Introducción al Sistema Informático
Los vehículos actuales incorporan computadoras para monitorizar o controlar casi todos los sistemas del vehículo. Muchos sistemas informáticos comparten información proveniente de sensores comunes.
Las computadoras están interconectadas mediante un enlace de datos llamado multiplexación. Algunas computadoras funcionan en conjunto para controlar diferentes aspectos del vehículo. El control automático de tracción forma parte del sistema de frenos antibloqueo, pero si el sistema detecta el deslizamiento de una rueda, puede comunicarse con la computadora del motor para reducir la potencia y aplicar el freno en la rueda que patina. Puede procesar esta información y tomar decisiones entre 5 y 100 veces por segundo, dependiendo del sistema.
El sistema informático del motor, llamado Módulo de Control del Motor (ECM) o Módulo de Control del Tren de Potencia (PCM), utiliza una variedad de sensores de entrada e interruptores para obtener información. El procesador del ECM utiliza esta información para tomar decisiones. La computadora controla las salidas, como los inyectores, ventiladores, solenoides y relés, para operar los diferentes componentes.
Un viejo dicho sobre las computadoras sigue siendo válido para nuestros vehículos hoy en día: “Entra basura, sale basura”. Si la información que llega a la computadora es defectuosa, el sistema no funcionará correctamente.
Computadoras Automotrices
Una computadora es un dispositivo de procesamiento y control que tiene diversos niveles de complejidad según el sistema que monitoriza o controla. Las computadoras albergan una variedad de componentes dentro de la infame “caja negra”. La computadora también cuenta con un sistema de autocontrol integrado para monitorizar el funcionamiento del sistema y definirá y almacenará códigos de error o fallo. Una computadora puede tener varios nombres según el fabricante y lo que controle. Una computadora del motor puede llamarse: Módulo de Control del Motor (ECM), Módulo de Control del Tren de Potencia (PCM), Conjunto de Control del Motor (ECA), Módulo de Control del Motor (MCM), Módulo de Control de Carrocería (BCM) o Unidad de Control Electrónico (ECU). Las secciones principales de la computadora son el procesador, la memoria, los reguladores de voltaje, los convertidores analógico-digitales, los acondicionadores de señal y los controladores de salida.
Memoria de la Computadora
La memoria se clasifica en categorías que reflejan su volatilidad o la capacidad de borrado. Esto también tiene que ver con la importancia de la información y si necesita ser modificada.
- ROM (Memoria de Solo Lectura): Es una memoria que no se puede modificar y no se pierde si se desconecta la batería. Aquí se contiene el sistema operativo básico y otra información vital.
- PROM (Memoria de Solo Lectura Programable): Es una memoria que se instala en fábrica y no se puede modificar. La PROM solía ser un chip removible que debía reemplazarse si se necesitaba un cambio. Caterpillar la llamó “módulo de personalización”, que contenía información específica del motor y el vehículo.
- E-PROM (PROM Borrable): Contiene la misma información que una PROM pero puede modificarse una o dos veces.
- EE-PROM (PROM Borrable Eléctricamente): Contiene la misma información que una PROM pero puede modificarse repetidamente. La mayoría de los vehículos actuales utilizan EE-PROM porque puede reprogramarse infinitas veces.
- RAM (Memoria de Acceso Aleatorio): Es el bloc de notas de la computadora, con información en constante cambio. Muchos vehículos hoy tienen la capacidad de “aprender” estilos de conducción, mínimos/máximos de los sensores y velocidades de ralentí. Esta información se mantiene hasta que la computadora deja de funcionar o se desconectan las baterías. Tras una pérdida de energía, esta información podría perderse. En ocasiones, el vehículo puede funcionar de forma irregular hasta que “vuelve a aprender”. KAM (Memoria de Mantenimiento) es otra forma de memoria volátil.
Reguladores de Voltaje
La computadora funciona a un voltaje inferior al del resto del vehículo. Anteriormente mencionamos la referencia de 5 voltios (VREF). Se trata de un voltaje de referencia de 5 voltios enviado a muchos sensores. Este voltaje debe ser muy preciso y estable; de lo contrario, las lecturas del sensor no serían precisas. Algunos fabricantes permiten una variación de 0.2 voltios; otros, de apenas 0.04 voltios. Si por alguna razón los reguladores de voltaje fallan, pueden aparecer códigos de error para varios sensores debido a que el voltaje de los sensores se corta.
