ecu saber electronixa

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SUMARIO

11Sumario

CAPÍTULO 1: SISTEMAS ELECTRÓNICOS EN EL AUTOMÓVIL

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

Control Electrónico de Velocidad . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

Sistema de Control Electrónico de Motor . . . . . . . . . . . .4

Transmisión Controlada Electrónicamente . . . . . . . . . . .5

Sistema Electrónico para Control de Climatización . . . .6

Dirección de Potencia de Asistencia Variable y

Suspensión Activa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

Sistema de Bolsas de Seguridad de Inflado

Automático Suplementadas (Air Bag) . . . . . . . . . . . . . .8

Instrumentación Electrónica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

Descripción de la Terminología Utilizada . . . . . . . . . . .11

Circuito Sensor de Posición por Medio

de un Potenciómetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

Interruptores Utilizados como Sensores de Posición . .17

Generadores de Señales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

CAPÍTULO 2: LOS SENSORES EN LOS SISTEMAS

DE CONTROL DEL AUTOMÓVIL

Los Sistemas Electrónicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

La Evolución de la Electrónica en el Automóvil . . . . .26

Diagnóstico de los Sistemas Electrónicos . . . . . . . . . . .27

Los Sensores en el automóvil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

Sensor de Oxígeno o Sensor Lambda . . . . . . . . . . . . . .29

Diagnóstico de la Sonda LAMBDA y

Ciclo Práctico de Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

Funcionamiento de la Sonda Lambda . . . . . . . . . . . . . .34

Sensor Generador de Corriente Continua Pulsante

de Frecuencia Variable con la Presión . . . . . . . . . . . . . .35

Sensores por Efecto Hall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40

Sensor de Alambre Caliente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43

Sensores de Flujo de Aire Admitido:

(Sonda Volumétrica) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46

Sensores Piezoeléctricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47

Sensores de Detonación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48

Sensores Piezo-Resistivos de Presión . . . . . . . . . . . . . .49

Sensores de Presión Basados en Galgas Extensiómetricas

(STRAIN GAGE), MAP (Manifold Absolute Pressure)

y BP (Barometric Pressure) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51

Sensor MAP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52

Sensor BP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54

Sensores Opticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54

Dirección Asistida Electrónicamente . . . . . . . . . . . . . .54

Velocidad de Giro y Posición del Cigueñal . . . . . . . . .55

Sensores de Seguridad y de Impacto . . . . . . . . . . . . . . .56

CAPÍTULO 3: ECU LA COMPUTADORA DE

LOS AUTOMÓVILES . DESCRIPCIÓN,

FUNCIONAMIENTO Y CIRCUITO

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62

Funciones de la ECU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62

Control de Errores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65

Funcionamiento de la ECU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66

Una ECU por Dentro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68

Sistema de Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70

Diagnóstico de una ECU sin Escáner ni Interfaz . . . . .71

Cómo Identificar los Errores Almacenados en la ECU . . . . .71

Códigos de Error OBDII . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73

Diagnóstico de una ECU sin Escáner . . . . . . . . . . . . . .75

LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS EN EL AUTOMÓVIL:

SUMARIO

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Electrónica del Automóvil

22 Del Editor al Lector

DirectorIng. Horacio D. Vallejo

ProducciónJosé María Nieves (Grupo Quark SRL)

Selección y Coordinación:Ing. Horacio Daniel Vallejo

EDITORIAL QUARK S.R.L.

Propietaria de los derechos en castellano de la publicación men-sual SABER ELECTRÓNICA - San Ricardo 2072 (1273) - Capi-tal Federal - Buenos Aires - Argentina - T.E. 4301-8804

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Patricia Rivero Rivero (SISA SA de CV)Margarita Rivero Rivero (SISA SA de CV)

StaffLiliana Teresa Vallejo

Mariela VallejoDiego VallejoFabian Nieves

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Video y Animaciones: Fernando FernándezLegales: Fernando Flores

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Impresión: Talleres Babieca - México

Este es el cuarto volumen de la colección Club SaberElectrónica dedicada a Electrónica Automotor. Ya hemos vistoaspectos fundamentales de la inyección electrónica, el funcio-namiento de los autos híbridos, qué es OBD II y los comandosAT, qué es un escáner y cómo se lo emplea, cómo obtener loscódigos de error, qué son los bancos de datos comerciales, etc.

En este tomo resumimos cuáles son los principales circuitoselectrónicos de los automóviles actuales y cuál es el principiode funcionamiento de algunos sensores empleados en diferen-tes subsistemas de vehículo. En el capítulo 3 presentamos a lacomputadora del auto, equipo que ya hemos mencionado en losotros 3 tomos y que debemos “empezar a conocer” para poderdar servicio técnico eficaz, tema que trataremos en otro tomodel Club.

Cabe aclarar que la información que aquí brindamos es sim-plemente una guí de lectura rápida dado que es imposible resu-mir en 80 páginas todo lo que el técnico debe saber sobre eltema. Es por eso que como comprador de esta obra, Ud., puededescargar una enciclopedia temática en 2 CDs que le permitiráafianzar sus conocimientos.

Esperamos que este libro sea de su agrado y lo esperamosen el próximo tomo del Club Saber Electrónica.

¡Hasta el mes próximo!

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EditorialDel Editor al Lector

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Actualmente la mayoría de los vehículos,o prácticamente todos, contienen diver-sos sistemas de control electrónico quefacilitan la prevención de fallas graves,optimizan el rendimiento del motor, mini-mizan la emisión de gases contaminan-tes y brindan mayor confort a los ocu-pantes. Entre los sistemas electrónicosmás comunes podemos mencionar:

Sistema antibloqueo de ruedas en elmomento de frenado del vehículo. (ABS)Antilock Brake System. Control electrónico de velocidad.(Control de Velocidad de Crucero).Electronic Speed Control.

Control electrónico de motor.Electronic Engine Control. Control de climatización.Climate Control. Sistemas de dirección y sus-pensión. Steering and

Suspensión System. Sistema de bolsas de seguridad de infla-do automático suplementarias.Supplemental Air Bag System. Instrumentación electrónica. ElectronicInstrumentation. Etc.

En este capítulo comenzamos a describirlos diferentes sistemas electrónicos delautomóvil, tema que será tratado envarias ediciones.

En Base a Material de Jorge AlbertoGarbero

[email protected]

LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS EN EL AUTOMÓVIL

33Capítulo 1

Capítulo 1Sistemas Electrónicos

en el Automóvil

Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 3

INTRODUCCIÓN

Cada uno de los sistemas electrónicosde un automotor tiene un punto en común,son todos sistemas controlados electrónica-mente. Estos sistemas, figura 1, contienencomponentes eléctricos que proveen cons-tantemente información a varias unidadesprocesadoras de señal. Estas unidades pro-cesadoras interpretan la información recibi-da y realizan ajustes a medida que esnecesario, de modo de mantener las con-diciones óptimas de operación del sistema.

Este sistema previene, durante un frena-do de emergencia, el bloqueo de alguna ode todas las ruedas del vehículo en formaautomática.

Esto es logrado por medio de la modu-lación hidráulica de la presión en el circuitode frenos. Un sistema típico de ABS incluyeun módulo de control (electronic controller),sensores de velocidad de giro de ruedas(wheel speed sensors), una unidad de con-trol hidráulico (HCU) y el cableado corres-pondiente al conexionado del conjunto.

La inteligencia del sistema antibloqueoestá contenida en el módulo de controlelectrónico. El módulo de control monito-rea la operación del sistema en todomomento.

El módulo de control procesa la infor-mación proveniente de los sensores develocidad colocados en cada rueda.Cuando se aplican los frenos, si el módulode control electrónico observa que alguna(algunas) rueda está en la condición debloqueo, enviará las órdenes correspon-dientes al HCU (Unidad de ControlHidráulico) de modo que la presión de fre-nado sea aliviada en esa (esas) rueda.

CONTROL ELECTRÓNICO DE VELOCIDAD

El sistema de control electrónico develocidad es utilizado para mantener unavelocidad de marcha constante del vehí-culo, velocidad que previamente ha sidoseleccionada por el conductor.

El sistema está conformado por un con-junto de servo control, sensor de velocidaddel vehículo, módulo de control electróni-co, componentes eléctricos y de vacío. Endeterminadas aplicaciones, el sistema decontrol de velocidad está integrado en elPCM (Control Electrónico de Motor) y enotras aplicaciones este control está conte-nido como módulo aparte. Cuando el con-ductor activa el sistema de control de velo-cidad, el módulo de control electrónicomonitorea la frecuencia de la señal prove-niente del sensor de velocidad, esta infor-mación es almacenada como dato.Cuando la frecuencia de la señal cambia,el módulo de control activa el conjunto deservo control de modo de mantener cons-tante la velocidad de marcha.

SISTEMA CONTROL ELECTRÓNICO

DE MOTOR

En el Módulo de Control Electrónico deMotor (Electronic Engine Control -EEC) seencuentra contenido el centro inteligentedel sistema de operación del motor. Estesistema está conformado por un ConjuntoElectrónico de Control (Electronic ControlAssembly - ECA), distintos sensores que enví-an señales eléctricas conteniendo informa-ción hacia las entradas del ECA, señaleseléctricas de salida del ECA que constitu-


44 Los Circuitos Electrónicos en el Automóvil



55Capítulo 1

Figura 1

Sinopsis de control en un vehículo híbrido.


yen los mandos que éste envía hacia losdistintos actuadores que maneja y conduc-tores que conectan las entradas, salidas yla alimentación eléctrica del ECA.

El ECA es un Microcomputador. El cons-tantemente evalúa o procesa las señalesde entrada provenientes del sistema deoperación del motor y determina la mejorsecuencia de operación para sus órdenesde salida. El ECA constantemente monito-rea las condiciones de operación del motora través de las informaciones recibidasdesde varios sensores localizados en elmotor y en el compartimento de motor.Entre otros y solamente citando algunosestos son, el Sensor de Temperatura delRefrigerante del Motor (Engine CoolantTemperature Sensor - ECT), Sensor de PresiónAbsoluta (Manifold Absolute Pressure Sensor- MAP), Sensor de Temperatura del AireAdmitido (Air Charge Temperature - ACT),Sensor de Velocidad del Vehículo (VehicleSpeed Sensor - VSS), Sensor de Detonación(Knock Sensor -KS) y la Sonda de Oxígeno(Exhaust Gas Oxygen Sensor - EGO).

El ECA maneja cosas tales como laMezcla de Aire/Combustible, Tiempos deAvance del Encendido y la Velocidad deRotación del Motor en ralenti, nombrandoalgunas de las tantas funciones que realiza.Incluidas en estas está el manejo de losInyectores de Combustible, el Módulo deEncendido, la Válvula de Recirculación deGases de Escape (EGR) y la Válvula Bypassde Aire Controladora de RPM en Ralenti (ISC- BPA solenoid).

Todos estos componentes trabajan enconjunto para lograr el mejor rendimientodel motor y mantener una baja emisión degases contaminantes.

TRANSMISIÓN CONTROLADA

ELECTRÓNICAMENTE

En los sistemas de transmisión controla-dos electrónicamente, el flujo del fluido através del cuerpo de la válvula ya no escontrolado totalmente por válvulas mecá-nicas y resortes.

En lugar de ello, el flujo del fluido y sudirección son controlados por solenoideslocalizados sobre el cuerpo de la válvula odentro de él. Estos solenoides proporcionanun control muy preciso de los cambios demarcha. Los solenoides son controlados porun módulo electrónico que monitorea lavelocidad del vehículo, la carga de motor yel ángulo de apertura de la mariposa. Enbase a estas informaciones determina larelación de marcha apropiada para lograrla mejor condición de manejo.

SISTEMA ELECTRÓNICO PARA

CONTROL DE CLIMATIZACIÓN

Este sistema utiliza los siguientes compo-nentes periféricos: Sensor de TemperaturaBajo Sol, Sensor de Temperatura Interior,Sensor de Temperatura Ambiente y Sensorde Temperatura de Motor. El control elec-trónico mantendrá el interior del vehículo ala temperatura seleccionada por el con-ductor y regulará el flujo de aire a través delos paneles del tablero, conductos de pisoy las boquillas de los desempañadores delparabrisas y ventanillas.

Cuando el sistema es situado en elmodo AUTOMATICO (AUTO) y la temperaturadeseada es seleccionada y prefijada, elcontrol de climatización proporcionará aire




caliente o frío automáticamente, de acuer-do a las condiciones de temperatura delhabitáculo con respecto a la temperaturaseleccionada.

DIRECCIÓN DE POTENCIA DE ASISTENCIA VARIABLE

Y SUSPENSIÓN ACTIVA

Algunos modelos de vehículos actuales


77Capítulo 1

Figura 2 -Distribución de par-

tes en un vehículocon detalles del sis-

tema eléctrico.


están equipados conun Sistema deDirección de Potenciade Asistencia Variable,sensible a la velocidad,en la figura 2 puedever una distribución dealgunos elementoselectrónicos y en lafigura 3 los componen-tes de la dirección asis-tida. El sistema tiene unsensor de velocidad delas ruedas delanteras(sobre las que accionala dirección), un sensorde velocidad de vehí-culo, un módulo de control electrónico yuna válvula actuadora. El sistema de direc-ción variable monitorea al sensor de veloci-dad del vehículo (sensor montado en latransmisión) y al sensor de velocidad deruedas delanteras (localizado en el eje dedirección) para por un lado, determinar lavelocidad del vehículo y por otro ladoconocer la relación de velocidad entreambas ruedas y así determinar el ánguloque adoptan. Basándose en la informaciónproveniente de estos sensores, el sistemaajusta el flujo del fluido hidráulico hacia lacaja de dirección de potencia por mediode la válvula actuadora localizada en lacaja de dirección o en la bomba. A veloci-dades elevadas, una pequeña asistenciahidráulica es necesaria. Por el contrario,durante el manejo a bajas velocidades ocuando se realizan maniobras de estacio-namiento, mayor asistencia hidráulica esnecesaria. El Sistema de Suspensión Activautiliza un Módulo de Control Electrónico,

Sensores de Variación de Altura del Vehículoy Amortiguadores de Dureza Variable paracontrolar la amortiguación de la suspen-sión. El módulo de control monitorea lainformación enviada por los sensores delvehículo. Cuando la condición cambia, elmódulo de control electrónico activa lossolenoides de paso de aire comprimido, demodo de ajustar la altura del vehículo parapasajeros y/o equipaje o para vehículo car-gado (pasajeros, equipaje, etc.).

SISTEMA DE BOLSAS DE

SEGURIDAD DE INFLADO AUTOMÁTICO

SUPLEMENTARIAS (AIR BAG)

Este sistema electrónico puede dar avisode mal funcionamiento y generar códigosde autodiagnóstico (DTCs). Utiliza sensoresde impacto y de seguridad o prevención,tal como se puede observar en la figura 4.El sistema está dividido en dos sub sistemas:



Figura 3


1 Este sub sistema posee bolsa de segu-ridad de inflado automático y su corres-pondiente componente de inflado, tantopara el conductor solamente o para elconductor y acompañante (asiento/sdelantero/s).

2 Este sub sistema eléctrico incluye lossensores de impacto y monitoreo de diag-nóstico. El circuito electrónico de monitoreochequea continuamente la condición delsistema. El controla a los sensores deimpacto y su conexionado, al indicadormontado en el panel de instrumentos, la ali-mentación eléctrica del sistema y a las bol-sas en sí mismas.

Los sensores de impacto y los sensoresde seguridad están montados distribuidosen el frente del vehículo. El propósito deambos es que de acuerdo a la informaciónrecibida el sistema pueda diferenciar si elvehículo ha sufrido un impacto moderadoque no requiera el desplegado de las bol-sas de seguridad, o si el impacto ha sido losuficientemente intenso como para queéstas deban ser activadas. El sistema está

diseñado de modo que se cierre el circuitode masa, cuando el vehículo sufra unafuerza de impacto igual a la generada porun vehículo que desplazándose a 40 km/himpacte contra otro vehículo u obstáculoque se encuentre detenido. El sistema noactivará el inflado de las bolsas de aire sisolamente recibe confirmación de impac-to de alguno de los dos sensores de seguri-dad. Los contactos del sensor de seguridadse cerrarán solamente cuando exista unadesaceleración del vehículo suficientemen-te rápida como para hacer necesario eldespliegue de las bolsas de aire. Cuandolos contactos de un sensor de seguridad secierran, el circuito de alimentación desdela batería al sistema, quedará cerrado. Lasbolsas de seguridad de inflado automáticosolamente se desplegarán cuando almenos un sensor de impacto y uno deseguridad se cierren al mismo tiempo.

En la figura 5 se puede observar la ubi-cación de las bolsas de aire en algunosvehículos y cómo se activa el sistema deairbag en un auto Ford.

