Qué es una ECU

Canales Canal es de Medición ECU (ENGINE CONTROL UNIT)

Jonathan Fernando Palacios Sánchez | Metrología | 24 de septiembre de 2012

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Jonathan Fernando Palacios Sánchez Lazo de control ECU

Contenido Descripcion del de l proceso proce so de medicion ........................... ..................................................... ...................................... ............ 4 ¿Qué es una ECU y cómo funciona? ......................................................... ................................................................. ........ 4 Esquema de entrada y salida s alida de señales s eñales a la ECU: ....................... ........................................ ................. 6 Condiciones de aplicación ............................ ...................................................... ................................................... ......................... 7 Estructura ....................... ................................................. .................................................... .................................................... ............................. ... 7 Regulación de los estados de servicio............................................................. servicio............................................................. 7 Caudal de arranque ................................... ............................................................ .................................................. ............................. .... 7 Servicio de marcha ....................... ................................................ .................................................. .......................................... ................. 9 Regulación de ralentí ........................ .................................................. ................................................... ..................................... ............ 9 Regulación de la velocidad de marcha ................................... ...........................................................10 ........................10 Regulación del caudal de referencia ..............................................................10 ..............................................................10 Amortiguación activa de tirones ......................... .................................................. .............................................10 ....................10 Finalidad ......................... ................................................... .................................................... .................................................... ............................12 ..12

ANEXO 1 & 2 SENSOR Y TRANSDUCTOR ........................ ................................................. ................................13 .......13 Sensor CKP (Crankshaft Position Sensor) ........................................ ........................................................14 ................14 Efecto hall................................................................... ............................................................................................ ....................................14 ...........14 Generador ...................... ................................................ .................................................... .................................................... ............................15 ..15

Sensor CMP (Cramshaft Position Sensor) Sensor de posicion de arbol de levas ................................................... ......................... .................................................... ................................................... .............................................16 ....................16 incertidumbre asociada as ociada sensor ckp y cmp ........................ .................................................. .................................17 .......17 Comprobaciones: ......................... .................................................. .................................................. .........................................18 ................18

Sensor MAP (Manifold Absolute Pressure) Sensor de presión absoluta del múltiple ...................... ................................................ .................................................... .................................................... ....................................18 ..........18 Incertidumbre asociada ........................ .................................................. .................................................... ................................20 ......20 Comprobaciones: ......................... .................................................. .................................................. .........................................21 ................21

SENSOR MAF .........................................

.......22


















Comprobaciones: ......................... .................................................. .................................................. .........................................29 ................29

Sensor VSS (Vehicle Speed Sensor) sensor de velocidad del motor ................30 sensores de temperatura ......................... ................................................... ................................................... ................................31 .......31 SENSOR DE TEMPERATURA DEL ANTICONGELANTE DEL MOTOR (ECT) ................................................ ...................... .................................................... ................................................... .............................................31 ....................31 SENSOR DE TEMPERATURA DE AIRE DE ADMISION (IAT) ......................32 SENSOR DE TEMPERATURA DE GAS DE RECIRCULACION DE ESCAPE (EGR) ......................... ................................................... .................................................... .................................................... ................................33 ......33 OPERACION DE SENSORES DE TEMPERATURA ECT, IAT Y EGR E INCERTIDUMBRE ASOCIADA ......................... .................................................. .............................................35 ....................35

Sensor de oxigeno (sonda Lambda) ......................... .................................................. .........................................36 ................36 FUNCIONAMIENTO ......................... ................................................... ................................................... ....................................38 ...........38 Incertidumbre asociada ........................ .................................................. .................................................... ................................41 ......41 Calibración ...................... ................................................ .................................................... .................................................... ............................41 ..41

TPs( sensor de posicion de d e acelerador .............................................................42 .............................................................42 .................................................. ........................ ................................................... ................................................... ..................................................42 ........................42 Incertidumbre asociada ........................ .................................................. .................................................... ................................43 ......43

