Sede Santo Domingo
FACULTAD CIENCIAS DE LA INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
Tesis de grado previo a la obtención del título de: INGENIERO AUTOMOTRIZ
ELABORACIÓN DE UN MANUAL DE PRUEBAS Y ESQUEMAS
ELECTRÓNICOS DE SENSORES, ACTUADORES Y MÓDULO DE CONTROL ELECTRÓNICO PARA LA MAQUETA DIDÁCTICA DEL BANCO DE PRUEBAS DEL SISTEMA DE INYECCIÓN DIESEL CRDI HINO FC EURO 3.
Estudiante: JEFFERSON FERNANDO SEGOVIA VERA
Director de Tesis: ING. EDWIN GRIJALVA
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ELECTRÓNICO PARA LA MAQUETA DIDÁCTICA DEL BANCO DE PRUEBAS DEL SISTEMA DE INYECCIÓN DIESEL CRDI HINO FC EURO 3.
Ing. Edwin Grijalva
DIRECTOR DE TESIS ________________________________
APROBADO
Ing. Nilo Ortega
PRESIDENTE DEL TRIBUNAL ________________________________
Ing. Arturo Falconi
MIEMBRO DEL TRIBUNAL ________________________________
Ing. Marcelo Estrella
MIEMBRO DEL TRIBUNAL ________________________________
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El presente trabajo de tesis primeramente lo dedico a Dios.
Por brindarme la oportunidad de vivir y lograr alcanzar un objetivo más, de los que me he propuesto a lo largo de mi vida, por concederme una hermosa familia, por su piedad y amor infinito.
A mis padres: Miguel y María por brindarme su apoyo absoluto en todos los aspectos durante el transcurso de mi vida, por haber creído en mí, por formarme con valores y ética que me permiten ser una persona útil a la sociedad.
A mis hermanas: Lorena, Gabriela, Daniela, que siempre han estado ahí para ayudarme, por impulsarme a seguir adelante a pesar de las dificultades, y por los consejos que siempre llevo presente.
A mis sobrinas: Adriana, Analía, por ser la alegría del hogar.
A los docentes: Que compartieron sus conocimientos y brindaron asesoría durante mi formación académica.
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Mi mayor agradecimiento a Dios por concederme efectuar el presente trabajo para la finalización de mi carrera universitaria.
Agradezco a la Universidad Tecnológica Equinoccial sede Santo Domingo, a la facultad de Ingeniería Automotriz por permitirme tener la oportunidad de obtener una profesión y lograr ser una persona que pueda servir a la sociedad.
A los docentes por compartir sus conocimientos, a mis compañeros de clases con los cuales asistimos al periodo de formación académica.
Finalmente a todas aquellas personas que de alguna forma aportaron a la culminación de este trabajo y que no las mencione, muchas gracias a todos.
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ÍNDICE DE CONTENIDO
TEMA PÁG.
Portada………. ... i
Sustentación y Aprobación de los Integrantes del Tribunal ... ii
Responsabilidad del Autor... iii
Informe del Director de Tesis ... iv
Dedicatoria ... v
Agradecimiento ... vi
Índice de contenido ... vii
Resumen ejecutivo ... xv
Executive summary ... xvi
CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 1.1. Situación problemática ... 1
1.2. Justificación ... 3
1.3. Objeto de estudio ... 3
1.4. Formulación del problema de investigación ... 3
1.5. Campo de acción... 3
1.6. Objetivos ... 4
1.6.1. Objetivo general... 4
1.6.2. Objetivos específicos ... 4
1.7. Sistemas de tareas por objetivos específicos ... 4
1.8. Paradigma o enfoque epistemológico ... 5
1.9. Nivel de investigación ... 5
1.10. Hipótesis ... 6
1.10.1. Alternativa ... 6
viii CAPÍTULO II
MARCO DE REFERENCIA
2.1. Interacción Ecu-Sensores-Actuadores ... 8
2.2. Sensores ... 9
2.2.1. Principio de funcionamiento de los sensores ... 9
2.2.2. Sensor de temperatura refrigerante (ECT) “Engine Coolant Temperature” ... 9
2.2.3. Sensor de presión del riel (FRP) “Fuel Rail Pressure” ... 10
2.2.4. Sensor de temperatura del combustible (FT) “Fuel Temperature” ... 11
2.2.5. Sensor de posición del pedal del acelerador (APP) “Acelerator Pedal Position” ... 12
2.2.6. Sensor de posición del cigüeñal (CKP) “Crankshaft Position Sensor” ... 13
2.2.7. Sensor deposición del árbol de levas (CMP) “Camshaft Position Sensor” ... 14
2.2.8. Sensor de presión del turbo... 15
2.3. Actuadores del sistema ... 15
2.3.1. Inyector ... 16
CAPÍTULO III ESTRUCTURA DE LA UNIDAD DE CONTROL ELECTRÓNICO 3.1. Unidad de Control Electrónico ... 18
3.1.1. Generalidades de funcionamiento... 18
3.2. Dispositivos electrónicos básicos ... 19
3.2.1. Interpretación de los componentes electrónicos en la tarjeta ... 19
3.2.2. Resistencias... 20
3.2.2.1. Resistencias lineales fijas ... 20
3.2.2.2. Características técnicas ... 22
3.2.2.3. Resistencias de montaje superficial “Surface Mounted Deviced” ... 23
ix
3.2.2.5. Resistencias variables ... 25
3.2.3. Diodos ... 26
3.2.3.1. Análisis de los diodos en la tarjeta electrónica ... 27
3.2.3.2. Polarización de los diodos ... 27
3.2.3.3. Otros tipos de diodos ... 28
3.2.3.4. Comprobación de diodo rectificador ... 28
3.2.4. Condensadores o capacitores ... 30
3.2.4.1. Análisis de condensadores en la tarjeta electrónica ... 30
3.2.4.2. Comprobación de los condensadores tipo SMD ... 31
3.2.5. Transistores ... 31
3.2.5.1. Transistores tipo BJT “Bipolar Junction Transistor” ... 32
3.2.5.2. Transistores MOSFET “Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor” 33 3.2.5.3. Saturación ... 34
3.2.5.4. Análisis de transistores en la tarjeta electrónica... 34
3.2.5.5. Comprobación de los transistores BJT en la tarjeta electrónica... 35
3.2.5.6. MOSFET ... 36
3.2.5.7. Comparación entre dos transistores... 37
3.2.6. Microcontroladores ... 37
3.2.6.1. Partes ... 37
3.2.6.2. Análisis de circuitos integrados en la tarjeta electrónica ... 39
3.2.7. Osciladores de cuarzo ... 40
3.2.8. Circuitos de control... 41
3.3. Bloques o secciones de la ECU ... 42
3.3.1. Bloque de regulación S-1... 42
3.3.2. Bloque de procesamiento S-2 ... 45
3.3.2.1. Tipos de memorias de la ECU... 46
3.3.2.2. Memoria RAM “Random Access Memory” ... 46
3.3.2.3. Memoria ROM “Read Only Memory” ... 47
3.3.2.4. Memoria PROM “Programmable Read Only Memory” ... 47
3.3.2.5. Memoria EPROM “Erasable Programmable Read Only Memory”... 48
3.3.2.6. Memoria EEPROM “Electrically Erasable Programmable Read Only Memory” ... 48
x
3.4. Descripción principal del arnés principal de la ECU... 50
3.4.1. Segmento A del arnés principal de la ECU ... 51
3.4.2. Segmento B del arnés principal de la ECU ... 52
3.4.3. Segmento C del arnés principal de la ECU ... 54
3.4.4. Segmento D del arnés principal de la ECU ... 55
3.4.5. Segmento E del arnés principal de la ECU ... 56
3.5. Esquema eléctrico desde la ECU hacia los sensores y actuadores ... 58
3.6. Esquema eléctrico interno de la ECU ... 59
CAPÍTULO IV MAQUETA DIDÁCTICA 4.1. Diseño ... 60
4.1.1. Alimentación de ECU ... 61
4.2. Generación de señal del sensor CKP ... 61
