INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA DEL AUTOMÓVIL – Módulo 13

En esta lección se van a explicar:

    • Circuito eléctrico
      • Componentes y funcionamiento; concepto de “masa” en el automóvil
      • Particularidades de la batería
        • Sistema “stop & start”
      • Conectores del circuito eléctrico
      • Calculadores electrónicos
        • Intercomunicación por multiplexado y canbus; diagnóstico electrónico
      • Coche sin llave
      • Cuadro de instrumentos

Circuito eléctrico

Concepto de circuito eléctrico

    • Consumidor eléctrico, representado por una bombilla
    • Acumulador de electricidad, la batería
    • La batería almacena cierta cantidad de electricidad
    • La batería se conecta con el consumidor mediante el cableado conformando el circuito eléctrico
    • Bornes + y – de la batería, salida y entrada, la electricidad ha de circular
    • Circulación de electricidad con determinada fuerza de salida de la batería según la demanda del consumidor/bombilla; desde el borne + de la batería al consumidor y desde este al borne – de la batería
    • Interruptor; para poder conectar o desconectar el consumidor/bombilla se intercala en el circuito eléctrico el interruptor, que permite interrumpir el paso de la electricidad
    • Fusible; si por cualquier incidente contacta el cableado del borne + con el del borne – sin pasar por ningún consumidor se produce un cortocircuito, toda la electricidad de la batería pasa por el cableado, quemándolo al no poder asumir tanta velocidad de paso. Se evita intercalando un tramo de cable más fino que el resto, este tramo de cable se quemará antes en caso de cortocircuito cortando el paso de la electricidad. Una vez subsanada la causa del incidente se coloca un fusible nuevo igual que el fundido
    • Tal y como está el circuito eléctrico, alimentado el consumidor/bombilla por la batería, cuando la electricidad almacenada en esta se agote se apagará… se ha de poder cargar la batería con el automóvil en marcha

Batería, motor de arranque, alternador y “masa”

Se ve un automóvil de frente con el motor:

    • Batería y su carga eléctrica
    • Motor de arranque junto a la corona dentada del volante motor
    • Alternador y el sistema de poleas y correa de arrastre desde el motor
    • Cableado desde el borne + de la batería al motor de arranque y al alternador
    • El borne – de la batería está conectado a la carrocería metálica del automóvil, excelente conductora de la electricidad, los demás elementos eléctricos están también conectados en sus salidas de electricidad hacia el borne – de la batería a la carrocería, siendo esta el retorno de electricidad sin necesidad del cableado, es la masa
    • Funcionamiento:
      • Se pone en marcha el motor del automóvil pasando electricidad de la batería al motor de arranque, lo que disminuye la carga eléctrica de la batería
      • Con el motor del automóvil en marcha, gira el alternador produciendo electricidad, que carga la batería y aporta el suministro de electricidad que necesite el automóvil
    • Un testigo en el cuadro de instrumentos informa del estado de la batería y del sistema de carga; ha de estar apagado con el motor en marcha si la batería y el alternador con el sistema de carga funcionan correctamente

Circuito eléctrico en el automóvil

    • Batería con los bornes + y –; la fuerza eléctrica se mide en voltios (V) y la intensidad (I) indica la cantidad de carga de la batería y la velocidad de circulación, se mide en amperios (A)
    • Motor de arranque
    • Alternador
    • Faros y pilotos como consumidores eléctricos
    • Interruptor de luces; está abierto impidiendo el paso de electricidad
    • Fusible; contiene un tramo de cable de menor sección que el resto
    • Cableado desde el + de batería al interruptor y desde este a los consumidores pasando por el fusible
    • Cableado de retorno desde los consumidores al borne – de la batería, va a ser la masa a través de la carrocería
    • Masa; se aprovecha que la carrocería es metálica para conectar con esta los cableados de retomo al borne – de la batería, que está conectado también a la carrocería
    • Se cierra el interruptor de luces permitiendo el paso de la electricidad, se encienden faros y pilotos
    • La velocidad de circulación de la electricidad es la intensidad y se mide en amperios (A)
    • El testigo de la batería controla su estado y también el sistema de carga; con el motor en marcha si se enciende indica que hay alguna anomalía, y apagado que el funcionamiento es correcto