Convertidores A a D: Convertidores Analógico-Digitales
Un convertidor “A a D” transforma un voltaje constante en números digitales (pulsos) o un voltaje alterno en una señal digital de corriente continua. Las computadoras son digitales y de CC, y no entienden nada más. El convertidor A a D actúa como un traductor que convierte señales que la computadora no puede entender en algo que pueda utilizar. La computadora funciona realmente con código binario, que es “0” y “1” o encendido/apagado. Es mucho más fácil traducir una señal digital que una analógica. Algunas señales son de bajo voltaje y también pueden necesitar amplificación.
Controladores de Salida
Los controladores de salida son transistores utilizados para controlar la potencia o la tierra (generalmente la tierra) a dispositivos como: solenoide del inyector, solenoide de la válvula moduladora, relé de A/C, solenoide del ventilador, relé del calentador de admisión, relé del motor de arranque, solenoides EGR, por nombrar algunos que la computadora puede controlar. El transistor es como un relé de estado sólido sin partes móviles. Algunas computadoras del motor tienen un módulo controlador separado. Dado que estos dispositivos de salida generan la mayor parte del calor en la computadora, muchas utilizan un diseño con aletas o una placa de refrigeración para disipar el calor.
Consejo de Mantenimiento: Los controladores de salida son muy sensibles a las sobrecorrientes (amperaje) y pueden quemarse fácilmente si alguien utiliza un puente o un procedimiento de prueba incorrecto. Si tiene un código de error para el controlador del inyector nº 5, es probable que el controlador del inyector nº 5 esté quemado. Verifique la resistencia del solenoide del inyector nº 5. Una resistencia baja o un cortocircuito podría aumentar el amperaje y dañar el controlador del inyector.
Función del Sistema Informático
Los sistemas informáticos se dividen en tres áreas: entrada, procesamiento y salida. La entrada a la computadora proviene de sensores e interruptores. El procesamiento se realiza dentro de la computadora. Las salidas son dispositivos como solenoides, inyectores, válvulas reguladoras de presión, relés e indicadores luminosos.
El sistema informático funciona completamente con voltaje. La mayoría de los sensores convierten una señal de voltaje, generalmente de 5 voltios, en un voltaje entre 0 y 5 voltios. Este voltaje es entonces interpretado por la computadora como temperatura, presión o posición. Algunos sensores envían un voltaje analógico a la computadora, lo que significa que es un voltaje constante o variable, y otros envían una señal digital de CC, que es una señal de encendido/apagado o de nivel alto/bajo. Cuando un técnico conecta una herramienta de escaneo o una computadora al sistema, lee las temperaturas en grados, las presiones en PSI y las posiciones en porcentajes. La computadora ha traducido estas lecturas para nosotros. La computadora introduce la información del sensor junto con otra información en un algoritmo y proporciona una respuesta sobre qué hacer para operar el sistema.
La computadora es una colección de componentes como memoria, procesadores, convertidores analógico-digitales, reguladores de voltaje, placas de circuitos impresos y transistores, muy similar a una computadora doméstica. Sin embargo, las computadoras de los vehículos deben soportar muchas más variables de temperatura, vibración y entorno. Dicho esto, las computadoras que ejecutan los sistemas en nuestros vehículos son muy confiables.
Cuando la computadora toma una decisión a partir de la información proporcionada, opera dispositivos como solenoides, relés, motores e indicadores luminosos. Muchos circuitos del dispositivo de salida se controlan desde el lado de tierra del circuito. Dado que la mayoría de los circuitos de la computadora son de bajo amperaje, esta puede utilizar un relé para controlar un circuito de mayor amperaje.
Ejemplo: La bobina del embrague de A/C es un electroimán de alto amperaje (10A). El embrague de A/C se activa o desactiva por la computadora. La computadora controla la trayectoria a tierra de la bobina del relé de A/C (pines 85 y 86), que es de bajo amperaje (0.15A). El magnetismo generado por la bobina del relé cierra el contacto NA (Normalmente Abierto: 30 a 87) dentro del relé y conecta el alto amperaje a la bobina del A/C. Esto permite a la computadora controlar un dispositivo de alta intensidad con un circuito de control de baja intensidad.