4.3. Generación de señal del sensor CMP ... 62
4.4. Simulación de sensores ... 64
4.4.1. Simulación del sensor FRP ... 65
4.4.2. Simulación del sensor de presión de impulso ... 66
4.4.3. Simulación del sensor FT ... 66
4.4.4. Simulación del sensor de temperatura del motor ... 67
4.4.5. Simulación del sensor APP1 ... 67
4.4.6. Simulación del sensor APP2 ... 68
xi
CAPÍTULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1. Conclusiones: ... 70
5.2. Recomendaciones: ... 71
BIBLIOGRAFÍA ... 72
xii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Sistemas de tareas ... 4
Tabla 2. Sistemas de tareas ... 5
Tabla 3. Sistema de tareas... 5
Tabla 4. Pines del regulador LM 2575 ... 44
Tabla 5. Conexión de pines del segmento A ... 52
Tabla 6. Conexión de pines del segmento B ... 53
Tabla 7. Conexión de pines del segmento C ... 54
Tabla 8. Conexión de pines del segmento D ... 55
Tabla 9. Conexión de pines del segmento E ... 56
xiii
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Figura 1. Sistema de inyección CRDI denso ... 8
Figura 2. Sensor de temperatura de líquido refrigerante ... 10
Figura 3. Sensor de presión del riel ... 11
Figura 4. Sensor de temperatura del combustible ... 12
Figura 5. Sensor del pedal del acelerador ... 12
Figura 6. Sensor de posición del cigüeñal inductivo – efecto Hall ... 13
Figura 7. Sensor de posición del árbol de levas ... 14
Figura 8. Sensor presión del turbo... 15
Figura 9. Códigos alfa numéricos del inyector... 17
Figura 10. Constitución de la resistencia de carbón ... 21
Figura 11. Resistencia del tipo metálica ... 21
Figura 12. Resistencia con tres dígitos (5%) y cuatro dígitos (1%) ... 24
Figura 13. Código de resistencia SMD ... 24
Figura 14. Comprobación de una resistencia fija SMD ... 25
Figura 15. Ubicación de los diodos en la tarjeta electrónica ... 27
Figura 16. Comprobación de un diodo rectificador ... 29
Figura 17. Comprobación diodo zener ... 29
Figura 18. Ubicación de los capacitores en la tarjeta electrónica ... 30
Figura 19. Comprobación de un condensador electrolítico ... 31
Figura 20. Estructura de los transistores PNP Y NPN ... 32
Figura 21. Ubicación de los transistores en la tarjeta electrónica ... 34
Figura 22. Ubicación de los transistores MOSFET en la tarjeta electrónica ... 35
Figura 23. Comprobación de un transistor BJT ... 36
Figura 24. Comprobación de un transistor MOSFET ... 36
Figura 25. Comprobación transistor IRF-640 ... 37
Figura 26. Micro-procesador ... 38
Figura 27. Ubicación de los circuitos integrados ... 40
Figura 28. Ubicación del oscilador cristal de cuarzo ... 41
Figura 29. Placa de circuito impreso de la ECU ... 42
Figura 30. Constitución interna del regulador ... 43
xiv
Figura 32. Regulador de tensión... 45
Figura 33. Bloque de procesamiento ... 45
Figura 34. Memoria RAM ... 47
Figura 35. Memoria ROM ... 47
Figura 36. Esquema eléctrico del driver 11M04-SE641 ... 49
Figura 37. Esquema de conexión del driver 151821-1280-9905R027-V699MYS ... 50
Figura 38. Arnés de la ECU Hino (89661-E0010) ... 50
Figura 39. Vista de los segmentos de la ECU ... 51
Figura 40. Vista externa de la ECU (89661-E0010) ... 51
Figura 41. Esquema eléctrico ... 58
Figura 42. Esquema eléctrico ECU ... 59
Figura 43. Maqueta didáctica ECU Hino ... 60
Figura 44. Esquema de conexión de grabación de CKP ... 61
Figura 45. Reproducción de onda grabada ... 62
Figura 46. Reproducción de onda del sensor CKP en la maqueta ... 62
Figura 47. Onda sensor CMP ... 63
Figura 48. Generación de onda del sensor CMP ... 63
Figura 49. Generación de onda del sensor CMP en la maqueta ... 64
Figura 50. Simulación de sensores con potenciómetro ... 64
Figura 51. Señal de sensor FRP... 65
Figura 52. Señal de sensor presión de impulso. ... 66
Figura 53. Señal de sensor FT ... 66
Figura 54. Señal de sensor ECT ... 67
Figura 55. Señal del sensor APP 1 ... 67
Figura 56. Señal del sensor APP2 ... 68
Figura 57. Pines de conexión del regulador ... 68
xv
RESUMEN EJECUTIVO
El presente trabajo comprende la realización de un manual de pruebas de funcionamiento a realizar en la maqueta didáctica de la unidad de control electrónico ECU Hino (89661-E0010) Denso.
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EXECUTIVE SUMMARY
The present paper comprises the drawing up of a function test manual for the didactic miniature of the electronic control unit “ECU Hino (89661-E0010) Denso”.
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN
1.1. Situación problemática
La contaminación ambiental a nivel global ha ido creciendo de manera progresiva en los últimos años, siendo un factor negativo para las distintas sociedades, seres vivos que habitamos el planeta, por afectar su ecosistema y causar daños físicos, la presencia de estas afectaciones han llevado a la creación de normativas, ordenanzas y políticas que buscan reducir en parte la incidencia de los factores nocivos hacia el medio ambiente, en las últimas décadas las diferentes empresas están obligadas en adoptar estas medidas para lograr realizar sus actividades económicas.
En el continente americano existen diversas empresas manufactureras de vehículos que deben cumplir estas disposiciones, las cuales determinan parámetros máximos permisibles para lograr colocar un vehículo al mercado internacional, para cumplir con estos parámetros optan por desarrollar sistemas altamente eficientes en cuanto a consumo de combustible, emanaciones de gases combustionados al medio ambiente, ruido entre otros.
La aplicación de la electrónica en los automóviles es la alternativa que la mayor parte de fabricantes automovilísticos han escogido para obtener las condiciones requeridas por las normativas ambientales, debido a la eficiencia y precisión que brinda el uso de esta tecnología para controlar mecanismos de los motores, inyección de combustible y reciclado de gases de escape.
El motor diesel es el que se ha tardado más tiempo en ser implementado el control electrónico en sus diferentes sistemas, los motores de ciclo Otto fueron los pioneros en implementarse el control electrónico en sus distintos sistemas de inyección, sistemas de encendido, sistemas de distribución etc.
de gasolina, estos aspectos son imprescindibles para permitir su actual desarrollo tecnológico que estaba limitado por su mayor costo de producción, reparación y mantenimiento de los mismos.
La utilización del sistema “Common Rail” esta con respecto a los motores de gasolina pero con su correcta adaptación a las características de los motores diesel de inyección directa.
El sistema “Common Rail” posee una similitud estética con el sistema de inyección de su homologo de gasolina, la diferencia radica en las presiones de funcionamiento que manejan los sistemas de inyección.
