Válvula solenoide de recirculación de gases de escape (EGR)

Cómo conectar el osciloscopio para realizar una prueba:-

una válvula solenoide EGR

Conecte un terminal de pruebas en el canal A del Osciloscopio, coloque una brida de cocodrilo grande y negra en el terminal de pruebas con la moldura negra (negativo) y una sonda de acupuntura o multitester en el terminal de pruebas con la moldura roja (positivo). Coloque la brida de cocodrilo negra en el terminal negativo de la batería y conecte la sonda a las conexiones de la válvula solenoide de recirculación de gases de escape con la sonda de acupuntura o multitester tal y como se ilustra en la figura 1. Si no puede acceder al terminal o a la toma con una sonda, tal vez se pueda utilizar una caja o un terminal de enroscado si dispone del mismo.

Fig. 1

La válvula tendrá dos conexiones eléctricas:-

(i) alimentación de 12 V
(ii) toma de tierra conectada

(tenga en cuenta que habrá 12 V en ambos terminales hasta que se den las condiciones adecuadas para activar la válvula)

La válvula también tendrá una alimentación de vacío y una conexión de vacío a la válvula EGR.

El solenoide electrónico se activa mediante la conexión a masa de la ruta de toma de tierra en condiciones específicas, esto está controlado por el módulo de control del motor (ECM), el vehículo puede probarse en carretera para simular las condiciones exactas.

Ejemplo de forma de onda de válvula solenoide EGR

Notas sobre la forma de onda de la válvula solenoide EGR

El objetivo de la recirculación de gases de escape (EGR) es reciclar una pequeña parte de los gases de escape de nuevo en el proceso de inducción para reducir los óxidos de nitrógeno (NOx). El NOx se produce cuando las temperaturas de combustión son altas, a menudo asociadas con motores con un quemado pobre. Al reciclar una pequeña cantidad de los gases de escape, la temperatura de carga de la combustión se reduce y se produce una reducción en los niveles de NOx. El solenoide EGR estará controlado por el módulo de control electrónico (ECM) y también funcionará en asociación con otros dispositivos que controlan la cantidad de gas reciclado. Esta configuración a menudo será diferente dependiendo del fabricante y normalmente hay una combinación ideal de vacío y válvulas solenoides eléctricas.
El funcionamiento de EGR se producirá en condiciones muy específicas. El ECM controlará la ruta a toma de tierra hasta la válvula solenoide. La información que necesita el ECM para esta operación es la temperatura del motor, el régimen del motor y la carga del motor. Con la necesidad de unos datos tan precisos, sólo será posible ver la activación de la válvula solenoide EGR con el vehículo en una prueba en carretera.

Información técnica - Sistemas EGR

La función de la recirculación de gases de escape (EGR) es reducir los niveles de los óxidos de nitrógeno (NOx) en determinadas circunstancias. Al aumentar la temperatura de la combustión interna, el nitrógeno que hay en la mezcla aire/combustible comenzará a oxidarse provocando la producción de NOx. Este quemado del nitrógeno es inaceptable e inevitable ya que la relación aire/combustible aumenta y se enciende una mezcla más débil. 

La salida de NOx se encuentra al máximo cuando el motor ha alcanzado su temperatura de funcionamiento normal y el vehículo está sometido a un estado de baja aceleración o carga ligera.

El convertidor catalítico está diseñado para erradicar la mayor parte del NOx mediante su neutralización al entrar en contacto con el metal precioso rodio, pero la reducción de los niveles de NOx antes que llegue al catalizador hace que las salidas sean aún más reducidas. La válvula EGR permitirá que una pequeña cantidad de gases de escape se purguen de nuevo en el colector de admisión para reducir la temperatura de combustión y reducir las posibilidades de quemado de nitrógeno. La válvula EGR es un pequeño dispositivo mecánico que permite el paso de gases de escape cuando recibe una entrada de vacío. 

Esta entrada está regulada por un interruptor de vacío que a su vez está activado por una señal del módulo de control electrónico (ECM). Los NOx, al igual que los hidrocarburos, se miden en partes por millón y la lectura obtenida en un taller es significativamente inferior a la obtenida cuando el vehículo está en movimiento.

Fig. 2

La Figura 2 muestra un diagrama de una configuración de EGR típica, con la válvula EGR en la posición cerrada.