INSTRUMENTACIÓN

ELECTRÓNICA

La mayoría de lossistemas de controlelectrónico que se hanvisto anteriormente sonsistemas que realizansus funciones sin darindicaciones visibles desus resultados.

En los vehículosactuales, en el Panel


99Capítulo 1

Figura 4


de Instrumentos, pueden verse claramentelos efectos de un sistema electrónico.

El Panel de Instrumento Electrónico con-siste en un módulo basado en un compu-tador que procesa la información prove-niente de sensores y que controla la infor-mación presentada en los displays.

En estos displays de presentación deinformación para el conductor puedenestar incluidos el Velocímetro, el Odómetro,el Nivel y Presión de Aceite, la Temperaturade Motor, el Nivel de Combustible, laCondición de la Batería e incluir también unCentro de Mensajes.



Figura 5


DESCRIPCIÓN DE LA

TERMINOLOGÍA UTILIZADA

Mezcla aire/combustible: La relaciónde las cantidades de aire y combustibleque son mezclados antes de ser quema-dos en la cámara de combustión. La rela-ción ideal es de 14,7 gramos de aire porcada gramo de combustible, esta relaciónes denominada “RELACION ESTEQUIOMETRI-CA IDEAL”.

Ambiente: La condición predominante(usualmente la temperatura) en el ámbitoque rodea a un objeto.

Sensor de ambiente: Un sensor utilizadopara proporcionar la lectura de la tempe-ratura ambiente.

Temperatura ambiente: Temperaturadel aire que rodea a un objeto.Temperatura a la cual el motor de un vehí-culo comienza a funcionar luego de estarinactivo por varias horas.

Amortiguación: Término normalmenteutilizado para definir la respuesta y/o rangode rebote de un sistema de suspensión ode un amortiguador.

Monitor de diagnóstico: Un circuitoelectrónico que continuamente controla elestado de un sistema electrónico.

Emisiones: Un término genérico utilizadopara definir los gases emitidos por el con-ducto de escape de un vehículo.

Frecuencia: Se refiere al número de

veces que se repite en un segundo elmismo ciclo de variación de nivel (corrienteo tensión) de una señal eléctrica.

Hidráulico: Un componente que operapor presión de un fluido.

Centro de mensaje: Un display que pro-porciona al conductor importante informa-ción de como está operando el vehículo,display que no se encuentra incluido enpaneles de instrumentos normales.

Microcomputador: Un componenteque toma información, la procesa, tomadecisiones en base a ellas y al programaque le fue grabado en su memoria ROM yasí produce órdenes de salida de estasdecisiones. Los microcomputadores songeneralmente pequeños y a veces sondenominados microprocesadores o proce-sadores.

Modulación: Amplificación utilizadapara incorporar la información contenidaen una señal de baja frecuencia (tal comola palabra o música) en una onda de altafrecuencia producida por un oscilador.

Sensor de temperatura: Uno de loscomponentes de sensado más común-mente utilizado en aplicaciones en el auto-motor es el Sensor de Temperatura, figura 6.Circuitos de sensores de temperatura sonutilizados en distintos sistemas electrónicospara controlar la temperatura de varioscomponentes, fluidos e incluso la del aire.

El Control Electrónico de Motor, ControlElectrónico de la Transmisión y la


1111Capítulo 1


Instrumentación Electrónica, son ejemplosde sistemas que contienen circuitos consensores de temperatura. El circuito electró-nico empleado para sensar la temperatura,es básicamente el mismo para cualquierade los tres sistemas citados.

El circuito está compuesto por unMódulo de Control Electrónico, un Sensorde Temperatura, conductores y conectores.El Módulo de Control Electrónico contieneun Regulador de Tensión (+ 5 Volt), unResistor Limitador de Corriente (R1), y unCircuito electrónico de Procesamiento dela Información, circuito éste que conviertela información analógica que recibe enuna información digital.

El Regulador de Tensión alimenta al cir-cuito con un nivel de tensión constante. ElMódulo de Control Electrónico interpretacualquier variación de tensión que se pro-duzca en el Punto M como un cambio enla resistencia del sensor, cambio que debe-ría producirse por un cambio en la tempe-ratura. Debido a esta condición de medi-ción del sistema es que el nivel de tensióncon que se alimenta al circuito debe serpreciso y constante (regulado).

El Resistor Limitador de Corriente es unResistor Fijo que protege al circuito evitandouna sobrecarga por intensidad de corrien-te. Este resistor limita a un máximo la inten-sidad de corriente demandada al regula-dor si por algún accidente se produce uncortocircuito a masa en el conexionadoque une el módulo de control y el sensor detemperatura.

El Circuito Procesador de la Información,ubicado en el Módulo de Control, mide elnivel de tensión presente en cada momen-to en el Punto M.

Este nivel de tensión depende de laresistencia que tenga en cada instante elSensor de Temperatura y ese valor resistivodepende del nivel de temperatura a queestá expuesto dicho sensor.

El Sensor de Temperatura es un ResistorVariable en Función de la Temperatura delmedio al que está expuesto y que está sen-sando. En este tipo de sensor, su valor resis-tivo “aumenta” a medida que la tempera-tura del medio que está censando “decre-ce” y por el contrario, su valor resistivo“decrece” a medida que la temperaturadel medio “aumenta”. Estos sensores, en losque su resistencia varía en función de latemperatura a que están expuestos, sondenominados “Thermistores”. En este casoen particular, se está haciendo referencia aun thermistor del “Tipo NTC” (Coeficiente deTemperatura Negativo).

Existen thermistores del “Tipo PTC”(Coeficiente de Temperatura Positivo). Estostipos de thermistores trabajan exactamenteal revés que los descriptos anteriormente,cuando la temperatura “aumenta”, su valorresistivo “aumenta”. Cuando la temperatu-ra “decrece” su valor resistivo “decrece”.

El circuito del sensor de temperaturaestá conformado como un “Circuito Divisorde Tensión” (figura 6). En este circuito la“resistencia limitadora de corriente” (R1) seencuentra dispuesta en serie con un “resis-tor variable” (R2). Con esta configuraciónde circuito, se genera una caída de tensióna través de los extremos del thermistor quees directamente proporcional al valor deresistencia que adopte en cada instante elsensor (valor producto de la temperaturaque está soportando). La fórmula utilizadapara determinar el nivel de tensión en el




“punto M” (caída de tensión a través delsensor) se muestra en la figura 7.

Por ejemplo si: Vr = 5volt; R1=1,5kΩ ; R2=1,5kΩ Si aplicamos estos valores en la fórmula

dada:

1,5kΩ VM = –––––– = x 5Volt = 2,5Volt

3kΩ

Si la temperatura desciende el valorresistivo del sensor (R2) se incrementará,supongamos que su valor alcanza los 3kΩ.Ahora en el punto M el nivel de tensión será:

3kΩ VM= ––––– x 5Volt = 3,33Volt

4,5kΩ

Si el nivel de temperatura aumenta, elvalor resistivo de R2 disminuirá, suponga-

mos que alcanza unvalor de 270 Ω. Ahoraen el punto M el nivelde tensión será:

0,27kΩ VM = ––––––– x

1,77kΩ

VM = 5Volt = 0,76Volt

Durante la operación normal del siste-ma, cuando la temperatura a ser censadacomienza a aumentar, la resistencia delsensor comienza a decrecer y por lo tantoel nivel de tensión en el punto M tambiéndecrecerá. Por el contrario, si la temperatu-ra decrece, la resistencia del sensoraumentará y por lo tanto el nivel de tensiónen el punto M aumentará también. Elmódulo de control utiliza los niveles de ten-sión presentes en el punto M como unaentrada de información para determinarqué tipo de cambios se están sucediendoen el sistema. Este circuito produce unaseñal de tensión análoga que puede variaraproximadamente en un rango compren-dido entre algo más que 0 Volt y algomenos que 5 Volt. Durante condicionesanormales del circuito, tales como circuitoabierto o cortocircuito, éste no puede pro-veer una medición representativa de latemperatura para la cual está diseñado

sensar. Asimismo, cual-quier valor de resisten-cia del sensor queexceda los parámetrosdel diseño afectará elnivel de la tensión pre-sente en el punto M,


1313Capítulo 1

Figura 6

Figura 7


dando así almódulo de con-trol una informa-ción incorrectade la tempera-tura real censa-da.

La aperturadel circuitoentre el módulode control y elsensor de tem-peratura, o elsensor de tem-peratura y masa, dará como resultado unalectura de 5 Volt en el punto M.

Un corto circuito a masa en el circuitoentre el módulo de control y el sensor detemperatura resultará en una lectura cer-cana a 0 Volt en el punto M. Un nivel de ten-sión en el punto M más elevado que elmáximo que el circuito puede producir(este máximo se daría con temperaturasinferiores a 0º C), puede suceder si segeneran resistencias de contacto elevadasentre el módulo de control y el sensor detemperatura o entre éste y masa.

CIRCUITO SENSOR DE POSICIÓN

POR MEDIO DE UN POTENCIÓMETRO

Muchos sistemas controlados electróni-camente requieren de un componenteque pueda monitorear el desplazamiento yrecorrido de un elemento mecánico, demodo que el circuito de control puedaestar informado permanentemente de laposición en que se encuentra dicho ele-mento. El circuito eléctrico de un Sensor de

Posición esmuy simi-lar al deun sensorde tempe-ratura. Elc i r c u i t oe léc t r icoestá con-f o r m a d o(figura 8)por unMódulo de Control, un Sensor de Posición(potenciómetro - R2 ), conductores eléctri-cos y conectores. El Módulo de Controlcontiene un Regulador de Tensión, unaResistencia Limitadora de Corriente y unCircuito Procesador de Información.Aunque el Sensor de Posición es una resis-tencia variable, su operación es diferente ala de un Sensor de Temperatura. En este últi-mo la resistencia del sensor, como ya seexplicó, varía con la temperatura, en elSensor de Posición la resistencia es variadamecánicamente. El sensor de posición(potenciómetro) consiste en un resistor fijo



Figura 8

Figura 9


(comprendido entre los Puntos A y B) sobreel que se desliza un patín (cursor) estable-ciendo contacto sobre él (figura 9).

El patín o cursor es mecánicamente soli-dario con el componente que debe sermonitoreado, por ejemplo el ángulo deapertura de la mariposa de la garganta deadmisión movida por el pedal y cable delacelerador; la posición del pedal del ace-lerador en sistemas con acelerador electró-nico; apertura de la válvula EGR, etc.

Cuando la posición del componentemecánico cambia, la resistencia del sensorde posición cambia. El módulo de control,determina en cada instante la posiciónadoptada por el componente mecánicosensado, leyendo por medio de su circuitoprocesador de información el nivel de ten-sión presente en el Punto M (figura 8).

El circuito de este sensor está tambiénconformado como un divisor de tensión,pero a diferencia del sensor de temperatu-ra, el circuito procesador de informaciónmonitorea el nivel de la tensión de informa-ción entregada por el sensor a través deuna línea de retorno. Conexión entre elPunto M y el Circuito Procesador deInformación.

A pesar que los circuitos del sensor detemperatura y del sensor de posición estánambos diseñados como circuitos divisoresde tensión, la resistencia total del sensor deposición no varía (mientras en el sensor de

temperatura sí), por lotanto el método decálculo para determi-nar el nivel de tensiónde información difiereligeramente del estu-diado anteriormente.

La fórmula utilizadapara determinar el nivel de tensión en elPunto M es ahora la mostrada en la figura10. Por ejemplo si nos remitimos a la Figura8:

Vr= 5Volt; R1=100 Ω; RMB = 2,5kΩ (porestar el cursor al 50% del recorrido entre A yB) ;

Luego:

RT = R1+R2 = 100 Ω + 5000Ω = RT = 5100Ω

2,5kΩ VM = –––––– x 5Volt = 2,45Volt

5,1kΩ

Supongamos ahora que el cursor debi-do al movimiento del eje del componentese mueve hacia el Punto A hasta alcanzarel 85% del recorrido total, el valor de laresistencia entre los Puntos M y B será ahorade (figura 11):

RMB = 4250Ω

Los demás parámetros no varían debidoa que son constantes. El nivel de la tensiónde información leída en el Punto M seráahora:

RMB 4,25kΩ VM = ––––– x Vr = –––––––x 5Volt =

RT 5,1KΩ


1515Capítulo 1

Figura 10


VM = 4,16Volt

Consideremos que ahora el eje delcomponente sensado gira en el sentidoopuesto al anterior.

Ahora el cursor se deslizará hacia elPunto B y asumimos que alcance un valorigual al 10% del recorrido total, el valor dela resistencia entre los puntos M y B seráahora de (figura 12):

RMB = 500 Ω

Los demás parámetros como ya se vioanteriormente no varían.

El nivel de tensión de información seráen este caso:

RMB 0,5kΩ VM = ––––– x Vr =––––––x 5Volt =

RT 5,1KΩ

VM = 0,49Volt Durante la operación normal del siste-

ma, cuando la posición del componentecomienza a ser sensada en su movimientohacia unextremo desu recorrido,la resistenciadel sensor dep o s i c i ó naumentará od i s m i n u i r á ,dependiendode cómo sehaya diseña-do el circuito.El módulo decontrol elec-

trónico utiliza el nivel de tensión monitorea-da para determinar que tipos de cambiosestán ocurriendo en el sistema. Si la resis-tencia del sensor de posición aumenta, elnivel de tensión monitoreado aumentará. Sila resistencia del sensor de posición dismi-nuye, el nivel de tensión monitoreado dis-minuirá. El circuito del sensor de posición,produce una señal de información queconsiste en una tensión analógica (nivel detensión monitoreado por el módulo), nor-malmente el rango de variación de dichatensión se encuentra aproximadamenteentre 0,5 Volt y 4,5 Volt. Esta condición secumple siempre que la resistencia del sen-sor sea la que corresponda al diseño delcircuito, cualquier valor de resistencia quese encuentre fuera de los límites del diseño,podrá dar informaciones erróneas de lareal posición en la que se encuentra el sen-sor:

* Si se produce una apertura del circui-to entre el módulo de control y el Punto Adel sensor de posición o entre el Punto Mdel sensor y el módulo de control, dará



Figura 11


como resultado una lectura de 0 Volt en lalínea de información. El mismo nivel deinformación se producirá si se abre el sen-sor propiamente dicho, en el extremodonde recibe la tensión de referencia, o sise abre el cursor.

* Si la apertura del circuito se produceen el sensor propiamente dicho en su extre-mo que va conectado a masa, o en lalínea que conecta este extremo con masa,en la línea de información se tendrá pre-sente un nivel de tensión de información de5 Volt. Un corto circuito a masa en la líneaque alimenta con la tensión de referenciaal sensor o en la que conecta la salida deinformación con el módulo, dará comoresultado un nivel de tensión de informa-ción de 0 Volt.

* Si la línea que conecta el retorno delsensor con la masa del módulo es cortocir-cuitada a masa, el nivel de la señal deentrada no se verá afectado.

* Una resistencia mayor que lo normalinsertada en cualquiera de las conexionesdel sensor con el módulo (por ejemploresistencia de contacto en los conectores),

producirá unnivel de infor-mación erró-neo. Si dichare s i s t e n c i aestá inserta-da en la líneapor la que elsensor recibela tensión dereferencia, elnivel de ten-sión de infor-mación será

menor al real de acuerdo a la posiciónque el componente tiene en ese momen-to. Si dicha resistencia se encuentra pre-sente en la línea de conexión del sensorcon el módulo, el nivel de la tensión deinformación será mayor al real, de acuer-do a la posición que el componente tieneen ese momento.

INTERRUPTORES UTILIZADOS

COMO SENSORES DE POSICIÓN

En ciertas aplicaciones solamente esnecesario conocer dos posiciones defini-das que puede adoptar un componente,por ejemplo si un pedal de freno está pre-sionado o liberado. En estos casos la utiliza-ción de un interruptor es suficiente paracumplir la función de sensor (figura 13). Casitodos los sistemas controlados electrónica-mente contienen como mínimo un interrup-tor actuando como sensor. El tipo de señal(información) que provee un sensor de posi-ción conformado por un interruptor es “digi-tal”, los niveles que puede adoptar esta


1717Capítulo 1

Figura 12


señal son solamentedos tensiones biendefinidas, “On/OFF”;“HI/LOW”; o en definiti-va “5 Volt y 0 Volt”. Enlos circuitos que utilizanun interruptor comosensor de posición, elinterruptor puede estar“referido a masa(negativo) o referido ala tensión de referen-cia (positivo)”.

Sensor de posicióncon el interruptorreferido a masa(negativo)

El circuito eléctricode un sensor de posi-ción por medio deinterruptor (figura 14),es similar al circuito de un sensor de tem-peratura. Obviamente, la mayor diferenciaradica que en serie con la resistencia limi-tadora de corriente se ha conectado uninterruptor en lugar del sensor de resistenciavariable con la temperatura. Durante laoperación normal del circuito, cuando elinterruptor se encuentra abierto, el circuitose completa desde el regulador de tensión(+ 5 Volt), la resistencia limitadora decorriente (2,2kΩ), cerrándose a masa a tra-vés del circuito procesador de información.

