Tesis Sobre Diagnóstico de fallas a través de códigos de falla y escaner

8/20/2019 Tesis Sobre Diagnóstico de fallas a través de códigos de falla y escaner

1/83

UNIVERSIDAD VERACRUZANAFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y

ELÉCTRICA

“DIAGNOSTICO DE FALLASAUTOMOTRICES MEDIANTE EL USO DE

OBDII Y ESCANER “

MONOGRAFIAQue para obtener el título de:

INGENIERO MECÁNICO ELÉCTRICISTA

PRESENTA:

CONSTANTINO MENDOZA DAVIDFERNANDO

DIRECTOR:MTRO. JESUS A. CAMARILLO MONTERO

XALAPA, VER. FEBRERO 2015


2/83


3/83

Agradecimientos

A Dios por permitirme finalizar un proceso más en la vida, por darme la paciencia y dedicación parafinalizar mi trabajo final.

A mis padres que dieron todo lo que tuvieron a su alcance para verme salir de la carrera y apoyarmetanto en los momentos buenos como en los de dificultad.

A mis hermanos que siempre me animaron a seguir adelante y que con sus ejemplos de esfuerzome daban fuerzas para seguir

A mis abuelos y tíos por estar al pendiente de mi persona y buscar apoyarme en todo cuantopudieran.

A mi amigos y hermanos de la iglesia Alfa y Omega, que me vieron crecer y que he estado presente

en sus oraciones y Dios me ha bendecido por medio de estas.Y finalmente, pero no menos importante, a mi director de tesis Mtro. Jesús Camarillo Montero queme apoyó en todo momento para desarrollar y finalizar mi trabajo. Gracias también a todos losdoctores, maestros e ingenieros que fueron parte de mi formación y me compartieron susconocimientos.


4/83

i

Índice:

Introducción.………………………………………………………………………………..……………………

Capítulo 1: Antecedentes del Diagnostico Automotriz……………….………………..……………………2

1.1 Pre-Era Electrónica.………………………………………………………………..………………………2

1.1.1 Motor a Vapor..…………….…………………….……………………………..……….………………..4

1.1.2 Motor Eléctrico……………………………………………………………….…………………………...9

1.1.3 Motor de Combustión Interna………….………………………………….…………………………..10

1.2 Era Electrónica: Sistemas de Inyección, EncendidoElectrónico y Sensores………………..….…18

1.2.1 Sistemas de Encendido Electrónico…….……………………………………….……………………20

1.2.2 Sistemas de Inyección Electrónica y Sensores……………..………………………………………24

Capítulo 2: Evolución del Diagnostico Automotriz…………...………………………….…………………28

2.1 Diagnostico con Analizador de Gases………………….………………………….…..……………….28

2.2 Diagnostico con parpadeo de Modulo de Encendido…………………………………………………30

2.3 Uso de Sistemas On-Board Diagnostics (OBD)…………....………………………………………….31

2.4 Uso de Escáner Automotriz……………………………………………..……………………………….39

2.5 Ventajas, Desventajas y Perspectivas a Futuro……………………………………………………….41

Capítulo 3: Diagnostico con OBDII y Escáner Automotriz……………..…………………………………44

3.1 Diagnostico con OBDII………………………………………………..………………………………….44

3.1.1 Aplicación de OBDII………………………………………………..…………………………………..52

3.2 Diagnostico con Escáner Automotriz……………………………………………………………………61

3.2.1 Aplicación de Escáner Automotriz…………………………………………………………………….71


5/83

ii

Conclusiones y Recomendaciones………………………………………………………………………….76

Bibliografía……………………………………………………………..………………………………………7


6/83

Diagnóstico Automotriz

Constantino 2015 Página 1

INTRODUCCIÓN:Uno de los retos más importantes de la ingeniería es la transformación de las fuentes energéticas,que de manera pródiga nos ofrece la naturaleza, en aquellas formas que sean más fácilmenteaprovechables para el hombre.

Desafortunadamente, la naturaleza suministra la energía en forma tal que se requiere de una seriede transformaciones básicas antes de poder contar con la energía disponible que habrá de brindar laposibilidad de efectuar un trabajo.

