos de mi vehculo, enchufados mediante unpuerto OBD mientras observan tablas de valoresy posibles errores producidos por cualquier dis-positivo electrnico.

    FunCIones De la eCu

    Las ECUs determinan la cantidad de combus-tible, el punto de ignicin y otros parmetrosmonitorizando el motor a travs de sensores.Estos incluyen: sensor MAP, sensor de posicindel acelerador, sensor de temperatura del aire,sensor de oxgeno y muchos otros.

    Frecuentemente esto se hace usando un con-trol repetitivo (como un controlador PID).

    Antes de que las unidades de control de motorfuesen implantadas, la cantidad de combustiblepor ciclo en un cilindro estaba determinada porun carburador o por una bomba de inyeccin.

    Control de la inyeccin de combustiblePara un motor con inyeccin de combustible,

    una ECU determinar la cantidad de combustibleque se inyecta basndose en un cierto nmerode parmetros.

    Si el acelerador est presionado a fondo, elECU abrir ciertas entradas que harn que laentrada de aire al motor sea mayor. La ECUinyectar ms combustible segn la cantidad deaire que est pasando al motor. Si el motor no haalcanzado la temperatura suficiente, la cantidad

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  • de combustible inyectado ser mayor (haciendoque la mezcla es ms rica hasta que el motorest caliente).

    Control del tiempo de inyeccinUn motor de ignicin de chispa necesita para

    iniciar la combustin una chispa en la cmara decombustin.

    Una ECU puede ajustar el tiempo exacto de lachispa (llamado tiempo de ignicin) para proveeruna mejor potencia y un menor gasto de com-bustible. Si la ECU detecta un picado de bielas enel motor, y "analiza" que esto se debe a que eltiempo de ignicin se est adelantando almomento de la compresin, ralentizar (retarda-r) el tiempo en el que se produce la chispa paraprevenir la situacin.

    Una segunda, y ms comn causa que debedetectar este sistema es cuando el motor gira amuy bajas revoluciones para el trabajo que se leest pidiendo al coche. Este caso se resuelveimpidiendo a los pistones moverse hasta que nose haya producido la chispa, evitando as que elmomento de la combustin se produzca cuandolos pistones ya han comenzado a expandir lacavidad.

    Pero esto ltimo slo se aplica a vehculoscon transmisin manual. La ECU en vehculos detransmisin automtica simplemente se encarga-r de reducir el movimiento de la transmisin.

    Control de la distribucin de vlvulasAlgunos motores poseen distribucin de vl-

    vulas. En estos motores la ECU controla el tiem-po en el ciclo de motor en el que las vlvulas sedeben abrir. Las vlvulas se abren normalmentems tarde a mayores velocidades que a menoresvelocidades. Esto puede optimizar el flujo de aireque entra en el cilindro, incrementando la poten-cia y evitando la mala combustin de combusti-ble.

    Control de arranqueUna relativamente reciente aplicacin de la

    Unidad de Control de Motor es el uso de un pre-ciso instante de tiempo en el que se producenuna inyeccin e ignicin para arrancar el motorsin usar un motor de arranque (tpicamente elc-trico conectado a la batera). Esta funcionalidadproveer de una mayor eficiencia al motor, consu consecuente reduccin de combustible con-sumido.

    FunCIonamIento Del motor

    Segn lo visto hasta el momento, el principalcomponente del Sistema de Control Electrnicodel Motor (ECM, tambin conocido como mdu-lo de control del motor) es la computadora prin-cipal o Unidad Electrnica de Control (ECU) ymuchas veces se confunden estos trmino a talpunto que, cuando se est describiendo el fun-cionamiento de algn sistema electrnico delauto, el lector no tiene una idea clara sobre el ele-mento al que se hace referencia. En este trabajo,nosotros haremos referencia al mdulo de con-trol de del motor como un conjunto que incluye ala computadora principal (ECU) y sub-computa-doras. En otras palabras, ECU y ECM es lomismo aunque hilando fino, en los automvilesactuales que poseen decenas de microcontrola-dores, el mdulo de control ECM tiene una com-putadora principal ECU y varias computadorassecundarias.