Una EGR excesiva puede afectar a la combustión e incrementar el nivel de hidrocarburos. Por lo tanto es necesario controlar la cantidad de gases de escape que entran en el colector de admisión. Los diferentes fabricantes realizan esta tarea de formas diferentes, a continuación se describen algunos ejemplos generales. 

Honda utiliza un ECM con un mapa programado incluido en su interior. El mapa contiene información sobre la cantidad correcta de EGR según factores como el régimen del motor, la velocidad en carretera, la temperatura y la carga. 

En las condiciones correctas para la EGR, la ECM conecta a la toma de tierra la ruta de la válvula solenoide y esto permite que una fuente de vacío accione la válvula EGR. La válvula EGR también incluye un sensor de elevación, se trata de un dispositivo similar a un potenciómetro de mariposa. Tendrá una alimentación de 5 voltios, conexión a toma de tierra y una señal de retorno al ECM dependiendo de la posición de la válvula EGR. Si la cantidad de gases de escape que pasan a través de la válvula supera los parámetros del mapa del ECM, el ECM cerrará la válvula solenoide al retirar su ruta a toma de tierra. Esta activación y desactivación, o "impulsos", de la ruta a toma de tierra permite realizar ajustes precisos asegurando que se lleva a cabo la cantidad exacta de EGR.

GM cuenta con un sistema similar, no obstante, la válvula solenoide, el sensor de elevación y la válvula EGR forman una única unidad (tal y como se muestra en la figura 6). La localización de fallos también se hace más complicada por el hecho que la EGR tiene lugar en el interior de la culata, a través de un conductor que conecta los colectores de escape y admisión.

Ford, como siempre, tiene algunos nombres y acrónimos interesantes para los componentes incluidos en su sistema de EGR. Para empezar, el solenoide de control se conoce como regulador electrónico de vacío (EVR) y su método de control de la cantidad de EGR es un sistema electrónico de realimentación de presión diferencial (DPFE). El sensor DPFE (tal y como se muestra en la figura 3) mide la presión en el interior del tubo EGR a cualquier lado de una restricción (venturi). Esta diferencia de presión se convierte en una tensión y se envía al ECM como referencia. De nuevo, el ECM contiene un mapa para la cantidad correcta de EGR y si ésta es diferente, el ECM ajusta el control del EVR para adaptar la cantidad de gases que pasan al colector de admisión.

Los diagramas de circuito para los sistemas Ford y GM pueden encontrarse en las 4 y 5.

Fig. 3	Fig. 4

Fig. 5	Fig. 6

Sensor de temperatura del refrigerante

Ejemplo de forma de onda del sensor de temperatura del refrigerante

El sensor de temperatura del refrigerante (CTS) es un pequeño dispositivo de dos conexiones que tiene la función de informar de la temperatura del motor al módulo de control del motor (ECM). Es esta señal la que determinará el nivel de enriquecimiento para calentamiento del motor y la velocidad de ralentí rápido del motor. 

Este sensor normalmente tendrá un coeficiente de temperatura negativo (NTC), lo que significa que la resistencia se reducirá a medida que aumente la temperatura. Un sensor de coeficiente de temperatura positivo (PTC) no suele ser habitual, ya que el NTC y su resistencia reaccionarían a la temperatura de forma contraria.

Para aumentar la capacidad de conducción y el rendimiento del vehículo en coches sin catalizador de antes de 1992, la resistencia puede alterarse al insertar una resistencia en serie con el sensor de temperatura del refrigerante, no obstante, esta resistencia debe calcularse antes de su inserción. Esta modificación no puede implementarse en motores equipados con un convertidor catalítico, ya que este aporte extra de combustible alteraría la naturaleza correctora de la sonda lambda o del sensor de oxígeno.

Los sensores son específicos de los fabricantes y las salidas variarán significativamente aunque puedan parecer idénticos. Cualquier mala conexión en este circuito introducirá una resistencia extra en serie y falseará las lecturas del ECM. La observación de la resistencia en la toma múltiple del ECM confirmará este punto.

El sensor de temperatura del refrigerante (CTS) será siempre un dispositivo de dos cables con una tensión de alimentación de aprox. 5 voltios.