Particularidades de la batería

    • Está dividida interiormente en seis compartimentos o vasos
    • En cada vaso hay dos placas soporte en las que está adherido el material que permite el paso de electricidad
    • Una placa de cada vaso es + y la otra –
    • Las placas + están unidas entre sí y las negativas también, la unión de los dos conjuntos de placas de cada signo llegan a los bornes + y – de la batería
    • Las placas están sumergidas en cada vaso en el electrolito, que se compone de ácido sulfúrico diluido en agua desmineralizada
    • Con el calor generado en la batería se evapora parte del agua desmineralizada que se ha de reponer periódicamente por unos tapones, situados sobre cada vaso, para que el electrolito cubra el material de las placas, es la batería con mantenimiento
    • En las baterías sin mantenimiento se utilizan diferentes tecnologías de forma que no es necesario realizar ningún mantenimiento durante la vida útil de la batería, no tienen tapones sobre los vasos o están precintados
    • Amperios (A) es la cantidad de carga eléctrica que “cabe” en la batería, y también indica la velocidad de circulación de la electricidad
    • Amperios/Hora (A/H) indica la intensidad (velocidad) de descarga de la batería durante una hora, en este ejemplo son 60 Amperios/Hora
    • Unas cifras seguidas de la letra A informan de la máxima velocidad de descarga que admite la batería sin llegar a ser cortocircuito, en este caso son 430 Amperios

Sistema “stop & start”

Este sistema consiste en que se pare el motor durante las detenciones del automóvil y arranque nuevamente al reemprender la marcha automáticamente, sin intervención del conductor:

    • Está el motor en marcha y se identifican estos elementos; batería, motor de arranque, alternador y el pedal del acelerador. También están los pedales de freno y embrague
    • Al pisar el freno y llegar a cero la velocidad del automóvil con la caja de cambios manual en punto muerto se para el motor automáticamente, con caja automática lo hace con freno pisado y velocidad cero. Es  la primera parte de este sistema, “stop”
    • Al pisar el pedal de embrague, desembragar, para insertar una marcha con caja manual arranca automáticamente el motor, con caja automática lo hace al soltar el pedal de freno. Es la segunda parte del sistema, “start”
    • Los elementos más solicitados en el sistema “stop & start” son la batería, el motor de arranque y el alternador
    • El motor de arranque y alternador se refuerzan para adaptarse a las mayores exigencias, pero la batería tradicional no soportaría tantas descargas y cargas sumamente rápidas y con alta intensidad, por lo que se sustituye por otra con tecnología específica, la más habitual es la AGM (Absortion Glass Material); el soporte del electrolito es de fibra de vidrio, admite rápidas cargas y descargas con elevada intensidad y no requiere mantenimiento

Resumen

    • Se ha explicado el circuito eléctrico en el automóvil, sus componentes y funcionamiento; batería, motor de arranque, alternador, consumidores, cableado, interruptores y fusibles
    • El retorno eléctrico a la batería, la “masa”
    • Particularidades de la batería y su tecnología para el sistema “stop & start”

Conectores del cableado eléctrico

Se representa lo siguiente sobre este automóvil con batería, motor de arranque y alternador:

    • Consumidores eléctricos; cuadro de instrumentos, faros y pilotos de pare, intermitentes, luna térmica trasera, electroventilador y contactor de arranque para la llave de contacto o mando
    • Interruptores de los elementos eléctricos
    • Caja de fusibles
    • Cableado eléctrico que une los diferentes elementos y componentes
    • Conectores; dividen el cableado en tramos desconectables para la sustitución de tramos en caso de incidente y facilitar los desmontajes y diagnósticos

Calculadores electrónicos

Los controles de los diferentes sistemas de funcionamiento del automóvil requieren de múltiples acciones que han de realizarse extremadamente rápido; se gestionan con los calculadores electrónicos, analizan gran cantidad de datos coordinando la actuación de los diferentes sistemas del automóvil e incluso la interacción entre estos sistemas.