En Ecuador esta tecnología existe desde hace pocos años, pero la gran mayoría de vehículos importados que funcionan a base de combustible diesel, incorporan el sistema de inyección CRDI por las características y prestaciones que posee como: menor ruido, mayor rango de aceleración, mayor eficiencia, menor proporción de emisiones contaminantes, entre otras.
El avance tecnológico obliga a los profesionales del campo automotriz a mantener una constante capacitación acerca de los innovadores sistemas implantados en los automóviles para conseguir estar preparados en caso ser solicitados para la interacción con los sistemas modernos.
En el taller automotriz de la UTE sede Santo Domingo, la falta de recursos didácticos como son equipos y manuales de procedimiento, es una carencia que posee todavía este laboratorio, implementos de suma importancia para la carrera de ingeniería automotriz.
1.2. Justificación
La realización de este proyecto permitirá obtener un procedimiento a seguir en el análisis interno de la ECU Hino (89661-E0010) Denso, se logrará realizar pruebas de diagnóstico en los distintos componentes que están ensamblados en la tarjeta electrónica, los cuales forman parte importante del conocimiento práctico en la carrera de ingeniería automotriz, además se pondrá en práctica los conocimiento teóricos obtenidos en clases y se complementaran de mejor manera la aplicación de los mismos. Servirá como un banco de aprendizaje para la aplicación de los principios de funcionamiento además de constatar criterios y teorías infundados en la etapa de aprendizaje de los estudiantes.
1.3. Objeto de estudio
Crear un manual de pruebas para el módulo de control electrónico para determinar el estado de los distintos componentes que están montados sobre la tarjeta electrónica, para la escuela de Ingeniería Automotriz de la Universidad Tecnológica Equinoccial – Sede Santo Domingo.
1.4. Formulación del problema de investigación
¿Existe un manual de procedimiento metódico y pruebas para el módulo de control electrónico MCE Hino (89661-E0010) Denso en el taller automotriz de la Universidad Tecnológica Equinoccial?
1.5. Campo de acción
1.6. Objetivos
1.6.1. Objetivo general
Elaborar un manual de pruebas, del procedimiento para el análisis interno y esquemas electrónicos de sensores actuadores y unidad de control electrónico ECU Hino (89661-E0010) Denso en el taller automotriz de la Universidad Tecnológica Equinoccial, sede Santo Domingo.
1.6.2. Objetivos específicos
Simular las señales de los sensores (ECT, FT, APP1, APP2, FRP, Presión del Turbo Y Presión de Impulso las cuales ingresan como datos emitidos a la ECU Hino (89661-E0010) Denso.
Realizar esquemas electrónicos de los sensores y esquemas electrónicos de la maqueta didáctica de la ECU Hino (89661-E0010) Denso.
Incorporar la ECU Hino (89661-E0010) Denso en una maqueta didáctica para lograr realizar pruebas de funcionamiento en la misma.
1.7. Sistemas de tareas por objetivos específicos
Simular las señales de los sensores (ECT, FT, APP1, APP2, FRP, Presión del Turbo Y Presión de Impulso las cuales ingresan como datos emitidos a la ECU Hino (89661-E0010) Denso.
Tabla 1. Sistemas de tareas
Método Procedimiento Técnica
Análisis
Diferenciar los pines de conexión del arnés principal de la ECU Hino (89661-E0010) Denso, para realizar conexiones de simulación de los distintos periféricos de entrada.
Análisis
Fuente: Investigación propia
Realizar esquemas electrónicos de los sensores y esquemas electrónicos de la maqueta didáctica de la ECU Hino (89661-E0010) Denso.
Tabla 2. Sistemas de tareas
Método Procedimiento Técnica
Observación Inductivo
Ejecutar un seguimiento en el bloque fuente y bloque de potencia para esquematizar su disposición eléctrica en la tarjeta electrónica de la ECU.
Medición Observación Fuente: Investigación propia
Autor: Jefferson Fernando Segovia Vera
Incorporar la ECU Hino (89661-E0010) Denso en una maqueta didáctica para lograr realizar pruebas de funcionamiento en la misma.
Tabla 3. Sistema de tareas
Método Procedimiento Técnico
Diagnostico
Ejecutar una maqueta didáctica e incorporar la ECU Hino (89661-E0010) en la misma para proceder a la utilización de equipos de diagnóstico automotriz, en específico: escáner automotriz, osciloscopio automotriz, multímetro automotriz.
Medición Observación
Fuente: Investigación propia
Autor: Jefferson Fernando Segovia Vera
1.8. Paradigma o enfoque epistemológico
Para la realización de este proyecto de investigación se empleara el paradigma epistemológico cualitativo, debido al estudio específico de la unidad de control electrónico ECU Hino (89661-E0010) Denso y la comprobación de los distintos componentes que están montados en su tarjeta electrónica.
1.9. Nivel de investigación
1.10. Hipótesis
1.10.1. Alternativa
La elaboración de un manual de pruebas, procedimiento de análisis interno y esquemas electrónicos de sensores actuadores y unidad de control electrónico ECU Hino (89661-E0010) Denso para la maqueta didáctica del banco de pruebas permitirá un mejor entendimiento para realizar diagnósticos eficaz de la tarjeta electrónica de la ECU.
1.11. Alcance
Este proyecto se orienta a realizar un análisis interno en la Unidad de Control Electrónico ECU Hino (89661-E0010) Denso, específicamente en el bloque de regulación de tensión de manera pertinente y en el bloque de procesamiento de una manera básica, determinar el correcto funcionamiento de los tipos de componentes electrónicos ensamblados en la tarjeta como son resistencias, diodos rectificadores, diodos zener, capacitores, regulador, transistores, entrada de sensores; este tipo de diagnóstico y pruebas que resulta fundamental para un ingeniero automotriz.
El módulo didáctico de la ECU Hino (89661-E0010) Denso y el manual de pruebas estará a disposición de los docentes y estudiantes de la carrera de ingeniería automotriz que requieran realizar trabajos de práctica en el mismo, para una mejor aplicación de los conocimientos teóricos obtenidos en las clases previamente y puedan constatarlos prácticamente.
Se establecerá el esquema eléctrico interno del módulo de control electrónico del bloque fuente que es el encargado de recibir y regular el voltaje de alimentación desde la batería para el funcionamiento de los componentes internos y el bloque de potencia que se encarga de gobernar la apertura de los inyectores en el momento oportuno para la combustión dentro de la cámara de inyección.
Los sensores que se analizara y simulara en la maqueta didáctica son: sensor de acelerador 1 y 2, sensor de temperatura de refrigerante, sensor de temperatura de combustible, sensor de presión del turbo, sensor de presión de impulsión, sensor de presión del riel de combustible.
CAPÍTULO II
MARCO DE REFERENCIA
2.1. Interacción Ecu-Sensores-Actuadores
Los motores diesel con gestión electrónica al igual que los motores de inyección a gasolina incorporan una unidad de control electrónica ECU o centralita la cual funciona como un ordenador, tiene un microprocesador que compara las distintas señales que recibe del exterior desde los sensores, con un programa interno grabado en memoria y como resultado genera unas señales de control que envía a lo diferentes dispositivos exteriores que hacen que el motor funcione. La ECU adapta sus señales de control al funcionamiento del motor.
El utilizar una ECU tiene la ventaja de reducir el consumo de combustible, mantener bajos los niveles de emisiones de escape, al tiempo que mejora el rendimiento del motor y la conducción. La ECU controla el régimen de ralentí del motor, también se encarga de limitar el régimen máximo de revoluciones reduciendo la cantidad de combustible a inyectar en los cilindros.
Por medio de esta interacción de la ECU con los diferentes sensores y actuadores se consigue un funcionamiento óptimo del motor comandado electrónicamente en los diferentes estados de carga, condiciones de funcionamiento y exigencias requeridos por el conductor.