El propio sensor tiene la capacidad de alterar su resistencia con un cambio en la temperatura del motor. La mayor parte de los sensores tienen un coeficiente de temperatura negativo (NTC) que provoca una reducción en la resistencia del componente a medida que aumenta la temperatura. El cambio en la resistencia alterará por tanto la tensión observada en el sensor y podrá controlarse para detectar cualquier discrepancia en su intervalo operativo. Al seleccionar una escala temporal de 500 segundos, conecte el osciloscopio al sensor y observe la tensión de salida. Arranque el motor y en la mayoría de los casos, la tensión se iniciará entre 3 y 4 voltios, no obstante, esta tensión dependerá de la temperatura del motor, ya que la cuando la temperatura aumenta, la resistencia disminuye y la tensión también registra una caída. 

El cambio en la tensión suele ser lineal, sin cambios bruscos. Si el CTS muestra un fallo a determinadas temperaturas, éste será el único modo de detectarlo.

NOTA:- El sistema GM Simtec tiene un punto en el que la tensión cambia de forma significativa durante el periodo de calentamiento, este punto se describe en la sección de notas de la página de la forma de onda del  sensor de temperatura del refrigerante (GM).

Diagnóstico a bordo OBD II

Obd ii from Giovanny Puente

Medidor de flujo de aire - Hilo caliente

Conecte un terminal de pruebas BNC en el canal A del PicoScope, coloque una brida de cocodrilo grande y negra en el terminal de pruebas con la moldura negra (negativo) y una sonda de acupuntura o multímetro en el terminal de pruebas con la moldura roja (positivo). Coloque la brida de cocodrilo negra en el terminal negativo de la batería y conecte la sonda al terminal de salida del sensor de flujo de aire con la sonda de acupuntura o multímetro tal y como se ilustra en la figura 7.1. Si no puede acceder al terminal o a la toma con una sonda, tal vez se pueda utilizar una caja o un terminal de enroscado si dispone del mismo.

Fig. 7.1

Al comprobar el medidor de flujo de aire, puede que se necesiten varios intentos para "centralizar" la forma de onda al capturar la salida.

Con la forma de onda de ejemplo mostrada en la pantalla, puede pulsar la barra espaciadora para iniciar la consulta de las lecturas en vivo. Pise el acelerador de forma rápida para pasar de ralentí a aceleración máxima y observe la forma de onda.

Ejemplo de medidor de flujo de aire - forma de onda en hilo caliente

Medidor de flujo de aire - notas sobre la forma de onda en hilo caliente

La salida de tensión del medidor de flujo de aire (AFM) debería ser lineal respecto al flujo de aire y ésta puede medirse en un osciloscopio y debería ser similar al ejemplo mostrado. La forma de onda debería mostrar aproximadamente 1,0 voltios con el motor a ralentí, esta tensión aumentará con la aceleración del motor y el volumen de aire aumentará produciendo un pico inicial. Este valor máximo se debe al influjo inicial de aire y desciende momentáneamente antes de que la tensión vuelva a subir hasta otro pico de aproximadamente 4,0 ó 4,5 voltios. No obstante, esta tensión dependerá de a qué nivel se aceleré el motor, una tensión inferior no significa necesariamente un fallo en el AFM. 

Al desacelerar, la tensión caerá bruscamente al cerrar la mariposa del acelerador, reduciendo el flujo de aire, y el motor regresará al estado de ralentí. La tensión final caerá gradualmente en un motor equipado con una válvula de control de velocidad de ralentí, ya que ésta hará que el motor regrese al ralentí base con una función característica anticalado. Esta función normalmente sólo afecta a la velocidad del motor a partir de 1.200 rpm hasta volver al estado de ralentí.

Se utiliza una base de tiempo de aproximadamente 10 segundos más, lo que permite al operador visualizar la tensión de salida del AFM en una pantalla, desde el ralentí, pasando por la aceleración y regresando al ralentí. La "estática" de la forma de onda se debe al cambio en el nivel de vacío de los impulsos de inducción con el motor en funcionamiento. 

Información técnica - medidores de flujo de aire de hilo caliente

Esta forma particular de medidor de flujo de aire es, en muchos aspectos, ventajosa respecto al medidor de vano de aire convencional, ya que ofrece muy poca resistencia al flujo del aire de admisión. El flujo de masa de aire se mide gracias al efecto de refrigeración en un cable calentado suspendido en el conducto de aire y es este efecto de refrigeración del flujo de aire en el cable lo que indica el Módulo de control electrónico (ECM) la cantidad de aire de admisión.

El AFM vuelve a estar situado entre el filtro de aire y la mariposa del acelerador. En el interior del componente hay dos cables, uno de ellos se utiliza para transferir la temperatura del aire de admisión, mientras que el otro se caliente hasta alcanzar una temperatura alta (aproximadamente 120ºC) al pasar una pequeña corriente a través del mismo. Cuando el aire fluye a través del cable calentado, tiene un efecto enfriador sobre el mismo, haciendo que la temperatura cambie; un pequeño circuito en el interior del componente aumentará la corriente que pasa a través del cable para mantener la temperatura y es el reconocimiento de esta corriente la que indica al ECM el flujo de masa de aire.

La corriente suministrada al cable calentado alterará el flujo del aire de forma proporcionada. Cualquier cable constantemente calentado formará un revestimiento de óxido; para limpiar el cable después de cada trayecto, una corriente pasa a través el cable, calentándolo hasta aproximadamente 1.000ºC, quemando y eliminando cualquier capa exterior, asegurando un cable limpio para la siguiente ocasión en la que se ponga en marcha el vehículo.

Fig. 7.2

La Figura 7.2 muestra un medidor de flujo de aire de hilo caliente.

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Bus de datos del vehículo (bus CAN)

Cómo conectar el osciloscopio al realizar una prueba de seguimiento dual:-
CAN alto y CAN bajo

Conecte el terminal de comprobación BNC al canal A del osciloscopio y el otro terminal de comprobación BNC al canal B. Conecte una brida de cocodrilo a cada uno de los conectores moldeados negros (toma de tierra) de los terminales de comprobación BNC, y acóplelos al terminal de la batería del vehículo o un punto de toma de tierra en buen estado en el chasis. Acople una de las sondas de prueba a cada uno de los conectores moldeados rojos de los terminales de comprobación BNC. Utilizando el manual técnico del vehículo, identifique los pins CAN-H y CAN-L en un punto accesible de la red CAN. (Normalmente disponible en el conector multiusos de cada ECU de la red.) Conecte con cuidado la sonda a la parte posterior del conector multiusos, utilizando Ch A para CAN-H y Ch B para CAN-L. Alternativamente, utilice el cuadro de salida del fabricante. Pulse la barra espaciadora del PC para ver datos en vivo. Puede que se necesite activar el encendido del vehículo. Las formas de onda CAN-H y CAN-L aparecerán ahora en la pantalla, tal y como se muestra a continuación:

Ejemplo de formas de onda de VDB (CAN-H & CAN-L)

Notas de forma de onda de VDB (CAN-H & CAN-L)

En esta visualización podemos verificar que los datos se intercambian de forma continua en el bus CAN y es posible comprobar que los niveles de tensión pico a pico son correcto y que hay una señal presente en ambas líneas CAN. El CAN utiliza una señal diferencial y la señal de la línea debería ser una imagen coincidente de los datos de la otra línea. El motivo habitual para examinar las señales CAN es cuando se detecta un fallo e CAN por parte del OBD, o para comprobar la conexión CAN a un modo CAN que parezca sospechoso. (ECU) El manual del fabricante del vehículo debe consultarse para obtener los parámetros precisos de forma de onda.

Los siguientes datos de CAN se capturan con una base temporal mucho más rápida y permiten la visualización de los cambios de estado individuales. Esto permite la comprobación de la duplicación de las señales y la coincidencia de los extremos.

Formas de onda típicas CAN-H y CAN-L en detalle

Aquí podemos ver claramente que las señales son idénticas y opuestas, y que tienen la misma amplitud. Los bordes son limpios y coinciden entre sí. Esto muestra que el VDB (Bus CAN) permite la comunicación entre los nodos y la unidad de control CAN. Esta prueba verifica de forma eficaz la integridad del bus en este punto de la red CAN, y si una ECU (nodo) concreta no responde correctamente, es probable que el fallo se deba a la propia ECU. El resto del bus debería debería funcionar correctamente.

Puede que sea necesario comprobar el estado de las señales presentes en el conector de cada ECU de la red CAN, a modo de comprobación final. Los datos de cada uno de los nodos siempre serán los mismos en el mismo bus. Recuerde que muchos de los datos del VDB son críticos para la seguridad, así que no utilice sondas de conexión sobre aislantes en líneas VDB (Bus CAN).

Información técnica - Bus de datos del vehículo (bus CAN)

El bus CAN (CANbus) es un sistema de comunicación en serie utilizado en muchos vehículos a motor para conectar sistemas y sensores de forma individual, como alternativa a los conjuntos convencionales de varios cables.

Se trata de un acrónimo para Red de área del controlador. Cada vez es más habitual en coches de pasajeros y vehículos comerciales.

Entre sus ventajas se incluyen ahorros de peso significativos, facilidad de fabricación y más opciones para el diagnóstico a bordo.

Entre las desventajas se incluyen un mayor coste y la necesidad de conocimientos especializados a la hora del mantenimiento y reparación del vehículo.

La mayoría de las redes CAN de vehículos de motor funcionan con una velocidad de bus de 250KB/s ó 500KB/s, aunque hay sistemas disponibles para su funcionamiento hasta a 1 MHz.

El corazón de un bus CAN es el controlador CAN. Éste se conecta a todos los componentes (Nodos) de la red a través de los cables CAN-H y CAN-L. La señal es diferencial, es decir, cada una de las líneas CAN está referenciada a otra línea, no a la toma de tierra del vehículo. Esto supone unas ventajas significativas desde el punto de vista de la reducción de ruido cuando se utiliza en entornos ruidosos eléctricamente como los vehículos a motor. Cada nodo de la red tiene un identificador único. Puesto que las ECUs del bus se encuentran conectadas en paralelo, todos los nodos ven todos los datos, todo el tiempo. Un nodo sólo responde cuando detecta su propio identificador. Por ejemplo, cuando la ECU del ABS envía el comando para activar la unidad ABS, responde de forma adecuada, mientras el resto de la red ignora el comando. Los nodos individuales puede retirarse de la red sin afectar al resto de nodos.

Puesto que muchos componentes diferentes de vehículos pueden compartir el mismo hardware de bus, es importante que el ancho de banda disponible en el bus CAN se asigne primero a los sistemas de seguridad más importantes. Los nodos suelen tener asignado uno o varios niveles de prioridad. Por ejemplo, los controles del motor, frenos y airbags son de la máxima importancia desde el punto de vista de la seguridad, por lo que los comandos para activar estos sistemas tienen la máxima prioridad (1) y se accionarán antes de otros elementos menos importantes. Los dispositivos de audio y navegación tienen una prioridad media (2) y la activación de la iluminación tiene la prioridad inferior (3). Los últimos modelos utilizan hasta 3 redes CAN independientes, normalmente de diferentes velocidades, conectadas entre ellas por puertas de enlace. Por ejemplo, las funciones de gestión del motor pueden estar en un bus de alta velocidad a 500 KB/s mientras los sistemas del chasis funcionan en un bus CAN a 250 KB/s. Las funciones de mantenimiento, por ejemplo, ICE, satnav, retrovisores, etc, se encuentran en un bus de velocidad lenta que puede tener una única línea denominada bus LIN. Los datos de una de las 3 redes están disponibles para las otras 2 a través de puertas de enlace para permitir, por ejemplo, la obtención de datos del sistema de gestión del motor por parte de la transmisión y viceversa.

Un proceso conocido como arbitraje decide la prioridad de cualquier mensaje. En la práctica, para el usuario, todas las acciones pueden parecer inmediatas.

El bus CAN se está haciendo cada vez más común en los vehículos actuales y se harán más comunes todavía a medida que la tecnología avance y reduzca sus costes.

Nota especial: idoneidad del osciloscopio

En términos de automoción, las señales del bus CAN son rápidas. Esto supone una gran exigencia para el osciloscopio. Para las señales de bus CAN de 250 kHz, el PicoScope/3 proporciona resultados aceptables, pero para señales del bus CAN de más alta velocidad o para análisis detallados de formas de onda, se recomienda el uso de uno de nuestros osciloscopios más rápidos.

Nuevas tecnologías v cambio manual electrónico from Giovanny Puente

DICCIONARIO-AUTOMOTRIZ by Pier Angelo Palumbo