De esta manera, el hombre se ha visto forzado a utilizar y aprovechar la enorme reserva naturalcontenida en algunas sustancias como energías química o nuclear, las que pueden ser

transformadas directamente de la energía térmica. Este calor se aprovecha por algún mecanismoque participa en la transformación energética que, por medio d elementos de transmisión, loconvierten en trabajo; esos dispositivos son las maquinas térmicas.

A pesar del alto grado de complejidad y de la gran variedad de las maquinas existentes hoy en día,sus principios elementales tienen aun como base los mismos de las maquinas fundamentales; estoes, la palanca, la rueda, el eje, la polea, la cuña y el tornillo. Estos seis inventos elementales, quefueron inventados hace miles de años, se repiten como componentes de las maquinascontemporáneas una y otra vez, pudiéndose asegurar que, en su parte mecánica, las maquinasmodernas son básicamente una yuxtaposición repetida y congruente de las seis maquinas yamencionadas.

Ahora bien, el camino hacia la maquina más compleja hubo de pasar por otras conquistas no menosimportantes en la historia del conocimiento humano, como fueron el dominio del metal y su moldeo,hecho que se dio el año de 500 antes de Cristo en la India, China y el Imperio Romano, cuandoempezó a producirse el acero de una manera emperica.

Ese avance tecnológico en la historia trajo consigo el descubrimiento y la aplicación de lospropulsores primarios: la rueda hidráulica primero y un siglo más tarde llegaría el molino de viento,que fueron las primeras maquinas complejas con las cuales el hombre empezó a producir trabajomecánico en gran escala y ejemplifico los primeros intentos para un aprovechamiento racional de laenergía natural.


7/83



CAPÍTULO 1 ANTECEDENTES DEL DIAGNÓSTICO AUTOMO

1.1 Pre- Era Electrónica

El molino de viento fue conocido en Europa solo en el siglo XII. Estos molinos, conocidos comomolinos de poste, eran casetas de dos aguas apoyadas sobre un poste central de madera, cuyocuerpo estaba provisto de aspas que encaraban el viento para girar. Los molinos de posteevolucionaron primero hacia los llamados de torre, de forma cilíndrica y fabricados de piedra oladrillo, con techo cónico giratorio y, ya en el siglo XIX, los diseñados por Halland Standard, conaspas metálicas y un timón que tenía la función de encarar automáticamente las aspas al viento.

Es sorprendente que, aunque ya se generaba energía mecánica a partir de las corrientes de aire yagua, se produjera energía mecánica partiendo de los combustibles fósiles sin tener unas basessólidas en el estudio de la termodinámica, en las cuales se profundizo sólo en el siglo XIX.

Con una breve revisión de lo que ha sido la historia del motor y los elementos que poco a pocofueron agregándose a este, se tendrá apenas una pequeña noción de los pasos agigantados que hadado la tecnología automotriz a través de la inteligencia otorgada al hombre.

Figura 1.1: Diseño más común de molino de viento utilizado entre el siglo XII y XIX


8/83



A través de muchas generaciones de progreso tecnológico de la parte más esencial del automóvil,llamada por algunos “el alma del auto” y renombrada por otros como “la máxima búsqueda de laexcelencia técnica”, ha tenido un profundo efecto en la manera de trabajar y viajar. Estamoshablando del motor.

En los comienzos de los medios de transporte, el humano era dependiente de las fuentes primarias:agua, aire y musculo. Pero esto se terminó con la revolución industrial. El motor de vapor significó elfin de una era primitiva para iniciar una nueva etapa que no solo beneficiaría a los transportes sinotambién a toda la maquinaria de la industria.

Hay escritos que datan de la época de los egipcios, en los cuales se dice que Herón (ciudadano de Alejandría), habló de las máquinas de vapor y también habla de la existencia de otros personajesque habrían desarrollado este tipo de máquinas, aparte de los ensayos realizados por el mismoHerón. Nada de esto está muy claro. Una fecha estimada es que la máquina de Herón fue creadaaproximadamente en el año 100 antes de Cristo.