    Por tal motivo, a continuacin vamos a descri-bir el sistema electrnico del automvil, centrn-donos en los siguientes objetivos:

    1. Identificar los principales sistemas / compo-

    nentes de control del automvil.

    2. Conocer la informacin que se necesita

    para evaluar los sistemas de control del motor.

    3. Familiarizarnos con los trminos de los sis-

    temas de control de los motores.

    La necesidad de lograr una salida de altapotencia, alta economa de combustible y lamenor cantidad de gases de emisin de los moto-res, hoy en da ha llevado contar con sistemas decontrol del motor muy sofisticados.

    Como sabemos, una computadora, que serefiere como un mdulo de control del motor(ECM), gestiona una variedad de sistemas parael correcto funcionamiento del motor. Estos siste-mas se dividen bsicamente en las siguientesreas:

    Los sistemas de induccin de aire.

    El sistema de combustible.

    Sistema de encendido.

    Sistema de control de emisiones y de escape.

    Todos los sistemas mencionados y otros son,controlados por el ECM. El ECM con sus senso-res y actuadores se conoce como el sistema de

    ECM y ECU

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  • control electrnico. Es importante tener en cuen-ta, al momento de diagnosticar problemas demotor, que los fundamentos del funcionamientodel motor (correcta mezcla de aire y combustible

    suficientemente comprimida y encendi-do en el momento adecuado) no sondiferentes. La siguiente es una descrip-cin de estos sistemas.

    el sIstema De InDuCCIn De aIre

    El ECM mide y controla la cantidad deaire para un funcionamiento eficientedel motor. La vlvula de control de airede ralent no se utiliza en los sistemascon control electrnico del acelerador.En algunos motores se utiliza un sen-sor de consumo en el colector en lugarde un sensor de flujo de aire. En la figu-ra 3 puede observar el diagrama enbloques que ejemplifica el sistema deinduccin de aire. El funcionamiento deeste sistema es el siguiente:

    El aire filtrado por el filtro de aire se mide por

    el sensor de flujo de aire (comnmente llamado el

    sensor de flujo de masa de aire).

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    Figura 3 - Sistema de induccin de aire.

    Figura 4 Sistema de inyeccin de combustible.

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  • El volumen de aire es regulado por la vlvula

    de mariposa.

    La vlvula de control de aire de ralent regula

    la cantidad de aire que se deriva de la vlvula de

    mariposa para ajustar la velocidad de ralent.

    La cmara de admisin de aire y el colector de

    admisin estn afinados para un funcionamiento

    eficiente.

    Hay muchas variaciones en el sistema bsicode induccin de aire.

    El Sistema Acstico Controlado de Induccin(ACIS) modifica la entrada de aire para tener unamayor eficiencia. Algunos motores tienen turbo-compresores y compresores para proporcionaraire adicional.

    sIstema De InyeCCIn De CombustIble

    La explicacin del funcionamiento del sistemade inyeccin de combustible puede facilitarseobservando el diagrama de la figura 4. En base alas seales recibidas, el ECM calcula cada cun-to tiempo y cundo debe encender o activar losinyectores para que proporcionen la cantidadcorrecta de combustible.

    La ubicacin del regulador de presin varacon cada sistema. Cuando el exceso de combus-tible se devuelve al depsito de combustible, elregulador de presin se ubica despus de losinyectores.

    En el sistema de combustible sin retorno, elregulador de presin est en el depsito de com-bustible.

    El sistema de combustible tiene que suminis-

    trar el volumen correcto de combustible a los

    cilindros bajo una variedad de condiciones.

