Electricidad y Electrónica del Vehículo Evaluación del Sistema de Arranque INFORME
Integrantes del grupo:
- Escobar Gutiérrez Wilfredo - Espinoza Carbajal Alfredo - Ramos Espinoza Oliver - Barreda Soto Alexander
Grupo: C12-4-B Profesor: ROMERO JIMÉNEZ, Marco Antonio Fecha de realización: 15 de marzo Fecha de entrega: 23 de marzo
2014 – I
1. Objetivo General Evaluar el sistema de Arranque eléctrico eléctrico del automóvil y del tractor D3G
1.1 Objetivos Específicos Identificar y entender el funcionamiento funcionamiento de los componentes del sistema de arranque del del
automóvil mediante el módulo ATech. Interpretar e identificar el sistema de arranque del plano eléctrico del tractor Caterpillar Caterpillar
D3G
Analizar las fallas generales del sistema de arranque mediante el módulo ATech. Identificar los componentes del motor de arranque del automóvil. Realizar la medida de resistencias de las bobinas del estator y el rotor
2. Introducción El sistema de arranque es el encargado de proporcionar los primeros giros al motor de combustión para que encienda. Para esto utiliza un motor eléctrico de repulsión y su funcionamiento se basa en el principio de la ley de las cargas magnéticas. La marcha está diseñada para producir una gran fuerza de tracción capaz de hacer girar la volante del motor del vehículo. Los sistemas de arranque modernos se activan cómodamente con un simple giro de la llave de contacto. Pero detrás de todo el proceso de arranque existen diversos subprocesos técnicos de los componentes cuidadosamente coordinados, los cuales son gobernados por una computadora (PCM), esta solo permite el arranque siempre y cuando se cumplan diferentes condiciones y parámetros, estos pueden ser que el vehículo este parqueado o su caja de transmisión este neutro, o que exista exista peso en butaca y que estén puestos los cinturones de seguridad. En el presente informe evaluaremos los componentes del sistema de arranque así como su identificación de estos en el plano del tractor D3G.
3. Marco Teórico 3.1 Proceso de arranque Los motores de combustión combustión interna necesitan de un dispositivo auxiliar que les permitan permitan vencer el estado de inercia que se encuentra cuando no este parado , este dispositivo tiene que tener la fuerza suficiente para hacer rotarla volante del motor para ponerlo en marcha venciendo las resistencias de compresión y el rozamiento de los pistones y cojinetes, así como como de la temperatura temperatura de este y las propiedades propiedades del lubricante lubricante , que depende en gran medida de la construcción y número de cilindros del motor. Tener presente que las resistencias por rozamiento alcanzan su valor máximo a bajas temperaturas. Este dispositivo se le conoce como el motor de arranque o arrancador, el cual pueda hacer girar al motor de combustión una cierta cantidad de giro por minuto mínimo (velocidad de arranque) para formar la mezcla aire combustible en el caso de uno de gasolina o hacer alcanzar la temperatura del motor diesel para el autoencendido, hasta una fase de aceleración del mismo para que alcance el régimen mínimo de marcha de los primeros encendidos.
FIGURA 1. Se observa las condiciones de arranque arranque del motor de combustión interna y el motor eléctrico de arranque.
La puesta en marcha de los motores de combustión interna se realiza mediante motores eléctricos (motores de corriente continua, corriente alterna o corriente trifásica), así como motores hidráulicos y neumáticos. Dentro de las posibilidades expuestas, comúnmente en un automóvil se utiliza el motor de de corriente continua continua y excitación, ya que este desarrolla un alto par de giro inicial para poner en marcha al motor de combustión. Este par de giro se transmite hacia la volante del motor de combustión por medio de a través de un piñón y una corona dentada. Los tamaños del motor de arranque y la batería se calculan de manera que se pueda disponer de potencia necesaria para el arranque durante un tiempo suficiente, incluso en condiciones ambientales desfavorables. Dicho de otra manera como el motor de arranque es el que consume mayor energía eléctrica de la batería, es el que suele determinar las dimensiones de esta.