El valor de la resistencia de entrada delcircuito procesador de información debeser por lo menos 10 veces mayor que elvalor de la resistencia limitadora de corrien-te, para que el nivel de la tensión de infor-mación en el Punto M esté prácticamente

en 5 Volt. Cuando el interruptor esté cerra-do (figura 15), él completará el cierre delcircuito a masa y por lo tanto el nivel de latensión de información en el Punto M será 0Volt, puesto que toda la tensión de referen-cia se encontrará aplicada sobre la resis-tencia limitadora de corriente.

* Si se abre el circuito entre el móduloelectrónico de control y el interruptor (sen-sor) dará como resultado un nivel de ten-sión constante de 5 Volt en el Punto M.

* Si el circuito entre el módulo electróni-co de control y el interruptor (sensor) se cor-tocircuita a masa, dará como resultado unnivel de tensión constante de 0 Volt en elPunto M.



Figura 13

Figura 14


Es evidente que cualquiera de estas dossituaciones darán una falsa información almódulo electrónico de control.

Sensor de posición con el interruptor referido a positivo Este circuito utiliza los mismos compo-

nentes que el circuitopresentado anterior-mente, con la excep-ción que el módulo decontrol electrónico noprovee la tensión dereferencia (figura 16).

El circuito es alimen-tado eléctricamentedesde una fuenteexterna al módulo decontrol, tal como labatería del vehículo.Observe que ahora laresistencia limitadorade corriente seencuentra conectadaentre el interruptor (sen-sor) y masa.

* Durante la opera-ción normal del siste-

ma, cuando el interruptor se encuentraabierto, no habrá tensión aplicada al cir-cuito, por lo tanto no existirá circulación decorriente a través de la resistencia limitado-ra de corriente y el nivel de tensión en elPunto M será de 0 Volt.

* Cuando el interruptor se encuentrecerrado (figura 17), latensión de bateríaquedará aplicadadirectamente entre losextremos de la resis-tencia limitadora decorriente (2,2kΩ), porlo tanto el nivel de latensión de informaciónen el Punto M será de+ 12 Volt.


1919Capítulo 1

Figura 15

Figura 16

Figura 17


* Si se produce laapertura de la cone-xión que une el inte-rruptor con el módulode control electrónico,el nivel de la tensiónde información en elPunto M será de 0 Voltconstantes.

* Si la conexión queune al interruptor conel módulo de controlelectrónico se cortocircuita a masa, elnivel de la tensión de información en elPunto M será de 0 Volts constantes.

* Si la línea de conexión entre el inte-rruptor y el módulo se cortocircuita amasa, evidentemente se producirá un cor-tocircuito entre Positivo y Negativo de bate-ría a través de dicha conexión, circunstan-cia que provocará la apertura del fusiblede protección del circuito.

GENERADORES DE SEÑALES

Captores Magnéticos de ReluctanciaVariable (Generadores de corriente alter-nada casi sinusoidal)

Los CaptoresMagnéticos soncomúnmente utiliza-dos en cualquier siste-ma electrónico dondela velocidad de rota-ción de un elementodeba ser conocida,por ser un factor deoperación del sistema.En Sistemas deEncendido Electrónico

Sin Distribuidor, en Sistemas de Inyección deCombustible y Encendido Controlados porCalculador Electrónico y en Sistemas deFreno con Antibloqueo (ABS) son utilizadoseste tipo de captores.

El circuito consiste en un Módulo deControl Electrónico, un Captor Magnético,un Reluctor, conductores de conexión yconectores (figura 18). El Módulo de ControlElectrónico contiene una ResistenciaLimitadora de Corriente y un CircuitoProcesador de Señal (información), este cir-cuito actúa en forma similar a la de unVoltímetro de Corriente Alternada. El captormagnético es un Captor de ReluctanciaVariable. Un captor de reluctancia variable



Figura 18

Figura 19


es un componente que por contar en sunúcleo con un imán permanente, estágenerando continuamente un campomagnético uniforme y de intensidad cons-tante (figura 19).

La uniformidad de el campo magnéticoy su intensidad en ciertos puntos puede sermodificada, estas variaciones son logradasmediante el pasaje de un componente for-mado por material ferromagnético (reluc-tor) a través del campo magnético delcaptor. El captor produce una señal decorriente alternada de conformación casisenoidal (figura 20), esta señal es enviada

al módulo de controlelectrónico. La señalse produce cuando undiente del reluctorpasa frente al captor.Cuando un diente delreluctor comienza aaproximarse al captor(“A” en figura 20), laslíneas de fuerza delcampo magnético sedesviarán cortando ensu movimiento las espi-ras de la bobina delcaptor. Este cambio

en el campo magnético inducirá una ten-sión positiva en dicha bobina, cuantomayor sea el cambio producido en elcampo magnético, mayor será el nivel dela tensión inducida en la bobina.

Cuando el diente del reluctor llega aenfrentarse con el captor no se produceninguna desviación del campo magnético,por lo tanto la tensión inducida es igual acero (“B” en la figura 20). El reluctor seguirágirando, el diente comenzará a alejarse delcaptor. Ahora las líneas de fuerza delcampo magnético comenzarán a desviar-se en sentido opuesto al que se produjo ini-

cialmente, cuando el diente seestaba acercando al captor.Nuevamente comenzará a indu-cirse una tensión en la bobinadel captor pero de sentidoopuesto, o sea negativo (“C” enla figura 20). Cuando el reluctoralcance la posición “D” en lafigura 20, el nivel de la tensióninducida en la bobina del captorserá nuevamente cero, comple-


2121Capítulo 1

Figura 20

Figura 21


tándose así un ciclo de lacorriente alternada inducida enel. Debido al giro continuo delreluctor, cuando un diente seestá alejando del captor otro seestá acercando, lo que daráuna sucesión de ondas decorriente alternada casi sinusoi-dal inducidas en la bobina delcaptor (figura 21). La frecuenciade esta corriente alternadadepende de la velocidad a laque está girando el reluctor, quea su vez depende de las RPM delmotor en ese instante.

La señal generadapor este tipo de circuitopuede ser visualizadapor medio de un osci-loscopio. Una forma deonda normal generadapor un captor de reluc-tancia variable, señalmostrada por la panta-lla de un osciloscopio,será muy similar a lapresentada en la figura22

* Una resistenciainsertada en serie en elcircuito mayor que lanormal (por ejemploresistencia de contactoen conectores), produ-cirá una caída en elnivel de tensión de laseñal que llega almódulo de control elec-trónico (figura 23).



Figura 23

Figura 22

Figura 24


* Un nivel inferior al normal en la señalpuede producirse también por una posi-ción incorrecta del captor con respecto alreluctor, esta circunstancia puede ser cau-sada por una distancia de separaciónentre los mismos (gap) mayor a la máximaespecificada (generalmente la máximadistancia admitida es de 1 mm.).

* Si el nivel de la señal que recibe elmódulo de control electrónico llega a unnivel suficientemente bajo, el circuito elec-trónico no podrá interpretar la informaciónrecibida, dando origen así a una falla en elsistema.

* Un cortocircuito a masa o una apertu-ra en la continuidad del circuito darántambién como resultado, falta de informa-ción al módulo de control electrónico.

En la descripción de funcionamientoanterior de un Captor de ReluctanciaVariable, por razones prácticas se ha toma-do como ejemplo un reluctor de 4 dientessolamente.

El análisis de funcionamiento es válidototalmente para sistemas que utilizanRuedas Fónicas de: 60-2 dientes, como uti-liza Renault, Fiat, Peugeot, VW, Alfa Romeo,

General Motors, etc.y cuya representa-ción se puede ver enla parte media de lafigura 24 o RuedasFónicas de: 36-1dientes, como utilizaFord y cuya represen-tación se observa enla parte inferior de lafigura 24.

La FRECUENCIA yla AMPLITUD de laseñal dependen de

la velocidad a la que está girando la RUEDAFÓNICA, o sea depende de las RPM delmotor.

* A menores r.p.m. menor frecuencia ymenor amplitud.

* A mayores r.p.m. mayor frecuencia ymayor amplitud.

A modo de complemento, en la figura25 podemos observar los componenteselectrónicos de un sistema CAN.

BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL

www. tuning.deautomoviles.com.arwww.automecanico.comwww.mecanicavirtual.com.arwww.electronicadelauto.comwww.abcdatos.com


2323Capítulo 1




Figura 25- Sistema CAN BUS.


La electrónica invade ya cada rincón delautomóvil y estamos ante una nuevarevolución (la llegada de los sistemasmultiplexados) que permite incorporaraún más componentes inteligentes,como aparatos de radio que modulan elvolumen en función de la velocidad, cris-tales que se oscurecen según la intensi-dad de luz que reciben, sistemas denavegación, sistemas de aproximaciónpara facilitar el aparcamiento, y un largoetcétera. Todos estos sistema hay quediagnosticarlos o, al menos, interpretarsus autodiagnósticos.En un principio la electrónica se utilizó enlos automóviles para la instalación delsistema de encendido, sustituyendo los

clásicos platinos, para incorporarse mástarde a los sistemas de inyección degasolina. A partir de aquí los diferentessistemas utilizados en el automóvil se hanido beneficiando de una aplicación cadavez mayor de la electrónica. Nacieron asísistemas como el ABS (el antibloqueo defrenos), el airbag, las suspensiones inteli-gentes, etc. Hoy en día la lista de siste-mas electrónicos implementados encada uno de los vehículos es realmenteextensa, independientemente de sucategoría, marca y modelo. Desde elmás pequeño utilitario hasta la más sofis-ticada berlina disponen de un importan-te número de elementos, sistemas y com-ponentes regulados electrónicamente.

LOS SENSORES EN LOS SISTEMAS DE CONTROL DEL AUTOMÓVIL

2525Capítulo 2

Capítulo 2Los Sensores en los Sistemas de

Control del Automóvil

Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 25

LOS SISTEMAS ELECTRÓNICOS

Ya hemos visto en el capítulo anterior unresumen de los sistemas controlados elec-trónicamente en el automóvil más impor-tantes. Todos los sistemas electrónicos apli-cados en el automóvil responden a unamisma estructura de componentes quepodemos definir de la siguiente manera:

- UCE (Unidad de Control Electrónico oECU): Es el circuito central que a través deun complejo programa interno gestiona losactuadores en función de las entradas deinformación que proporcionan los senso-res.

- Sensores: Son los elementos que cap-tan información y transforman los paráme-tros de entrada en señales eléctricas que laUCE puede entender.

- Actuadores: Corresponden a dispositi-vos de salida que convierten las señaleseléctricas que llegan de la UCE en accio-nes y respuestas de tipo robótico.

- Alimentaciones: Es el circuito de bate-ría, los relés y demás componentes quereparten la corriente eléctrica al sistema.

LA EVOLUCIÓN DE LA ELECTRÓNICA

EN EL AUTOMÓVIL

En la inyección electrónica, por ejemplo,el funcionamiento del sistema se basa enla activación que hace la UCE de losactuadores en función de la señal que reci-be de los sensores. Así, por ejemplo, encaso de más o menos temperatura deagua en el sistema de refrigeración delmotor, la UCE dosificará en mayor o menor

cantidad el combustible que llega a losinyectores. Igualmente tratará de mantenerun ralentí estable con la acción de la vál-vula de regulación correspondiente.

Las aplicaciones de la electrónica hanido experimentando cambios en su incor-poración en el paso de los años, de talmanera que podemos hablar de cuatrogeneraciones, desde el punto de vista desu diagnóstico. El futuro vendrá dado poruna quinta generación.

Primera Generación: En un principio, lossistemas que incorporaban los automóvileseran principalmente analógicos y no dispo-nían de microprocesador. Debido a esto elprograma de funcionamiento era muy sen-cillo y el sistema en general se reducía aalgunos sensores y actuadores.

Segunda Generación: Estos sistemas yacontaban con un microprocesador en laECU (UCE) que les permitía gestionar unamplio programa de funcionamiento. Elnúmero de sensores y actuadores eramayor. Se incorpora la autodiagnosis, queen un principio solamente transmite unaserie de códigos de avería, dados enmuchos casos a través de un testigo deavería instalado en el cuadro de mandosdel propio vehículo.

Tercera Generación: El número de sen-sores y actuadores crece notablemente yse incorpora una autodiagnosis más evolu-cionada. Además de los códigos de averíase obtienen datos de funcionamiento delsistema.

Cuarta Generación: Sistemas con más


2626 Los Sensores en los Sistemas de Control del Automóvil


de un microprocesador que permite ade-más de la autodiagnosis una programa-ción externo. De esta manera es posibleuna re-programación de la UCE en caso deque el fabricante aconseje unos nuevosajustes para un funcionamiento máscorrecto del sistema. Antiguamente, enalgunos casos de fallos en la programaciónen fábrica de la UCE (Unidad de ControlElectrónico) se procedía a la sustitución dela misma durante el período de garantíadel automóvil. Hoy en día con la telepro-gramación, nombre con el que se conoceesta solución, se evita este trastorno.

Quinta Generación: El futuro basado enlos avances de la electrónica nos llevan alas mismas técnicas de microprocesadorpero con espacios más reducidos, menoscomponentes y la utilización de alternativascomo la multiplexación y la fibra de vidrio(soluciones más económicas y precisas).Permitiendo unas instalaciones más simplesy duraderas.

DIAGNÓSTICO DE LOS SISTEMAS ELECTRÓNICOS

La utilización de la electrónica dentro delos vehículos obliga a conocer y poner enpráctica una serie de técnicas que permi-tan la diagnosis de los mismos.

El tipo de diagnosis a aplicar en cadasistema electrónico dependerá en primerlugar de lo complejo del sistema y, espe-cialmente si el propio circuito dispone o node auto-diagnosis. Veamos a continuacióncada uno de estos casos.

Sistemas sin auto-diagnosis: Los prime-

ros sistemas electrónicos no disponían deningún sistema de auto-chequeo, demanera que si un sensor o actuador falla-ba, el sistema no era capaz de compro-barlo y por lo tanto seguía interpretandoese valor como bueno, llegando a extre-mos de regulación del sistema. En la mayo-ría de los casos el motor era incapaz deponerse en marcha. Son sistemas electróni-cos que ya no se montan desde hace unadécada, en la mayoría de las marcas.

Para su comprobación y diagnosticohemos de disponer de unos mínimos cono-cimientos eléctricos, y una serie de herra-mientas. Estas herramientas necesarias sonlas siguientes:

- Multímetro o téster electrónico común(para el automóvil). _

- Multímetro específico, siempre que dis-pongamos del conector adecuado para elmodelo del auto.

- Esquema eléctrico del sistema encuestión.

- Sistemas con Auto-diagnosis: Losmodernos sistemas electrónicos incorporanen su interior un apartado capaz de com-probar su propio funcionamiento. Cuandosurge alguna anomalía ésta queda alma-cenada en forma de código en su memo-ria interna. A través de la excitación de laauto-diagnosis la información se obtienemás tarde en el taller. El funcionamiento deestos sistemas se basa en la utilización deun apartado del programa en la UCE quevela continuamente por el estado de lossensores y actuadores. En caso de que unsensor mida parámetros fuera de rango oimposibles con respecto a otros, automáti-


2727Capítulo 2


camente se desprecia la señal de ese sen-sor y se aplican valores sustitutorios. Porejemplo, un sensor de temperatura cuyocircuito eléctrico se corta tendría una resis-tencia eléctrica infinita, que informa de unatemperatura del agua muy fría (-40ºC). LaUCE se da cuenta de que esta temperatu-ra es imposible, porque la compara con ladel sensor de aire, y adopta un valor sustitu-torio de por ejemplo 80ºC. Con esta tem-peratura el motor funcionaría algo pobre amotor frío y algo rico cuando está a lamáxima temperatura, pero incluso estasdiferencias serían poco notadas por el con-ductor. En esta situación de autodiagnósti-co y valor sustitutorio es cuando se encien-de el testigo de avería en el cuadro delvehículo. En este caso, las herramientasnecesarias serían las siguientes:

- Terminal de Diagnosis, que además dedarnos los códigos de averías nos permitacomprobar otros sensores, actuadores yrealizar ajustes.

- Multímetro o téster.- Esquema eléctrico del sistema en

cuestión.