2.2. Sensores
Son elementos electrónicos que informan, mediante la transformación de diversas magnitudes físicas traducida en señales eléctricas a la unidad de control electrónico ECU sobre los diferentes parámetros y condiciones de funcionamiento del motor de combustión interna.
2.2.1. Principio de funcionamiento de los sensores
Los sensores conforme al principio de funcionamiento que utilizan para la detección de los parámetros de funcionamiento se clasifican en:
Magnéticos
Efecto hall
Termoeléctricos (NTC PTC)
Conductividad eléctrica
Piezoeléctricos
Fotoeléctrico
Por ultrasonido
Por radiofrecuencia
Interruptores y conmutadores
2.2.2. Sensor de temperatura refrigerante (ECT) “Engine Coolant Temperature”
El sensor utiliza el principio de funcionamiento termoeléctrico, está equipado con un resistor variable de temperatura con un coeficiente de temperatura negativo (NTC), que es parte de un circuito divisor de voltaje al que se aplican 5 voltios.
La caída de voltaje en el resistor se ingresa al ECU mediante un convertidor análogo digital y es una medida de la temperatura. Se almacena una curva característica en el microcomputador de la ECU, el cual define la temperatura como función de un voltaje dado.
Figura 2. Sensor de temperatura de líquido refrigerante Fuente: http://www.encendidoelectronico.com/vista.php?id=45
2.2.3. Sensor de presión del riel (FRP) “Fuel Rail Pressure”
El combustible presurizado actúa sobre el sensor, lo que convierte la presión en señal eléctrica, que después se ingresa a un circuito de evaluación que amplifica esta señal y la envía a la ECU.
Figura 3. Sensor de presión del riel
Fuente: http://es.slideshare.net/Luis_Reveco/common-rail-boschmanual
2.2.4. Sensor de temperatura del combustible (FT) “Fuel Temperature”
El sensor de temperatura de combustible utiliza el principio de funcionamiento termoeléctrico similar al sensor ECT debido a la función similar que cumple y su valor resistivo es igual bajo los mismos parámetros de funcionamiento.
Se ubica en la línea de alimentación de combustible. A medida que aumenta la temperatura del combustible, la ECU modificará la inyección y tasa de entrega, al mismo tiempo ajustará los parámetros de funcionamiento de la válvula de control de presión del riel.
Figura 4. Sensor de temperatura del combustible Fuente: Manual de servicio Hino
2.2.5. Sensor de posición del pedal del acelerador (APP) “Acelerator Pedal Position”
En contraste con la distribución convencional y las bombas de inyección en línea, con EDC (Control Electrónico Diesel) la aceleración que imprime el conductor ya no se transmite directamente a la bomba de inyección a través de un cable o varillaje mecánico, sino que es registrada por un sensor del pedal del acelerador y transmitida luego a la ECU.
Se genera un voltaje a través del potenciómetro en el sensor del pedal del acelerador en función de la posición del pedal a partir de éste voltaje. El sensor del pedal tiene dos potenciómetros, una señal es la posición del pedal para la ECU, la otra es para la verificación de la carga. Si fallara el sensor del pedal, se establece el modo a prueba de falla y una velocidad de ralentí levemente mayor.
Figura 5. Sensor del pedal del acelerador
2.2.6. Sensor de posición del cigüeñal (CKP) “Crankshaft Position Sensor”
El sensor CKP está basado en el principio de funcionamiento magnético o inductivo el cual está constituido por una bobina interna que al girar sobre la rueda dentada genera una tensión que es enviada a la ECU para informar sobre la posición del pistón en la cámara de combustión, que es fundamental para definir el comienzo de la inyección.
La rueda dentada de material ferro magnético está unida al cigüeñal, en la cual faltan dos dientes. A este espacio más grande se le asigna una posición definida del cigüeñal para el cilindro 1.
El sensor de velocidad del cigüeñal monitorea la secuencia de dientes de la rueda, el mismo está compuesto por un imán permanente y un alma de hierro dulce con un bobinado de cobre.
El flujo magnético en el sensor cambia a medida que los dientes y espacios pasan frente a él. Generando un voltaje sinusoidal de AC cuya amplitud aumenta abruptamente en respuesta a la mayor velocidad del motor (cigüeñal).
2.2.7. Sensor deposición del árbol de levas (CMP) “Camshaft Position Sensor”
Cuando un pistón se mueve en dirección del PMS, la posición del eje de levas determina si está en la fase de comprensión con encendido subsiguiente, o en la fase de escape. Esta información no se puede generar únicamente con el dato del eje cigüeñal durante la fase de partida. Por otra parte, durante el funcionamiento normal del motor, la información generada por el sensor del cigüeñal basta para determinar el estado del motor.
El sensor de eje de levas utiliza el efecto electromagnético (Hall) al establecer la posición del eje de levas. Un diente de material ferro magnético está unido al eje de levas y gira con él. Cuando este diente pasa frente a los discos semiconductores del sensor del eje de levas, su campo magnético desvía los electrones en los discos semiconductores en ángulos rectos a la dirección de la corriente que fluye a través de los discos. Esto da como resultado una señal breve de voltaje (voltaje Hall) que informa a la ECU que el cilindro 1 ha ingresado recién a la fase de compresión.
Figura 7. Sensor de posición del árbol de levas
2.2.8. Sensor de presión del turbo
El sensor está conectado por un tubo al múltiple de admisión, o directamente en el múltiple de admisión.
El elemento sensible del sensor de sobrepresión del turbocompresor está compuesto por un puente de Wheatstone sobre una membrana de material cerámico.
Sobre un lado de la membrana se encuentra el vacío absoluto de referencia, mientras que sobre el otro lado actúa la presión de aire proveniente del turbocompresor.
La señal piezo resistiva derivante de la deformación que sufre la membrana, antes de ser enviada a la computadora es amplificada por un circuito electrónico contenido en el soporte que aloja la membrana cerámica.
Figura 8. Sensor presión del turbo
Fuente: http://mla-s1-p.mlstatic.com/sensor-de-presion-de-turbo-renault- 2015-F.jpg
2.3. Actuadores del sistema
neumática, presión hidráulica y fuerza motriz eléctrica siendo esta última la que mayor aplicación se da en el automóvil.
Dependiendo del origen de la fuerza del actuador se denomina (hidráulico, neumático, eléctrico).
2.3.1. Inyector
Los inyectores del sistema de inyección CRDI denso están constituidos internamente por una bobina interna, la cual al recibir una determinado valor de voltaje genera un campo magnético desplazando la aguja del inyector permitiendo así el paso del combustible a alta presión hacia la cámara de inyección.
Los inyectores son controlados electrónicamente por la ECU. En comparación con las boquillas de inyección convencionales, un pistón de mando, es añadida una válvula solenoide y son añadidos códigos de identificación que muestran diversas características de inyección, son marcados con láser en la caja del conector y los códigos de identificación que muestran estos en forma alfanumérica (aproximadamente 24 cifras alfanuméricas).
El sistema utiliza la información del flujo de combustible del inyector según el código de identificación para optimizar el control de la cantidad de entrega de inyección.
Cuando un inyector está recién instalado en un vehículo, es necesario introducir los códigos de identificación en el ECM. QR (Quick Response) o los códigos de velocidad de flujo de combustible del inyector (códigos de identificación), estos se han adoptado para mejorar la precisión de la cantidad de inyección que producen estos.