    El combustible es presurizado por la bombade combustible y se enva a los inyectores decombustible en forma de flujo. Un regulador depresin, situado en el depsito de combustible odespus de los inyectores, regula la presin decombustible. El ECM controla cundo y por cun-to tiempo los inyectores de combustible estnactivos para suministrar el fluido a los cilindros.Los inyectores, cuando estn activos, permitenque el combustible fluya hacia el colector deadmisin. El ECM calcula la cantidad de combus-tible a inyectar en base a una variedad de par-

    metros, principalmente temperatura y volumendel aire de admisin.

    Hay otros componentes utilizados en un siste-ma de inyeccin de combustible para modificarsu operacin y los trataremos cuando veamos elsistema de combustible.

    sIstema De IgnICIn

    Basado en las condiciones de funcionamientodel motor, el ECM determina cuando se realiza laignicin de la mezcla aire / combustible, de acuer-do con su programacin, vea la figura 5. Elencendedor activa la (s) bobina (s) de encendi-do y la apaga, en base a una seal recibidadesde el ECM. La alta tensin necesaria paracrear la chispa se genera en la (s) bobina (s).

    el sIstema De emIsIones y De esCape

    El ECM gestiona los diferentes sistemas ycomponentes para cumplir con las regulacionessobre emisin de gases. El sistema de evapora-cin (EVAP) evita que los vapores de gasolina(HC) entren en la atmsfera.

    ECM y ECU

    40 Electrnica del Automvil

    Figura 5 Sistema de ignicin.

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  • El programa de control de combustible seencarga de ajustar la relacin aire / combustiblepara que el catalizador funcione con su mximaeficiencia, de acuerdo con el esquema que semuestra en la figura 6. Esto reduce los hidrocar-buros (HC), el monxido de carbono (CO) y losxidos de nitrgeno (NOx) que se arrojan alambiente. El sistema de recirculacin de gasesde escape (EGR) tambin ayuda a reducir losNOx.

    otros sIstemas

    Los componentes del motor que antes erancontrolados mecnicamente ahora estn contro-ladas electrnicamente. El objetivo es mejorar laeficiencia del motor y la seguridad del vehculo.Algunos de estos sistemas son:

    Control electrnico del acelerador inteli-gente (etCs-i): El ECM ajusta la apertura delacelerador de acuerdo a la demanda del conduc-tor y las condiciones del vehculo. Esto mejora elrendimiento y la seguridad de los vehculos.

    sistema de Control acstico deInduccin (aCIs): El ECM vara la admisin decombustible para un mejor rendimiento del motor.

    Vlvula Variable Inteligente (VVt-i): ElECM ajusta cuando se abren las vlvulas paraofrecer una mejor economa de combustible, mspotencia y menos emisiones.

    No hay duda de que estos sistemas sernmodificados con el tiempo y nuevos sistemas sevan a aadir a medida que se introduzcan mejo-ras en los automviles.

    Otra tendencia significativa es la integracinde los sistemas individuales. Por ejemplo, el ECMtrabaja en coordinacin con el sistema de controlde estabilidad del vehculo para proporcionar unmejor control del vehculo en condiciones resba-ladizas.

    DesCrIpCIn Del sIstemaDe Control eleCtrnICo

    El cuadro de la figura 7 muestra un sistema decontrol electrnico del motor bsico. Los senso-res proporcionan los datos necesarios, el ECMlos analiza y enva la seal adecuada a los actua-dores.

    El sistema electrnico de control del motor secompone de varios sensores que detectan lascondiciones del motor, de un conjunto de compu-tadoras llamado mdulo de control electrnico(ECM), y numerosos actuadores que controlanuna variedad de componentes del motor.

    El diagnstico preciso del sistema electrnicode control del motor se compone de varios ele-mentos a saber:

    El conocimiento fundamental de cmo fun-

    ciona el sistema.

    Encontrar la informacin correcta para la

    reparacin.

    Interpretar correctamente los datos del siste-

    ma de control del motor.

    La realizacin de las pruebas adecuadas

    con precisin.

    Para entender cmo el mdulo ECM controlavarias funciones del motor, debemos decir que elsistema de control electrnico se divide en tressecciones, tal como sugiere la figura 8:

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    Figura 6 Sistema de emisiones y de escape.

