DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA ELECTRÓNICO
PARA EL ENCENDIDO Y APAGADO DE UN VEHÍCULO SUZUKI
FORZA 1 POR INTERMEDIO DEL ACELERADOR.
PROYECTO DE TITULACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN
DEL TÍTULO DE INGENIERO AUTOMOTRIZ
AUTORES: ANGEL R. TENORIO TAIPE
CARLOS S. ULCUANGO MORENO
DIRECTOR: ING. JUAN CASTRO
CODIRECTOR: ING. SIXTO REINOSO
LATACUNGA 2015
CAPÍTULO I
OBJETIVO
GENERAL
• Diseñar y construir un sistema
electrónico para el encendido y
apagado de un vehículo Suzuki Forza 1
por intermedio del acelerador
OBJETIVOS
ESPECÍFICOS • Identificar los elementos mecánicos y electrónicos que
deben ser modificados para el funcionamiento del sistema.
• Realizar un análisis comparativo de consumo decombustible antes y después de la instalación del sistema.
• Analizar las ventajas y desventajas que trae consigo laimplementación del sistema de encendido mediante elpedal de aceleración.
ANTECEDENTES
• Uno de los problemas más comunes en lasgrandes ciudades ha sido el tráfico vehicularen horas determinadas, creándose asíproblemas de consumo de combustible ymayores emisiones de gases contaminantesproducidos por el motor de combustióninterna.
DESCRIPCIÓN RESUMIDA DEL PROYECTO
Es un proyectovinculado con lacarrera deIngenieríaAutomotriz en elcual se forjoconocimientosteóricos y prácticospreviamenteadquiridos en laInstitución.
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNALos primeros prototipos de motores no constaban con lafase de compresión; razón por la cual, la fase de succiónterminaba tempranamente con el cierre de la válvula deadmisión antes de que el pistón llegase a la mitad de sucarrera, lo que producía que la fuerza creada en el interiordel cilindro fuese débil, y por consecuencia elfuncionamiento de estos primeros motores era deficiente.
CICLOS DEL MOTOR DE COMBUSTIÓN ADMISIÓN COMPRESIÓN
EXPLOSIÓN ESCAPE
SISTEMA DE ENCENDIDO • Es el sistema encargado
en generar la chispaeléctrica en el interiorde los cilindros en elmomento justo y con lapotencia necesaria paraproducir lacombustión de lamezcla aire-combustible que seencuentra comprimidaen la cámara decombustión.
Encendido con ruptor
Encendido con sensor
Enciendo por descarga condensador
SISTEMA DE CARGA.
• El sistema de carga tienecomo objetivo generar lacorriente eléctrica requeridapara alimentar los diferentescircuitos eléctricos delautomóvil y recargar elacumulador.
SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE
• El sistema de alimentacióncomprende los órganosdestinados a llevar la mezclade aire y combustible hastalos cilindros, cuando el pistóncomienza su descenso seproduce una absorción de aireque llega a los cilindros a lavez arrastra gasolina,mediante un colector deadmisión, se une la entradade combustible de cadacilindro con el carburador.
PANTALLA LCD TOUCH TFT • La pantalla Lcd
permite visualizarparámetros que estánsiendo medidosdurante un proceso defuncionamiento, cuyainterfaz de 4 bitspermite el control delos parámetros queestán en el proceso deevaluación.
ARDUINO UNO R3
• El Arduino es una placaelectrónica basada en elmicroprocesador.
• Contiene todo lo necesario paraapoyar el microcontrolador;basta con conectarlo a unordenador con un cable USB oel poder con un adaptador o labatería AC-o-DC para empezar.
ARDUINO • Es una placa de programación con
un hardware libre, basado en unmicrocontrolador y un entorno dedesarrollo que permite crearproyectos multidisciplinares
ATmega328
Voltaje operativo 5 V
Voltaje de entrada recomendado 7-12 V
Voltaje de entrada límite 6-20 V
Contactos de entrada y salida digital 14 (6 proporcionan PWM)
Contactos de entrada analógica 6
Intensidad de corriente 40 mA
Memoria Flash32KB (2KB reservados para el
bootloader)
SRAM 2 KB
EEPROM 1 KB
Frecuencia de reloj 16 MHz
Interfaz de programación USB vía Atmega 16U2
ACELERÓMETRO• Los acelerómetros o
sensores deaceleración, estánpensados para realizar unamedida de aceleración ovibración, proporcionandouna señal eléctrica segúnla variación física, en estecaso la variación física es laaceleración o la vibración.