El funcionamiento de la máquina inventada por Herón de Alejandría consistía en que el vapor deaguasalía por uno de los escapesproduciendo un giro en la bola. Asimismo, esta máquina de vapor,sería la causante del movimiento de ciertas figuras en algunos altares de importancia de aquellaépoca.

Figura 1.2: Boceto de como podría haber sido la maquina de Herón de Alejandría


9/83



A pesar de la aparente simplicidad para el desarrollo de las turbo máquinas, no sorprende que hayansido las maquinas de émbolo las que se construyeron primero sin el conocimiento de las leyes de latermodinámica; esto es debido a que las primeras requerían mayor base científica que las existentesen ese entonces.

1.1.1 Motor a Vapor

El advenimiento de nuevo intentos durante la Edad Media, trae consigo el conocimiento del vapor,de sus propiedades de expansión y del vacío que deja al condensarse en un recipiente cerrado. Loque lleva al hombre al desarrollo practico de las primeras maquinas térmicas, construidas con finesde trabajo ygeneración de energía.

La teoría del vapor había sido ya tratada por Galileo Galilei, Torricelli, Morland y Gauss, entre otros,todo esto durante el siglo XVII. Existen documentos en los que se relata que hacia el año 1685, elfísico holandés Jan Christian Huyghens y su ayudante francés Denis Papin trataron de construir unamaquina de combustión interna que utilizaba la pólvora como combustible. Pero lamentablemente ladificultad asociada con la renovación de la carga después de cada explosión y la falta de continuidaden el trabajo mecánico que se obtenía de esta máquina, hicieron que los esfuerzos se centraran más

en el vapor como fluido de trabajo.

Eduard Somerst (marqués de Worcester, Inglaterra) en 1663 presentó su libro "Un siglo deinvenciones”, donde ya plantea los principios de su máquina a vapor que elevaba volúmenes deagua. El problema al que se enfrentó Somerst es que no encontró capital suficiente para vender yproducir su máquina. Ni siquiera la patento, lo que hace que la mayoría de la gente no le considereel inventor de la máquina. Podríamos considerar a Somerst como el ideólogo (el que tuvo la idea) de

la primera máquina de vapor.

En aquella época existía en Inglaterra un gran problema. El agua que inundaba las minas. Fue ahícuando Thomas Savery (mecánico inglés) no solamente tomo como referencia la máquina de Heróny los escritos realizados por Eduard Somerst, sino que además de eso mejoró los diseños iniciales yla patentó. Esto hace que se le considere el verdadero inventor de la máquina de vapor, ya que su


10/83



máquina si se comercializó e incluso fue evolucionando. En su época constituyó un gran avance enla industria minera, resolviendo el problema del agua en las minas. Ahora se analiza sufuncionamiento.

La máquina de Savery utilizabael vació que hacia el vapor de agua al condensarse para extraer elagua del fondo de las minas de la siguiente manera (véase la figura 1.3).

El funcionamiento de esta máquina de vapor consiste en dos ciclos. Estos se repetían cuantas vecesfuera necesario para vaciar las minas.

El primer ciclo consiste en el calentamiento del agua ubicada en el tanque de la izquierda por mediode la caldera. Una vez que el agua del tanque comienza a evaporarse engran cantidad, se abrirá laválvula de comunicación entre ambos tanques y esto hará que el vapor del tanque de la izquierdacomience a desplazar el agua del tanque de la derecha hacia arriba. Este es el fin del primer ciclo.

El segundo ciclo comienza a partir de que la válvula de comunicación de los dos tanques es cerrada. Al cerrarse la válvula ya no se estará suministrando vapor caliente, lo que causara que el vapor quese quedó en el tanque derecho comience a enfriarse a causa de estar en contacto con el agua que

Figura 1.3: Diseño de la máquina de Thomas Savery


11/83



en un principio empujo hacia arriba. Esto lo que provocará es que el agua que inundo la mina, serásuccionada por el vacío creado por el vapor que está regresando a su estado líquido. El aguasuccionada se quedará en el tanque de la derecha.