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  • ECM y ECU

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    Figura 7 Diagrama en bloques del sistema de control electrnico.

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  • Entrada.

    Proceso.

    Salida

    las entraDas Del eCm

    Los sensores se utilizan para con-vertir las condiciones de funciona-miento del motor como la tempe-ratura, rpm, posicin del acelera-dor, y otros parmetros en sealeselctricas que supervisa constan-temente el ECM, figura 9. Circuitos electrnicos integradosen el ECM detectan las condicio-nes de funcionamiento de algunoselementos (como por ejemplo elcircuito de carga elctrica) parauna operacin adecuada. Conestos datos, el ECM tiene informa-cin suficiente para ejecutar los

    programas que operan los sistemas de controlde emisiones del motor y otros subsistemas.

    mDulo De Control eCm

    El ECM procesa las seales de entrada, llegaa una decisin sobre la base de su programa-cin, y lleva a cabo la accin necesaria. ElECM tambin almacena en su memoria lainformacin recibida para asegurarse de queel vehculo realiza el proceso segn lo pres-cripto; tambin almacena los cdigos de diag-nstico (DTC) y dems informacin de diag-nstico y control. El ECM tambin puede con-trolar otras funciones como la transmisin,ABS, etc.Los ECM modernos tambin contienen elnmero de informacin del vehculo (VIN), laidentificacin de la calibracin (CAL ID), y laverificacin de la calibracin. Esto se hacepara asegurarse que los ajustes de calibracinson correctos para el motor de ese automvil.Los ECM se deben manejar con cuidado. Loscomponentes electrnicos son sensibles a lasdescargas electrostticas (electricidad estti-ca). Siempre debe seguir los procedimientosrecomendados para la manipulacin de estoscomponentes. Vea en la figura 10 el diagramaen bloques del ECM.

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    Figura 8 Sistema de control electrnico.

    Figura 9 Entradas del ECM.

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  • aCtuaDores y DIsposItIVos De salIDa

    Las rdenes de actuacin se envandesde el microprocesador dentro de la ECMpara los diversos transistores de excitacin desalida, rels y dems componentes electrni-cos de control, figura 11. Las seales envia-das desde el ECM hacen que cada actuadorse active o desactive para poner en marchaalgn proceso o para modificar su funciona-miento.

    Algunos tipos de actuadores de salida son:

    Solenoides: Inyectores de combustible,

    vlvulas de conmutacin (VSV).

    Los rels: Circuitos de apertura / cierre de

    corriente.

    Transistores: Puesta en marcha, ignicin.

    Luces: Luz indicadora de mal funciona-

    miento (MIL).

    Motores: Control electrnico del acelera-

    dor.

    Resistencias Calefactoras: Calentador

    (es) de Oxgeno y Aire / Combustible

    Embrague - Control electrnico del acele-

    rador.

    ECM y ECU

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    Figura 10 La unidad de control.

    Figura11 Los actuadores del

    sistema de control.

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  • DIstrIbuCIn De la energa

    Cuando el interruptor de arranque se encien-de, se suministra corriente al ECM para inicializarel programa de ordenador, y realizar el suministrode corriente elctrica a todos los solenoides con-trolados por el sistema, los rels, y los motores.El funcionamiento actual del ECM vuelve a tierraa travs de E1, figura 12. Sin un circuito de distri-

    bucin de energa que fun-cione adecuadamente, elECM y el motor no funcio-nar y no habr comunica-cin con el probador dediagnstico.El ECM tambin tiene otralnea de energa desde labatera que se utiliza paraalmacenar los DTC, el tiem-po de encendido, el ajustedel combustible y otrosvalores que deben seralmacenados en la memo-ria, figura 13. Si no hay ten-sin en este terminal, losDTC y otros valores alma-cenados en la memoria seborrarn.

    seal De ControlDe tensIn

    El ECM enva una tensinregulada de 5 volt (VC oVCC) desde la lnea de ali-mentacin. Este voltaje se

    utiliza para muchos sensores, tales como senso-res de temperatura, sensores de presin, senso-res de posicin del acelerador, etc.