.................................................. ........................ ................................................... ................................................... ..................................................44 ........................44 Anexo 3 Procesamiento de datos ....................... ................................................. ..................................................45 ........................45 Explicación del Concepto básico de dispositivos digitales modernos, definición de bloques de trabajos: ......................................................... .................................................................................. ............................45 ...45 1) Bloque de Entrada ........................ .................................................. ................................................... ....................................45 ...........45 2) Bloque de Procesamiento P rocesamiento .......................................................... ..........................................................................45 ................45 3) Bloque de salida: ...................... ............................................... .................................................. .........................................45 ................45 4) Bloque de Soporte ........................ .................................................. ................................................... ....................................45 ...........45

ecuaciones para el procesamiento de datos .....................................................47 .....................................................47 Anexo 4 Controlador ...................... ................................................ ................................................... .............................................51 ....................51 Anexo 5 Alarmas y Despliegue de información

...52


















Anexo 6 Actuadores ............................... ........................................................ ................................................... .....................................56 ...........56 Inyectores ...................... ................................................ .................................................... .................................................... ................................56 ......56 Bobinas de encendido ....................................................... ................................................................................ ................................57 .......57 TPA (actuador de cuerpo de mariposa) mar iposa) ....................... ................................................ .........................................59 ................59 Valvula iac ......................... ................................................... .................................................... .................................................... ............................60 ..60 Motoventiladores ........................ .................................................. ................................................... .............................................61 ....................61 Anexo 7 Protocolos ISO & SEA ...................... ................................................ .................................................... ............................63 ..63 Anexo 8 Accionador .................................................... ............................................................................. .........................................68 ................68 Anexo 9Representación del sistema ........................... .................................................... .........................................69 ................69 Diagramas eléctricos ....................... ................................................ .................................................. .........................................69 ................69 Comentarios ......................... ................................................... .................................................... .................................................... ............................70 ..70


















DESCRIPCION DEL PROCESO DE MEDICION ¿QUÉ ES UNA ECU Y CÓMO FUNCIONA? Conocida por sus siglas en ingles engine control unit (unidad de control de motor) es la unidad electrónica de un vehículo la cual controla todos los componentes del automóvil, debido a que en la actualidad el funcionamiento de este es un proceso automatizado. Es muy similar en funciones a la computadora del hogar, diferenciándose ambas en que, mientras la del hogar es capaz de procesar palabras, conectarse a Internet, etc. la del automóvil está especialmente creada para hacer más eficiente al mismo. Estas computadoras tienen innumerables componentes electrónicos en su interior entre los que podemos mencionar a los microprocesadores, en gran número, montados en una placa impresa con cobre, que le permiten realizar cálculos de los más variados tendientes a mejorar la eficiencia del automóvil y generalmente, a nadie le importa como lo hace a excepción de los mecánicos especializados. La ECU avalúa las señales de los sensores externos y las limita al nivel de tensión admisible. Los microprocesadores calculan a partir de estos datos de entrada y según campos característicos almacenados en memoria, los tiempos de inyección y momentos de inyección y transforman estos tiempos en desarrollos temporales de señal que están adaptados al movimiento del motor. Debido a la precisión requerida y al alto dinamismo del motor, es necesaria una gran capacidad de cálculo. A medida que la tecnología avanza, estos micros se hacen cada vez más comunes y avanzados lo que permite el manejo de mucha información proveniente de los sensores. Otra función de las ECU es la de guardar la información de las fallas a los efectos de que puedan ser detectadas por decodificación en los talleres que posean el equipamiento adecuado. Las capacidades de las computadoras de vehículos varían mucho en cuanto a sus prestaciones y modelos de éstos. Es así que, en algunos automóviles las ECU pueden controlar únicamente la inyección de combustible y el sistema de ignición, mientras que en otros, controlan además el tablero de instrumentos, la temperatura interior, el sistema


















