sistema electrico y electronico automotriz

EL SISTEMA DE ENCENDIDO

El circuito de encendido utilizado en los motores de gasolina, es el encargado de hacer saltar una chispa eléctrica en el interior de los cilindros, para provocar la combustión de la mezcla aire-gasolina en el momento oportuno. La encargada de generar una alta tensión para provocar la chispa eléctrica es "la bobina". La bobina es un transformador que convierte la tensión de batería 12 V. en una alta tensión del orden de 12.000 a 15.000. Una vez generada esta alta tensión necesitamos un elemento que la distribuya a cada uno de los cilindros en el momento oportuno, teniendo en cuenta que los motores policilindricos trabajan en un ciclo de funcionamiento con un orden de explosiones determinado para cada cilindro (ejemplo: motor de 4 cilindros orden de encendido: 1-3-4-2). El elemento que se encarga de distribuir la alta tensión es el "distribuidor o delco". La alta tensión para provocar la chispa eléctrica en el interior de cada uno de los cilindros necesita de un elemento que es "la bujía", hay tantas bujías como numero de cilindros tiene el motor.



SISTEMA DE ENCENDIDO CONVENCIONAL



En el esquema inferior vemos un "encendido convencional" o también llamado "encendido por ruptor".

•BOBINA
De la bobina poco hay que decir ya que es un elemento que da pocos problemas y en caso de que falle se cambia por otra (no tiene reparación). La bobina de encendido no es mas que un transformador electrico que transforma la tensión de bateria en un impulso de alta tensión que hace saltar la chispa entre los electrodos de la bujía.La bobina esta compuesta por un núcleo de hierro en forma de barra, constituido por laminas de chapa magnética, sobre el cual esta enrrollado el bobinado secundario, formado por gran cantidad de espiras de hilo fino de cobre (entre 15.000 y 30.000) debidamente aisladas entre sí y el núcleo. Encima de este arrollamiento va enrrollado el bobinado primario, formado por algunos centenares de espiras de hilo grueso, aisladas entre sí y del secundario. La relación entre el numero de espiras de ambos arrollamiento (primario y secundario) esta comprendida entre 60 y 150.

•DISTRIBUIDOR

El distribuidor también llamado delco a evolucionado a la vez que lo hacían los sistemas de encendido llegando a desaparecer actualmente en los últimos sistemas de encendido. En los sistemas de encendido por ruptor, es el elemento mas complejo y que mas funciones cumple, por que ademas de distribuir la alta tensión como su propio nombre indica, controla el corte de corriente del primario de la bobina por medio del ruptor generandose así la alta tensión. También cumple la misión de adelantar o retrasar el punto de encendido en los cilindros por medio de un "regulador centrifugo" que actúa en función del nº de revoluciones del motor y un "regulador de vació" que actúa combinado con el regulador centrifugo según sea la carga del motor (según este mas o menos pisado el pedal del acelerador).

El distribuidor o delco es accionado por el árbol de levas girando el mismo numero de vueltas que este y la mitad que el cigüeñal. La forma de accionamiento del distribuidor no siempre es el mismo, en unos el accionamiento es por medio de una transmisión piñon-piñon, quedando el distribuidor en posición vertical con respecto al árbol de levas (figura derecha). En otros el distribuidor es accionado directamente por el árbol de levas sin ningún tipo de transmisión, quedando el distribuidor en posición horizontal (figura de abajo).

ENCENDICO CON AYUDA ELECTRONICA


El encendido covencional por ruptor se beneficia de la aplicación de la electrónica en el mundo del automóvil, salvando así los inconvenientes del encendido por ruptor que son: la aparición de fallos de encendido a altas revoluciones del motor así como el desgaste prematuro de los contactos del ruptor, lo que obliga a pasar el vehículo por el taller cada pocos km. A este tipo de encendido se le llama: "encendido con ayuda electrónica" (figura derecha), el ruptor ya no es el encargado de cortar la corriente eléctrica de la bobina, de ello se encarga un transistor (T). El ruptor solo tiene funciones de mando por lo que ya no obliga a pasar el vehículo por el taller tan frecuentemente, se elimina el condensador, ya no es necesario y los fallos a altas revoluciones mejora hasta cierto punto ya que llega un momento en que los contactos del ruptor rebotan provocando los consabidos fallos de encendido.

ENCENDIDO ELECTRONICO SIN CONTACTOS

Encendido electrónico sin contactosUna evolución importante del distribuidor o delco vino provocada por la sustitución del "ruptor", elemento mecánico, por un "generador de impulsos" que es un elemento electrónico. Con este tipo de distribuidores se consiguió un sistema de encendido denominado: "Encendido electrónico sin contactos" como se ve en el esquema de la figura inferior...