    el CIrCuIto De tIerra o masa (gnD)

    El circuito de tierra es tan importante como loscircuitos de potencia, figura 14. El ECM tiene ml-

    tiples circuitos de tierra,y es por lo general la tra-yectoria de tierra paralos sensores y actuado-res. El nmero de circui-tos de tierra variar conel ao y el modelo delmotor del auto.Los circuitos de tierra amenudo se compruebanmediante la medicin dela cada de tensin, y loscables se compruebamidiendo su continui-dad.

    El SiStEMA ElECtrniCo dE Control dEl Motor

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    Figura 12 El control de energa durante el arranque.

    Figura 13 Alimentacin del mdulo de control ECM.

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  • proteCCIn De CIrCuItos(DespIkIng)

    Cuando un circuito quelleva una gran cantidad decorriente se apaga repenti-namente, una alta tensinse induce en los devanadosde las bobinas que seencuentran en los rels ysolenoides. Este pico dealto voltaje puede daar eltransistor asociado en elECM, tambin puede gene-rar una seal falsa en otroscircuitos, o generar ruido.

    Para evitar que sucedaeste pico de alta tensin inducida se usa un diodoo una resistencia, figura 15. Este diodo o resis-tencia se conecta en paralelo a la bobina de arro-llamiento para limitar el pico de alta tensin. UnECM, que presenta fallas con frecuencia, puedetener daado el diodo o resistencia de proteccin(despiking) en el circuito que sufre la falla.

    Vea la parte A de la figura 15. Durante el fun-cionamiento normal (en circuito) el diodo quedaen inversa y no modifica en nada las condicionesdel circuito. Cuando el circuito se apaga repenti-namente, se induce una extra alta tensin ensentido opuesto pero como el diodo queda ensentido directo, esta alta tensin es derivada amasa, evitando que llegue al ECM.

    Vea la parte B de la figura 15. Con el inte-rruptor cerrado, la corriente fluye en el circuito 2para energizar la bobina. El circuito 1 indica alECM que el circuito est encendido. El diodo noconduce y es como si no estuviera.

    Cuando el interruptor se apaga repentinamen-te, el campo magntico alrededor de la bobina sederrumba. Este colapso genera una tensin en labobina con polaridad opuesta (la parte superiorser negativo y la parte inferior: positivo). Estapolaridad hace que la corriente fluya a travs deldiodo ya que el componente queda polarizado ensentido directo. Esto evitar que la alta tensininducida pueda daar a los componentes delECM.

    ECM y ECU

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    Figura 14 El circuito de tierra o masa.

    Figura 15 Proteccin de circuitos.

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  • resIstor De proteCCIn

    Tambin se puede utilizar una resistencia parael mismo propsito que el diodo, figura 16.

    La resistencia tiene un valor muy alto en rela-cin con el circuito (400-600 ohm). La resistenciaofrece una ruta alternativa a la corriente evitandoque se induzca un gran pico de voltaje.

    ConeCtores De enlaCe para DIagnstICo

    Vea los tres tipos de conectores que se mues-tran en la figura 17. DLC1 se encuentra bajo elcap del motor. DLC2 se encuentra en el habit-culo, del lado del conductor. DLC3 se encuentradentro de la columna de direccin.

    El conector de enlace dediagnstico (DLC) propor-ciona una manera de comu-nicarse con el ECM y simpli-fica muchos procedimientosde diagnstico.Se han utilizado tres tiposde DLC, y algunos aos ten-drn los tres. Reglamentaciones OBD IIrequieren un DLC estndarpara los vehculos, y seconocen como DLC3.

    InFormaCIn De DIagnstICoDel sIstema De Control Del motor

    Que el tcnico o mecnico sepa dnde encon-trar informacin sobre el vehculo puede hacerleahorrar mucho tiempo a la hora de tener que rea-lizar un diagnstico correcto.

    La siguiente es una explicacin de los recur-sos de informacin que son necesarios para lasreparaciones precisas y oportunas.

    1 - manual De reparaCIn: El Manual de reparacin (RM) contiene las

    siguientes secciones:

    Introduccin (IN): Esta seccin contiene laforma de solucionar los sistemas controladospor el ECM, las abreviaturas utilizadas y un glo-sario de trminos. Va a encontrar los procedi-mientos de solucin de problemas y dndeencontrar ms informacin.

    Diagnstico: Esta parte es la seccin msutilizada para el diagnstico de problemas delsistema de control del motor .

    Pre -Check contiene una visin general dela obtencin de los DTC y el Freeze Frame(datos en el momento de producirse la falla).Asimismo, se describe qu hacer si no haycomunicacin entre el ECM y el probador dediagnstico .

    El grfico de Falla y Seguridad ayuda aestablecer la estrategia a seguir cuando seestablecen determinados DTC.

    La Seccin de Inspeccin Bsica es unacomprobacin fundamental de aire, combustibley chispa para la buja.

    En el test de Estado de funcionamiento

    El SiStEMA ElECtrniCo dE Control dEl Motor

    Electrnica del Automvil 47

    Figura 16 Circuito de proteccin con resistor.

    Figura 17 Conectores de enlace del ECM.

    Manual - ECM.qxd:*Cap 4 - telefonia 27/11/13 13:01 Page 47

  • del motor se detallan los elementos que semuestran durante el arranque y el funcionamien-to en condiciones normales.

    La tabla de cdigo de diagnstico mues-tra todos los DTC aplicables para ese motor, lasposibles reas problemticas y la pgina a la quese debe recurrir para diagnosticar un DTC.

    Ubicacin de las piezas muestra una ima-gen del vehculo en donde se encuentran losprincipales componentes .

    Terminales del ECM muestra una vista de laECM y sus conectores. Este punto de vista noest en el EWD (cableado elctrico). Esta es unavista muy til para encontrar un circuito determi-nado y poder probarlo. Usted tambin encontrarlos colores de los cables, las siglas y voltajesestndar de la seal en cada terminal.

    La tabla de sntomas se utiliza cuando nohay un DTC establecido y es preciso saber qufalla tiene el motor.

    Inspeccin del Circuito relacionado con

    el DTC producido: En esta seccin se indicanlos circuitos relacionados con el DTC producido ylos pasos a seguir para localizar la falla y/o el ele-mento defectuoso.

    Control de Emisiones (EC): Muestra cmoverificar los componentes del sistema de emisin,como la cmara de EVAP, sistema EGR, etc.

    Inyeccin Secuencial de Combustible

    (SFI): Esta seccin contiene la verificacin de loscomponentes de los sensores y actuadores delsistema de inyeccin de combustible. Aquencontrar cmo quitar y poner a prueba los com-ponentes.

    Sistema de Ignicin (IG): En esta seccinse muestra cmo comprobar los componentesdel sistema de encendido .

    2 - manual Con DIagrama DeCableaDo elCtrICo (eWD)El manual EWD le ofrece secciones y vistas

    generales del sistema de control del motor conlos circuitos elctricos, los circuitos de tierra , losconectores, los nmeros asociados, y una brevedescripcin de cada operacin. Debido a que loscables tienen diferentes colores, a menudo esms fcil utilizar el EWD para localizar los com-ponentes y seales relacionados con el color decada cable y tener una vista del conector ECM enla seccin DI para determinar dnde conectar unmultmetro u osciloscopio con el objeto de reali-zar las mediciones apropiadas.

    3 - manual De DIagnstICo y pruebasEste manual se incluye cuando se compra un

    probador de diagnstico. Este manual le propor-ciona la operacin del probador en una variedadde modos. Con el tiempo se debe actualizar elsoftware del probador para que pueda servir paranuevos modelos de automviles. El fabricante delprobador ofrece esta actualizacin que se instalaen el instrumento conectado a Internet.