El control del paso de combustible hacia los inyectores presentaba una enorme diversidad de requerimientos, lo que obligó al uso de un sistema que manejara una vasta variedad de datos y nada mejor que una computadora para hacerlo. Hasta la aparición de la inyección, los vehículos tenían o venían provistos del carburador, que era el elemento mecánico encargado de controlar el paso del combustible y generalmente no eran lo suficientemente precisos dado que al corregirse en un sentido, se provocaba el desequilibrio en otro sentido. Para un sistema con computadora, las correcciones se efectúan por programa (software) instantáneamente y no en forma mecánica. Con el paso de los años, todas las anomalías que pudieron tener los sistemas de inyección se fueron corrigiendo mediante el uso de computadoras cada vez más poderosas, que mejoraron la performance de los automóviles. Ahora bien, el desarrollo de estas computadoras tiene que ver con el manejo man ejo de datos que se le proporcionan desde afuera o para decirlo de otra manera, mientras que la computadora del hogar recibe datos del Mouse o del teclado, la computadora del automóvil lo hace por medio de los sensores. Estos últimos también fueron sufriendo modificaciones y mejoras para proveer de una información precisa y de calidad a las computadoras. Con las señales de salida se activan las etapas finales que suministran suficiente potencia para los actuadores de regulación de presión del Rail y para la desconexión del elemento, además se activan también actuadores para las funciones del motor (ejemplo: la retroalimentación de gases de escape, actuador de presión de sobrealimentación, relé para la electrobomba de combustible) y otras funciones auxiliares (ejemplo: relé del ventilador, relé de calefacción adicional, relé de incandescencia, acondicionador de aire). Las etapas finales están protegidas contra cortocircuitos y destrucción debida a sobrecargas eléctricas. El microprocesador recibe retroinformación sobre anomalías de este tipo así como sobre cables interrumpidos. Las funciones de diagnóstico de las etapas finales para los inyectores reconocen también desarrollos deficientes de señal. Adicionalmente se retransmiten algunas señales de salida, a través de interfaces, a otros sistemas del vehículo. Dentro del marco de un campo de seguridad, la unidad de control supervisa también el sistema de inyección completo. La activación de los inyectores plantea exigencias especiales a las etapas finales. La corriente eléctrica genera en una bobina con núcleo magnético una fuerza




















inyección) en una fase de corriente de excitación y una fase de retención. La regulación debe funcionar con tal precisión que el inyector funcione en cada margen de servicio inyectado de nuevo de forma reproducible y debe además reducir la potencia de perdida en la unidad de control y en el inyector.

Esquema de entrada y salida de señales a la ECU:


















Luz testigo de aviso de calentadores funcionando; 21- Electrobomba de combustible de baja presión; 22- Compresor de AC; 23- Válvula EGR; 24- Luz testigo de funcionamiento del equipo electrónico; 25- Electroventilador mencionando los principales.

Condiciones de aplicación A la unidad de control se le plantean altas exigencias en lo referente a: - la temperatura del entorno (en servicio de marcha normal, - 40…+85ºC) - la capacidad de resistencia contra productos de servicio (aceite, combustible, etc.) - la humedad del entorno - solicitaciones mecánicas Igualmente son muy altas las exigencias a la compatibilidad electromagnética (CEM) y a la limitación de la irradiación de señales perturbadoras de alta frecuencia.

Estructura La unidad de control se encuentra dentro de un cuerpo metálico. Los sensores, los actuadores y la alimentación de corriente, están conectados a la unidad de control a través de un conector multipolar. Los componentes de potencia para la activación directa de los actuadores están integrados en la caja de la unidad de control, de forma tal que se garantiza una buena disipación térmica hacia la caja. La unidad de control existe tanto con caja estanqueizada, como también con caja no estanqueizada.



































Servicio de marcha Bajo servicio de marcha normal, se calcula el caudal de inyección en función de la posición del pedal del acelerador (sensor del pedal del acelerador) y del número de revoluciones (en la figura, el interruptor pasa a la posición “B” del interruptor). Esto se realiza mediante el campo característico del comportamiento de marcha. Quedan adaptados así de la mejor forma posible el deseo del conductor y la potencia del vehículo.

Regulación de ralentí Al ralentí del motor son principalmente el grado de rendimiento y el régimen del ralentí los que determinan el consumo de combustible. Una gran parte del consumo de combustible de los vehículos motorizados en el denso tráfico rodado, recae sobre este estado de servicio. Por este motivo es ventajoso un régimen de ralentí lo más bajo posible. Sin embargo, el ralentí debe estar ajustado de tal forma que al régimen de ralentí bajo todas las condiciones, como red del vehículo cargada, acondicionador del aire conectado, marcha acoplada en vehículos con cambio automático, servodirección activada, etc., no descienda demasiado y el motor funcione irregularmente o incluso llegue a pararse. Para ajustar el régimen teórico de ralentí, el regulador de ralentí modifica continuamente el caudal de inyección hasta que el número de revoluciones real medido es igual al número de revoluciones teórico preestablecido. El número de revoluciones teórico y la característica de regulación están influidos aquí por la marcha acoplada y por la temperatura del motor (sensor de temperatura del líquido refrigerante). Los momentos de carga externos están acompañados por los momentos de fricción internos que deben ser acompasados por la regulación de ralentí. Estos momentos varían ligeramente pero continuamente durante toda la vida útil del motor y dependen además considerablemente de la temperatura. Regulación de


