El distribuidor dotado con "generador de impulsos" es igual al utilizado en los sistemas de encendido convencionales, es decir, cuenta con los elementos de variación del punto de encendido ("regulador centrifugo" y "regulador de vació") y de mas elementos constructivos. La diferencia fundamental esta en la sustitución del ruptor por un generador de impulsos y la eliminación del condensador.El generador de impulsos puede ser de tipo: "inductivo", y de "efecto Hall".

ENCENDIDO ELECTRICO INTEGRAL

Encendido electrónico integralUna vez mas el distribuidor evoluciona a la vez que se perfecciona el sistema de encendido , esta vez desaparecen los elementos de corrección del avance del punto de encendido ("regulador centrifugo" y "regulador de vació") y también el generador de impulsos, a los que se sustituye por componentes electrónicos. El distribuidor en este tipo de encendido se limita a distribuir, como su propio nombre indica, la alta tensión procedente de la bobina a cada una de las bujías.

ENCENDIDO ELECTRONICO POR DESCARGA DE CONDENSADOR

Encendido electrónico por descarga de condensadorEste sistema llamado también "encendido por tiristor" funciona de una manera distinta a todos los sistemas de encendido tratados hasta aquí. Su funcionamiento se basa en cargar un condensador con energía eléctrica para luego descargarlo provocando en este momento la alta tensión que hace saltar la chispa en las bujías.Este tipo de encendido se aplica en aquellos vehículos que funcionan a un alto nº de revoluciones como coches de altas prestaciones o de competición, no es adecuado para los demás vehículos ya que tiene fallos de encendido a bajas revoluciones. La chispa de encendido en las bujías resulta extraordinariamente intensa. aunque su duración es muy corta, lo que puede provocar fallos de encendido, para solucionar este inconveniente se aumenta la separación de los electrodos de las bujías para conseguir una chispa de mayor longitud.El transformador utilizado en este tipo de encendido se asemeja a la bobina del encendido convencional solo en la forma exterior, ya que en su construcción interna varia, sobre todo la inductancia primaria que es bastante menor.


Como se ve en el esquema inferior el distribuidor es similar al utilizado en los demás sistemas de encendido, contando en este caso con un generador de impulsos del tipo de "inductivo". Dentro de la centralita electrónica tenemos una fuente de tensión continua capaz de subir los 12V. de batería a 400V. También hay un condensador que se cargara con la emergía que le proporciona la fuente de tensión, para después descargarse a través de un tiristor sobre el primario del transformador que generara la alta tensión que llega a cada una de las bujías a través del distribuidor. Como se ve aquí el transformador de encendido no tiene la misma misión que la bobina de los sistemas de encendido mediante bobina, pues la energía no se acumula en el transformador, sino en el condensador

LA ELECTRONICA EN LA INDUSTRIA AUTOMOTRIZ

INTRODUCCIÓN

Actualmente la mayoría de los vehículos, o prácticamente todos, contienen todos los sistemas de control electrónico disponibles:

Sistema antibloqueo de ruedas en el momento de frenado del vehículo. (ABS) Antilock Brake System.
Control electrónico de velocidad. (Control de Velocidad de Crucero). Electronic Speed Control.
Control electrónico del motor. Electronic Engine Control.
Control de climatización. Climate Control.
Sistemas de dirección y suspensión. Steering and Suspensión System.
Sistema de bolsas de seguridad de inflado automático suplementarias. Supplemental Air Bag System.
Instrumentación electrónica. Electronic Instrumentation.
Cada uno de estos sistemas tienen un punto en común, son todos sistemas controlados electrónicamente. Estos sistemas contienen componentes eléctricos que proveen constantemente información a varias unidades procesadoras de señal. Estas unidades procesadoras interpretan la información recibida y realizan ajustes a medida que es necesario, de modo de mantener las condiciones óptimas de operación del sistema.

Sistema Antibloqueo de Ruedas

Este sistema previene, durante un frenado de emergencia, el bloqueo de alguna o de todas las ruedas del vehículo de forma automática. Esto es logrado por medio de la modulación hidráulica de la presión en el circuito de frenos. Un sistema típico de ABS incluye un módulo de control (electronic controller), sensores de velocidad de giro de ruedas (wheel speed sensors), una unidad de control hidráulico (HCU) y el cableado correspondiente al conexionado del conjunto.