A menudo surge la pregunta acerca decuál es el instrumental adicional adecuadapara el taller en materia de diagnosis elec-trónica. Si aplicamos la lógica, entendien-do por ello el asimilar lo que representa unsistema electrónico montado en un vehícu-lo y los problemas que nos traen la prácticahabitual del trabajo, llegamos a una seriede conclusiones que resumiremos en lasiguiente forma:

a) El osciloscopio es una herramienta

que no se ha quedado anticuada. Sinembargo, pocos son los mecánicos que loutilizan y saben la importancia que tiene. Esese gran desconocido que mide todasaquellas cosas que el polímetro no puededebido a que llevan una frecuencia mayorde lectura (tiempos de inyección, por ejem-plo).

b) El analizador de gases es necesariopara los sistemas de inyección gasolina ydiesel (con opacímetro). Con este equipoaseguramos el buen funcionamiento decualquiera de estos sistemas, una vez quesabemos que eléctricamente lo hacencorrectamente.

c) En el mercado existen innumerablesequipos que tratan de facilitarnos laslabores de diagnóstico. Algunas de ellasson simples aparatos de puesta a cero oreseteado de sistemas. A la hora de tomarla decisión de adquirirlas o no, debemosconocer realmente su alcance y utilidad,para contrastarlo finalmente con su precioy amortización.

LOS SENSORES EN EL AUTOMÓVIL

Todo sistema electrónico requiere desensores varios. En el sistema de inyecciónelectrónica, por ejemplo, estos sensoresdetecten los valores importantes quedeben ser medidos, para que con estainformación se pueda determinar a travésde la ECU el tiempo de actuación de losinyectores y con ello inyectar la cantidadexacta de combustible.

La implantación de la tecnología demicroprocesadores en los equipos involu-crados en las tareas de medida y protec-




ción, que se instalan para realizar la gestióny mantenimiento del servicio, se ha traduci-do en los últimos tiempos en una disminu-ción de los requerimientos de potencia quedeben dar los sensores de medida a dichosequipos.

SENSOR DE OXÍGENO O SENSOR LAMBDA (λλ)

Un sensor especial utilizado solamenteen los Sistemas de Control Electrónico deMotores es el Sensor de Oxígeno, tambiéndenominado Sonda Lambda (Sonda λ),figura 1. Este componente se monta en eltubo de escape de gases residuales de lacombustión o directamente en el múltiplede escape.

La finalidad de este componente consis-

te en proveer al Módulo de ControlElectrónico de Motor información (realimen-tación) del contenido de oxígeno en losgases residuales de escape, de modo queeste pueda determinar si la mezclaaire/combustible aportada al motor seencuentra en la condición Normal(Lambda = 1), Rica (Lambda < 1), o Pobre(Lambda > 1), permitiéndole de este modoal Módulo de Control ajustar más finamen-te los tiempos de inyección de combusti-ble.

El circuito eléctrico del sensor de oxíge-no esta formado por un Módulo de Controlelectrónico, el Sensor de Oxígeno, conec-tores y el cableado necesario para interco-nectar eléctricamente estos componentes,figura 2.

El sensor de oxígeno es un Generador de


2929Capítulo 2

Figura 1


Corriente Continua Variable que informa almódulo de control mediante una señal detensión análoga cuyo rango de variaciónse encuentra comprendido entre CERO (0)y UN (1) Volt. La resistencia dispuesta en seriecon el sensor (resistencia limitadora decorriente), protege al sensor de intensida-des de corriente de sobrecarga que podrí-an producirse si sucediera un corto circuitoen la línea de conexión del sensor de oxí-geno al módulo de control.

El sensor de oxígeno consiste en un tubocerrado en un extremo, construido conCerámica de Dióxido de Zirconio (ZrO2),estando las caras del mismo, tanto la inter-na como la externa, recubiertas por unadelgada capa de platino poroso, figura 3.

El interior del tubo de cerámica de ZrO2(dióxido de zirconio) está relleno de aireexterior, el que se puede considerar contie-ne un 21% de oxígeno. Cuando su caraexterior queda expuesta a los gases deescape, los que muydifícilmente conten-drán el mismo nivel deoxígeno, se produceuna reacción químicaentre sus caras internay externa. Esta reac-ción genera una dife-rencia de potencialeléctrico entre dichassuperficies. Esta es unareacción química quetiene cierta similitudcon la reacción quími-ca que se produce enuna pila, cuyos electro-dos están compuestospor diferentes metales.

Esta reacción química se produce enestas condiciones de exposición, ante losdiferentes niveles de oxígeno contenido enel aire exterior y en los gases residuales dela combustión, siempre que la temperaturadel sensor haya alcanzado los 350º C omás.

La tensión generada por el sensor varia-rá a cada instante en concordancia con elnivel de oxígeno que contengan los gasesde escape. El contenido de oxígeno en elaire exterior puede prácticamente conside-rarse constante.



Figura 2

Figura 3


* El nivel de tensión generada por elsensor aumentará en la medida que elcontenido de oxígeno en los gases deescape disminuya.

* El nivel de tensión generada por elsensor disminuirá en la medida que el con-tenido de oxígeno en los gases de escapeaumente.

Cualquier anormalidad que se produzcaen el circuito dará como resultado una

información erró-nea sobre lacomposición dela mezclaaire/combustiblesuministrada almotor, producien-do ajustes inco-rrectos de lostiempos de inyec-ción decididospor el módulo decontrol electróni-co:

* El módulo decontrol leerá unnivel de tensiónproveniente delsensor de 0 Voltconstante, si seproduce la aper-tura o la puesta amasa del circuitode conexiónentre el sensor yel módulo.

* Una cone-xión deficiente

entre el sensor y el módulo de control,generalmente provocada por resistenciade contacto entre pines macho y hembrade conectores, provocará una caída detensión sobre esa resistencia. Dicha tensiónes parte de la tensión generada por el sen-sor, por lo tanto el nivel de la tensión deinformación que recibirá el módulo decontrol será menor a la realmente genera-da por el sensor, dando lugar a que se pro-duzca un error en el tiempo de inyección


3131Capítulo 2

Figura 4


que impone el módulo de control a losinyectores.

* Adicionalmente a estos problemas, sedebe tener en cuenta que debido a la altaimpedancia que presenta el circuito, estees muy sensible a recibir señales espuriasgeneradas por campos magnéticos exter-nos, como por ejemplo, los producidos porlos cables de bujías.

Debido a estas posibilidades de recibir

interferencias, el conductor que conecta alsensor con el módulo de control electróni-co es protegido por una malla de blindajeconectada a masa.

En la figura 4 podemos ver el diagramade flujo que ejemplifica el funcionamientodel sensor lamda y su interacción con laUCE o ECU.

Vea en la figura 5 un esquema en blo-ques que muestra cómo la ECU realiza elcontrol en función de las señales detecta-



Figura 5


das. Todos los catalizadores utilizadosactualmente en nuestro medio sonCatalizadores de Tres Vías.

El catalizador prácticamente utiliza todoel Oxígeno (O2) remanente de la combus-tión para terminar de oxidar el CO (monóxi-do de carbono) y los HC (hidrocarburos) yreducir los Óxidos Nitrosos.

Las reacciones químicas que se produ-cen en el catalizador entre los distintosgases son las siguientes:

CO + 1/2 O2 -> CO2 H2 + 1/2 O2 -> H2O CO + NO -> 1/2 N2+ CO2 H2 + NO -> 1/2 N2 + H2O

Al ser utilizado casi todo el Oxígenoremanente de la combustión, en los proce-sos químicos que se suceden en el catali-zador, la concentración de Oxígeno en losgases de escape que llegan a la Sonda deOxígeno (Sonda Lambda) posterior al cata-lizador es muy pequeña. Recuerde que laSonda Lambda compara la concentraciónde Oxígeno en el aire exterior con la con-centración de este mismo gas en los gasesde escape. Cuando la concentración deOxígeno en los gases de escape, es menora la del aire exterior, la Sonda Lambdagenera una tensión comprendida entre 0,8Volt a 1,2 Volt. Observe que en este caso laconcentración de Oxígeno en los gases deescape es muy pequeña, inferior al 1%, porlo tanto el nivel de la señal de información,generada por la Sonda Lambda Posterior alCatalizador puede llegar a variar en unpequeño entorno, entre 0,7 Volt y 1,2 Volt.Esta información es utilizada por la ECU paramonitorear la eficiencia del catalizador.

Si la ECU determina que todo el sistemaque ella controla, en lo que hace a la dosi-ficación de aire/combustible y encendido,está funcionando correctamente, pero laSonda Lambda posterior al catalizadorcomienza a comportarse como la SondaLambda anterior al mismo, entenderá queel catalizador ha perdido su eficiencia yalmacenará un código de falla, encen-diendo a su vez la MIL.

DIAGNÓSTICO DE LA SONDA LAMBDA Y CICLO PRÁCTICO DE CONTROL

Antes de proceder al diagnóstico y ciclopráctico de control y verificación de lasonda lambda, se recomienda:

1 - Revisar la instalación de escape paracerciorarse de que no existan tomas deaire irregulares. El régimen de r.p.m. alralentí debe mantenerse uniforme, y alacelerar no deben notarse baches o fallosen la progresión de las r.p.m.

2 - A continuación conviene revisar (y ensu caso sustituir) el filtro de aire se puedeproceder:

PRIMER PASO: Se desmontará la sondalambda y se observará si la cubierta metá-lica con rendijas que recubre la cápsulacerámica está blanquecina (similar a lasbujías cuando queman bien), la sondalambda no funciona correctamente ydebe comprobarse en primer lugar lamasa (GND) que recibe, o en caso de quela tome a través de su unión roscada alescape, se limpiará la rosca con un cepillo


3333Capítulo 2


de alambres para conseguir una masacorrecta. Una toma de aire en tramo deescape produce el mismo síntoma. Unasonda lambda que trabaje bien debe pre-sentar un aspecto como una bujía cuandose engrasa (recubierta con carbonilla negrahúmeda).

SEGUNDO PASO: Debe verificarse la con-tinuidad del cable (si tiene uno sólo), o delos cables (caso de tener 3 ó 4) desde elconector de la sonda lambda hasta la UCEmediante un multímetro (DC Ohm, escala200) y deben dar perfecta continuidad.Dicha comprobación se hace observandoel color o los colores de los cables quesalen del conector y que llegan a la UCE.

TERCER PASO: Si la sonda lambda tieneresistencia calefactora (estas sondas tienen3 ó 4 Cables), se mide el valor de los doscables de la resistencia con el multímetro(DC en Ω, escala 200), y su valor deberáestar comprendido entre 5Ω y 15Ω. La ten-sión que llegue a la resistencia será la debatería. La resistencia de la sonda es paraelevación rápida de la temperatura sinnecesitar que el motor esté totalmentecaliente para la corrección lambda.

CUARTO PASO: Se monta la sonda lamb-da engrasando la rosca con un poco degrasa de bisulfuro de molibdeno (MOS2),apretándola a 50 Nm (5 mKg). Se enchufael conector; se arranca el coche y se ponea temperatura normal de funcionamiento(mínimo 80ºC). Se pone al ralentí y se midela tensión con el multímetro (DC en V, esca-la 1V), conectando el cable negro del mul-tímetro a masa del motor, y el rojo al cable

de señal de tensión. El valor de la tensióndeberá ser de entre 0,1 y 0,5 Volt oscilantes.

FUNCIONAMIENTO DE LA SONDA LAMBDA

El material cerámico utilizado (cápsulacerámica) se hace conductor para losiones de oxígeno a partir de 300ºC. Estatemperatura la consigue rápidamente laresistencia calefactora; y para el caso desondas antiguas (de un solo cable), estastemperaturas las alcanza el motor al pocotiempo.

Cuando la proporción de oxígeno porambos lados de la cápsula cerámica esdesigual, se establece una tensión eléctricasegún se explicó antes, y esta tensión serála indicadora de las diferentes proporcionesde oxígeno que existen entre ambos ladosde la cápsula cerámica de la sonda. Lasigualdades ó ecuaciones anteriores en lasque intervienen nafta (gasolina) y aire en elciclo termodinámico de combustión, dancomo resultado unos productos resultantesque según contengan más o menosmonóxido de carbono (CO) y vapor deagua, humedecerán más o menos losgases de escape, y por tanto, producirámás o menos tensión entre las láminas deplatinoque contiene la cápsula cerámicade la sonda lambda y que se puede medircon un Multímetro (DC en V y escala 200m).

Cuando la relación de mezcla sea dife-rente a la relación lambda: l = 1, la tensióngenerada en la sonda será transmitida a laUCE para que la UCE reduzca ó aumente lacantidad de combustible a inyectar.

Sondas Lambda de 1, 3 ó 4 Cables: Las




sondas lambda antiguas tienen un sólocable, y las más modernas tienen más (3 ó4); pero en todos los casos, el cable queenvía la tensión desde la sonda a la UCE esel negro (la figura 6 muestra el esquemaeléctrico), que comunica directamentecon la arandela de contacto a la lámina

de platino señalada con(a) y que continúa por laparte interior de la cáp-sula cerámica hasta (b).El contacto a masa(GND) de esta láminade platino se hace a tra-vés de (c). Los otros doscables son para el posi-tivo (+) y negativo (-) dela resistencia calefacto-ra y la sonda lambdarecibe masa a través desu roscado al colectorde escape. Las sondasmodernas tienen 4cables y toman la masadesde la lámina de pla-tino, siendo mas segurasya que la mayoría de losfallos en sondas lambdase deben a deficientesmasas.

SENSOR GENERADOR

DE CORRIENTE

CONTINUA PULSANTE

DE FRECUENCIA

VARIABLE CON LA

PRESIÓN

La empresa FORD uti-liza en varios de sus modelos de automóvil,un sistema de Control Electrónico del Motorcuyos Sensores de Presión Absoluta en elMúltiple de Admisión (MAP - ManifoldAbsolute Pressure) y de Presión Barométrica(BP - Barometric Pressure), difieren de lossensores vistos hasta ahora en el tipo de


3535Capítulo 2

Figura 6


señal de informaciónque entregan a la ECU,figura 7.

Los descriptos hastael momento, informanpor medio de una ten-sión analógica que puede variar desdealgunos cientos de milivolt hasta cerca decinco volt. Los sensores de FORD a los quenos estamos refiriendo, tienen la particulari-dad de generar una señal de informaciónque es una onda cuadrada cuyos límitesson 0V y + 5V, pero la frecuencia de dichaseñal es variable con la presión a la queestán expuestos dichos sensores, figura 8.En la tabla 1 puede observar la correspon-dencia entre la depresión del múltiple deadmisión y la frecuencia de la señal gene-rada.

Recuerde que la fre-cuencia de una señal es lacantidad de ciclos que sesuceden en un segundo.

El circuito está confor-mado por un módulo decontrol electrónico, un sen-

sor MAP, conectores y conductores deconexionado entre los componentes.

El módulo de control electrónico contie-ne:

* Un Regulador de Tensión ( + 5 Volt ) * Una Resistencia Limitadora de

Intensidad de Corriente * Un Conversor de Frecuencia a Tensión

de C.C. * Un Procesador de Señal * El regulador de tensión suministra al



Figura 7

Figura 8

Tabla 1


circuito una tensión de alimentación denivel constante, + 5 Volt.

* La resistencia limitadora de intensidadde corriente, protege al regulador de ten-sión de un nivel de corriente de sobrecargaque se podría producir ante un cortocircui-to a masa en la línea de alimentación delsensor.

* El sensor reacciona ante los diferentesniveles de presión a la que esta expuesto,enviando al módulo de control señales defrecuencia cambiante en función de loscambios que se producen en dicha pre-sión.

* El conversor de frecuencia a tensiónde C.C., acondiciona la señal enviada almódulo de control por el sensor, convirtien-do las distintas frecuencias en tensión deC.C. cuyos niveles son proporcionales a lafrecuencia de la señal recibida.

* El procesador de señal convierte lastensiones analógicas salientes del conver-

sor de frecuencia/tensión,en señales digitales bina-rias.

* El Sensor MAP consisteen un oscilador electrónico(generador de frecuencias)cuya frecuencia de oscila-ción depende en cada ins-tante del valor de capaci-dad que presenta el capa-

citor variable. * El capacitor variable está formado por

dos placas elásticas, que son las tapas decierre de una cámara de vacío, figura 9.

* De acuerdo al vacío producido en lascámaras de combustión del motor encada momento, vacío que es transmitidopor medio de un conducto a la cámarade vacío que constituye el capacitor varia-ble, las placas del capacitor se desformanacercándose entre sí en mayor o menorgrado.

Tengamos presente que el valor decapacidad de un capacitor es directa-mente proporcional a la superficie de lasplacas enfrentadas, e inversamente propor-cional a la distancia que las separa.

En este caso se tienen placas iguales ensuperficie, las que no cambian de tamaño,pero si varía la distancia que las separa, deacuerdo al nivel de presión a que están


3737Capítulo 2

Figura 9

Figura 10


expuestas, por lo tanto en función de loscambios que se produzcan en esa presiónvariará la capacidad del capacitor, figura10.