    4 - boletInes De serVICIo tCnICo (tsb)Estos boletines le ofrecen las ltimas solucio-

    nes y correcciones que no se ofrecen en elmanual de reparacin .

    5 - lnea De ayuDaLa lnea de ayuda es para ciertos problemas,

    cuando necesite consejo, cuando todos los otrosmtodos no lo conducen a una solucin. Es muyimportante que usted proporcione y registre todoslos DTCs, las condiciones cuando ocurren lossntomas y qu se ha hecho para reparar el pro-blema. La informacin precisa es vital.

    sIstema De InFormaCIn tCnICa (tIs)Este sistema informtico en red le proporcio-

    nar toda la informacin anterior en un sololugar. Las ventajas significativas de TIS es quegrandes cantidades de la informacin msreciente se pueden recuperar de una fuente, yla informacin se puede acceder por una varie-dad de mtodos.

    ConClusIn

    Lo dado hasta aqu es parte del curso deFuncionamiento, Mantenimiento y Reparacinde los Sistemas Electrnicos del Automvil queestamos desarrollando y que se publicar en 4tomos de la coleccin Club Saber Electrnica.Ud. puede descargar gratuitamente la informa-cin preliminar de dicho curso, asi como Guas,Manuales y Videos desde nuestra web:www.webelectronica.com.ar, haciendo clic enel cono pasword e ingresando la clave: cursoe-leauto. J

    Bibliografa

    Manual Entrenamiento Toyotahttp://www.tecmovia.comhttp://www.valvulita.com

    ECM y ECU

    48 Electrnica del Automvil

    Manual - ECM.qxd:*Cap 4 - telefonia 27/11/13 13:01 Page 48

  • Proyectos Electrnicos 49

    INTroduCCIN

    En Saber Electrnica N 220 publicamos estesistema como un juego de luces secuencial, sinembargo, con los parmetros adecuados, tambinse puede usar como un sistema de iluminacin conun tono de luz elegido por el usuario.

    Las lmparas pueden ser de hasta 100 wattcada una, y se pueden colocar hasta 3 luminariasde cada color ubicadas estratgicamente en elrea a iluminar.

    La iluminacin consiste de 6 colores diferentes.Cuando se hace una seleccin secuencial elorden de los colores a visualizar son:

    Rojo, Amarillo, Cian, Verde, Azul, y Magenta.

    La lgica principal del circuito se desarrollusando el mapa de Karnaught de 3 variables.

    dEsArrollo

    Para lograr la visualizacin de los 6 colores, seutilizan los colores elctricos primarios: Rojo, Azuly Verde y de stos se obtienen los colores secun-darios: Amarillo, Cian y Magenta.

    Para obtener los colores secundarios, se mez-clan los colores de la siguiente forma:

    Amarillo = Rojo + VerdeCian = Verde + AzulMagenta = Rojo + Azul

    Necesitamos entonces una ecuacin booleanaque combine los colores primarios para que genereas la secuencia de los 6 colores distintos.

    En base al orden de aparicin de los colores, segenera la tabla de la figura 1, de la cual se sustraela informacin para resolver los mapas deKarnaught de la figura 2.

    MontajesMontajes

    Utilizando las herramientas que nos brinda la

    electrnicadigital hemosdesarrolladoun juego

    delucesdecorativasquebiensepuedenemplear

    para iluminar ambientes. Este sistema genera

    lucesdehasta6coloresdiferentesapartirdelos

    tres colores elctricos primarios. Puede emple-

    arsecomounsistemadeiluminacinfijoconuna

    tonalidad especfica o cambiando los colores a

    intervalosdefinidosporelusuario.

    Autores: M. C. Haro Martnez Bernardo,Ing. Arzaga Jasso Adriana

    Centro de Enseanza Tcnica Industrial.Colomos. Nueva Escocia 1885Guadalajara - Jalisco Mxico

    SiStema de iluminacin ambiental

    Programable

    Figura1

    Mont - Sistema de Iluminacion:ArtTapa 27/11/13 14:29 Page 49

  • Se obtienen las ecuaciones: La lgica principal del circuito se representa enla figura 3.