El motor de arranque debe disponer de determinadas exigencias, estas son: Disponibilidad permanente para el arranque. Potencia de arranque suficiente a diferentes temperaturas. Vida útil prolongada, lo que permite una gran cantidad de procesos de arranque,
en diferentes condiciones, ya sea en ciudad o carretera. Poco peso y dimensiones favorables para el montaje y desmontaje. Es decir que
posea buena mantenibilidad. El motor de arranque una vez montado en el motor de combustión interna, debe
presentar buena sincronización con este.
Figura 2. Se observa la configuración elemental de un sistema s istema de arranque convencional
3.1.1 Sistema de arranque con dispositivo de bloqueo de arranque Los sistemas de arranque requieren de un circuito más complicado complicado pues el motor motor de arranque y la corona dentada dentada del motor de arranque y la corona dentada dentada del motor de combustión interna necesitan una potencia potencia eficaz por lo que se le acopla un relé electrónico de bloqueo de de arranque, el circuito protege el sistema de arranque en múltiples aspectos -
desconexión tras el arranque
-
bloqueo con el motor térmico en marcha automática
-
bloqueo del motor térmico en marcha ór inercia
-
bloqueo tras arranque fallido, es decir cuando no se ha logrado la marcha la marcha autónoma del motor
A fin de evitar un reintento prematuro de arranque en los dos últimos casos, se mantiene el bloqueo hasta que ha transcurrido un determinado tiempo de retardo integrado en el relé.
3.2El 3.2El motor de arranque eléctrico. Principio de Funcionamiento: En el motor eléctrico se utiliza una corriente eléctrica para producir un movimiento giratorio transformando energía eléctrica en energía mecánica. Esta transformación se basa en la fuerza ejercida por un campo magnético sobre un conductor por el que circula una corriente eléctrica. La magnitud de esta fuerza es proporcional a la intensidad del campo magnético y a la intensidad de la corriente, y su valor máximo se obtiene cuando el campo magnético y la corriente están orientados perpendicularmente entre sí
Ejecución Técnica En los motores de arranque eléctricos, el electroimán está formado por una carcasa de estator tubular, en cuyo interior se fijan generalmente cuatro zapatas polares (polos magnéticos). Estas zapatas tienen, a menos que se trate de imanes permanentes como en los tipos DM y DW, un devanado de excitación por el que circula corriente para la excitación del campo magnético. El devanado de excitación se alimenta con tensión continua, para que las líneas del campo vayan siempre en una misma dirección (es decir de los polos norte a los sur). Como las líneas del campo magnético son siempre cerradas y circulan perfectamente por el hierro, la carcasa polar y las zapatas polares se fabrican de dicho metal (más exactamente, de un acero con propiedades magnéticas especiales). El inducido está constituido por un paquete de discos de chapa aislados entre sí para evitar pérdidas por magnetización, y prensados sobre el eje del propio inducido, formando un cilindro ranurado longitudinalmente, en cuyas ranuras se alojan las espiras. Al pasar corriente por ellas, se genera en el núcleo de hierro del inducido un campo magnético con polos norte y sur. El giro del inducido se origina por confrontación de los polos de igual signo del inducido y de la carcasa del estator, los cuales se repelen recíprocamente. Las espiras que forman el devanado del inducido están conectadas a las diferentes láminas del colector (delgas). El colector va montado a su vez directamente en el eje del inducido y sobre él rozan casi siempre cuatro escobillas de carbón, conectadas por parejas a los polos positivo y negativo de la batería (masa).
.
Motores en Derivación En los motores en derivación, el devanado de excitación está conectado en paralelo at inducido. Con una alimentación de tensión constante, la excitación y la velocidad de giro son casi independientes del par de giro, lo cual sería desfavorable para el funcionamiento del motor de arranque. Sin embargo, la caída de tensión de la batería por la alta intensidad del motor de arranque, conduce a una curva característica apropiada para el arranque, similar a la de los motores en serie.