Como ya se describió, la frecuenciagenerada por el sensor (oscilador) depen-de en cada instante del valor de la capa-cidad del capacitor variable con la presión.La respuesta de este circuito es la siguiente:

* A mayor valor de capacidad, conse-cuencia de un mayor nivel de vacío,menor es la frecuencia de la señal gene-rada, vea la tabla 1.

* A menor valor de capacidad, conse-cuencia de un menor nivel de vacío,mayor es la frecuencia de la señal genera-da, vea la tabla 1.

Para cada nivel de presión correspondeun nivel de capacidad del capacitor varia-ble. Debido a que la frecuencia de oscila-ción del circuito generador de frecuenciaes dependiente de la capacidad delcapacitor, para cada nivel de presión en elmúltiple de admisión corresponde una fre-cuencia determinada de la señal genera-da. De esta forma el sensor informa en todomomento al módulo de control electróni-co, sobre la presión existente en el circuitode admisión de aire del motor.

Cualquier anormalidad que se produzcaen el circuito dará como resultado unafalsa información recibida por el módulode control.

Esta falsa información puede ocasionarpor ejemplo, error en los cálculos realizadospor el módulo de control para determinar eltiempo de inyección de combustible y elavance del encendido:

* El módulo de control electrónico reci-birá como información una señal de cerociclo/segundo (Hertz) si la línea de alimen-tación del sensor (tensión de referencia) seinterrumpe o se corto circuita a masa.

* El módulo de control electrónico reci-birá como información una señal de cerociclo/segundo (Hertz) si la línea de señalque va del sensor al módulo de control seinterrumpe o se corto circuita a masa.

* Si se produce una resistencia de con-tacto importante entre pines macho/hem-bra de los conectores que unen el cablea-do existente entre el sensor y el módulo decontrol, también se pueden producir falsasinformaciones. Dichas resistencias de con-tacto aparecerán en serie con cualquierade las líneas de conexión eléctrica quecomunican al sensor con el módulo decontrol. Estas resistencias si son lo suficien-temente elevadas ocasionarán pérdida deamplitud de la señal, pudiendo llegar a unpunto tal que el circuito conversor de fre-cuencia a tensión de C.C. no llegue a leer-las, perdiéndose así la información.

En definitiva, el MAP es un sensor quemide la presión absoluta en el colector deadmisión. MAP es abreviatura deManifold Absolute Presion.

Existen dos tipos de sensores MAP, senso-res por variación de tensión y sensores porvariación de frecuencia.

En el sensor por variación de tensión elvacío generado por la admisión de los cilin-dros hace actuar una resistencia variable(figura 11) que, a su vez, manda informa-ción a la unidad de mando del motor, dela carga que lleva el motor.

La señal que recibe la unidad de




mando del sensor de presión absoluta juntocon la que recibe del sensor de posicióndel cigüeñal (régimen del motor) le permiteelaborar la señal que mandará a los inyec-tores.

El sensor MAP consta de una resistenciavariable y de tres conexiones, una de entra-da de corriente que alimenta al sensor ycuya tensión suele ser de +5.0V, una cone-xión de masa que generalmente compartecon otros sensores, cuya tensión suele osci-lar ente 0V y 0.08V y una conexión de sali-da que es la que manda el valor a la uni-dad de mando y cuyo voltaje oscila entre0.7 y 2.7V.

El sensor MAP por variación de frecuen-cia tiene dos misiones fundamentales,

medir la presión absoluta del colector deadmisión y la presión barométrica.

Este tipo de sensores mandan informa-ción a la unidad de mando de la presiónbarométrica existente sin arrancar el vehí-culo y cuando está completamente abier-ta la válvula de mariposa, por lo que se vacorrigiendo la señal de inyector mientrashay variaciones de altitud.

La relación para determinar la presiónabsoluta a partir de la barométrica es sen-cilla, es decir, la presión absoluta es igual ala presión barométrica menos la succión ovacío creada por los cilindros. No podemoscomprobar estos sensores de la mismaforma que los sensores por variación detensión, si lo hacemos obtendremos unvalor que oscila sobre los 3.0V, pero novaría según la presión solamente es unatensión que nos indica que está funcionan-do dicho sensor.

La salida de la señal a la unidad demando es de Hertz, por lo que tendremosque medirlo mediante un osciloscopio o unmultímetro (tester) con opción de mediciónde frecuencia.

La frecuencia de esta señal suele oscilarentre 90Hz y 160Hz,la tensión de ali-mentación del sen-sor es de +5.0 V, latoma de masadebe presentar unatensión máxima de0.08V igual que elde variación de ten-sión. En la figura 12podemos ver la ubi-cación del sensorMAP en el motor.


3939Capítulo 2

Figura 11

Figura 12


SENSORES POR EFECTO HALL

Algunos sistemas electrónicos de controlde suspensión, de control de motor o decontrol de velocidad del vehículo utilizansensores de posición por interruptor referidoa masa (GND), llamados dispositivos porEfecto Hall.

El circuito del sensor por efecto Hallactúa de la misma forma que un sensor deposición que utiliza un interruptor referido amasa. La diferencia fundamental radica encomo la conmutación a masa se produce.

En el caso de un sensor de posición porinterruptor referido a masa, en el circuitoexiste un interruptor mecánico. El sensorHall utiliza un Interruptor Electrónico del quepodemos mencionar lo siguiente:

* El circuito del sensor por efecto Hallestá conformado por un Módulo deControl Electrónico, un Dispositivo por efec-to Hall, conectores y conductores que inter-conectan entre sí a ambos dispositivoselectrónicos, figura 13.

* El Módulo de Control Electrónico con-tiene un Regulador de Tensión (+5V), unaresistencia limitadora de corriente queconstituye la carga de colector del transis-tor (T) de salida del Sensor Hall y un CircuitoProcesador de Información.

El corazón de un dispositivo por efectoHall es el elemento Hall propiamente dicho,identificado como “H” en la figura 13.

En 1897 el físico E.H. Hall observó queuna tensión se desarrollaba a través de unconductor, por el que circulaba unacorriente eléctrica, cuando dicho conduc-tor era sumergido en un campo magnéti-co, siempre que las líneas de fuerza de estecampo fueran perpendiculares a la direc-ción de circulación de esa corriente eléctri-ca, figura 14.

Más recientemente, en los dispositivospor efecto Hall, el simple conductor utiliza-do inicialmente como elemento sensor fuereemplazado por un semiconductor. Larazón de utilizar un semiconductor en lugarde un simple conductor, obedece a que el



Figura 13


nivel de la tensión Hall desarrollada en unsemiconductor es mucho mayor a la desa-rrollada en un conductor, considerandoque ambos están recorridos por la mismaintensidad de corriente y están sometidos aun campo magnético de igual intensidad.

Los dispositivos Hall utilizadosen la actualidad consisten enun elemento semiconductor yun imán permanente, talcomo podemos sintetizar en lafigura 15.

A medida que un elementoHall, recorrido por una corrienteeléctrica, comienza a serexpuesto a un campo magné-tico, una tensión comienza aser generada por dicho ele-

mento (denominada Tensión Hall). El nivelde dicha tensión se va incrementando amedida que el elemento es inmerso más ymás en el campo magnético, es decir amedida que mayor cantidad de líneas defuerza del campo magnético lo atraviesen.

El nivel máximo de ten-sión Hall generada porel elemento seráalcanzado, cuandoeste se encuentretotalmente sumergidoen el campo magnéti-co (parte A de la figura15). Si el elementocomienza a ser retira-do o blindado de lainfluencia del campomagnético (partes B yC de la figura 15), elnivel de la tensión Hallgenerado comenzaráa disminuir, llegando anivel cero cuando yael elemento seencuentre fuera de laacción del campomagnético.


4141Capítulo 2

Figura 14

Figura 15


A causa que el elemento Hall generauna tensión de muy baja amplitud estaseñal debe ser amplificada para poder serutilizada por los circuitos del sensor. Si hacereferencia al esquema de la figura 13, elnivel de la tensión generada por el ele-mento Hall “H” es incrementado por elAmplificador de Tensión “A”, pero la formade onda permanece invariable. Esta ten-sión ya amplificada es conformada por la

etapa Schmitt Trigger “S” para luego seraplicada a la base del Transistor deConmutación “T”.

Cuando el elemento Hall (H) estáexpuesto al campo magnético del imánpermanente genera una pequeña tensiónde C.C. (vea la señal de la figura 16), esenivel de tensión es elevado (amplificado)por el amplificador de tensión (A), luegoconformado por la etapa Schmmitt Trigger



Figura 16

Figura 17


(S) para ser aplicada a la base del transistor(T). Este transistor por ser del tipo NPN al reci-bir una polarización positiva en su Base res-pecto de su Emisor, entra en el estado deplena conducción (saturado). Al estar eltransistor en saturación su resistenciaColector/Emisor es muy pequeña, por lotanto el nivel de tensión en el Punto M escasi cero, en la práctica aproximadamen-te 0,4V.

Observe ahora la figura 17, al quedar elelemento Hall (H) fuera del campo magné-tico del imán permanente no genera ten-sión. Al no generar tensión alguna, la polari-zación de la juntura Base/Emisor del transis-tor (T) es igual a cero, en esta condición eltransistor no conduce, transistor cortado. Alestar el transistor polarizado al corte su resis-tencia Colector/Emisor puede considerarsetendiendo a infinita, por tanto el nivel detensión en el Punto M es prácticamente elnivel de la tensión de referencia VR.

La forma de onda de la señal entregadapor el sensor se muestra en la figura 18.

Los sensores por efecto Hall son muy uti-lizados en la industria automotriz para infor-mar las RPM del motor, la posición delcigüeñal, la referencia de cilindro 1 (sensor

de fase), la velocidad del vehículo, lacarga que está soportando el vehículo enlos sistemas con suspensión inteligente,entre algunas de las tantas utilizaciones.

SENSOR DE ALAMBRE CALIENTE

Otro dispositivo especial utilizado sola-mente en los Sistemas de ControlElectrónico de Motores lo constituyen lossensores de Masa de Aire de Admisión,conocidos normalmente como MAF (MassAir Flow Sensor). Estos dispositivos son utiliza-dos para medir la cantidad de aire queestá siendo admitida por el motor. Cuandodecimos cantidad de aire nos estamos refi-riendo al peso del mismo no al volumen.Son ubicados en el conducto de toma deaire entre el filtro de aire y la mariposa que,solidaria con el acelerador, regula el pasode aire que ingresa a los cilindros. El circui-to eléctrico del sensor MAF está constituidopor el Sensor MAF, el conjunto del MóduloElectrónico de Control, los conectores y loscables que conectan a estos dos compo-nentes, figura 19.

* El sensor informa a la ECU por mediode una señal consistente en una tensiónanáloga de corriente continua, cuyo niveles directamente proporcional, en cada ins-tante, a la masa de aire admitido por elmotor.

* El sensor recibe alimentación de ten-sión positiva desde la batería a través delrelay de potencia, tomando el negativo debatería (masa) en el Módulo de ControlElectrónico.

* El sensor contiene un circuito denomi-


4343Capítulo 2

Figura 18


nado “dea l a m b r ecaliente”, uncircuito deno-minado de“alambre frío”y un circuitoe l e c t r ó n i c odestinado alproceso de laseñal.

* Los circui-tos de “alam-bre caliente” y“alambre frío” están conectados eléctrica-mente de modo que conforman una dis-posición denominada comúnmente“Puente de Wheatstone”.

* Un “Puente de Wheatstone” no es másque dos simples circuitos serie conectadosen paralelo entre sí y en paralelo a su vezcon la fuente que los alimenta.

En el circuito de la figura 20 el voltímetroindicará 0 Volt cuando se cumpla la condi-ción:

R1 x R4 = R2 x R3

Si varía el valor resistivo de cualquiera delas resistencias, el puente se desbalancea yaparece una diferencia de potencial entrelos puntos “A” y “B” del circuito, tensión queserá indicada por el voltímetro.

En el circuito del alambre frío, figura 21,una resistencia fija R1 es dispuesta en seriecon una resistencia variable con la tempe-ratura, termistor “T” creando así un divisor detensión, observe que este circuito es similaral utilizado en el Sensor de Temperatura de

Aire Admitido (ATS). El termistor está localiza-do en el centro de la corriente de aire yvaría su resistencia en función de la tempe-



Figura 19

Figura 20

Figura 21


ratura del aire admitido por el motor. ElCircuito Electrónico Interno del sensor sumi-nistra una tensión de un nivel fijo y reguladoal circuito de alambre frío en el punto “A”. Lacaída de tensión a través de cada resisten-cia, la R1 y la resistencia del termistor “T”,dependerá en cada momento del valorresistivo que esté adoptando el termistor:

* Cuando la temperatura del aire a queestá expuesto el sensor es baja, la resisten-cia del mismo es alta, por lo tanto la ten-sión en el punto “C” es alta.

* Cuando la temperatura del aire al queestá expuesto el termistor aumente, la resis-tencia del termistor disminuirá, cayendo enél una porción menor de la tensión defuente, disminuyendo así el nivel de tensiónen el punto “C”.

* Se desprende de la descripción dadaen los dos puntos anteriores que el termistorutilizado en el circuito de alambre frío esdel tipo “NTC”.

En el circuito de alambre caliente, unaresistencia fija R2 es dispuesta en serie conuna resistencia “Alambre Caliente”, la quees precalentada por el pasaje de unacorriente eléctrica a través de ella. Este tipode resistencia es de una construcciónespecial, de modo que genere una ciertatemperatura proporcional a la corrienteque la recorre.

* Este elemento también cambia suresistencia cuando es calentado, estocausa que responda al calor generadocomo lo haría un termistor, variando suresistencia , con la diferencia que en estecaso el Alambre Caliente se comporta

como un termistor PTC, es decir aumentasu resistencia a medida que aumenta sutemperatura.

El circuito electrónico del sensor aplicauna tensión de nivel fijo y regulado en elpunto “B”, un nivel determinado de intensi-dad de corriente fluirá a través de R2 y delalambre. Esta circulación de corriente porel alambre provocará un aumento de tem-peratura en el mismo, causando a su vezuna caída de tensión entre los extremos dela resistencia R2, el nivel de esta caída detensión es proporcional a la intensidad dela corriente circulante por esta resistencia

estableciendo un cierto nivel de tensiónen el punto “D” (vea la figura 21). Paradeterminar la cantidad de aire que estásiendo absorbido por el motor, tanto el ter-mistor Alambre Frío, como el AlambreCaliente son montados mecánicamentedentro de un pequeño conducto calibradode pasaje de aire, preparado en el gabi-nete del sensor. Como este último seencuentra montado a su vez en el tubo deadmisión de aire, una muestra del aireadmitido pasa por el referido conducto. Eseflujo de aire al entrar en contacto con lasuperficie del alambre caliente absorbeparte del calor que en el se está generan-do por efecto del pasaje de la corrienteeléctrica, esta absorción de calor produceen el alambre una disminución de tempe-ratura. Esta disminución de temperatura enel alambre, produce una disminución de suresistencia, dando como consecuencia unnivel de tensión en el punto “D” mayor alque se tenia anteriormente.

Comparando los niveles de tensión exis-tentes en cada momento en los puntos “C”


4545Capítulo 2


y “D”, el circuito electrónico del sensor pro-duce una señal consistente en una tensiónanalógica de corriente continua que esdirectamente proporcional a la masa deaire admitida por el motor.

En la figura 22 puede observar la ubica-ción de un sensor MAF en un vehículo Ford,ubicado entre el filtro de aire y la mariposa.

SENSORES DE FLUJO DE

AIRE ADMITIDO

(SONDA VOLUMÉTRICA)

Se encuentra entre el filtrode aire y la mariposa. Tiene lafunción de detectar el flujovolumétrico de aire aspiradopor el motor a fin de determi-nar, en todo momento, lacarga que está soportando elmotor.

En la figura 23 podemosobservar la composición inter-na de esta sonda (denomina-da LMM). El plato sonda móvil

de la sonda volumétrica de aire desempe-ña el papel de un diafragma variable. Elflujo del aire de admisión QL desplaza elplato sonda contra la fuerza constante deun resorte antagónico, de manera que lasección de paso libre se vuelve mayor amedida que aumenta el volumen de aire.

La variación de la sección de paso libre



Figura 22

Figura 23


de la sonda volumétrica de aire en funciónde la posición del plato sonda se ha elegi-do de manera que obtuviera una relaciónlogarítmica entre el ángulo del plato y elvolumen de aire aspirado. Eso ha dado porresultado una gran sensibilidad de la sondavolumétrica de aire para pequeños cauda-les de aire que exigen una alta precisión demedición. La precisión requerida es de un 1a un 3% del valor de medición a lo largo deun campo de Qmax : Qmin = 100 : 1.

En la figura 24 cómo es físicamente estasonda volumétrica.