Calculadores electrónicos y sensores de información

Sobre este automóvil visto en planta se representan:

    • Elementos eléctricos
    • Cableado de unión de los elementos eléctricos
    • Calculadores electrónicos de los diferentes sistemas de funcionamiento del automóvil
    • Sensores o captadores de información; leen los datos de interés para que los calculadores electrónicos puedan realizar sus funciones
    • Los sensores informan a los calculadores, en muchos casos a varios según el control que desarrollen
    • Al aumentar el equipamiento de los automóviles en todos los aspectos se incrementa el número de calculadores, multiplicando el de los sensores de información; se llega a necesitar gran exceso de cableado con efectos muy negativos por peso, espacio, riesgo de incidentes y diagnóstico, ¿cómo se soluciona?

Intercomunicación por multiplexado y canbus

    • Se hace una autopista de comunicación que une a todos los calculadores, es la red de multiplexado
    • Cada sensor de información transmite sus datos al calculador electrónico que esté más próximo
    • Los calculadores comprimen y codifican la información que reciben de sus sensores…
    • … elaborando los “canbus”, son paquetes de información que se dividen genéricamente en tres partes; concepto, valor y prioridad. Un ejemplo; concepto RPM, valor 2.450 y prioridad
    • Cada calculador envía los canbus que elabora al circuito de multiplexado estando a disposición de todos los calculadores que necesiten esas informaciones
    • Cada calculador descodifica la información de los canbus de su interés para ejecutar las funciones de control del sistema a su cargo.

Como ejemplo comparativo; si un calculador recibe además del canbus antes citado; concepto RPM, valor 2.450 y prioridad 4ª, este otro; concepto RDD (Rueda Delantera Derecha), valor próxima al bloqueo por frenada y prioridad 1ª, realiza antes las acciones correspondientes a este último canbus al tener más prioridad.

Diagnóstico electrónico

El sistema de comunicación por multiplexado y canbus requiere que el diagnóstico se haga por comunicación electrónica codificada, no siendo eficientes los sistemas tradicionales que si podrán ser válidos como complemento del diagnóstico una vez identificada la causa del incidente:

    • En el sistema multiplexado y canbus hay uno (o más) calculador/es jefe o “máster”, actúa/n como coordinador/es del sistema de comunicación
    • Se ha de disponer de un PC de diagnóstico y se conecta al automóvil, identificando este con sus datos para poder realizar los procesos de control
    • Seguidamente se interroga a los calculadores con estos ejemplos de los resultados:
      1. – Estado OK del sistema; no hay ningún incidente presente ni memorizado
      2. – Incidentes memorizados; al ser memorizados no están presentes, para confirmarlo se borran y si aparece la información estado OK del sistema, no estaban presentes. En muchos casos se debe a desconexiones o desmontajes de elementos eléctricos para operaciones de mantenimiento o solución de anteriores incidentes
      3. – Tras el paso 2 con incidentes memorizados, se borran pero se mantiene un fallo presente. Se realiza la pertinente reparación y se borra el incidente, se confirma con el mensaje de estado OK del sistema
      4. – Configuración del sistema; se ha de realizar si se ha quedado sin tensión (electricidad) el automóvil durante demasiado tiempo, se sustituye un calculador u otra manipulación que pueda haber alterado el protocolo de comunicación. Consiste en seguir un protocolo para identificar el automóvil y su equipamiento a los calculadores comunicados por el sistema de multiplexado y canbus
      5. – Cambio de programación de algún calculador; para solucionar algún incidente electrónico o incluir mejoras de funcionamiento habitualmente con medios e información de la marca del automóvil
      6. – Proceso de configuración de un nuevo equipo; si se añade algún accesorio eléctrico al automóvil no incluido de serie ha de ser integrado en la red de multiplexado y canbus, para que el calculador o calculadores afectado/s contemple/n su funcionamiento y control