Cuando la computadora detecta un problema, enciende la luz de mal funcionamiento o MIL. Cuando esto ocurre, almacena un código de falla que el técnico puede recuperar. Un problema en un circuito generalmente tiene una de tres causas: la computadora (muy raro), el componente (40% o más) y el cableado (40% o más). Esto significa que la mayoría de las veces, el problema estará relacionado con los componentes o el cableado.
Sensores de Temperatura
Un sensor de temperatura también se llama termistor. La resistencia en su interior es sensible a la temperatura. Cuando la temperatura cambia alrededor de la resistencia, su valor de resistencia cambia. Hay dos tipos de termistores utilizados en vehículos: Coeficiente de Temperatura Negativo o NTC, que es el más común, y Coeficiente de Temperatura Positivo o PTC, raramente utilizado en vehículos.
- Los termistores NTC aumentan la resistencia cuando la temperatura desciende y disminuyen la resistencia cuando la temperatura aumenta. La resistencia y la temperatura van en direcciones opuestas.
- Los termistores PTC aumentan la resistencia cuando la temperatura aumenta y disminuyen la resistencia cuando la temperatura desciende. La resistencia y la temperatura van en la misma dirección.
La computadora envía un voltaje de 5 voltios al sensor y monitoriza el voltaje de retorno.
- El sensor tiene dos cables: el cable de 5 voltios y un cable de tierra.
- El sensor tiene dos terminales que se conectan a la resistencia del sensor.
- El circuito debe estar completo para que el sensor se lea correctamente. Si el cable de 5 voltios o el de tierra tienen un problema, el sensor no se puede leer correctamente. Esto generalmente dará una lectura de temperatura de aproximadamente -36 °F. Es una pista evidente: el circuito del sensor está abierto.
- El sensor debe estar expuesto a la temperatura del aire o fluido que detecta.
Los termistores NTC se utilizan para, entre otras, lecturas de:
- Temperatura del Líquido Refrigerante del Motor o ECT
- Sensor de Temperatura del Aire Ambiental o AAT
- Temperatura del Aire del Múltiple o MAT
- Temperatura del Aceite de la Transmisión o TOT
- Temperatura del Eje Motor
- Temperatura del Combustible o FTS
Potenciómetros
Los potenciómetros son sensores de posición. El potenciómetro más popular es el sensor de posición del acelerador, ubicado en el cuerpo de mariposa o en el pedal del acelerador. En esta sección, usaremos el Sensor de Posición del Acelerador (TPS), también llamado sensor de posición del pedal del acelerador o pedal electrónico, como ejemplo, ya que es el más común.
Nota: En muchos motores de gasolina, el TPS está ubicado en el cuerpo de mariposa del motor. Con los aceleradores electrónicos o los motores diésel electrónicos, el TPS está ubicado en el pedal del acelerador.
- El TPS utiliza una conexión de tres cables.
- Un voltaje de referencia de 5 voltios o VREF se envía al sensor desde la computadora.
- Circuito de tierra, ya sea a tierra del chasis o a tierra a través de la computadora.
- El cable de señal corresponde al voltaje variable entre 0 y 5 Voltios cuando el brazo del sensor de barrido se desliza sobre la resistencia del sensor.
- El VREF de 5 Voltios es la tensión de fuente del sensor. Estos 5 voltios pueden ser compartidos por otros sensores. Esto significa que un problema en este circuito puede afectar a varios sensores.
- El circuito de tierra completa el circuito de 5 voltios a través de la resistencia a tierra. La tierra también puede ser compartida con otros sensores.
- El cable de señal actúa como un voltímetro midiendo la caída de voltaje a través de la resistencia. Al ralentí o con el pedal en posición de reposo, el voltaje es bajo, generalmente entre 0.5 y 1.0 Voltio.
- Acelerador a fondo o WOT, el voltaje es alto, entre 4.5 y 4.8 Voltios.
- El TPS generalmente establece un código de error si el voltaje del cable de señal es de 0 o 5 voltios. La señal nunca debe alcanzar estos extremos.
Cuando se presiona el pedal, el voltaje aumenta desde un mínimo de aproximadamente 0.5 voltios hasta unos 4.8 voltios. Los primeros sensores TPS eran ajustables, y luego, en sensores TPS posteriores, la computadora “aprendía” los voltajes mínimo y máximo. A través de una herramienta de escaneo o PC, esto generalmente se muestra como una posición del acelerador del 0% al 100%.
Sensores de Presión