El cursos de un potenciómetro toma laposición angular del plato sonda y la con-vierte en una tensión de salida UA que setransmite a la unidad de control (figura 25).A fin de que el envejecimiento y la deriva-ción térmica del potenciómetro no influyan

en la precisión, la unidad de control evalúasolamente relaciones de resistencia.

Otro efecto que hay que tener en cuen-ta procede de las carreras de admisión delos diversos cilindros, que producen oscila-ciones en el sistema de admisión del motor.El sensor sólo puede seguir tales oscilacio-nes de frecuencia hasta 10Hz. A fin dereducir estas influencias todo lo posible, unplato de compensación (figura 23-1) unidofijamente con el plato sonda de medicióny trabajando en cooperación con un "volu-men de amortiguación" (figura 23-2), amor-tigua las oscilaciones originadas por el aireaspirado pulsante.

La medición según el principio de pre-sión dinámica no determina el flujo másicoreal del aire aspirado por el motor, por estarazón para la dosificación precisa del com-bustible es necesaria por tanto realizar unacorrección de la masa volumétrica tenien-do en cuenta la temperatura del aire. A finde tener en cuenta las variaciones de lamasa volumétrica del aire al fluctuar latemperatura del aire de admisión, la uni-dad de control determina un valor decorrección a partir de la resistencia termosensible de un sensor de temperatura (figu-

ra 23) integrado en la sondavolumétrica de aire.

SENSORES

PIEZOELÉCTRICOS

La mayoría de los circui-tos electrónicos necesitanpara su operación informa-ción sobre varios tipos depresiones, por ejemplo:


4747Capítulo 2

Figura 24

Figura 25


* Presión de aire * Presión de fluidos * Presión causada

por vibraciones mecá-nicas

Las presiones enu-meradas son tipos depresiones que necesi-tan ser monitoreadas.Debe tener en cuentaque:

* Circuitos de Sensores PIEZOELECTRI-COS son utilizados a veces en circuitoselectrónicos como transductores de pre-sión a señal eléctrica, de modo de poderbrindar información sobre la presión quedebe ser monitoreada.

* La denominación “Piezoeléctrico” pro-viene del vocablo griego que significa“Presión”.

La Instrumentación Electrónica y losControles Electrónicos de Motor son ejem-plos de sistemas que utilizan este tipo decircuitos. Ambos sistemas se valen deSensores Piezoeléctricos, pero el Sensor deDetonación (también conocido comoSensor de Pistoneo o Knock Sensor) emple-ado en Sistemas de Control Electrónico deMotores difiere del Sensor Piezoeléctrico dePresión. Por ser diferentes ambos sistemasserán descriptos individualmente.

SENSORES DE DETONACIÓN

Los dispositivos piezoeléctricos emplea-dos en los sistemas de control electrónico

de motor son denominados “Sensores deDetonación” en su acepción inglesa “KnockSensor”. El circuito eléctrico del sensor dedetonación está formado por un SensorPiezoeléctrico (Cristal), un Módulo deControl Electrónico, conectores y conduc-tores, figura 26.

El sensor de detonación reacciona antelos golpeteos o vibraciones mecánicas pro-ducidas en el motor a causa de las deto-naciones generadas en los cilindros y losconvierte en una señal eléctrica de corrien-te alternada que puede tener amplitudesde 1 Volt o más.

El Sensor de Detonación en sí consiste enun Generador de Tensión (cristal piezoeléc-trico) y una Resistencia en serie con él. Estesensor produce una aguda y definida señalde corriente alternada cada vez que se



Figura 26

Figura 27


produzca en el motor una detonación, figu-ra 27. La resistencia dispuesta en serie conel sensor protege a este de las sobrecorrientes que se pudieran producir si secortocircuita a masa la línea de conexiónentre el sensor y el módulo de control.

* El generador está formado por un del-gado cristal piezoeléctrico con forma dedisco el que está recubierto en ambascaras por una placa metálica.

Cuando en el motor se produce unadetonación, las ondas de choque se trans-miten a través de la masa metálica delblock de motor, ejerciendo una presiónsobre las placas metálicas, esta presióncomprime el disco de cristal piezoeléctricoel que como respuesta genera un determi-nado nivel de tensión.

* Todo cristal piezoeléctrico genera unatensión cuando es sometido a una defor-mación mecánica

* El cristal piezoeléctrico al ser compri-mido y descomprimido por las deforma-ciones que sufre el block al propagar lasondas de choque producidas por la deto-nación, genera tensiones cuyo nivel es pro-porcional a la intensidad de las ondas dechoque producidas por la detonación.

* Una fuerte detonación provocará unafuerte presión sobre el cristal. Ante estaintensa presión el cristal responderá gene-rando un pico de tensión de señal impor-tante que se irá amortiguando en el tiem-po (vea nuevamente la figura 27).

* El sensor genera un pico de tensiónpor cada detonación que se produce.

El Módulo de Control Electrónico utilizaesta información para corregir los gradosde avance del encendido.

Cualquier anormalidad que se produzcaen el circuito dará como resultado un nivelfalso en la información brindada por el cen-sor al Módulo de Control Electrónico. Estemódulo leerá un nivel de tensión constanteigual a cero si la línea de señal se abre o secortocircuita a masa (GND). Una conexiónpobre entre el sensor y el módulo de con-trol ofrecerá una resistencia excesiva inser-tada en serie en el circuito. Parte de la ten-sión generada por el sensor caerá en estaresistencia, de esta manera el módulo decontrol recibirá un nivel de señal menor alproducido por el sensor pudiendo dar lugara que el módulo de control ignore algunadetonación que se este produciendo.

SENSORES PIEZO-RESISTIVOS DE PRESIÓN

Este sensor no es utiliza-do para detectar detona-ciones en las cámaras decombustión, se aplican encircuitos de medición deniveles de presión. Si bienestá construido en base aun cristal piezoeléctrico, su


4949Capítulo 2

Figura 28


método de operación esdiferente al del Sensor deDetonación.

* El circuito está confor-mado por un Sensor Piezo-resistivo de Presión, unMódulo de ControlElectrónico, conectores yconductores (figura 29).

* El circuito interno del Módulo deControl Electrónico está conformado conun Regulador de Tensión “VR”, unaResistencia Limitadora de Corriente “R1” yun Circuito Electrónico Procesador deInformación.

* El Regulador de Tensión suministra alcircuito una tensión de nivel constante (+5Volt).

* La Resistencia Limitadora de Corriente“R1”, es una resistencia fija que protege alcircuito de excesos de intensidad decorriente que podrían producirse si la líneade conexión dispuesta entre el módulo decontrol y el sensor se cortocircuita a masa.

* El Circuito Procesador de Información,mide constantemente el nivel de tensióndesarrollado en el Punto M, este niveldepende del valor resistivo que adopte,para cada nivel de presión, la resistenciainterna “R2” del sensor piezoeléctrico, efec-to conocido como Piezo-resistividad.

* El sensor piezoresisti-vo actúa como una resis-tencia variable, frente alas diferencias de presióna que es sometido. O seaque la resistencia internadel cristal piezo-resistivo

(figura 30) cambia cuando el nivel de pre-sión aplicada al mismo cambia.

* La resistencia interna del sensor seincrementa, cuando el nivel de presión aque está sometido aumenta.

* La resistencia interna del sensor dismi-nuye, cuando el nivel de la presión a queestá sometido disminuye.

Conectando una resistencia limitadorade corriente R1 (figura 29) en serie con laresistencia variable con la presión R2 (resis-tencia interna del sensor), vemos que seconforma un Circuito Divisor de Tensión.

* Esta disposición de circuito permite alMódulo de Control Electrónico determinarel nivel de presión que está soportando elcristal del sensor, midiendo la caída de ten-sión que se produce a través de la resisten-cia interna de este.



Figura 29

Figura 30


* El cálculo para determinar el nivel detensión en el Punto M del divisor de tensiónformado, es el siguiente:

R2 VM= Vr x —————

RT

Siendo: VM = nivel de tensión monitoreado en el

Punto M. R2 = valor de la resistencia del sensor de

presión (cristal).RT = resistencia total del circuito RT = R1

+ R2.Vr = tensión de referencia regulada por

el circuito regulador de tensión.

Por ejemplo se pueden plantear ejem-plos numéricos:

Vr = 5Volt; R1=1kΩ; R2= 1kΩ

Con los valores dados:

RT = R1 + R2 = 1kΩ +1kΩ = 2kΩ

Luego la tensión existente en el Punto Mserá:

R2 1kΩVM = Vr x ——— = 5V x ——— = 2,5V

RT 2kΩ

Si aumenta el nivel de presión a queestá sometido el cristal, la resistencia internade este aumentará, por ejemplo conside-remos que se eleva a R2 = 4kΩ. Ahora elnivel de tensión en el Punto M será:

RT = R1 + R2 = 1kΩ +4kΩ = 5kΩ

R2 4kΩVM = Vr x ——— = 5V x ———— = 4V

RT 5kΩ

Si disminuye el nivel de presión a queestá sometido el cristal, la resistencia internadel mismo disminuirá, por ejemplo consi-deremos que disminuye a R2 = 200Ω:

RT = R1 + R2 = 1kΩ +0,2kΩ = 1,2kΩ R2 0,2kΩ

VM = Vr x ——— = 5V x ——— = 0,83VRT 1,2kΩ

Niveles fuera de rango en la tensión deinformación desarrollada en el Punto M seproducirán si:

* Se corta la línea de conexión entre elSensor y el Módulo de Control Electrónico,en el Punto M se medirá + 5 Volt.

* La línea de conexión entre el Sensor y elMódulo de Control Electrónico se cortocir-cuita a masa, en el Punto M se medirá 0 Volt.

* Por alguna razón aumenta la resisten-cia de contacto entre el Sensor y masa oentre el Sensor y el módulo, el nivel de ten-sión en el Punto M dará una falsa informa-ción sobre la presión que realmente estásiendo monitoreada.

SENSORES DE PRESIÓN BASADOS EN GALGAS

EXTENSIOMÉTRICAS (STRAIN-GAGE), MAP(MANIFOLD ABSOLUTE PRESSURE) Y BP (BAROMETRIC PRESSURE)

Anteriormente, en este mismo capítulo,hemos descripto el funcionamiento de sen-


5151Capítulo 2


sores MAP y BP utiliza-dos por FORD, los queentregan su informa-ción por medio de unaseñal con forma deonda cuadrada deamplitud constante,pero cuya frecuenciavaría en función de lapresión a la que estánsometidos.

La señal que entre-gan los sensores quese describen a conti-nuación consiste enuna tensión de corrien-te continua cuya amplitud varía en funciónde la presión a la que se los somete. Esaseñal puede variar entre 0 Volt y casi 5 Volt.

SENSOR MAP El sensor consiste en una cámara dividi-

da en dos partes, selladas herméticamenteentre sí, por una placa cerámica muy del-gada (diafragma) de forma circular quetiene propiedades elásticas. En una de lasdos cámaras así formadas se practica elvacío absoluto, la segunda cámara secomunica con el múltiple de admisión pormedio de un tubo o en forma directa, figu-ra 31-a.

Observe que una de las caras del dia-fragma queda expuesta al vacío absoluto yla otra a la presión que exista en cadamomento en el múltiple de admisión

Sobre el diafragma se forman por depó-sito, cuatro resistores dispuestos geométri-camente de tal manera que resulten sensi-bles a cualquier deformación del mismo(figura 31-b). Los materiales más común-

mente utilizados para la formación de estosresistores denominados galgas extensiomé-tricas son:

* Constantan (Níquel-Cobre)* Chromel (Níquel-Cromo)* Aleaciones (Hierro-Cromo-Aluminio)* Semiconductores (Silicio)

El funcionamiento del sistema se basaen que la resistencia eléctrica de un cuer-po depende de la geometría del mismo.En el caso de un conductor de longitud “L”y sección uniforme “D” (figura 32), la resis-tencia eléctrica “R” viene dada por:

R= ρρ x L/D

Donde:ρ = resistividad eléctrica del material

(constante).

Cuando el diafragma se deforma (figura31-c) por estar expuesta una de sus caras a



Figura 31


la presión existente en el múltiple de admi-sión y la otra al vacío absoluto, las galgastambién sufren una deformación, produ-ciéndose en ellas un estiramiento y por con-siguiente una reducción de su sección.

Si se observa la ecuación del cálculo deresistencia de un conductor, es evidente

que si “L” aumenta y “A” disminuye, el valorde la resistencia aumenta. La resistencia delas galgas han sufrido una variación.

Las galgas están dispuestas conectadaseléctricamente entre si conformando unPuente de Wheastone, tal como se muestraen la figura 33.

El diseño de este puente hace quecuando ambas caras del diafragma esténexpuestas a la misma presión, vacío abso-luto (diafragma sin deformación de la figu-ra 31-a) la diferencia de potencial entre lospuntos “1” y “2” sea de 0 Volt (puente enequilibrio). Cuando se ejerza alguna presiónsobre la cara que está expuesta a la pre-sión existente en el múltiple de admisión eldiafragma se deformará, el puente sedesequilibrará y aparecerá una diferenciade potencial entre los puntos “1” y “2”, cuyonivel será proporcional a la diferencia depresión entre el vacío absoluto y la presiónen el múltiple.

La diferencia de potencial desarrolladaentre los puntos “1” y “2” del Puente deWheastone es enviada a un circuito elec-trónico que acondiciona los distintos nivelesgenerados, para así brindarlos como infor-mación a la ECU de la presión existente en

cada momento en el múlti-ple de admisión, figura 34.

El nivel más elevado seproducirá con el vehículoen contacto y el motordetenido, aproximadamen-te 4,75 Volt . Observe queen este caso la presión en elmúltiple de admisión es laatmosférica.

La presión atmosféricaestándar se considera de:


5353Capítulo 2

Figura 32

Figura 33

Figura 34


1013,25 hectoPascal (hPa). En la tabla 2 seda como ejemplo el nivel de señal (tensiónen Volt), entregada por el sensor MAP a laUnidad de Control Electrónico en algunosvehículos.

Sensor BP El Sensor de Presión Barométrica (BP) o

de altitud tiene un diseño igual al del MAP,la única diferencia que existe entre uno yotro radica en que la segunda cámara enlugar de estar comunicada con el múltiplede admisión está comunicada con laatmósfera.

SENSORES ÓPTICOS

Otro componente que permite el moni-toreo de posición y/o rota-ción es el sensor óptico.Estos sensores pueden estarpresentes en:

* Dirección asistida elec-trónicamente

* Velocidad de giro y posi-ción del cigüeñal

La operación de los siste-mas es la misma en todoslos casos. El circuito eléctri-

co está compuesto por un Módulo deControl Electrónico, un Sensor Optico,cables y conectores. El Sensor Optico pro-vee al Módulo de Control Electrónico unaseñal con forma de onda cuadrada conniveles de:

+ 5 Volt (nivel alto o High) 0 Volt (nivel bajo o Low)

DIRECCIÓN ASISTIDA ELECTRÓNICAMENTE

En el caso de un sistema de DirecciónAsistida Electrónicamente, el sensor tienedos diodos emisores de luz (LEDS - LightEmitting Diodes) y dos fototransistores. Elsensor está montado sobre la columna dedirección, figura 35. Un disco con ranuras



Tabla 2

Figura 35


está fijado a la barra de dirección con laque gira solidariamente. Ambos están ubi-cados de modo que el disco al girar pasepor una ranura que posee el cuerpo delsensor.

Los LEDS están ubicados en una cara dela ranura iluminando en forma constante laotra cara de la misma. Sobre esta últimacara están ubicados los fototransistores.Recuerde que un fototransistor es sensible ala luz, se activa cuando esta incide sobre ely se desactiva cuando esta a oscuras. Lasranuras del disco permiten que a través deellas pase la luz que emiten los Leds y estaactive los fototransistores. Por el contrariocuando una porción sólida del disco seinterponga entre el Led y el fototransistor laluz estará bloqueada y el fototransistor esta-rá desactivado. De esta forma cuando eldisco rota, la luz proveniente de los Ledspasará y se bloqueará alternativamente. ElSensor de Rotación y Posición de la barrade dirección envía hacia el Módulo deControl Electrónico las señales que producea través de dos conductores. Cuando la luzgenerada por uno de los Leds pase a través

de una ranura de modo que sea detecta-da por el fototransistor “A”, la línea “A” tendráun nivel de señal de 0 Volt. Cuando unaporción sólida del disco bloquee la luz queincidía sobre el fototransistor “A”, el nivel deseñal en la línea “A” será de +5 Volt. En lalínea “B” el proceso es igual al descriptoanteriormente para la línea “A”, figura 36.Cada pulso generado indica aproximada-mente 5 grados de rotación de la barra dedirección.

El módulo de control utiliza la informa-ción recibida a través de las dos líneas “A” y“B”, para determinar el sentido de rotaciónde la barra de dirección y cuantos gradosha sido girada.