CAPÍTULO III
ESTRUCTURA DE LA UNIDAD DE CONTROL ELECTRÓNICO
3.1. Unidad de Control Electrónico
La mayor expresión de la electrónica aplicada a los automóviles se encuentra en las ECU “Unidades Electrónicas de Control”. Se las conoce también como: “Electronic Control Module” ECM, “Electronic Control Unit” ECU, “Módulo de Control Electrónico” MCE entre otras.
Por medio de estos pequeños dispositivos se obtienen comportamientos óptimos de algunos o varios elementos, mecanismos del motor y demás sistemas incorporados en el automóvil, de modo que se prevé, que dentro de poco tiempo, todos los automatismos de control que se deban realizar en el automóvil puedan estar controlados directamente por dispositivos electrónicos que comanden su funcionamiento.
3.1.1. Generalidades de funcionamiento
3.2. Dispositivos electrónicos básicos
Primeramente recordemos que la electrónica estudia y desarrolla todo tipo de componentes semiconductores diseñados para realizar una función en específico bajo condiciones de trabajo determinadas por el fabricante.
En todo sistema electrónico podemos encontrar tres tipos de elementos electrónicos que pueden ser:
Dispositivos de entrada: interruptores, resistencias variables, sensores.
Dispositivos de salida: diodos, led, relés solenoides, válvula electromagnética.
Dispositivos de proceso: son componentes capaces de realizar por si mismos una función concreta de control sobre las señales de salida en función de la señal de entrada recibida, como transistores circuitos integrados.
3.2.1. Interpretación de los componentes electrónicos en la tarjeta
Para facilitar la identificación de los dispositivos electrónicos en las tarjetas o circuitos impresos, en la mayoría de placas se encuentra establecido una nomenclatura con la que se los puede identificar a través de letras que muestran el tipo de dispositivo electrónico que está montado sobre la tarjeta electrónica, a continuación se indica el dispositivo electrónico y la letra que lo representa más comúnmente.
(R) Resistencia
(IC) Circuito integrado
(C) Condensador
(D) Diodo
(T) (Q) Transistores
(L) Bobina
3.2.2. Resistencias
Son componentes que presentan una oposición al paso o circulación de la corriente eléctrica y producen una caída de tensión o diferencia de potencial entre sus terminales.
Las resistencias no tienen polaridad entre sus terminales, es decir se las puede conectar a los circuitos sin tomar en cuenta su orientación.
Toda resistencia tiene tres características importantes que definen sus condiciones de trabajo y utilización.
El valor y la tolerancia, magnitud óhmica y los limites o desviaciones establecidos por el fabricante para asegurar su precisión
La potencia que es capaz de disipar la resistencia (depende de I y V)
La estabilidad del componente en condiciones de trabajo. Clasificación:
Se dividen en resistencias lineales fija, resistencias variables y resistencias no lineales.
3.2.2.1. Resistencias lineales fijas
Son componentes de dos terminales que presentan un valor nominal de resistencia constante (determinado por el fabricante), y un comportamiento lineal.
Resistencias de carbón: Aglomeradas
Figura 10. Constitución de la resistencia de carbón Fuente: http://www.preciolandia.com/ resistencias-de-carbon--a.html
Resistencias metálicas: De capa
De película Bobinadas
Figura 11.Resistencia del tipo metálica
3.2.2.2. Características técnicas
Resistencia nominal (Rn): es el óhmico que se espera que tenga el componente.
Tolerancia: es el margen de valores que rodea la resistencia nominal y en el que se encuentra el valor real de la resistencia se expresa en tanto por ciento sobre el valor nominal.
Potencia nominal (Pn): es la potencia (en vatios) que la resistencia puede disipar sin deteriorarse a la temperatura nominal de funcionamiento.
Tensión nominal (Vn): es la tensión continua que se corresponde con la resistencia y la potencia nominal.
Intensidad nominal (In): es la intensidad continua que se corresponde con la resistencia y potencia nominal.
Tensión máxima de funcionamiento (T máx.): es la máxima tensión continua o alterna que el dispositivo no puede sobrepasar de forma continua a la temperatura nominal de funcionamiento.
Temperatura nominal (Tn): es la temperatura ambiente a la que se define la potencia nominal.
Temperatura máxima de funcionamiento (T máx.): es la máxima temperatura ambiente que el dispositivo puede trabajar sin deteriorarse. La disipación de una resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente en la que está trabajando.
Coeficiente de tensión (Cv): es la variación relativa del valor de la resistencia respecto al cambio de tensión que la ha provocado.
Estabilidad, derivas: representa la variación relativa del valor de la resistencia por motivos operativos, ambientales, periodos largos de funcionamiento, o por el propio funcionamiento.
Ruido: se debe a señal (o señales) que acompañan a la señal de interés y que provoca pequeñas variaciones de tensión.
3.2.2.3. Resistencias de montaje superficial “Surface Mounted Deviced”
En la actualidad gran mayor parte de dispositivos electrónicos se producen con tecnología de montaje superficial SMT. Los dispositivos de montaje superficial, SMD proporcionan muchas ventajas en términos de fabricación y a menudo en rendimiento, sobre sus predecesores (Tecnología “Thru-Hole”).
Esta nueva tecnología fue llamada SMT dado que los componentes se montaban en la superficie de la plaqueta, en vez de tener conexiones a través de los agujeros y los dispositivos (componentes) utilizados fueron denominados SMD. Esta nueva tecnología fue adoptada muy rápidamente, ya que permitía utilizar un mayor grado de mecanización, y un ahorro alto en los costes de fabricación.
Para poder emplear la tecnología de montaje superficial, se necesitó un conjunto completamente nuevo de componentes electrónicos y un cambio bastante grande en la forma en que se diseñaban los esquemáticos.
decir; un número de tres dígitos nos indica en esos tres dígitos el valor del resistencia, y la ausencia de otra indicación nos dice que se trata de una resistencia con una tolerancia del 5%. Un número de cuatro dígitos indica en los cuatro dígitos su valor y nos dice que se trata de una resistencia con una tolerancia del 1%.
Figura 12. Resistencia con tres dígitos (5%) y cuatro dígitos (1%)
Primer dígito: corresponde al primer dígito del valor Segundo dígito: corresponde al segundo dígito del valor
Tercer dígito (5%): representa al exponente, o “número de ceros” a agregar Tercer dígito (1%): corresponde al tercer dígito del valor
Cuarto dígito (1%): representa al exponente, o “número de ceros” a agregar
3.2.2.4. Comprobación de las resistencias
Para la comprobación de una resistencia se utiliza un multímetro en la sección óhmetro y seleccionar la escala acorde al valor de la resistencia a comprobar, conectar las puntas de prueba del multímetro en los terminales de la resistencia a comprobar el valor real indicado por el multímetro debe ser próximo al valor teórico de la resistencia, en este caso se comprueba una resistencia del tipo SMD que tiene una nomenclatura de 103 equivalente a 10.000 Ohmios la escala seleccionada en el multímetro es de 200 K ohm.
Figura 14. Comprobación de una resistencia fija SMD 3.2.2.5. Resistencias variables
Potenciómetros o resistencias variables lineales; se basa en una resistencia sobre la cual se desliza un contacto móvil que dependiendo de la posición en la que se encuentre puede tomar valores entre 0 y R Ω. Generalmente dispone de tres terminales, el central es el cursor y los extremos se alternan de manera que si el uno representa el valor máximo el otro representara el valor mínimo respecto al valor central.
NTC (coeficiente de temperatura negativo) el valor disminuye al aumentar su temperatura.
PTC (coeficiente de temperatura positivo) el valor aumenta al aumentar su temperatura.
En este caso el sensor que implementa este vehículo es del tipo NTC, es decir que mientras que aumente la temperatura delo motor el sensor disminuirá su valor resistivo.
