Revista Tecnológica Comunicación electrónica del automóvil

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    04-Jan-2017

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    Este documento es propiedad de la Escuela Especializada en Ingeniera ITCA-FEPADE. Derechos Reservados.

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    Desarrollo

    El control electrnico del motor de combus-tin interna se ha desarrollado en los ltimos aos, para hacer ms eficiente la quema de mezcla en motores a gasolina, con el control preciso del momento de salto de arco voltai-co en la buja. Adems el control eficien-te de la pulverizacin, la cantidad de com

    bustible y las pulsaciones del inyector, desa-rrolla un mayor torque en motores de baja ci-lindrada y genera mayor eficiencia en el con-sumo de combustible. mayor eficiencia en el consumo de combustible.

    Para aumentar la intensidad (cantidad de voltaje) que se genera entre los electrodos

    Comunicacin electrnica delautomvil: Sistema CAN-BUS

    Kelmin Roberto Molina1

    Resumen. Este articulo trata sobre los aspectos relacionados a la tcnica de control del motor de combustin interna y los sistemas elctricos utilizados en el automvil, que desde su fabricacin en 1885 es objeto de avances tecnolgicos significativos da a da. El control electrnico del au-tomvil ha permitido que el vehiculo moderno sea ms eficiente, ofrezca mayor seguridad, ma-yor confort y cumplir con estndares que le permite emanar la menor contaminacin posible. Los circuitos electrnicos a bordo del auto han permitido minimizar el riesgo de accidentes en carretera (Seguridad Pasiva), minimizar los daos como consecuencia de una colisin (Seguri-dad Activa), y nos permite, incluso en vehculos de gama alta, disfrutar de las comodidades, entretenimiento y comunicacin de ltima generacin. La tecnologa electrnica con sus componentes cada vez ms eficientes, como parte fundamental del sistema elctrico del automvil, ha permitido el funcionamiento eficiente de los sistemas de frenos ABS (Sistema de Frenos Antibloqueo) Antilock Braking System, el cual evita que una rueda se bloquee por completo y esta pierda la friccin con la carretera, permitiendo al conductor un frenado seguro sin perder el control del vehiculo. El control electrnico permite que la transmisin del vehiculo, sobre todo en las transmisiones automticas, sean estas mismas las que seleccionen la relacin de torque adecuada segn las condiciones de funcionamiento del vehiculo. Cada uno de los sistemas mencionados y muchos ms, por dcadas funcionaron de forma aislada; sensores, actuadores y mdulos de control funcionan de manera eficiente sin que uno se relacione y/o afecte con el otro sistema.

    La Escuela en Ingeniera Atumotriz disear un entrenador Sistema CAN BUS (Controlador de Red de rea) Controller Area Network a partir de un frente de vehculo, el cual servir para el anlisis del funcionamiento, el comportamiento de las seales electricas y el diagnstico de los siste-mas de comunicacin electrnica en el automvil. Servir adems para estudiar los efectos en todos los mdulos de Control ECU (Unidad de control Electrnica) de cada uno de los sistemas a bordo del automvil que utiliza esta red CAN BUS. En este sistema cada uno de los circuitos electrnicos del vehiculo da a conocer las condiciones de funcionamiento a todos los dems sistemas, lo cual permite, como resultado, todas las comodidades, funciones de seguridad y efi-ciencia del vehiculo moderno.

    Palabras clave. Automviles instalaciones elctricas, automviles equipo elctrico, tecnolo-ga automovilstica.

    1Tcnico en Ingeniera Automotriz. Docente Investigador , Escuela Especializada en Ingenieria ITCA-FEPADE, Santa TeclaEmail: Kelmin.molina@itca.edu.sv.

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    de la buja, es necesario el control electrni-co de los sistemas de encendido los cuales pueden ser :

    a) Sistema de encendido con sensor inductivo.

    En ste, una bobina genera una seal elc-trica en base al movimiento de un reluctor, el cual puede ser instalado en el eje motriz (cigeal), en el rbol de levas o en el distri-buidor de encendido.

    Figura1. Sensor inductivo. Genera un voltaje alter-no al girar el reluctor que est instalado en el dis-tribuidor de encendido del vehculo.

    Una seal de voltaje alterno permite que un mdulo de encendido conecte y desconec-te la bobina, la cual transforma el bajo volta-je con que se energiza (14.5 voltios) en arcos voltaicos (35,000 voltios) que, al inflamar la mezcla (aire combustible 14.7:1), proporciona la energa mecnica.

    b) Sistema de encendido con sensor por efecto HALL.

    Es un sensor diseado para aterrizar (conec-tar a negativo) un voltaje de referencia, que al interpretar esta frecuencia de seal digital (toma dos valores de voltaje), conecta y desconecta la bobina de encendido.

    Figura 2. Sensor por efecto Hall. Genera una seal digital que interpreta el mdulo electrnico para conectar y desconectar la bobina de encendido.

    c) Sistema de encendido con sensor ptico.

    En ste se utiliza la luz infrarroja para dar a co-nocer la velocidad y el ngulo de giro del eje del distribuidor de encendido. De este sensor se obtiene la seal de RPM (revoluciones por minuto del motor) y la posicin de los pisto-nes.

    Figura 3. Sensor ptico. Genera una seal digital para determinar la velocidad de giro del motor y la posicin de los pistones y otra para que un mdulo de control electrnico conecte y desco-necte la bobina de encendido.

    d) Sistema de encendido sin distribuidor (DIS).