La inteligencia del sistema antibloqueo está contenida en el módulo de control electrónico. El módulo de control monitorea la operación del sistema en todo momento. El módulo de control procesa la información proveniente de los censores de velocidad colocados en cada rueda. Cuando se actua sobre los frenos, si el módulo de control electrónico detecta que alguna rueda está en la condición de bloqueo, enviará las órdenes correspondientes al HCU (Unidad de Control Hidráulico) de modo que la presión de frenado sea reducida en esa rueda.

Control Electrónico de Velocidad

El Sistema de Control Electrónico de Velocidad es utilizado para mantener una velocidad de marcha constante del vehículo, velocidad que previamente ha sido seleccionada por el conductor. El sistema está formado por un conjunto de servo control, sensor de velocidad del vehículo, módulo de control electrónico, componentes eléctricos y de vacío.

En determinadas aplicaciones, el sistema de control de velocidad está integrado en el PCM (Control Electrónico de Motor) y en otras aplicaciones este control está contenido como módulo aparte. Cuando el conductor activa el sistema de control de velocidad, el módulo de control electrónico controla la frecuencia de la señal procedente del sensor de velocidad, esta información es almacenada como dato. Cuando la frecuencia de la señal cambia, el módulo de control activa el conjunto de servo control con el fin de mantener constante la velocidad de marcha.

Sistema Control Electrónico del Motor

En el Módulo de Control Electrónico de Motor (Electronic Engine Control – EEC) se encuentra contenido el centro inteligente del sistema de operación del motor. Este sistema está formado por un Conjunto Electrónico de Control (Electronic Control Assembly – ECA), distintos sensores que envían señales eléctricas conteniendo información hacia las entradas del ECA, señales eléctricas de salida del ECA que constituyen los mandos que este envía hacia los distintos actuadores que maneja y conductores que conectan las entradas, salidas y la alimentación eléctrica del ECA.

El ECA es un Microcomputador que continuamente evalúa o procesa las señales de entrada provenientes del sistema de operación del motor y determina la mejor secuencia de operación para sus órdenes de salida.
El ECA continuamente monitorea las condiciones de operación del motor a través de las informaciones recibidas desde varios sensores localizados en el motor y en el compartimento de motor. Entre otros y solamente citando algunos estos son,

Sensor de Temperatura del Refrigerante del Motor (Engine Coolant Temperature Sensor – ECT)
Sensor de Presión Absoluta (Manifold Absolute Pressure Sensor – MAP)
Sensor de Temperatura del Aire Admitido (Air Charge Temperature – ACT)
Sensor de Velocidad del Vehículo (Vehicle Speed Sensor – VSS)
Sensor de Detonación (Knock Sensor – KS)
Sonda de Oxígeno (Exhaust Gas Oxygen Sensor – EGO).
El ECA maneja cosas tales como la Mezcla de Aire/Combustible, Tiempos de Avance del Encendido y la Velocidad de Rotación del Motor en ralentí, nombrando algunas de las tantas funciones que realiza. Incluidas en estas está el manejo de los Inyectores de Combustible, el Módulo de Encendido, la Válvula de Recirculación de Gases de Escape (EGR) y la Válvula Bypass de Aire Controladora de RPM en Ralenti (ISC – BPA solenoid). Todos estos componentes trabajan en conjunto para lograr el mejor rendimiento del motor y mantener una baja emisión de gases contaminantes.

Transmisión Controlada Electrónicamente

En los sistemas de transmisión controlados electrónicamente, el flujo del fluido a través del cuerpo de la válvula ya no es controlado totalmente por válvulas mecánicas y resortes. En lugar de ello, el flujo del fluido y su dirección son controlados por solenoides localizados sobre el cuerpo de la válvula o dentro de él. Estos solenoides proporcionan un control muy preciso de los cambios de marcha. Los solenoides son controlados por un módulo electrónico que monitorea la velocidad del vehículo, la carga de motor y el ángulo de apertura de la mariposa. En base a estas informaciones determina la relación de marcha apropiada para lograr la mejor condición de manejo.

Sistema Electrónico Control de Climatización

Este sistema utiliza los siguientes componentes periféricos:

Sensor de Temperatura Bajo Sol
Sensor de Temperatura Interior
Sensor de Temperatura Ambiente
Sensor de Temperatura de Motor
El control electrónico mantendrá el interior del vehículo a la temperatura seleccionada por el conductor y regulará el flujo de aire a través de los paneles del tablero, conductos de piso y las boquillas de los desempañadores del parabrisas y ventanillas. Cuando el sistema es situado en el modo AUTOMATICO (AUTO) y la temperatura deseada es seleccionada y prefijada, el control de climatización proporcionará aire caliente o frío automáticamente, de acuerdo a las condiciones de temperatura del habitáculo con respecto a la temperatura seleccionada.