3.2.3. Diodos
Son dispositivos electrónicos semiconductores de dos terminales que se caracterizan por permitir el paso de la corriente en un solo sentido (formado por dos materiales tipo P y tipo N) ánodo (+) y cátodo (-). Solo funcionan cuando están conectados de manera que el polo positivo de la fuente de energía este acoplado con el ánodo y el polo negativo con el cátodo.
Al estar conectado de esta manera el diodo esta polarizado directamente por lo tanto la corriente circula a través del mismo, si se encuentra conectado de manera contraria es decir de forma indirecta no permite el paso de la corriente y esta no circula.
3.2.3.1. Análisis de los diodos en la tarjeta electrónica
En la tarjeta electrónica del sistema de inyección CRDI denso están aplicados un aproximado de 700 diodos semiconductores como se puede visualizar en la Figura 42 están instalados de manera sincrónica con las resistencias, transistores, condensadores y circuitos integrados que son los elementos electrónicos de mayor incidencia en el circuito de la ECU.
Figura 15. Ubicación de los diodos en la tarjeta electrónica
3.2.3.2. Polarización de los diodos
Cuando se somete al diodo a una diferencia de tensión externa, se dice que el diodo está polarizado, pudiendo ser la polarización directa o inversa.
Polarización directa
Para que un diodo esté polarizado directamente, se debe conectar el polo positivo de la batería o la punta positiva del multímetro al ánodo del diodo y el polo negativo de la batería o la punta negativa del multímetro al cátodo.
Polarización inversa
En este caso, el polo negativo de la batería se conecta a la zona P y el polo positivo a la zona N, lo que hace aumentar la zona de carga espacial, y la tensión en dicha zona hasta que se alcanza el valor de la tensión de la batería.
3.2.3.3. Otros tipos de diodos
Existen otros tipos, algunos de los más comunes son:
Zener: se usan como regulador de voltaje, pues el voltaje, a partir de un cierto valor, se mantiene prácticamente constante para un amplio rango de intensidad.
Led: la polarización es equivalente a un diodo común con la diferencia de estar conectado directamente y conducir corriente emiten una radiación en forma de luz visible.
3.2.3.4. Comprobación de diodo rectificador
Figura 16. Comprobación de un diodo rectificador
3.2.3.5 Diodos zener
Para comprobar si un zener está en buen estado se pude utilizar el multímetro digital y se realizan las mismas pruebas que el diodo rectificador, para empezar se conecta el selector para medir diodo, y luego se debe de colocar el cable rojo en el ánodo, y el negro al cátodo el propósito es que el multímetro inyecte una corriente continua en el diodo, si la lectura es de 500 a 700 nos indica que está bien, al cambiar las puntas de pruebas debe ser una lectura alta.
3.2.4. Condensadores o capacitores
Estos elementos poseen dos terminales los cuales si tienen polaridad, está constituido por dos placas metálicas paralelas, separadas entre sí por el aire o por un aislante (material dieléctrico: materiales que no conducen la electricidad: cerámica, vidrio, papel, etc.). Su característica principal es que son capaces de almacenar y descargar energía eléctrica.
Estos dispositivos actúan como estabilizadores de tensión para aumentar el rendimiento de los dispositivos a ser alimentados por esta tensión.
3.2.4.1. Análisis de condensadores en la tarjeta electrónica
En el circuito impreso están instalados condensadores electrolíticos (C113 35v- 330uf) y (C125 10v-220uf) que comúnmente se encuentra en el mercado local como se puede visualizar en la figura siguiente debido a la capacidad requerida en el diseño de la tarjeta electrónica, los capacitores del tipo SMD son los que existen en mayor número aproximadamente 600 debido a sus prestaciones favorables de fabricación.
3.2.4.2. Comprobación de los condensadores tipo SMD
Los capacitores SMD consisten en un bloque rectangular de cerámica dieléctrica en el cual se intercalan una serie de electrodos de metales preciosos. Esta estructura permite obtener altos valores de capacitancia por unidad de volumen, los electrodos internos se encuentran conectados a los terminales laterales.
Al momento de comprobar un condensador electrolítico seleccionamos en el multímetro la opción diodos y procedemos a colocar las puntas de pruebas del multímetro en los terminales del condensador, la punta de prueba de color negro la colocamos al terminal negativo del condensador y veremos en la pantalla del multímetro como aumenta el valor marcado progresivamente hasta legar al infinito esto nos indica que el condensador está cargando y se encuentra en buen estado, luego procedemos a cortocircuitar las terminales del condensador para descargarlo y hacer la misma prueba intercambiando las puntas de pruebas.
Figura 19. Comprobación de un condensador electrolítico
3.2.5. Transistores
terminales denominados emisor, base y colector cuya posición depende del modelo de transistor.
Estos dispositivos sirven para controlar circuitos o elementos que trabajan con una tensión mayor a la que soportan los componentes electrónicos a través de una tensión segura para los demás elementos electrónicos. El control de los transistores se lo puede realizar desde el terminal de la base con polaridad positiva o negativa dependiendo del tipo de transistor.
3.2.5.1. Transistores tipo BJT “Bipolar Junction Transistor”
Los transistores del tipo BJT son semiconductores que están formado por cristales semiconductores tipo P y tipo N como los diodos pero en lugar de dos cristales tienen tres. En base a esto existen dos tipos de transistores:
Transistores PNP tienen dos cristales tipo P y uno tipo N entre los otros dos los cuales conducen energía eléctrica desde el emisor al colector cuando la base del transistor es alimentada con tensión negativa.
Transistores NPN tienen dos cristales tipo N y uno tipo P entre los otros dos los cuales conducen energía eléctrica desde el emisor al colector cuando la base del transistor es alimentada con tensión positiva.
Figura 20. Estructura de los transistores PNP Y NPN
3.2.5.2. Transistores MOSFET “Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor”
Es un transistor de potencia que consiste en un transistor de efecto basado en la estructura MOS para crear un canal de conducción.
Son dispositivos más importantes que los JEFT ya que la mayor parte de los circuitos integrados digitales se construyen con la tecnología MOS.
Se encargan de dar los pulsos de activación a las bobinas de encendido para de esta manera hacer saltar la chispa entre los electrodos de las bujías que enciende las mezcla aire combustible, en el caso de los motores de inyección electrónica diesel CRDI son los encargados de enviar el pulso de activación a la bobina del inyector para la apertura y pulverización del combustible dentro de la cámara de combustión.
El transistor MOSFET tiene tres estados de funcionamiento:
Estado de corte.- Estado de corte Cuando la tensión de la puerta es idéntica a la del sustrato.
Estado de NO conducción.- El MOSFET está en estado de no conducción: ninguna corriente fluye entre fuente y drenador aunque se aplique una diferencia de potencial entre ambos.
Conducción lineal.- Al polarizarse la puerta con una tensión negativa (pMOS) o positiva (nMOS), se crea una región de deplexión en la región que separa la fuente y el drenador. Si esta tensión crece lo suficiente, aparecerán portadores minoritarios (electrones en nMOS, huecos en pMOS) en la región de deplexión que darán lugar a un canal de conducción.
El transistor se comporta como una resistencia controlada por la tensión de puerta.
3.2.5.3. Saturación
Cuando la tensión entre drenador y fuente supera cierto límite, el canal de conducción bajo la puerta sufre un estrangulamiento en las cercanías del drenador y desaparece. La corriente entre fuente y drenador no se interrumpe, ya que es debida al campo eléctrico entre ambos, pero se hace independiente de la diferencia de potencial entre ambos terminales.