El módulo de control determina los gra-dos de rotación basándose en el númerode pulsos recibido. Para determinar el senti-do de rotación considera en que línea seprodujo el primer pulso.

Cuando el disco del censor gira en elsentido de las agujas del reloj, el cambiode nivel en la señal se produce primero enla línea “A” y luego en la “B”.

Cuando el disco del censor gira en elsentido contrario al delas agujas del reloj, elcambio en el nivel deseñal se produce pri-mero en la línea “B” yluego en la “A”.

Velocidad de Giro y Posición del Cigüeñal En varios modelos

de vehículos de lasmarcas Mitsubishi yHyundai se utilizan sen-


5555Capítulo 2

Figura 36


sores ópticos para cumplir estas funciones. Los sistemas también están compuestos

por un sensor óptico, un módulo de controlelectrónico, cables y conectores.

En este caso también se utiliza un discoranurado, el que ahora gira solidario con eleje del árbol de levas y que pasa por unaranura del Sensor. En una cara de la ranuraestán dispuestos los dos Leds y en la otracara los dos fototransistores. Observe en lasfiguras 37 y 38 que ahora las ranuras en eldisco están dispuestas geométricamenteen una posición diferente que en el casode la Dirección Asistida. En aquella las ranu-ras estaban dispuestas sobre la misma cir-cunferencia, es decir en el disco a lamisma distancia radial, pero separadas uncierto ángulo entre ellas. En este caso tam-bién están separadas formando un ciertoángulo entre ellas pero a la vez a distintadistancia radial.

Las dos señales generadas por la acciónde Leds, disco y fototransistores son acondi-cionadas por un circuito electrónico paraser enviadas al módulo de ControlElectrónico con un cir-cuito como el mostra-do en la figura 39.

SENSORES DE SEGURIDAD

Y DE IMPACTO

Tal vez estos senso-res son los más simplesde los utilizados en apli-caciones en el auto-motor, sin embargo apesar de su simplicidadson los que se constru-

yen con más cuidado y control. Constande un tubo cilíndrico dentro del cual unabolilla de acero laminada en oro puedecorrer libremente. En un extremo del tubotiene montado un imán permanente y en el



Figura 37

Figura 38

Figura 39


otro extremo se encuentra un juego decontactos eléctricos, figura 40.

En circunstancias normales, el imán

retiene la bolilla en un extremodel tubo. Durante una desace-leración brusca provocada porun impacto frontal, la bolillaimpulsada por la energía ciné-tica que acumulo durante eldesplazamiento del vehículo,se suelta del imán y ruedahasta los contactos cerrandoel circuito entre ambos, figura41.

Los dados hasta aquí sonsólo algunos de los tipos desensores que puede tener unautomóvil para hacer funcio-nar a los diferentes móduloselectrónicos. Sin embargo, lainyección electrónica, asícomo el sistema de encendi-do merecen un análisis apartey por ello trataremos el temaen un próximo tomo del ClubSaber Electrónica. Si Ud. deseadescargar la informacióncorrespondiente al tomo 6 deElectrónica del Automóvil,ingrese a nuestra web:

www.webelectronica.com.mx, haga clicen el ícono password e ingrese la clave:eleauto6.


5757Capítulo 2

Figura 40

Figura 41


Ya hemos publicado más de 50 artículosrelacionados con electrónica automotor,un libro sobre inyección electrónica y 2textos sobre el sistema OBD II, escáners einterfaces. Sin embargo, poco hemoshablado del equipo instalado en el auto-móvil, encargado de recabar datos delos sensores y enviar señales a los actua-dores, en base al programa granado enun microcontrolador. Este equipo es la

d e n o m i n a d acomputadorade a bordo oECU que no sólocontrola el “trende poder” enbase al sistemaOBD II sino quese comunicacon los distintoss u b s i s t e m a selectrónicos delcoche. Un vehí-culo puedetener más de50 microcontro-ladores, todosellos supedita-

dos a la supervisión de la ECU, razón porla cual, conocer su funcionamiento es devital importancia. En este artículo sinteti-zamos qué es una ECU, cuáles son lo blo-ques que la componen, qué señalesmaneja, que diferentes tipos existen ybrindamos el circuito de una computa-dora genérica, cuyo funcionamiento,programación e instalación será objetode otra nota.

ECU LA COMPUTADORA DE LOS AUTOMÓVILES

6161Capítulo 3

Capítulo 3

ECULa Computadora de los Automóviles

Descripción, Funcionamiento, Circuito

Cap 3 ECU 12/6/11 12:51 PM Página 61

INTRODUCCIÓN

La unidad de control de motor o ECU(sigla en inglés de engine control unit) esuna unidad de control electrónico queadministra varios aspectos de la operaciónde combustión interna del motor de unautomóvil. Las unidades de control demotor más simples sólo controlan la canti-dad de combustible que es inyectado encada cilindro en cada ciclo de motor. Lasmás avanzadas controlan el punto de igni-ción, el tiempo de apertura/cierre de lasválvulas, el nivel de impulso mantenido porel turbocompresor, y control de otros perifé-ricos.

Las unidades de control de motor deter-minan la cantidad de combustible, elpunto de ignición y otros parámetros moni-torizando el motor a través de sensores.Estos incluyen:

Sensor MAPSensor de posición del aceleradorSensor de temperatura del aireSensor de oxígeno y muchos otros

Frecuentemente esto se hace usandoun control repetitivo (como un controladorPID). Antes de que las unidades de controlde motor fuesen implantadas, la cantidadde combustible por ciclo en un cilindroestaba determinada por un carburador opor una bomba de inyección.

FUNCIONES DE LA ECU

Las principales funciones de una ECUautomotriz son las siguientes:

Control de la inyección de combustible:Para un motor con inyección de com-

bustible, una ECU determinará la cantidadde combustible que se inyecta basándoseen un cierto número de parámetros. Si elacelerador está presionado a fondo, el ECUabrirá ciertas entradas que harán que laentrada de aire al motor sea mayor.

La ECU inyectará más combustiblesegún la cantidad de aire que esté pasan-do al motor. Si el motor no ha alcanzado latemperatura suficiente, la cantidad decombustible inyectado será mayor (hacien-do que la mezcla sea más rica hasta queel motor esté caliente).

Control del tiempo de inyección:Un motor de ignición de chispa necesita

para iniciar la combustión una chispa en lacámara de combustión. Una ECU puedeajustar el tiempo exacto de la chispa (lla-mado tiempo de ignición) para proveeruna mejor potencia y un menor gasto decombustible. Si la ECU detecta un picadode bielas en el motor, y "analiza" que estose debe a que el tiempo de ignición seestá adelantando al momento de la com-presión, ralentizará (retardará) el tiempo enel que se produce la chispa para prevenirla situación.

Una segunda, y más común causa quedebe detectar este sistema es cuando elmotor gira a muy bajas revoluciones para eltrabajo que se le está pidiendo al coche.Este caso se resuelve impidiendo a los pis-tones moverse hasta que no se haya pro-ducido la chispa, evitando así que elmomento de la combustión se produzcacuando los pistones ya han comenzado aexpandir la cavidad.


6262 ECU La Computadora de los Automóviles

Cap 3 ECU 12/6/11 12:51 PM Página 62

Pero esto último sólo se aplica a vehícu-los con transmisión manual. La ECU en vehí-culos de transmisión automática simple-mente se encargará de reducir el movi-miento de la transmisión.

Control de la distribución de válvulas:Algunos motores poseen distribución de

válvulas. En estos motores la ECU controla eltiempo en el ciclo de motor en el que lasválvulas se deben abrir. Las válvulas seabren normalmente más tarde a mayoresvelocidades que a menores velocidades.Esto puede optimizar el flujo de aire queentra en el cilindro, incrementando lapotencia y evitando la mala combustiónde combustible.

Control de arranque:Una relativamente reciente aplicación

de la Unidad de Control de Motor es el usode un preciso instante de tiempo en el quese producen una inyección e ignición paraarrancar el motor sin usar un motor dearranque (típicamente eléctrico conectadoa la batería). Esta funcionalidad proveeráde una mayor eficiencia al motor, con suconsecuente reducción de combustibleconsumido.

En la actualidad, las ECU de casi todoslos automóviles son programables, lo quepermite no sólo leer los códigos de errorsino modificar parámetros frente a cambiosde partes o modificaciones como ser la ins-talación o cambio del turbocompresor,intercooler, tubo de escape, o cambio aotro tipo de elemento. Como consecuen-cia de estos cambios, la antigua ECUpuede que no provea de un control apro-

piado con la nueva configuración. En estassituaciones, una ECU programable es lasolución. Éstas pueden ser programadas/mapeadas conectadas a un computado-ra portátil mediante un cable USB, mientrasel motor está en marcha.

La unidad de control de motor progra-mable debe controlar la cantidad de com-bustible a inyectar en cada cilindro. Estacantidad varia dependiendo en las RPM delmotor y en la posición del pedal de acele-ración (o la presión del colector de aire). Elcontrolador del motor puede ajustar estomediante una hoja de cálculo dada por elportátil en la que se representan todas lasintersecciones entre valores específicos delas RPM y de las distintas posiciones delpedal de aceleración. Con esta hoja decálculo se puede determinar la cantidadde combustible que es necesario inyectar.

Modificando estos valores mientras semonitoriza el escape utilizando un sensorde oxígeno (o sonda lambda) se observa siel motor funciona de una forma más efi-ciente o no, de esta forma encuentra lacantidad óptima de combustible a inyectaren el motor para cada combinación deRPM y posición del acelerador.

Este proceso es frecuentemente llevadoa cabo por un dinamómetro, dándole almanejador del combustible un entornocontrolado en el que trabajar.

Algunos de los parámetros que sonusualmente monitoreados por la ECU son:

Ignición: Define cuando la bujía debedisparar la chispa en el cilindro.

Límite de revoluciones: Define el máximonúmero de revoluciones por minuto que elmotor puede alcanzar. Más allá de este lími-te se corta la entrada de combustible.


6363Capítulo 3

Cap 3 ECU 12/6/11 12:51 PM Página 63

Correcta temperatura del agua:Permite la adicción de combustible extracuando el motor está frío (estrangulador).

Alimentación de combustible tempo-ral: Le dice a la ECU que es necesario unmayor aporte de combustible cuando elacelerador es presionado.

Modificador de baja presión en elcombustible: Le dice a la ECU que aumen-te el tiempo en el que actúa la bujía paracompensar una pérdida en la presión delcombustible.

Sensor de oxígeno (sensor lambda):Permite que la computadora del autoposea datos permanentes del escape y asímodifique la entrada de combustible paraconseguir una combustión ideal.

Algunas computadoras, sobre todo lasde los automóviles actuales, incluyen otrasfuncionalidades como control de salida,limitación de la potencia del motor en laprimera marcha para evitar la rotura deéste, etc. Otros ejemplos de funcionesavanzadas son:

Control dep é r d i d a s :Configura el com-portamiento delwaste gate delturbo, controlandoel boost.

I n y e c c i ó nB a n k e d :Configura el com-portamiento de eldoble de inyecto-res por cilindro,usado para con-seguir una inyec-ción de combusti-

ble más precisa y para atomizar en un altorango de RPM.

Tiempo variable de levas: Le dice a laECU como controlar las variables tempora-les en las levas de entrada y escape.

En la figura 1 mostramos una ECU en lacual se destacan las partes principales.

La EPROM soldada en paralelo con elCPU (en este caso MPU) así como el tem-porizador se ubican en el mismo PCB(placa de circuito impreso). El temporizadorse encarga de regular el tiempo y momen-to del encendido (de las bujías, no delarranque) en base a los datos enviados porla EPROM o la MPU. El regulador L4947 seencarga de filtrar el ruido de línea que pro-vocan los cables, mas que nada, para nodañar los componentes de la ECU, que sonbastante sensible y operan con tensiones ycorrientes muy pequeñas. El DecodificadorPAL se encarga de identificar y separar lasseñales de cada sensor y canalizarlas al PIN



Computadora con microprocesador msm66589 utilizada en Honda

Cap 3 ECU 12/6/11 12:51 PM Página 64

correcto de la MPU. Los módulos HY1 y HY2se encargan de limpiar cualquier rastro deinterferencia o ruido de los datos de losactuadores (NO de los SENSORES, como enel regulador L4947) mas importantes, seencarga sobretodo de limpiar la señalenviada desde la MPU a los actuadorescomo el regulador de ralenti (IAC) o losinyectores.

CONTROL DE ERRORES

Una ECU se equipa con un dispositivo dealmacenamiento que graba los valores detodos los sensores para un posterior análisisusando un software especial, ya sea pormedio de un equipo especial (escáner) omediante el empleo de una interfazconectada a una PC y una interfaz gráficaespecial o programa de interpretación dedatos.

Esto puede ser muy útil para la puesta a

punto del vehículo y se consigue con laobservación de los datos buscando ano-malías en los datos o comportamientos delas ECUs. El almacenamiento de estos dis-positivos que graban los datos suele rondarentre los 0.5 y 16 megabytes.

Para conseguir la comunicación con elconductor, una ECU puede estar conecta-da a un “memoria de datos” de a bordomediante la cual el conductor puede verlas actuales RPM, velocidad y otros datosbásicos del motor.

Estas zonas de almacenamiento, sonmayoritariamente digitales, y se comunicancon la ECU utilizando uno de los muchosprotocolos entre los que se encuentranRS232, CANbus.

Aclaremos que todas las ECUs actualesdeben estar bajo normas OBD II. Las EcusOBD-II son capaces de cambiar su progra-mación a través de un puerto OBD.

Entusiastas del motor con cochesmodernos aprovechan las ventajas de esta


6565Capítulo 3

Figura 1- Componentes principales de una computadora de a bordo.

Cap 3 ECU 12/6/11 12:51 PM Página 65

tecnología modificando sus motores. Enlugar de utilizar un nuevo sistema de controlde motor, uno puede utilizar el softwareapropiado para ajustar la antigua ECU.Haciendo esto, es posible mantener todaslas funciones y el cableado mientras se uti-lizan ciertos programas de modificación deparámetros. Esto no debe ser confundidocon el chip tuning, en el que el propietariotiene una ECU ROM físicamente remplaza-da por una distinta. En este caso no serequiere la modificación de hardware (veaotro artículo en esta edición).

FUNCIONAMIENTO DE LA ECULa unidad de control del motor consiste

en un procesador de alto rendimiento quedetermina y ajusta los valores para diferen-tes funciones de regulación. El microorde-nador procesa los datos de un programaque está almacenado de forma perma-nente en el chip de memoria (EPROM). Enmotores gasolina, la función principal con-

siste en determinar la cantidad de inyec-ción requerida y la mayor cantidad deinyección posible. La cantidad de inyec-ción depende de la cantidad de aireadmitido, dado que la mezcla deaire/combustible tiene que ser exacta paraun rendimiento óptimo del catalizador.También hay que determinar el momentoen el que se enciende la mezcla compri-mida. Si el encendido se produce dema-siado tarde, aumenta el consumo; si se pro-duce demasiado pronto, el motor empiezaa pistonear.

La figura 2 muestra las señales principa-les presentes en una ECU.

En motores diesel modernos, la cantidadde inyección se determina dependiendode la masa de aire admitido, de la presióndel aire, de la temperatura exterior, de lasrevoluciones y de la carga. Esto es necesa-rio para cumplir las normas sobre las emi-siones de gases de escape vigentes. Paravehículos con turbo, es preciso, además,



Figura 2 - Una computadora de a bordo recibe señales de sensores ubicados en el motor o “tren depoder” y, en función de ellas y de un programa interno, entrega señales de actuación.

Cap 3 ECU 12/6/11 12:51 PM Página 66

determinar exactamente la presión deadmisión y el volumen de admisión del tur-bocompresor en función de la admisión yde las revoluciones. En base a éstos (dia-

gramas de características), la unidad decontrol del motor calcula la cantidad deinyección posible o necesaria para unavelocidad bajo una carga determinada.

Es muy sencillo identificar una ECU. Sitomamos una ECU podremos ver que porun lado trae una calcomanía blanca conun número de serie y un código de barras,ese número de serie es importante porquees allí donde se encuentra la informaciónque nos va decir a que coche correspondela ECU y si el coche es de transmisiónmanual o automático.

Por ejemplo en la figura 3 podemosobservar el número de serie de la unidad,en este caso es una “P28” y la siguientenumeración indica que es de transmisiónautomática.

A los efectos de simplificar el entendi-miento del circuito completo de una ECUautomotriz, resulta particularmente impor-tante, efectuar una división del circuitogeneral en áreas o bloques, con funciones

diferenciadas, figura 4.