Motores de Excitación Permanente Estos motores se caracterizan por su sencillez constructiva y su pequeño tamaño. Como el campo magnético es generado por imanes permanentes, la excitación es siempre la misma en cualquier estado de servicio. No existe devanado de excitación y por tanto tampoco corriente de excitación ni resistencia óhmica, por lo que la resistencia total del motor eléctrico es pequeña. Cuando se utilizan como motores de arranque a la tensión de la batería, los motores de excitación permanente tienen un comportamiento similar al de los motores en derivación.
Motores en Serie En los motores en serie o de excitación en serie, los devanados de excitación y del inducido están conectados en serie (uno tras otro). La corriente de excitación no se deriva, sino que la corriente del inducido pasa también por el devanado de excitación. Como esta corriente de inducido es particularmente alta durante la puesta en marcha del motor bajo carga, genera un campo magnétiC0 de alta intensidad. Por esta razón, los motores desarrollan un elevado par de arranque que disminuye con rapidez at aumentar la velocidad de giro. Gracias a esta propiedad, el motor es especialmente adecuado como motor de arranque.
Motores en Derivación y en Serie Combinados (motores compound) Los motores de arranque grandes tienen un motor compound con un devanado en derivación y otro en serie, los cuales se conectan en dos etapas. En la etapa previa se limita la corriente del inducido, para lo cual se empieza por conectan el devanado en derivación en serie con el inducido, como resistencia adicional. Así, el inducido genera solo un pequeño par de giro para el engrane. En la etapa principal circula toda la corriente por el motor de arranque, que entonces puede desarrollan su par de giro completo.
4. Materiales y herramientas Módulo de Sistema de arranque ATech (811FJ)
Batería de 12 V
Multímetro digital
Cables de conexión de baterías
Pinza amperimétrica
Tractor Caterpillar D3G
5. Resultados Listar los componentes del sistema de arranque NOMBRE DE COMPONENTE STARTER MOTOR
CRANK RELAY
PCM (POWERTRAIN CONTROL MODULE)
FUSE BLOCK
N°
1
2
3
4
LETRA
DESIGNACIÓN EN EL MODULO ATECH
a
S
b
GROUND (-)
c
B-5
a
C8
b
B10
c
C10
d
B8
a
76-C2
b
59-C1
c
23-C2
d
GROUND (-)
a
C8
b
0.8BLU
c
E2-C1
d
D3-C1
IGNITION SWITCH
5
a
B-C1
BATERY
6
a
BORNE (+)
Realizar un esquema de conexión de estos componentes
Evaluación de Fallas en el Sistema de Arranque numero de falla
medidas eléctricas sin falla batería
1
medidas eléctricas con falla
10.48 v
10.48 v
RUN
0.00V
0.013 v
STAR
0.20 V
OL
Batería con arranque
( OL ) V
10.48 v
batería sin arranque
10.46 v
10.48 v
bornes S -B10
causa los bornes bornes (S -B10) que conecta conecta el relay con el solenoide del motor de arranque, al introducir la falla aumenta la caída tensión a un valor infinito (OL) por el aumento aumento de resistencia en el cable es decir que el cable se encuentra abierto
numero de falla
medidas eléctricas sin falla batería
2
medidas eléctricas con falla
10.48 v
10.48 v
G-68
0.00V
0.00 V
F-18
0.00V
0.00 V
H-56
0.00V
0.00 V
J-16
0.00V
4.70 V
Batería con arranque
( OL ) V
10.48 v
batería sin arranque
10.46 v
10.46 v
bornes
causa Los puntos (J-16) que conecta la posición de cambios del módulo módulo con la computadora computadora al introducir la falla presenta una caída de tensión en comparación con la medida registrada sin falla de 0 a 4.70 v, por lo que este conector se encuentra abierto, en consecuencia la computadora no recibe la señal respectiva de arranque. arranque.