3.2.5.4. Análisis de transistores en la tarjeta electrónica
Los transistores aplicados en la tarjeta electrónica tienen un aproximado de 700 transistores entre todos los tipos utilizados, en su mayoría son del tipo BJT entre NPN Y PNP, pero también existen transistores de potencia como son los MOSFET que son transistores que tienen un mayor valor de saturación y se puede controlar mayor tensión como es la señal de pulso eléctrico hacia los inyectores para la introducción de combustible a la cámara de inyección.
Existe un total de cuatro transistores MOSFET aplicados en la tarjeta electrónica la cual está diseñada para generar la señal pulsante con una tensión de 75v a 80v para la apertura de la aguja del inyector a través de la bobina que vence el resorte que la mantiene en posición cerrada, estos transistores tienen una mayor valor de saturación por lo cual son considerados transistores de potencia, para controlar mayores tensiones u absorber los picos de la inductancia.
Figura 22. Ubicación de los transistores MOSFET en la tarjeta electrónica
3.2.5.5. Comprobación de los transistores BJT en la tarjeta electrónica
Figura 23. Comprobación de un transistor BJT
3.2.5.6. MOSFET
Al momento de comprobar un transistor MOSFET se realizan pruebas similares al del tipo BJT pero se debe identificar su base, emisor y colector para esto seleccionamos en el multímetro la escala de diodos y procedemos a comprobar entre sus terminales estos transistores por lo general son comandados a la base con polaridad negativa, se debe medir los terminales del transistor intercambiando la punta de prueba positiva para detectar la base del transistor al momento de visualizar dos valores próximos intercambiando la punta negativa nos indica que el terminal que está conectado la punta negativa es la base del transistor, y el valor de mayor alcance es el emisor siendo el terminal restante el colector del transistor.
3.2.5.7. Comparación entre dos transistores
En la siguiente figura podemos verificar el funcionamiento entre dos trasistores (IRF-640) para comparar el estado físico entre un transistor en buenas condicione y un transitor en malas condiciones, esta prueba se la realiza con multimetro digital, selecionando la opcion de probar diodos, y procederemos a colocar la punta de prueba negativa y verificar que el valor indicado por el multimetro oscile dentro del rango de 500 a 700.
Figura 25. Comprobación transistor IRF-640
3.2.6. Microcontroladores
Son computadores digitales integrados en un chip que cuentan con un microprocesador o unidad de procesamiento central (CPU) una memoria para almacenar el programa, una memoria para almacenar datos y puertas de entrada y salida. El funcionamiento de los micro-controladores está determinado por el programa almacenado en su memoria. Este puede escribirse en distintos lenguajes de programación, algunos micro-controladores pueden ser reprogramados repetidas veces.
3.2.6.1. Partes
direccionar la memoria de instrucciones, recibir el código OP de la instrucción en curso, su decodificación y la ejecución de la operación que implica la instrucción, así como la búsqueda de los operandos y el almacenamiento de los resultados.
Memoria.- la memoria de instrucciones y de datos está integrada en el propio chip. Una parte debe no ser volátil, tipo ROM y se destina a contener el programa de instrucciones que gobierna la aplicación. Otra parte de la memoria será tipo RAM la cual se destina a guardar variables y los datos. La RAM en estos dispositivos es de poca capacidad debido a que solo debe contener las variables y los cambios de información que se produzcan en el transcurso del programa. Por otra parte solo existe un programa activo, no se requiere guardar una copia del mismo en la RAM pes se ejecuta directamente desde la ROM.
Puertas de entrada y salida.- la principal utilidad de los conectores que posee el micro-controlador es soportar las líneas que comunican al computador interno con los periféricos exteriores. Según los controladores de periféricos que posea cada modelo de micro-controlador, las líneas se destinan a proporcionar el soporte a las señales de entrada salida y control.
3.2.6.2. Análisis de circuitos integrados en la tarjeta electrónica
Los circuitos integrados y drivers utilizados en la tarjeta electrónica son de varios tipos aproximadamente existen 500 acorde a la nomenclatura impresa en la tarjeta, entre los principales que tenemos:
(10M30-SE504),
(10M30-SE412),
(1251-3-030),
(F5041-09111),
(C17763-1039CH07),
(64E7058F80-6K1036-BH14946),
(JM67RX-LM2575HVS-ADJP+)
(151821-1280-9905R027-V699MYS)
(11M04-SE641)
Este último circuito integrado está directamente relacionado con el control de la señal pulsante a los inyectores por medio de los transistores correspondientes al bloque de potencia.
En micro-controlador contiene algunos tipos de memorias entre ellas esta:
RAM
ROM
PROM
EPROM
EEPROM
KAM
Figura 27. Ubicación de los circuitos integrados
3.2.7. Osciladores de cuarzo
Los osciladores de cristal son circuitos osciladores de retroalimentación, a los osciladores algunas veces se los denomina resonadores de cristal y son capaces de generar frecuencias precisas y estables para contadores de frecuencia, sistemas electrónicos de navegación, transmisores y receptores de radio, televisores video caseteras, relojes para sistemas de computación y muchas otras aplicaciones.
La cristalografía es el estudio de la forma, estructura, propiedades y clasificación de los cristales. La cristalografía trata con redes, uniones, y el comportamiento que tienen las partes del cristal que han sido cortadas en varios ángulos con relación al eje del cristal. Las propiedades mecánicas de las redes de cristal les permiten exhibir el efecto piezoeléctrico. Las secciones de los cristales que han sido cortadas y pulidas vibran cuando se aplican los voltajes en componente de alterna a través de sus caras. Las dimensiones físicas de un cristal, particularmente su grosor, dónde y cómo se cortó, determinan sus propiedades eléctricas y mecánicas.
práctico para osciladores de cristal de modo fundamental es aproximadamente de 30 MHz, es posible operar un cristal en modo de sobre-tono.
En el modo de sobre-tono, se utilizan las vibraciones relacionadas armónicamente que ocurren simultáneamente con las vibraciones fundamentales. En el modo de sobre-tono el oscilador se sintoniza para operar en tercera, quinta, séptima, o hasta en novena armónica de la frecuencia fundamental del cristal. Las armónicas se llaman sobre-tonos porque no son verdaderas armónicas. Los fabricantes pueden procesar los cristales de tal manera que un sobre-tono sea mejorado más que otros.
El uso del modo de sobre-tono incrementa a 200 MHz el límite de uso de los osciladores de cristal estándar.
Figura 28. Ubicación del oscilador cristal de cuarzo
3.2.8. Circuitos de control
de potencia puesto que la corriente que se manea en muchos de ellos alcanza los 5 Amp y los voltajes operados pueden llegar a picos de hasta 400v.
3.3. Bloques o secciones de la ECU
La ECU puede subdividirse en tres secciones principales que son:
El bloque regulación (S-1)
El bloque de procesamiento (S-2)
El bloque potencia o salida (S-3)
Figura 29. Placa de circuito impreso de la ECU
3.3.1. Bloque de regulación S-1
Las fuentes de alimentación conmutadas son reguladores tradicionales que se incorporan generalmente en las unidades de control electrónico, este regulador recibe la tensión proveniente del rectificador o la batería del vehículo, para encargarse de reducir y estabilizar la tensión de salida que servirá alimentación de los demás los componentes electrónicos incorporados en la placa impresa.
Existe un dispositivo regulador, un transistor que por medio de un circuito de control permite regular la tensión de salida a un valor deseado y lo mantiene constante, este tipo de regulador posee características favorables como un mayor rendimiento, un bajo costo, volumen y utilizan pocos componentes.
La serie LM2575 de los reguladores son circuitos integrados monolíticos que ofrecen todas las funciones activas para un paso hacia abajo, un regulador de conmutación, capaz de conducir una carga con excelente línea y la regulación de la carga.