    Si se refiere a la figura 1, observar que esta-mos utilizando el conteo del 0 al 5, por lo cual, con-figuramos el contador para que se reinicie cuandola cuenta llegue al 6. Esto lo logramos utilizandouna compuerta AND en los pines B y C (pines 11 y14) del contador y conectando la salida al Reset delmismo (pin 9). Ver figura 6.

    Los pulsos de reloj para el contador se generan

    50 Proyectos Electrnicos

    Montajes

    Figura2

    Figura3

    Mont - Sistema de Iluminacion:ArtTapa 27/11/13 14:29 Page 50

  • con una compuerta NAND Schmitt Trigger CMOS4093. figura 4.

    La duracin de cada cambio de luz esta dadapor el usuario, que puede ajustarla moviendo elpotencimetro segn la velocidad deseada.

    Se ha utilizado el Triac 2N6073 de 4A. Parapoder conectar hasta 3 focos de cada color.Soportando as un mximo de 3 Amperes en cadaTriac.

    Ya que:

    Finalmente, para controlar la carga con el cir-cuito digital, se utiliz la interfaz de la figura 5, En lacual se observa que se utiliza una luminaria roja,dos azules y tres verdes, esto con el fin de mezclarlos colores proporcionalmente para lograr que los

    colores secundarios sean definidos correctamente. Sin embargo, es decisin del usuario si desea

    agregar hasta 3 luminarias de cada color biencambiar la resistencia R6, R7 y R8 de la figura 5,por resistencias variables (potencimetros) queregulen la intensidad de los focos.

    El diagrama completo del circuito se encuentraen la figura 6.

    Para tener el sistema de iluminacin fijo, debereemplazar el sistema de clock del 4516 por unaresistencia y un pulsador normal abierto, tal comose muestra en la figura 7.

    La resistencia es de 10k y cada vez que actesobre el pulsador cambiar el tono de la luz emitida,la que permanecer en el tiempo mientras novuelva a pulsar el interruptor de presin o hasta queapague el circuito.

    Sistema de Iluminacin Ambiental Programable

    Proyectos Electrnicos 51

    Figura4

    Figura5

    Mont - Sistema de Iluminacion:ArtTapa 27/11/13 14:29 Page 51

  • CoNClusIoNEs

    El procedimiento utilizado para esta aplicacin,puede ser empleado tambin para otros tipos deproyectos en donde se conozca el nmero de even-tos y el nivel lgico de las salidas de cada evento(por ejemplo; semforos, codificadores, alarmasetc.). Se han utilizando los mapas de Karnaughtpara obtener la ecuacin lo ms reducida posible.

    Se ha elegido este mtodo, ya que tiene la ven-taja de presentar un alto nivel de confiabilidad, y unbajo costo econmico en la elaboracin del

    proyecto. J

    52 Proyectos Electrnicos

    Montajes

    Figura6

    Figura7

    Lista dE MatEriaLEs

    T1 - Transformador 12VS1 - Switch 1 polo 2 tirosF1 - Fusible 1A Puente de Diodos - 2W04 C1 - 1000F / 25V ElectrolticoL1 - Led RojoRG1 - Regulador LM7805R2, R6, R7, R8 - 1k R3, R4, R5 - 400U1- IC 4516 ( IC4510) Contador CMOS U2, U3 - IC 4081 AND CMOS U4 - IC 4093 NAND CMOSU5 - IC 4071 OR CMOSP1 - Potenciometro lineal 100kC2 - 100F/25V ElectrolticoMOC1, MOC2, MOC3 - Moc3011 Q1, Q2, Q3 - Triac 2N6073

    Varios:Cable de alimentacin, baquelita, caja metlica, sockets,focos, cable elctrico, Porta fusible.

    Mont - Sistema de Iluminacion:ArtTapa 27/11/13 14:30 Page 52

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