    En los vehculos donde se instala este siste-ma, se elimina la distribucin mecnica de los arcos voltaicos para cada uno de los cilindros, por lo que se elimina la prdida nor-mal de voltaje que poseen todos los sistemas anteriores.

    Figura 4. Sistema de encendido sin distribuidor mecnico de arcos voltaicos.

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    La electrnica es la protagonista en el control del suministro de combustible para los cilin-dros del motor. Una serie de sensores indican al mdulo electrnico las condiciones de fun-cionamiento del motor de combustin inter-na, determinando la cantidad de combusti-ble a suministrar a travs de los inyectores. Las condiciones de funcionamiento del motor de combustin interna se basa en las seales elctricas de sensores instalados en diferentes partes del motor.

    Figura 5. Esquema de funcionamiento bsico de un sistema de inyeccin electrnica de combus-tible.

    Sistema CAN BUS.

    Las computadoras a bordo del automvil emiten informacion de las condiciones de funcionamiento a todos los dems sistemas. Esto permite mayor control del vehculo, por ejemplo: condiciones de frenado, seleccin de cambio de velocidades, monitoreo de sis-tema de carga, sistema de luces, entre otros.

    Figura 6. Esquema de comunicacin sistema CAN BUS.

    Una de las caractersticas tangibles del siste-ma CAN BUS es la disposicin de los cables por donde viaja la informacin en alta frecuencia, cuyo propsito es que cualquier variacin de voltaje afecte a uno y al otro.

    Es entonces necesario el anlisis de funcio-namiento para dar servicio al sistema de in-yeccin de gasolina, sistema de encendido electrnico, sistemas de suspensin contro-lada, sistema de emisiones de gases, entre otros.

    Figura 7. Diferencia de la disposicin entre el ca-bleado de todos los sistemas elctricos compara-do con el sistema CAN BUS.

    Por estndar de fabricacin cada uno los automviles modernos cuenta con un co-nector de diagnstico, el cual es el enlace a cualquier equipo de diagnstico automotriz.

    Figura 8. Conector que dispone el fabricante para el diagnstico electrnico del sistema CAN BUS, entre otros.

    La Escuela de Ingeniera Automotriz deITCA-FEPADE est ejecutando un proyecto innovador de investigacin aplicada para di-sear y desarrollar un entrenador de sistema CAN BUS. Este simular las condiciones nor-

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    males de funcionamiento del vehculo. Tam-bin proporcionar el medio idneo para el anlisis del sistema en condiciones de fun-cionamiento normal y comprobar la integra-cin de todas las unidades de control a bor-do del vehiculo.

    Conclusin

    El sistema de control y comunicacin CAN BUS, permite a todos los mdulos de control a bordo del automvil, ejecutar la mejor accin en base a las condiciones de fun-cionamiento del vehiculo o motor de nuestro auto, como producto final podemos obtener mejor control de nuestro auto y mayor efi-ciencia del motor de combustin interna.

    Es necesario el anlisis del funcionamiento, a travs del estudio del comportamiento de las seales electricas del sistema, del proceso de diagnstico; por la funcionalidad del siste-ma CAN BUS es ahora un estndar de fabri-cacin, da a da aumenta la cantidad de vehculos que funcionan bajo este estndar.

    Es necesario el anlisis en el funcionamiento para poder dar servicio al vehiculo mo-derno. El equipo electrnico de diagnstico (scanner automotriz) tambin debe de tener las capacidades tcnicas para poder cap-turar la informacion en alta frecuencia con la que el sistema funciona.

    Glosario

    Arco voltaico: pulso de alta tensin de voltaje alterno.

    Bobina de encendido: Transformador elctrico que en cada pulso de funcionamiento aumenta el voltaje base (14.5 Voltios) a pulsos de alta tensin (35,000vol-tios)

    Buja: es el elemento que produce el encendido de la mezcla de combustible y aire en los cilindros, mediante un arco voltaico entre sus electrodos.

    CAN BUS: Controlador de Red de rea

    Conector de diagnstico: interface fisica para instalar equipo de diagnstico

    ECU: unidad de Control Electrnica.

    Frecuencia: Magnitud que mide el nmero de repeti-ciones por unidad de tiempo de cualquier fenmeno elctrico.

    Inyector: Uno de los componentes principales del siste-ma de inyeccin de combustible cuya funcin es intro-ducir una determinada cantidad de combustible a los cilindros del motor.

    Sensor inductivo: conjunto de bobina con imn natu-ral, donde se produce voltaje alterno por induccin magntica.

    Sensor: Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes fsicas.

    RPM: Revolucin de giro por minuto de eje motriz.

    Bibliografa

    CORRECCIN de fallas de los sistemas de encendido electrnico del motor a gasolina: mdulo, gua del es-tudiante. Santa Tecla, El Salvador : ESCUELA Especiali-zada en Ingeniera ITCA-FEPADE. Escuela de Ingeniera Automotriz, 2014. 125 p.

    CORRECCIN de fallas de los sistemas elctricos del au-tomvil : mdulo, gua del estudiante. Santa Tecla, El Salvador : ESCUELA Especializada en Ingeniera ITCA-FE-PADE. Escuela de Ingeniera Automotriz, 2014. 218 p.

    WATSON, Ben. Manual de encendido vol. I. 1. ed. M-xico, D.F. : Prentice-Hall Hispanoamericana, 1996 261 p. ISBN: 968-880-587-4.

    WIKIPEDIA. Fundacin Wikimedia. 16 mayo de 2014. http://es.wikipedia.org/wiki/Inyector

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