Dirección de Potencia de Asistencia Variable y Suspensión Activa

Algunos modelos de vehículos actuales están equipados con un Sistema de Dirección de Potencia de Asistencia Variable, sensible a la velocidad. El sistema tiene un sensor de velocidad de las ruedas delanteras (sobre las que acciona la dirección), un sensor de velocidad de vehículo, un módulo de control electrónico y una válvula actuadora.

El sistema de dirección variable controla al sensor de velocidad del vehículo (sensor montado en la transmisión) y al sensor de velocidad de ruedas delanteras (localizado en el eje de dirección) para por un lado, determinar la velocidad del vehículo y por otro lado conocer la relación de velocidad entre ambas ruedas y así determinar el ángulo que adoptan. Basándose en la información proveniente de estos sensores, el sistema ajusta el flujo del fluido hidráulico hacia la caja de dirección de potencia por medio de la válvula actuadora localizada en la caja de dirección o en la bomba.

A velocidades elevadas, una pequeña asistencia hidráulica es necesaria. Por el contrario, durante el manejo a bajas velocidades o cuando se realizan maniobras de estacionamiento, mayor asistencia hidráulica es necesaria.

El Sistema de Suspensión Activa utiliza un Módulo de Control Electrónico, Sensores de Variación de Altura del Vehículo y Amortiguadores de Dureza Variable para controlar la amortiguación de la suspensión. El módulo de control controla la información enviada por los sensores del vehículo. Cuando la condición cambia, el módulo de control electrónico activa los solenoides de paso de aire comprimido, de modo de ajustar la altura del vehículo para pasajeros y/o equipaje o para vehículo cargado (pasajeros, equipaje, etc.).

Sistema de Bolsas de Seguridad de Inflado Automático (Air Bag)

Este sistema electrónico puede dar aviso de mal funcionamiento y generar códigos de autodiagnóstico (DTCs). Utiliza sensores de impacto y de seguridad o prevención.

El sistema está dividido en dos subsistemas:

Este subsistema posee bolsa de seguridad de inflado automático y su correspondiente componente de inflado, tanto para el conductor solamente o para el conductor y acompañante (asiento/s delantero/s).
Este subsistema eléctrico incluye los sensores de impacto y monitoreo de diagnóstico. El circuito electrónico de monitoreo chequea continuamente la condición del sistema. El controla a los sensores de impacto y su conexionado, al indicador montado en el panel de instrumentos, la alimentación eléctrica del sistema y a las bolsas en si mismas. Los sensores de impacto y los sensores de seguridad están montados distribuidos en el frente del vehículo.
El propósito de ambos es que de acuerdo a la información recibida el sistema pueda diferenciar si el vehículo ha sufrido un impacto moderado que no requiera el desplegado de las bolsas de seguridad, o si el impacto ha sido lo suficientemente intenso como para que estas deban ser activadas. El sistema está diseñado de modo que se cierre el circuito de masa, cuando el vehículo sufra una fuerza de impacto igual a la generada por un vehículo que desplazándose a 40 km/h impacte contra otro vehículo que se encuentre detenido. El sistema no activará el inflado de las bolsas de aire si solamente recibe confirmación de impacto de alguno de los dos sensores de seguridad.

Los contactos del sensor de seguridad se cerrarán solamente cuando exista una desaceleración del vehículo suficientemente rápida como para hacer necesario el despliegue de las bolsas de aire. Cuando los contactos de un sensor de seguridad se cierran, el circuito de alimentación desde la batería al sistema quedará cerrado. Las bolsas de seguridad de inflado automático solamente se desplegaran cuando al menos un sensor de impacto y uno de seguridad se cierren al mismo tiempo

Instrumentación Electrónica

La mayoría de los sistemas de control electrónico que se han visto anteriormente son sistemas que realizan sus funciones sin dar indicaciones visibles de sus resultados. En los vehículos actuales, en el Panel de Instrumentos, pueden verse claramente los efectos de un sistema electrónico. El Panel de Instrumentos Electrónico consta de un módulo basado en un computador que procesa la información que proviene de sensores y que controla la información presentada en los displays. En estos displays de presentación de información para el conductor pueden estar incluidos el Velocímetro, el Cuentarevoluciones, el Nivel y Presión de Aceite, la Temperatura de Motor, el Nivel de Combustible, la Condición de la Batería e incluir también un Centro de Mensajes.

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