1) BLOQUE DE ENTRADA: Sedenomina bloque deentrada a todos los circui-tos que se encuentrancomo receptores de lasdiferentes señales que vana ingresar a la ECU y antesde que lleguen al micro-procesador. Encontramosen este sentido, filtros,amplificadores, converso-res análogos a digital,comparadores, recortado-res, etc.

Las señales que va a


6767Capítulo 3

Figura 3 - Toda ECU posee un número deserie que es único e irrepetible y representalo mismo que un “número de documento”.

Figura 4 - Bloques principales de una ECU.

Cap 3 ECU 12/6/11 12:51 PM Página 67

ingresar al microprocesador, son tratadaspor todos estos circuitos.

Los circuitos que se encuentren en este"camino hacia el microprocesador" seránlos que se denominan “bloque de entra-da”.

2) BLOQUE DE PROCESAMIENTO: Se denominabloque de procesamiento a todo el circui-to que desarrolla las funciones programa-das y que están constituidos circuitalmentepor el procesador, memorias y demáscomponentes involucrados en la ejecucióndel software.

3) Bloque de Salida: Así como las seña-les son tratadas al ingresar, antes de llegaral microprocesador por circuitos previosque se han denominado Bloque deEntrada, existen otros circuitos que seencuentran entre las salidas del micropro-cesador y los diferentes elementos actua-dores.

Aparecen así amplificadores, circuitosde potencia con transistores, los denomina-dos drivers o manejadores, etc.Vale decir que son aquelloscomponentes controlados porel micro que actúan sobre losdiferentes periféricos de poten-cia, como por ejemplo: bobi-nas de encendido, inyectores,relés, etc.

4) Bloque de Soporte: Sedenomina así al conjunto decomponentes que tienencomo función alimentar a loscircuitos internos mencionadosanteriormente. Vale decir lo

que constituye la fuente de alimentaciónde la ECU. Componen este bloque, transis-tores, diodos, condensadores, reguladoresde voltaje, etc.

En la figura 4 los bloques típicos son:

S1 y S5 son los bloque de entrada y sali-da.

S2 y S3 corresponden a los bloques deprocesamiento.

S4 es el bloque de soporte.

UNA ECU POR DENTRO

Vamos a describir una ECU Chrysler SBECde 60 pines. Este sistema comenzó aemplearse a partir de los años 1990 y hasta1995 en motores que se distinguen portener señales de referencia y sincroníageneradas a través del cigüeñal y el árbolde levas y que también se les asigna elnombre de señales CKP y CMP respectiva-mente, figura 5.

Para entender el funcionamiento de una



Figura 5 - Imagen de una ECU Chrysler SBEC.

Cap 3 ECU 12/6/11 12:51 PM Página 68

computadora automotriz podemos repre-sentarla por bloques funcionales similares auna computadora personal (de ahí su nom-bre). Si la entendemos de esa forma podre-mos diagnosticar y repararlas en caso deestar dañadas.

La reparación de estos equipos requiereconocimientos de electrónica básica, elec-trónica digital, microprocesadores y micro-controladores

Empezaremos por la fuente de poderinterna, que se caracteriza por diversos fac-tores, uno de ellos es que es una fuenteconmutada (switchada).

Se identifica por partes robustas queinvolucran diodos, capacitores, en algunoscasos inductores o bobinados, varistores,fusibles, etc. tal como podemos apreciaren la figura 6.

El suministro de energía a los distintos cir-cuitos electrónicos dentro del ECM (módulode control del motor) es vital para su buenfuncionamiento, en ella radica la estabili-dad y el buen desempeño del vehículo, yaque si los voltajes que genera oscilan poruna mala filtración, los componentes“sufren” lo que también ocasiona que varíe

su funcionamiento, manifestandofallas múltiples que se pueden reflejaren tironeos, consumo excesivo decombustible, humo negro, fallas inter-mitentes entre otras.

La fuente en este tipo de computa-doras presenta la mayoría de las fallas,esto es por que en CHRYSLER la com-putadora vienen en el motor, por loque es sometida a condicionesambientales severas, entre ellas latemperatura, la cual afecta a los semi-conductores y capacitares de tipo

radial electrolíticos. Su vida útil es de 10años y como está montada en autos de1990 a 1995, en la actualidad pueden lle-gar a nuestro banco de trabajo para sureparación.

Los vehículos que utilizan esta computa-dora son:

Caravan, Towncontry, Voyager conmotor 3.0, 3.3 y 3.8.

Ram Charger, Ram (2 inyectores) y TBIcon motor 3.9, 5.2 y 5.9.

Cherokee 4.0 con inyección MPI.Shadow, Spirit, Lebaron, Ney Yorker,

Phantom 2.5 TBI americanos y MPINacional.

Los bloque que integran esta computa-dora son:

* Sistema de Encendido* Sistema de Inyección* Sistema de Control

Sistema de EncendidoDebido a que este tipo de computado-

ras controlan el sistema de encendido inter-


6969Capítulo 3

Figura 6 - Componentes de la fuentede alimentación de la ECU.

Cap 3 ECU 12/6/11 12:51 PM Página 69

namente, sus salidas se caracterizan porser robustas llegando hasta los 12amperes y con voltajes pico de 900V enfracciones de segundo.

En la figura 7 se aprecian los disipa-dores de calor y las pistas gruesas quellegan al conector.

Sistema de InyecciónLa etapa encargada de sensar y pro-

veer la inyección de combustible estáregida por transistores de medianapotencia (menos de 6 amperes) y vie-nen protegidas por diodos zener, recuer-de que la corriente que tiene un inyectorno excede los 300mA, por lo que no seprecisa un control de mucha potencia.

SISTEMA DE CONTROL

El funcionamiento está a cargo de losmicrocontroladores de la placa. En estecaso, uno de los dos circuitos es elSC415131MFn de Motorola, figura 8.

Por último debemos mencionar queel ruido parásito es un factor determína-te para el mal funcionamiento de unacomputadora automotriz, los compo-nentes que lo pueden producir son losdispositivos que cuentan con bobina-dos, tales como el alternador, bobinasde encendido, partes giratorias delmotor, líneas de alimentación, etc.

Este ruido produce que la computadoramal interprete las señales y esto repercuteen múltiples fallas, como inestabilidad,humo negro, fallas intermitentes, etc.

Si se nos presenta alguna falla como lasmencionadas anteriormente tendremosque verificar la etapa de filtrado de la ECU,

la cual presenta el aspecto de la figura 9.La figura 10 muestra el diagrama en blo-ques de una ECU marca Continental,modelo EMS-3132.

Por ultimo, en la figura 11 brindamos elcircuito de una ECU genérica, cuyo diseñoexplicaremos en otra edición de Saber



Figura 8 - Los componentes electróni-cos de procesamiento de la ECU.

Figura 7 - Componentes del sistema deencendido de la ECU.

Figura 9 - El mal estado de los elemen-tos de filtro puede ocasionar fallas.

Cap 3 ECU 12/6/11 12:51 PM Página 70

Electrónica. Como puede entender, estetema es bastante amplio y complejo, razónpor la cual ocuparemos varias edicionesde nuestra querida revista para su publica-ción. Sin embargo, si Ud. no desea aguar-dar, puede descargar toda la informaciónsobre el armado y construcción de la ECU,así como también tips de reparacióndesde nuestra web: www.webelectroni-ca.com.mx, haciendo clic en el íconopassword e ingresando la clave: “ecuauto”.

DIAGNÓSTICO DE UNA ECU SIN ESCÁNER NI INTERFAZ

Cuando la lámpara “check Enghien” o“MIL” de un automóvil se enciende, es señalde que algo anda mal, la computadoradel coche (ECU) detectó una anomalía y eltécnico debe diagnosticar el sistema OBD IIpara saber cuál es la falla. Sabemos que

con un escáner o con una interfaz y una PCes posible leer los códigos de error de laECU con el fin de poder arreglar la anoma-lía pero, cuando no se cuenta con un equi-po especializado, también se puede reali-zar un diagnóstico manual. En este artículoenseñamos como diagnosticar una ECUcon protocolo CAN, con la ayuda de unmultímetro y un clip de los usados parasujetar hojas de papel. Agradecemos avauxhallclub.com.mx por la informaciónsuministrada e invitamos a los lectores a visi-tar su portal para más detalles sobre elec-trónica automotor.

CÓMO IDENTIFICAR LOS ERRORES

ALMACENADOS EN LA ECU

Si no se cuenta con un escáner, enmuchos vehículo es posible verificar cuálesson los códigos de error OBD II con la ayuda


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Figura 10 - Diagrama en bloques detalla-do de una ECU Continental

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Figura 11 - Circuito de una ECU cuyo diseño explicaremos en Saber Electrónica

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de un multímetro. Es decir, utilizando unmultímetro podemos saber, de manerafácil y sin escáner, los errores que se pre-sentan cuando aparece la luz de “checkengine” lo cual facilita y economiza el diag-nóstico de nuestro auto. En principio vamosa proporcionar información relevante al res-pecto de los estándares para la interpreta-ción de códigos de error en la inyecciónelectrónica.

CÓDIGOS DE ERROR OBD2

Como ya dijimos en varios artículos,

OBD2 es el estándar más frecuente en laobtención de códigos provenientes de laECU (Engine Control Unit) y sus siglas signifi-can “On Board Diagnostics” generación 2.

Muchos Chevrolet, desde su fabricaciónen América Latina, cuentan con OBD2 porlo cual enfocaremos nuestros comentariosen esta generación y no en la anteriorOBD1.

Únicamente señalaremos que la diferen-cia básica entre una y otra es el controlintegral de las emisiones que incluyen diag-nostico del catalizador.

El estándar SAE J2Q12 define un códigode 5 dígitos en el cual cada dígito repre-


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senta un valor prede-terminado. Todos loscódigos son presenta-dos de igual formapara facilidad delmecánico.

Algunos de éstosson definidos por esteestándar, y otros sonreservados para usode los fabricantes.

El código tiene elsiguiente formato:

YXXXX (ej, P0308)

Donde Y, el primerdígito, representa lafunción del vehiculo:

P - Electrónica deMotor y Transmisión(Powertrain).

B - Carrocería(Body).

C - Chasis (Chassis). U - No definido

(Undefíned).

El segundo dígitoíndica la organizaciónresponsable de definirel código,

0 - SAE (código común a todas las mar-cas).

1 - El fabricante del vehículo (códigodiferente para distintas marcas).

El tercer dígito representa una funciónespecífica del vehículo:

0 - El sistema electrónico completo. 1 y 2 - Control de aire y combustible. 3 - Sistema de encendido. 4 - Control de emisión auxiliar. 5 - Control de velocidad y ralentí. 6- ECU y entradas y salidas. 7 - Transmisión.



Tabla 1 - Códigos de error en OBD II.

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El cuarto y quinto dígito están relaciona-dos específicamente con la falla.

Entonces el código P03Q8 indica un pro-blema en la electrónica de motor (P), defi-nido por SAE (0) y común a cualquier vehí-culo, relacionado con el sistema de encen-

dido (3), y falla en el cilindro #8(08).

IMPORTANTE: puede haber códi-gos de falla almacenados en laECU que no activen la MIL (luz deindicación de avería).

Cuando se produce un fallorelativo a emisiones, el sistemaOBDII no solo registra un código,sino que también registra una ins-tantánea de los parámetros deoperación del vehiculo (estado delos sensores) para ayudar a identifi-

car el problema (freeze frame, explicadoanteriormente).

Si desea conocer más acerca de loscódigos de falla de las distintas marcas loinvitamos a visitar el sitio en Internethttp://www,troublecodes.net donde encon-trará programas para escáner, códigos, tipspara niveles de regulación ambiental yotros temas relacionados. En la tabla 1 brin-damos un detalle de los códigos de errormás importantes.

DIAGNÓSTICO DE UNA ECU SIN ESCÁNER

¿Qué es un escáner?Un escáner es un dispositivo electrónico

de medición capaz de interactuar con laECU (computadora del vehículo) para reali-zar diagnósticos de falla, reinicio de valoresy rutinas de mantenimiento y calibración.

Cuando se enciende la lámpara de“check Enghien” o “MIL” es necesario reali-zar un diagnóstico con escáner para deter-minar la causa raíz de la falla. Sin embargo,para salir de un apuro, cuando no se tiene


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Figura 12 - Quite la tapa de la fusiblera paradescubrir el conector OBD II.

Figura 13- Vista del conector OBD IIen un Chevy 2.

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un escáner o una interfaz, se puede ejecu-tar este procedimiento en forma manual, loque permite obtener los códigos de la ECUen un lenguaje de pulsos luminosos quepodemos interpretar, y con ellos cotejar latabla antes mencionada. Este procedi-miento no es tan preciso como el que rea-liza un escáner o una interfaz, pero escapaz de detectar fallas comunes presen-tes en el motor.

La idea consiste en contar cuántasveces prenden y apagan las luces deltablero cuando efectuamos el procedi-miento correcto, para obtener los códigosOBD II. Para obtener los códigos de errormediante pulsos luminosos en un Chevy,por ejemplo, debe seguir los siguientespasos:

Paso 1Con el auto apagado quite la tapa

donde se albergan los fusibles, con la inten-ción de tener acceso al conector OBDII,figura 12.

Paso 2El conector OBDII tiene forma de trape-

cio. En él podemos observar 16 cavidadescon conexiones que permiten enchufar lainterfaz con el escáner.

Para el Chevy C2 este conector estádebajo de la columna del volante, talcomo se puede observar en la figura 13. Laimagen muestra también cuáles son los tor-nillos que tiene que quitar en caso de quese quieran cambiar luces de tablero, colo-car luces antiniebla, etc.

Paso 3Estando la llave de encendido del

coche en posición de apagado y con laayuda de un multímetro, colocamos la ter-minal negativa a tierra, mientras que la ter-minal positiva se conectará en la cavidad 3de arriba hacia abajo de la hilera izquierda



Figura 14 - Con un multímetro puedeverificar si la ECU envía pulsos.

Figura 15 - Para hacer un diagnósticoen una ECU con protocolo CAN debehacer un puente entre las patas 5 y 6

del conector OBD II del vehículo.

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(tren de pulsos, que corresponde al pin Nº 6del conector), figuras 14 y 15. Colocamosla llave de encendido en la posición decontacto (hasta donde se encienden losindicadores del tablero) y en el multímetrodeberemos medir 12V.

Paso 4 Hecho lo anterior, y con la llave de arran-

que del vehículo en posiciónde apagado, tomamos unclip de los usados para lasjuntar hojas de papel, lodoblamos o acondicionadocomo se muestra en la figu-ra 16 y lo insertamos entrelas cavidades representadasen la ilustración de la figura17, haciendo un puenteentre los contactos 5 y 6 delconector OBD II.

Paso 5 Con el puente instalado, giramos nueva-

mente la llave de arranque a la posición decontacto, donde se ilumine el tablero, yveremos que empezarán a aparecer pul-sos en el indicador de "check engine",donde los pulsos largos son decenas y loscortos unidades. Iniciarán los códigos de“modo diagnóstico” (1 a 11) y posterior-

mente los códigos correspondientesa la falla, figura 18.

Nota:Los códigos obtenidos a través de

este modo deberán ser cotejadoscon la tabla de códigos de error(tabla 1), y así podremos determinarla causa de la(s) falla(s).

Después de corregida la falla,siempre se recomienda correr unarutina de “reinicio” que incorpora elescáner, en este caso por tratarse deun procedimiento sin escáner esto serealizará desconectando la bateríapor un período de 5 minutos.

Este método puede emplearse en


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Figura 16 - Para hacer el puente, utilizamos un clip.

Figura 18 - Contando los destellos de la lámpara“check engine” se puede saber el código de error

Figura 17 - Detalle del puente con el clip.

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cualquier vehículo con protocolo CAN (engeneral en el manual del auto dice quéprotocolo maneja). Para saber si su automaneja protocolo CAN, simplemente verifi-que que el conector OBD II tenga cablesconectados en los terminales 4 y/o 5, 6, 14y 16.

Aclaramos que no en todos los vehículoscon protocolo CAN podremos obtener undiagnóstico de la ECU sin escáner o inter-faz, depende del tipo de ECU que posea.Además, en algunos casos, en lugar demostrar el código mediante el encendidosucesivo de la lámpara “check Enghien”, elcódigo se manifiesta encendiendo lasluces del tablero.

Eviéntemente el tema no termina aquí,hay mucho para comentar sobre las com-

putadoras de los automóviles. En próximasediciones del Club Saber Electrónica expli-caremos otros métodos de diagnósticomanual para vehículos que utilizan otro pro-tocolo. También veremos cómo se reparanestos equipos. Sólo resta comentar que ennuestra web, con las claves que fuimosdando en este texto, podremos decargarinformación adicional sobre mantenimien-to y reparación de computadoras.

BIBLIOGRAFÍA:

Wikipediahttp://www.cise.comwww.upcommons.upc.eduwww.forosdeelectronica.com www.vauxhallclub.com.mx



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