Componentes
LM 35Relé 12v Pulsador Condensador
Fusible Resistencias
CAPÍTULO III
DISEÑO ELECTRÓNICO
Parámetros de funcionamiento
• Apagar el motor del vehículo cuando el uso del mismono sea necesario, cumpliendo con varios parámetros paraque la esta operación entre en funcionamiento.
• Encender el motor del vehículo cuando se presione elpedal de aceleración.
• Visualizar los parámetros (temperatura del motor, voltajede batería, nivel de gasolina, inclinación del vehículo).
DISEÑO ELECTRÓNICOINICIO
(ENCENDIDO)
Motor del vehículo apagado
Proceso (A) completado
Presiona pedal del acelerador.
Activa relé de ignición (1 vez)
MOTOR ENCIENDE
SI
SI
SI
A
NO
NO
DISEÑO ELECTRÓNICO
RESET1
3.3V2
5V3
GND4
GND5
VIN6
A07
A18
A29
A310
A411
A512
RX/013
TX/114
215
316
417
518
619
720
821
922
1023
1124
1225
1326
GND27
AREF28
MIS
O29
5V
30
SC
K31
MO
SI
32
RE
SE
T33
GN
D34
ARDUINO SHIELD ETHERNETARDUINOUNOBASE
1
2
3
4
MPU6050
CONN-SIL4
1
2
3
4
TFT
CONN-SIL4
1
2
AUX
TBLOCK-I2
1
2
FRENO
TBLOCK-I2
1
2
GASOLINA
TBLOCK-I2
1
2
ACELER
TBLOCK-I2
C1
100n
C2
100n
C310u
123
LM35TBLOCK-I3
C510u
55%
31
2
RV1
1k
RL1TEXTELL-KBE-12V
Q12N3904
R1
1k
D11N4007
1
2
3
J1
TBLOCK-I3
1
2
3
J3
CONN-SIL3
RL2TEXTELL-KBE-12V
Q22N3904
R2
1k
D21N4007 1
2
3
J2
TBLOCK-I3
DIG
ITA
L (~
PW
M)
AN
AL
OG
IN
AT
ME
GA
328P
-PU
1121
~~
~
~~
~
TX
RX PD0/RXD0
PD1/TXD1
PD2/INT02
PD3/INT13
PD4/T0/XCK4
PD5/T15
PD6/AIN06
PD7/AIN17
PB0/ICP1/CLKO8
PB1/OC1A9
PB2/SS/OC1B10
PB3/MOSI/OC2A11
PB4/MISO12
PB5/SCK13
AREF
PC5/ADC5/SCLA5
PC4/ADC4/SDAA4
PC3/ADC3A3
PC2/ADC2A2
PC1/ADC1A1
PC0/ADC0A0
RESET
ARD1
ARDUINO UNO R3
D1LED-BLUE
PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO • Temperatura del motor.
• Inclinación del vehículo.
• Carga de la batería.
• PROGRAMACIÓN DE ARDUINO UNO PARA LA EJECUCIÓN DEL SISTEMA
• PROGRAMACIÓN DEL PULSADOR Y ACTUADOR PARA EL APAGADO DEL MOTOR DEL VEHÍCULO
• PROGRAMACIÓN DEL PULSADOR Y ACTUADOR PARA EL ENCENDIDO DEL MOTOR DEL VEHÍCULO
• CONTROL DE ACTIVACIÓN Y DESACTIVACIÓN DEL SISTEMA
• PROGRAMACIÓN DE SEÑALES DE BATERÍA
• PROGRAMACIÓN DE SEÑALES DE TEMPERATURA
• PROGRAMACIÓN DE INCLINACIÓN DEL VEHÍCULO
• PROGRAMACIÓN DE INDICADOR DE COMBUSTIBLE
COMUNICACIÓN CON ARDUINO El lenguaje de programación y lasherramientas derivan en último término de C,uno de los lenguajes mas extendidos. Sobreeste lenguaje se añaden elementos deProcessing/Wiring para hacerlo lo massencillo posible. Mediante este lenguaje sedescribirá el comportamiento de la placaArduino. Los ficheros que contienen el textodel programa se denominan Sketchs. Ellenguaje de programación y las herramientasderivan en último término de C.