Regulación de la velocidad de marcha La regulación de la velocidad de marcha (Tempomat) se ocupa de la circulación a una velocidad constante. El regulador ajusta la velocidad del vehículo a un valor deseado. Este valor puede ajustarse mediante una unidad de operación en el tablero de instrumentos. El caudal de inyección se aumenta o se disminuye continuamente hasta que la velocidad real corresponde a la velocidad teórica ajustada. Si estando conectado el regulador de la velocidad de marcha, pisa el conductor sobre el pedal de embrague o de freno, se desconecta el proceso de regulación. Accionando el pedal del acelerador es posible acelerar superando la velocidad teórica momentánea. Al soltar de nuevo el pedal del acelerador, el regulador de la velocidad de marcha ajusta de nuevo la velocidad teórica vigente. Igualmente es posible, si esta desconectado el regulador de la velocidad de marcha, ajustar de nuevo la última velocidad teórica seleccionada, con la ayuda de la tecla de recuperación.

Regulación del caudal de referencia No siempre debe inyectarse el caudal de combustible deseado por el conductor o físicamente posible. Esto puede tener las siguientes razones: - emisión excesiva de contaminantes, - expulsión excesiva de hollín, - sobrecarga mecánica debido a un par motor excesivo o exceso de revoluciones, - sobrecarga térmica debido a temperatura excesiva del líquido refrigerante, del




















El amortiguador activo de tirones reduce estas oscilaciones periódicas del régimen, variando el caudal de inyección con el mismo periodo de oscilación; al aumentar el número de revoluciones, se inyecta menos caudal; al disminuir el número de revoluciones, se inyecta más caudal. El movimiento de tirones queda así fuertemente amortiguado.




















rápido que la otra, le ordena al sistema que la frene un poco a los efectos de igualarlas a todas en el desplazamiento. Todo esto se hace separadamente y para cada rueda.

Finalidad La finalidad del empleo de las ECUs, fue principalmente el hacer vehículos más eficientes, amigables con el ambiente, es decir que tanto la mezcla estequiométrica de aire y combustible sea la adecuada para el momento de la ignición, como los momentos de la inyección y disparo de bobina sean perfectamente sincronizados teniendo como resultado que las emisiones de gases efecto invernadero sean en menor cantidad, obtener más potencia en un motor aunque sea un motor pequeño




















ANEXO

1

&

2

SENSOR

Y

TRANSDUCTOR El motivo por el cual estos dos anexos están juntos es debido a que en este lazo de control cada sensor al mismo tiempo es su transductor porque su información mandada desde un principio es es ya ya una señal señal eléctrica, eléctrica, por lo tanto llega de forma directa del sensor ala ECU donde esta procesa la señal eléctrica y la convierte en datos por medio de un software.




















Estos sensores proporcionan a la ECU los datos necesarios para poder poner a funcionar los actuadores y hacer que el motor con un rendimiento óptimo cuyo objetivo es no emitir partículas contaminantes al medio ambiente.

SENSOR CKP (CRANKSHAFT POSITION SENSOR) Su única función es informar a la computadora la posición del cigüeñal por medio de pulsos de corriente, con esto la computadora libera pulsaciones con las que enciende los actuadores del sistema de encendido, inyectores y bobina con lo cual hacemos que




















magnético. El campo magnético se activa y desactiva a través del disco giratorio que pasa junto a los dos objetos. El efecto de un campo magnético capaz de pasar a través de una de las "ventanas" detendrá el flujo de tensión. Cuando la "ventana" se cierra, el flujo se restaura. Esta acción producirá una onda cuadrada digital que será reconocida por el ECM o el amplificador y no necesitará la circuitería del activador Schmitt para convertir la señal analógica en una señal digital. El sensor tendrá sus tres conexiones características, que son: una conexión de tensión de alimentación, una toma de tierra y la señal de salida. Al comprobarse con un osciloscopio, la onda cuadrada variará en amplitud, esto no se considera un problema ya que lo importante es la frecuencia, no la altura de la tensión. La salida también puede medirse en un multímetro con capacidad para medir frecuencias.