La exigencia de un número mínimo de componentes externos, estos reguladores son simples de usare incluyen compensación de frecuencia interna y un oscilador de frecuencia fija.
La tensión regulada por el bloque fuente va a ingresar al microprocesador, Los circuitos que se encuentren desde la alimentación de tensión desde la batería hacia el microprocesador serán los que se denominaran bloque de entrada.
Figura 31. Esquema eléctrico del regulador LM2575
Tabla 4. Pines del regulador LM 2575
Nro. De Pin Conexión
1 Entrada de tensión
2 Salida de tensión regulada
3 Masa
4 Realimentación
5 Masa
Fuente: Investigación propia
Autor: Jefferson Fernando Segovia Vera
Figura 32. Regulador de tensión
3.3.2. Bloque de procesamiento S-2
Se denomina bloque de procesamiento a todo el circuito que desarrolla las funciones programadas y que están constituidos en circuito por el procesador, memorias y todo circuito que se vea involucrado en la ejecución del software.
En el caso de la tarjeta electrónica el bloque de procesamiento consta de dos micro-controladores el: 64E7058F80-6K1036-BH14946, 10M30-SE412 en los cuales se carga la programación para el funcionamiento de la ECU en función de las señales emitidas por los sensores para comandar los actuadores en las diferentes condiciones de funcionamiento requeridas por el conductor.
3.3.2.1. Tipos de memorias de la ECU
Los programas y datos que precisa para saber que ha de hacer los obtiene de la memoria ROM, mientras los datos que ha de procesar le viene de la memoria RAM que almacena los datos suministrados por los sensores.
Toda la información requerida para el procesamiento de los datos durante esta etapa es requerida a través de las memorias principales que son:
3.3.2.2. Memoria RAM “Random Access Memory”
Esta es la memoria de acceso aleatorio en la que se acumulan los datos de funcionamiento. Esta sección tiene tres funciones principales en la ECU.
La primera función actúa como la libreta de apuntes de la ECU; siempre que se necesite hacer un cálculo matemático, la ECU utiliza la RAM.
La segunda función es almacenar información en el sistema multiplicador de aprendizaje a bloques (BLM) cuando el motor está apagado o funciona en lazo abierto.
La tercera función es almacenar los códigos de diagnóstico cuando se ha detectado una falla del sistema. Estos códigos son almacenados por cincuenta re-arranques del motor o hasta que la potencia de la batería se retira de la ECU.
Figura 34. Memoria RAM
3.3.2.3. Memoria ROM “Read Only Memory”
Al igual que en todos los ordenadores la memoria ROM mantiene grabados los programas con todos los datos y curvas características, valores teóricos, etc. con los que ha de funcionar el sistema. Es una memoria no volátil que no puede borrarse.
Figura 35. Memoria ROM
3.3.2.4. Memoria PROM “Programmable Read Only Memory”
La diferencia entre la memoria ROM Y PROM es que la memoria PROM puede desmontarse de la unidad de control electrónico para sustituirse con una memoria PROM diferente que contenga nueva información.
Esta memoria posee la característica que puede reprogramarse una sola vez.
3.3.2.5. Memoria EPROM “Erasable Programmable Read Only Memory”
O memoria programable solo para leer, es la sección de calibración del chip en la ECU. La EPROM funciona junto con la ROM para las funciones del ajuste fino del control de combustible y del tiempo de encendido para la aplicación específica.
La EPROM es también una memoria no volátil. Contiene la información acerca del tamaño del motor, tipo de transmisión, tamaño y peso del auto, resistencia de rodamiento, coeficiente de arrastre y relación final de tracción.
Esta memoria posee la característica que puede borrarse si se expone a la luz ultravioleta y ser regrabable.
3.3.2.6. Memoria EEPROM “Electrically Erasable Programmable Read Only Memory”
Esta memoria posee la característica que se puede borrar la información eléctricamente y ser regrabable.
Algunos fabricantes la utilizan para registrar información del odómetro, o servicio de mantenimiento del vehículo.
3.3.2.7. Memoria KAM “Keep Alive Memory”
La mayoría de los vehículos en el medio local registran sus códigos de fallas en la memoria KAM (auto-diagnóstico) estos códigos se borran reparando la avería que se pudiera presentar en un determinado circuito eléctrico y cortando la alimentación directa que llega a la ECU o enlazándose con un escáner automotriz y borrar los códigos que se hallan generado.
3.3.3 Bloque de potencia o de salida
El circuito integrado 11M04-SE641 es el encargado de gobernar la señal eléctrica hacia la base de los transistores MOSFET, para permitir el paso de la tensión de señal a los inyectores generada por una bobina conmutada, que transforma la tensión recibida por el regulador de tensión para alcanzar el voltaje necesario para lograr la apertura del inyector.
Aparecen así amplificadores, circuitos de potencia con transistores, todos los denominados drivers o manejadores, etc. Es oportuno recalcar sobre aquellos dispositivos controlados por el micro actuaran sobre los diferentes periféricos de potencia, como por ejemplo: Bobinas, Inyectores, Relés.
En la tarjeta electrónica los circuitos integrados 11M04-SE641, 151821-1280-9905R027-V699MYS están controlados por la sección de programación.
Figura 37. Esquema de conexión del driver 151821-1280-9905R027-V699MYS
3.4. Descripción principal del arnés principal de la ECU
El arnés principal del módulo de control electrónico está dividido en dos secciones principales la primera sección se compone de los segmentos (A-B-C) los cuales constituyen el bloque fuente o de soporte. La segunda sección se compone de los segmentos (D-E) que conforman el bloque de potencia o salida para el control de los inyectores y los actuadores en general el arnés esta subdivido en cinco segmentos independientes de conexión (A-B-C-D-E) que más adelante los analizaremos más minuciosamente cada uno de los pines que los conforman individualmente.
Figura 38. Arnés de la ECU Hino (89661-E0010) Fuente: Manual de servicio Hino
el segmento B está conformado por 35 pines y comprende en la numeración general desde el 35 hasta el 69, el segmento C está conformado por 32 pines que están considerados desde el 70 hasta el 101 de la numeración general, el segmento D está conformado por 35 pines que equivalen desde el 102 hasta el 136, y por último el segmento E está conformado por 31 pines respectivamente que corresponden desde el 137 hasta el 167 de la numeración general del circuito impreso de la ECU.
Figura 39. Vista de los segmentos de la ECU Fuente: Manual de servicio Hino
Figura 40. Vista externa de la ECU (89661-E0010) Fuente: Manual de servicio Hino
3.4.1. Segmento A del arnés principal de la ECU
Tabla 5. Conexión de pines del segmento A SEGMENTO DE CONTACTO (A)
Nro. Señal Destino de la conexión Nro. Señal Destino de la conexión
1 - 18 -
2 - 19 ISOK Conector de
diagnóstico 3 TUN+ Sensor velocidad del
turbocargador
20 -
4 TUN- Sensor velocidad del turbocargador
21 ACS1 Sensor del acelerador 1
5 VB1 Relé principal de la ECU
22 ACS2 Sensor del acelerador 2
6 VB2 Relé principal de la ECU
23 ASCS Sensor del acelerador toma potencia
7 VB3 Relé principal de la ECU
24 -
8 - 25 -
9 TACH Tacómetro 26 -
10 - 27 VS Convertidor de pulso de la
velocidad del vehículo
11 - 28 -
12 - 29 -
13 - 30 IVS Señal de control
del ahogador
14 - 31 -
15 - 32 ATF+ Sin uso
16 - 33 -
17 - 34 ETHW Sin uso
Fuente: Manual de servicio Hino
3.4.2. Segmento B del arnés principal de la ECU