Resumen

    • Se ha visto el circuito eléctrico integrando los conectores, que dividen en tramos el cableado
    • Los calculadores electrónicos permiten gestionar complejos sistemas con máxima rapidez y eficacia
    • Los sensores de información de los calculadores requieren mucho cableado, se resuelve con las redes de multiplexado y paquetes codificados de información, canbus
    • Las intervenciones en la red de multiplexado requieren un PC de diagnóstico electrónico

Coche sin llave

Este sistema permite que el mando de accionamiento de puertas que lleva en el bolsillo el conductor lo detecte el automóvil, abriendo las puertas y pudiendo arrancar el motor mediante un accionador o botón sin necesidad sacar el mando del bolsillo, así funciona:

    • CEM Calculador Electrónico del Motor con código antiarranque; es el calculador de inyección y necesita un código para permitir la puesta en marcha del motor
    • CEP Calculador Electrónico de Puertas con código y Receptor/Emisor de búsqueda; es el calculador que controla el desbloqueo y bloqueo eléctrico de las puertas. Necesita un código de radiofrecuencia para actuar. Tiene un Receptor para recibir el código desde el mando de puertas que tiene el conductor. También cuenta con un Emisor de búsqueda del código en el entorno cuando recibe una señal determinada
    • Al pulsar el conductor un sensor en las puertas delanteras o en el maletero, se da la señal para que el Emisor de búsqueda trate de localizar el código de radiofrecuencia del mando que lleva en el bolsillo el conductor
    • Al encontrar el Emisor el código de radiofrecuencia del mando que porta el conductor informa al Receptor que lo valida y desbloquea las puertas
    • El Calculador Electrónico de Puertas CEP envía el código al Calculador Electrónico del Motor CEM que autorizará el arranque cuando el conductor accione el correspondiente mando dentro del automóvil, sin utilizar el de apertura de puertas ni la llave
    • En caso de que falle el sistema de coche sin llave se dispone de una llave de emergencia incluida en el mando, permite abrir las puertas y al introducir la llave en el contactor de arranque este lee un código integrado en la llave y lo envía al Calculador Electrónico del Motor CEM, permitiendo el arranque del motor. El código incluido en la llave, sin consumo eléctrico, es el traspondedor

Cuadro de instrumentos

Se representa un cuadro genérico con estas informaciones en el mismo orden que la locución:

    • Velocímetro, cuenta RPM, indicador de temperatura del motor e indicador del nivel de combustible
    • Distancia total recorrida y distancia parcial recorrida con el botón de puesta a cero
    • Testigo de STOP que se enciende junto a cada uno de estos otros (se ha de parar el automóvil y el motor); fallo de batería o del circuito de carga, baja presión de aceite, sobrecalentamiento del motor y nivel bajo de líquido de frenos. Estos testigos son de color rojo
    • Testigo de SERVICIO que se enciende con cada uno de estos otros (se requiere hacer alguna operación o acción); fallo del ABS, combustible en reserva, fallo de motor (inyección o contaminación) y control de tracción o de  estabilidad (intermitente indica que están actuando y encendido que se han desconectado o hay fallo). Estos testigos son de color naranja
    • Testigos de; intermitentes, emergencia, freno de estacionamiento, cinturón no abrochado, puerta o maletero abiertos, faros de carretera, faros de cruce, antiniebla delantero, antiniebla trasero y precalentamiento diésel
    • Ordenador de a bordo con estas funciones; distancia recorrida, autonomía (con el consumo medio actual), consumo medio, consumo instantáneo, velocidad media, tiempo transcurrido y mando de reinicio X
    • Regulación de intensidad de luz en el cuadro
    • Información del nivel de aceite; si se dispone de este sistema al poner el contacto indica el nivel de aceite del motor en el cárter

Resumen

    • Se ha visto el sistema de accionamiento de las puertas y arranque – parada del motor por radiofrecuencia sin utilizar la llave
    • Solución en caso de fallo del sistema “sin llave”
    • Cuadro de instrumentos; indicadores, testigos, ordenador y complementos de información

 

Repaso de este módulo

Elementos del circuito eléctrico

    • B. Batería
    • A. Alternador
    • M. Motor de arranque
    • F. Caja de fusibles; lo más habitual es que haya al menos dos, una en el habitáculo y otra próxima a la batería
    • C. Cableado eléctrico
    • CT. Conectores
    • Consumidores eléctricos; faros, pilotos traseros de posición, de matrícula de marcha atrás y antiniebla LE, intermitentes IT, luna térmica LT y electroventilador EV
    • CA. Contacto o mando de arranque del motor
    • IP. Interruptores
    • Cableado de retorno a la batería –
    • MS. Retorno a la batería por la masa metálica de la carrocería

Identificación de elementos del circuito eléctrico

    • – Batería; con mantenimiento
    • – Interruptores; se ven cuatro, los tres de la izquierda están conectados y el de la derecha no
    • – Calculador electrónico
    • – Bombilla de faro
    • – Inyector electrónico
    • – Alternador
    • – Motor de arranque
    • – Instalación eléctrica, cableado
    • – Caja de fusibles

Esquemas eléctricos sin y con multiplexado y canbus

    • Coche de la imagen superior; no tiene multiplexado y canbus. La información de los sensores llega a cada uno de los calculadores que la precisan CE, incrementado la cantidad de cableado y conectores necesarios. Aumenta el peso, ocupa espacio e implica más riesgo de incidentes
    • Coche de la imagen inferior; con multiplexado y canbus. La información de los sensores llega al calculador más próximo CE, este comprime y codifica los datos en paquetes (canbus) y los envía por la red de multiplexado a los demás calculadores, estos descodifican la información para ejecutar sus funciones. Se reduce mucho el cableado preciso, aumentando exponencialmente la funcionalidad del sistema

Coche sin llave y con mando a distancia

    • 1.- Coche sin llave; el conductor acciona un botón exterior en el automóvil, con el mando en el bolsillo, y el sistema detecta el código del mando abriendo las puertas. En el interior se arranca con un botón o accionador sin utilizar el mando o la llave, que es de emergencia
    • 1.- Coche sin “stop & start”; la batería de este automóvil es tradicional, representada con los tapones de reposición de agua desmineralizada en el electrolito líquido, aunque sea sin mantenimiento y estén sellados los tapones. Esta batería no soporta los esfuerzos del sistema “stop & start”
    • 2.- Coche con mando a distancia; el conductor pulsa un botón en el mando enviando el código que es detectado por el sistema, abriendo las puertas. Para el arranque se utiliza la llave, o se introduce el mando en un alojamiento y se actúa en el botón o accionador de arranque
    • 2.- Coche con “stop & start”; esta batería no tiene los tapones de mantenimiento y se identifica como AGM, tecnología que no utiliza electrolito líquido y permite descargas y cargas intensas y frecuentes

Informaciones del cuadro de instrumentos

    1. – Cuenta RPM
    2. – Velocímetro
    3. – Temperatura del motor
    4. – Nivel de combustible
    5. – Temperatura del aceite; se utiliza en motores de altas prestaciones y enfoques deportivos
    6. – Presión de aceite (manómetro); como en el caso anterior
    7. – Nivel de aceite; permite ver el nivel al poner el contacto
    8. – Ordenador de abordo; se representan dos funciones, consumo instantáneo (6,5 l/100 km) y autonomía con el consumo medio actual (275 km)
    9. – Testigo de Mínima presión de aceite
    10. – Testigo de Sobrecalentamiento del motor
    11. – Testigo de Nivel mínimo de líquido de frenos
    12. – Testigo de Batería y circuito de carga
    13. – Testigo de Sistemas de retención suplementaria (SRS, airbag…)
    14. – Testigo de Freno de estacionamiento puesto
    15. – Testigo de Fallo de motor (inyección y anticontaminación)
    16. – Testigo de Servodirección eléctrica
    17. – Testigo de Control de tracción y estabilidad
    18. – Testigo de Rueda pinchada
    19. – Testigo de Reserva de combustible
    20. – Testigo de Desgaste de pastillas de freno
    21. – Testigo de Precalentamiento del motor diésel
    22. – Testigo de Puerta o maletero abiertos
    23. – Distancia total recorrida
    24. – Distancia parcial recorrida (desde la última puesta a cero)
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