Generador : En este tipo el sensor CKP está compuesto internamente por un imán rodeado por un embobinado, entonces al pasar los dientes del piñón cerca del sensor se produce cambios en el campo magnético que se forma por la presencia del imán, esa variación trabaja sobre el embobinado generando impulsos cada vez que uno de dichos dientes pasa cerca al sensor.






















SENSOR CMP (CRAMSHAFT POSITION SENSOR) SENSOR DE POSICION DE ARBOL DE LEVAS Trabaja conjuntamente con el sensor CKP, se encarga de informar al ECM la posición del cilindro número






















INCERTIDUMBRE ASOCIADA SENSOR CKP Y CMP






















Comprobaciones: Revisión superficial, revisar visualmente si el sensor presenta suciedad, roturas, revisar que las conexiones estén en buen estado. Resistencia, con un óhmetro comprobar la resistencia del sensor, esta debe oscilar entre 250 y 1500 ohms. Continuidad, comprobar con la ayuda de un multímetro la continuidad delos cables. Comprobar si la forma de la onda es correcta mediante un osciloscopio






















Se encuentra ubicado en el múltiple de admisión, entre la mariposa de aceleración y las válvulas de admisión, ya sea conectado directamente al múltiple o a través de cañerías flexibles. Se encarga de medir la variación de presión que se genera al entrar el motor en funcionamiento y la convierte en una señal de voltaje que es enviada a la computadora del






















Incertidumbre asociada Cuando se reconoce una presión alta (chip extendido) se necesita una mayor entrada de combustible, mientras que si el chip no está expuesto a una gran presión se necesitara una menor cantidad de combustible.






































































platino pierda calor con lo que disminuiría su temperatura y entonces lo que sucede en esos milisegundos, es que el circuito de control electrónico dentro del sensor compensará esa pérdida de calor del cable al enviar más corriente
































































































































































































































































































































































































































































































































































MOTOVENTILADORES Consiste en un motor eléctrico de dos velocidades el cual es accionado por la computadora en el momento indicado para enfriar la temperatura del líquido antiebullente/antirefrigerante



































Anexo 7 Protocolos ISO & SEA La EPA (Agencia De Protección Al Ambiente) estableció una norma que dicta que todos los vehículos que fueron vendidos en USA a partir de 1996 debían contar con un conector trapezoidal de 16 pines para el sistema de autodiagnóstico conocido hoy como OBD II, por lo cual, desde esa fecha, se normalizó la conexión a la computadora del auto aunque se empleen diferentes protocolos para comunicar esta computadora con algún elemento de cómputo exterior. De esta manera los técnicos con un solo cable podrán acceder a una gama completa de vehículos teniendo que, buscar así un equipo que aunque cuente Con el conector siga cubriendo los diferentes protocolos que usan cada fabricante En Europa muchos fabricantes se establecieron este conector como base en la mayoría de sus vehículos a partir del 2001 conocido como el EOBD. Cualquier vehículo americano, europeo o asiático que no cuente con el conector de 16 pines para fácil identificación se le llamará vehículo OBD I. Los protocolos más usados en OBD II son los siguientes: : General Motors. SAE j1850 VPW SAE j1850 PWM : Ford, Lincoln y Mercury. ISO 9141-2, ISO ISO 14230-4 (KWP2000) EOB D : Chrsyler, Jeep, Dodge, Europeos y Asiáticos. P r o t o c o l o S A E J 1 8 50 50

Debemos aclarar que el “BUS SAE J1850” es un bus empleado para diagnóstico y adquisición de datos en vehículos. El bus J1850 puede operar de dos formas; mediante una señal PWM de 41.6Kbps de dos hilos de información diferencial o por medio de una Señal VPW de 10.4Kbps de un solo hilo. El protocolo de comunicaciones establece una longitud máxima para la transmisión de datos de 32 metros, pudiendo conectar 32 nodos. Fue desarrollado en 1994 y es posible que en poco tiempo sea reemplazado por protocolos más modernos. Se trata de un protocolo clase B. En este protocolo, un estado alto o “1” lógico puede tomar tensiones de entre


















de aplicación masiva), es muy parecido al protocolo CAN ya que se aplica en automotores y permite el uso de uno o dos cables con dos velocidades de transmisión y dos técnicas de codificación del bit (PWM: modulación por ancho de pulso y VPW: modulación variable del ancho de pulso). Para la detección de errores emplea CRC o Checksum dependiendo del formato del mensaje y de la técnica de modulación seleccionada. Una Interfase de comunicaciones J1850 permite interconectar una amplia variedad de microcontroladores con muy poca atención del sistema o microcontrolador principal. Proto colo ISO 1576 157655-4 4 (CAN (CAN B us):

Este protocolo se empezó a usar en Europa a mediados del año 97, el cual utiliza comunicación Bus de banda ancha entre sus módulos y el conector de diagnóstico. Muchos modelos europeos como el BMW, ya cuentan con este protocolo desde el 2001. En USA este protocolo es obligatorio para cualquier vehículo que se ha vendido a partir del 2008 en ese país. Este protocolo es conocido hoy como el CAN BUS. Los vehículos con protocolo CAN-BUS a partir del 2001 usan el mismo conector de 16 pines establecido por la norma de la EPA. Los comandos AT son instrucciones codificadas que conforman un lenguaje de comunicación entre el hombre y un terminal tipo modem. En un principio, el juego de comandos AT fue desarrollado en 1977 por Dennis Hayes como un interfaz de comunicación con un modem para así poder configurarlo y proporcionarle instrucciones, tales como marcar un número de teléfono. Más adelante, con el avance del baudio, fueron las compañías Microcomm y US Robotics las que siguieron desarrollando y expandiendo el juego de comandos hasta aniversalizarlo. Los comandos AT se denominan así por la abreviatura de “attention”.Aunque la

finalidad principal de los comandos AT es la comunicación con módems, otros servicios los toman como lenguaje de comunicación. Por ejemplo, la telefonía móvil GSM también ha adoptado como estándar este lenguaje para poder comunicarse con sus terminales. De esta forma, todos los teléfonos móviles GSM poseen un juego de comandos AT específico que sirve de interfaz para configurar y proporcionar instrucciones a los terminales. Este juego de instrucciones puede


















fabricante, en función del protocolo elegido, utiliza un sistema de escaneo para poder leer los códigos de error que permitan identificar las fallas. Es por eso que comenzamos a explicar el funcionamiento del circuito integrado LM327, fabricado exclusivamente para satisfacer las necesidades de la mayoría de los protocolos empleados en diagnóstico automotor. Estructura de Programación con Comandos AT Cuando se quiere realizar una comunicación por medio de comandos AT se debe hacer una petición y el terminal remoto debe dar una respuesta. La sintaxis de una petición es, por ejemplo: AT + CFCO Donde: (AT+CFCO) es el comando y (carriage return) indica que finaliza el mensaje. Luego, el terminal remoto puede responder en forma correcta o incorrecta. La estructura de una respuesta correcta es la siguiente: ON BOARD SYSTEM OK Donde: es la secuencia de inicio, ON BOARD SYSTEM es la respuesta y representa la secuencia del final del mensaje; Es la sentencia de “retorno de carro” y indica que avance una línea. Si la respuesta fuese incorrecta, la estructura del mensaje sería: ERROR Note que siempre están los caracteres de inicio y finalización del mensaje y el contenido principal, en este caso, está indicando que hubo un error en la comunicación.






















































Anexo 8 Accionador

En este muy particular caso regresamos a que el accionador es la misma ECU mediante su software software cargado manda la señal al actuador y lo mantiene funcionando.


















Anexo 9Representación del sistema

DIAGRAMAS ELÉCTRICOS


















Comentarios Dejando como comentarios principal que no hay un acondicionador de señal o de acción debido que en este lazo la comunicación es directa y las distancias cortas el voltaje no es perdido siempre es el mismo y cuando se habla de una caída de voltaje es porque estamos presentando algún fallo y se debe realizar alguna de la comprobaciones mencionadas anteriormente.

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