numero de falla
medidas eléctricas sin falla batería
3
medidas eléctricas con falla
10.48 v
10.48 v
RUN
0.000 V
0.000V
STAR
0.009 V
7.77 V
Batería con arranque
( OL ) V
10.48 v
batería sin arranque
10.46 v
10.48 v
bornes C10-76C2
causa los bornes (C10-76C2) que conecta la computadora con el relae, al introducir la falla #3 aumenta la caída caída tensión a un valor de 7.77 v por el aumento aumento de resistencia en el cable es decir que el cable cable que conecta se encuentra abierto
numero de falla
medidas eléctricas sin falla batería
4
medidas eléctricas con falla
10.48 v
10.48 v
RUN
0.00V
0.013 v
STAR
0.099 V
OL
Batería con arranque
( OL ) V
10.48 v
batería sin arranque
10.46 v
10.48 v
bornes B8-C2
causa Los bornes (B8-C2) del cable que que conecta el fusible con el relae, al introducir la falla #4 aumenta la caída tensión a un valor infinito infinito (OL) por el incremento de resistencia en el cable es decir decir que el cable cable se encuentra abierto y no deja pasar la corriente para que el relae funcione
Ubicación de los Componentes en el Equipo CAT D3G
Arrancador
Batería
Starting relay
Llave de contacto
Estructura del Motor de Arranque
1. Tornillo de unión del semicuerpo 2. Piñón con rueda libre y Manguito de acoplamiento 3. Inducido 4. Soporte inductor-carcasa 5. Bobina inductoras inductoras 6. Soporte del lado corrector 7. Casquillo Abrazadera de protección protección 8. Abrazadera Del soporte soporte del lado del piñón 9. y 10. Escobillas 11. Muelle de retención de las escobillas escobillas 12. Bobinas inductoras 13. Electroimán mando acoplamiento piñón 14. Palanca de acoplamiento del arranque 15. Taco de goma 16. Tornillo 17. Soporte del lado del piñón 18. Casquillo.
Estator o Inductor
Crea campo magnético. Formado por:
- Cuerpo o carcasa. - Bobinas inductoras. - Expansiones polares. Estas expansiones forman polos Norte y Sur del del imán en función Del sentido de arrollamiento. arrollamiento.
Rotor o Inducido
Formado por:
- Eje - Tambor de láminas - Colector de reglas - Espiras o conductores Activos - Eje estriado para deslizamiento del mecanismo mecanismo de arrastre.
Forma de Conexión Interna del Estator y Rotor
6. Conclusiones
Se Identificó y entendió el funcionamiento funcionamiento de los componentes
del sistema de
arranque del automóvil automóvil mediante el módulo módulo ATech, ya que al estar el sistema en perfectas condiciones de operatividad, el engranaje bendix bendix del motor de arranque sale y gira cuando el vehículo esta parqueado parqueado o la caja de transmisión está en Neutro, presentando condiciones condiciones y parámetros para que un motor de combustión combustión pueda pueda entrar en funcionamiento.
se concluye que en un equipo pesado móvil el sistema de arranque es el que da el primer movimiento rotatorio antes de que el motor tome tome la volante.
se determinó las causas de las 4 diferentes fallas que detallan en los cuadros cuadros de resultados obtenidos por lo que se concluye que las fallas eran producto de cables abiertos en los distintos puntos que se mencionan en la tabla.
7. Recomendaciones En un sistema de arranque convencional (sin restricciones o ayudas electrónicas), no es
recomendable hacer funcionar el motor de arranque más de 10 segundos continuos ya que este podría quemarse.
8. Referencias ATech Automotive Technology (2014) Electrical / Electronic Systems Products [en línea].
Recuperado el 22 de marzo de 2014, de: http://www.atechtraining.com/PDF/ElectricalElectronics/811FJ_Starting_System.pdf Escuela profesional san Francisco (2014) Sistemas de arranque Bosch edición 2000 [en
línea].
Recuperado
el
22
de
marzo
de
2014,
http://www.sanfranciscoescuela.com/downloads/apuntes/52-sistemas_de_arranque.pdf
de:
