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

SISTEMAS DE CARGA Y ARRANQUE

  

i.                SISTEMA DE CARGA

ii.                ALTERNADOR

El objetivo del circuito de carga es proporcionar una tensión regulada para cargar la batería y reponer la corriente consumida por los circuitos eléctricos del vehículo. El alternador es un agregado relativamente reciente a los automóviles, que reemplaza a la dínamo, que se usaba hasta la década de 1970.

La salida de la dínamo estaba determinada por la velocidad del motor y, a diferencia del alternador, tenía una salida muy baja cuando el motor funcionaba al ralentí. Con el motor en este estado, era común que la luz de advertencia de carga parpadeara y era necesario cambiar periódicamente las escobillas de la dínamo. Estas escobillas eran considerablemente más grandes que las del alternador, puesto que transportaban la corriente de salida total, a diferencia de estas últimas, que transportan la corriente de campo, es decir, la corriente que energiza el electroimán para producir la salida.

La corriente de campo es de seis a ocho amperios aproximadamente.

Las especificaciones del alternador tienden a ser específicas del vehículo, puesto que un modelo básico tiene menor demanda eléctrica que un vehículo con accesorios típicos de primera línea, tales como parabrisas, lunetas traseras y espejos térmicos, luces adicionales, asientos calefactados y con regulación eléctrica, etc.

La salida del alternador, como su nombre implica, es una corriente alterna (CA), que se rectifica para transformarla en corriente continua (CC), a fin de proporcionar el tipo de tensión correcto para reabastecer la batería, manteniéndola a plena carga.

El alternador tiene tres devanados internos bobinados a 120 grados entre fases y requiere nueve diodos en configuración de "puente" para rectificar la salida. La tensión la controla un regulador de estado sólido que la mantiene a un valor predeterminado de 13,5 a 15 voltios aproximadamente. La corriente de salida la determina la demanda del momento: por ejemplo, una batería que acaba de alimentar el motor de arranque durante un período prolongado necesita una salida mayor del alternador que si estuviera totalmente cargada.

La tensión regulada se puede medir con un multímetro, pero esta lectura puede parecer correcta incluso si el alternador tiene un diodo defectuoso que reduce la salida en un 33%. La única manera segura de monitorizar la salida del alternador es observar la forma de onda resultante en un osciloscopio.

Fig. 1.3

La figura 1.3 ilustra el diagrama de cableado de un alternador con sistema de nueve diodos.

Fig. 1.4

La figura 1.4 ilustra un alternador típico.

Alternador "inteligente" del Ford Focus:

El sistema de carga empleado en el Ford Focus es diferente a todos los sistemas de carga que se producen actualmente.

Ford utiliza lo que se denomina sistema de "carga inteligente" Con un sistema de carga convencional, la batería se carga a una tensión determinada por el regulador de tensión, mientras que toda la carga eléctrica se toma de la batería alimentada por el alternador. 

El sistema de carga inteligente permite que la alimentación de tensión proveniente del alternador varíe en función de la temperatura del electrolito de la batería. Se ha comprobado que una batería fría responde mejor a una tensión más alta comparada con una batería caliente, que responde mejor a una tensión ligeramente más baja. La temperatura del electrolito se calcula midiendo la temperatura del aire de admisión cuando el motor se detuvo por última vez y la temperatura actual. A partir de estos dos datos, puede calcularse la temperatura de la batería y enviarle la carga apropiada.

El alternador tiene dos conexiones con el módulo de administración del motor (ECM), que sirven para monitorizar y controlar la salida. Esta monitorización permite también operar la válvula de control de velocidad de ralentí (ISCV) cuando se detectan altas demandas eléctricas y el motor está funcionando al ralentí. El módulo ECM controla también el relé de funcionamiento del motor, que sólo permite que se activen los circuitos con altas demandas de corriente cuando el alternador está cargando, momento hasta el cual dichos componentes permanecen inactivos.

EL ECM es ahora responsable de apagar la "luz de carga" instalada en el tablero de instrumentos. Cuando se pone en marcha el motor con un alternador convencional, la unidad se activa tan pronto se conecta el encendido. Un sistema de "carga inteligente", en cambio, inicia el alternador sólo una vez que arrancó el motor. Esta acción evita un consumo innecesario de tensión en un vehículo con la batería descargada, como también el esfuerzo adicional que implica hacer girar el motor con un alternador en funcionamiento.

Fig. 1.5

La figura 1.5 ilustra el diagrama de bloques de cableado del circuito de carga del Ford Focus.

b.            SISTEMA DE CARGA

Tensión y corriente del alternador - Usando una pinza amperométrica de 0 a 600 A.

Cómo conectar el osciloscopio para medir: tensión y corriente del alternador

Primero enchufar la pinza amperométrica de 600 A en el canal A usando los zócalos correspondientes del cable de prueba, como se ilustra en la figura 1.0.

Fig. 1.0

Es necesario encender la pinza amperométrica y orientarla de forma correcta. Hay una flecha que señala al polo positivo (+) de la batería de un lado y otra que señala al negativo (-) del otro. Una conexión incorrecta causará que la polaridad de la lectura sea errónea: en este caso, el alternador está generando corriente y es de esperar ver una lectura positiva.

Es necesario colocar la pinza alrededor de los cables de la parte posterior del alternador como se ilustra en la figura 1.1. Si no es posible, la pinza se puede colocar en los cables positivos de la batería: si es factible, identifique el cable que conecta el alternador a la batería. Al abrazar todos los cables positivos de la batería, la pinza indicará el balance entre las cargas y la corriente de carga.

Fig. 1.1

Ejemplo con el motor en marcha y los faros delanteros y la luneta térmica trasera encendidos —se tendrá:

2 x faro delantero de 60 vatios	120 vatios
Luneta térmica trasera	120 vatios
Total	240 vatios

La ley de la potencia indica que se debe dividir 240 por 12 lo que equivale a 20. Por lo tanto, debe salir del alternador un mínimo de 20 A.

En el canal B, use uno de los cables BNC para pruebas generales con una pinza cocodrilo roja grande en el cable positivo y una pinza cocodrilo negra grande en el cable egro. Si está trabajando en un vehículo de 24 V, debe conectar primero el atenuador 20:1 al osciloscopio. Conecte la pinza roja al positivo (+) de la batería y la negra al negativo (-) como se ilustra en la figura 1.2.

Fig. 1.2

Con la forma de onda de ejemplo que aparece en la pantalla, puede pulsar la barra espaciadora para comenzar a observar lecturas en vivo.

i.       CORRIENTE / TENSIÓN AL RALENTÍ (12V)

ii.                CORRIENTE / TENSIÓN AL RALENTÍ (24V)

Es importante que el alternador sea capaz de entregar la salida de tensión y corriente correcta. La tensión regulada recomendada varía ligeramente según el fabricante del motor, pero debe estar invariablemente entre 13,5 y 15 voltios. Es igualmente importante que el sistema no se cargue insuficientemente ni se sobrecargue.

La corriente disponible en el alternador también varía en función del tipo de alternador instalado. La corriente que se ve depende del estado de carga de la batería y de las cargas (consumidores) activadas.

Si el alternador tiene un problema específico que reduce la corriente, tal como un diodo defectuoso, dicho problema no se vería usando el mínimo de 20 A o por la caída de la tensión regulada. En cambio, se detectaría cuando se monitoriza la forma de onda del alternador.