COMUNICACIÓN DE ARDUINO CONTROLES DEL PROGRAMA
CAPÍTULO IV
CONSTRUCCIÓN DE
IMPLEMENTACIÓN
Instalación de la placa en el vehículo CAJA DE FUSIBLES ALIM. DEL SIST. ELECTRÓNICO CONTACTOS DE SWITCH DE ENCENDIDO
PEDAL DE ACELERACIÓN PEDAL DE FRENO INSTALACIÓN DE RELÉS
Instalación de la placa en el vehículo
Instalación de la placa en el vehículo
CAPÍTULO V
CONSTRUCCIÓN DE
IMPLEMENTACIÓN
MODIFICACIONES DEL VEHÍCULO PARA REALIZAR LAS PRUEBAS DE RUTA
ANÁLISIS DE CONSUMO CON PARÁMETROS
NORMALES DEL VEHÍCULO
0
5
10
15
20
25
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
LTS
KM
HORARIO 12:30pm -13:30pm
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
LTS
KM
HORARIO 7:30am - 8:30am
0
5
10
15
20
25
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
LTS
KM
HORARIO 16:00pm -17:30pm
CONSUMO(2 litros/ 19km)
CONSUMO(2.5 litros/ 19km)
CONSUMO(2.28 litros/ 19km)
ANÁLISIS DE CONSUMO CON
EL SISTEMA ELECTRÓNICO
INSTALADO EN EL VEHÍCULO
1 2
Series1 2 1,80
1,7
1,75
1,8
1,85
1,9
1,95
2
2,05
LTS
Hora 7:30 am -8:30am
1 2
Series1 2,5 1,86
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
LTS
Hora 12:30pm -13:30pm
1 2
Series1 2,28 1,73
0
0,5
1
1,5
2
2,5
LTS
Hora 16:00pm - 17:30pm
ANÁLISIS GENERAL
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Series1 2 1,80 2,5 1,86 2,28 1,73
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
LTS
Analisis de consumo
AHORRO COMBUSTIBLE Vs COSTO
1 2 3 4
Series1 $ 53,09 $ 42,19 $ 10,90
$ 0,00
$ 10,00
$ 20,00
$ 30,00
$ 40,00
$ 50,00
$ 60,00
$(D
ola
res)
AHORRO COMBUSTIBLE Vs COSTO
AHORRO ANUAL: 130,80 dólares .
ANÁLISIS DE PRODUCCIÓN DE DIÓXIDO DE CARBONO
3742,56 V.NORMAL
2974,18
2974,18V.MODIFICADO
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
1 2
DIO
XID
O D
E C
AR
BO
NO
Produccion C02
ANÁLISIS DE COMPONENTES DEL MOTOR DEL VEHÍCULO
BUJÍA REVISIÓN DE FUGAS DISTRIBUIDOR
COMPONENTES DEL MOTOR CUERPO DE
ACELERACIÓN BOBINA ALTERNADOR
COMPONENTES DEL MOTOR
BOMBA GASOLINA
V. BATERÍA DEPURADOR
CAPÍTULO VI
CONSTRUCCIÓN DE
IMPLEMENTACIÓN
CONCLUSIONES• La modificación de los parámetros en el vehículo
no afecta el desgaste de los elementos electrónicos.
• El proyector realizado es de mucha factibilidad yutilidad para vehículos que transitan por vías dealto congestionamiento vehicular, ya que permiteun ahorro de combustible y dinero.
• La instalación del sistema electrónico en el vehículopermite disminuir la producción de dióxido decarbono produciendo una menor contaminacióndel medio ambiente.
• El sistema electrónico puede serinstalado en todos los vehículos ya que nointerfiere con el modulo de controlelectrónico propio del vehículo.
• El sistema electrónico puede ir ubicado encualquier parte dentro del vehículo yaque no afecta a los sistemas originales delvehículo.
• El tiempo de apagado del motor puedeser modificado de acuerdo a lascondiciones de uso desde un ordenador.
RECOMENDACIONES • Para la impresión del circuito en la placa debemos
verificar que no exista ninguna posibilidad de uncorto.
• Para la soldadura de los elementos en la placadebemos asegurarnos que la pistola de cautíntenga la temperatura adecuada para no producirsoldaduras entre varias pistas.
• Para la instalación del acelerómetro debemoscolocar el vehículo en una superficie niveladapara obtener el punto cero
• Para la toma de corriente para laalimentación de la placa debemosinstalar un fusible para evitarsobrecargas
• Para las pruebas de carretera debemosplantearnos normas de seguridad comoel tener un extintor ya que para laspruebas se utilizo gasolina