Perosu máquinatenía 2problemas: Trabajaba con altas presiones (riesgo de explosión) y la calderaformaba parte de la máquina (estaba todo junto), lo que provocaba que la caldera tenía que estar enel interior de la mina. Esto causaba riesgo para los mineros si explotaba la caldera. Thomas Saverymurió por la explosión de la caldera de una de sus máquinas.

Thomas Newcomen, inventor y socio de Thomas Savery, nació en Darthmouth, Inglaterra. En 1705desarrolló la maquina por la cual había muerto su socio. Newcomen resolvió los 2 problemas deSavery, construyendo una máquina en la que incorporaba un cilindro con un pistón fuera de la minaque se movía con el vapor producido por una caldera.

En la máquina deNewcomenutiliza el cilindro con un pistón en su interior. El vapor mueve el cilindrohacia arriba y cuando está en la parte superior se echa agua fría, procedente del pequeño depósitode agua y lo condensa haciendo el vació en el interior del cilindro y haciendo que este baje.

Para muchos estudiosos se considera que Newcomen fue el verdadero inventor de la máquina devapor. Sin embargoprontamente llego un nuevo científico para crear la máquina de vapor definitiva ymás popular de la revolución industrial.

En 1764 James Watt recibió en el taller una máquina de Newcomen. Al repararla, se percató de lamerma en su rendimiento por la cantidad de vapor que desperdiciaba y buscó la manerade evitar elcontinuo calentamiento y enfriamiento del cilindro de pistones.

James Watt invento el condensador quetenía la función decondensar el vapor fuera del cilindro conun mayor rendimiento ya que el cilindro se mantenía siempre caliente.Con un préstamo, Wattconstruyó en 1768 el primer modelo de prueba de lo que unaño más tarde patentaría como “Métodopara disminuir el consumo de vapor y combustible en máquinas de calor”.


12/83



La empresa quebró en 1772. Ese año se asoció con el dueño de las Manufacturas Soho, MatthewBoulton, a quien conoció a través de la Sociedad Lunar de Birmingham. Boulton fabricaba productosde metal y pronto comercializó con éxito el invento de Watt.

A lo largo de 25 años, Watt y Boulton colaboraron, introduciendo numerosas mejoras en la máquinade vapor, como la producción de movimiento rotatorio, el pistón de doble acción, el indicador depresión, y el control centrífugo automático de la velocidad de la máquina.

Las aplicaciones prácticas de las máquinas de vapor fueron muy importantes en la minería, dondese utilizaron sobre todo como dispositivos de accionamiento de las bombas destinadas a evacuar elagua de las galerías profundas, aunque desde muy pronto también se emplearon como máquinas deelevación, transporte y extracción.

James Watt adaptó la máquina de vapor para impulsar los mecanismos industriales. En 1782fabricaban máquinas de vapor para telares, fábricas de papel, molinos de harina, destilerías,canales, obras hidráulicas y talleres.A James Watt se le considera el creador e inventor que dioorigen a la Revolución Industrial.

Como se puede apreciar, las maquinas a vapor tuvieron una gran impulso y avance en cuanto a sutecnología. Sin embargo podemos llegar al punto en el cual nos percatamos de lo siguiente: solo susinventores o científicos eran capaces de dar mantenimiento y componer estas máquinas.

Figura 1.4: Máquina de vapor diseñada por James Watt


13/83



El diagnostico en los motores a vapor era prácticamente nulo, ya que solamente existía un objeto demedición diseñado por el mismo James Watt (utilizado mayormente en los trenes), que solo él uotros científicos podrían llegar a tener una ligera idea de lo que podría estar mal con la máquina.

Este elemento se llama: regulador centrífugo. Compuesto de unas bolas de metal y una estructuraen forma de compas. Este elemento se expandía a medida que el tren alcanzaba una mayor velocidad.

Su funcionamiento consistía en que la fuerza centrífuga causada por la presión de la caldera del trenhacia girar a las bolas metálicas. Entre más separadas se encontraban las bolas, mayor era lavelocidad que había alcanzado el tren.

Este elemento además de indicar la velocidad a la que se iba (rápido, medio, lento) también seencargaba de regular un exceso de revoluciones en el motor de vapor. Este elemento por medio deuna válvula liberaba el exceso de vapor que provocaba que el motor estuviera revolucionado.

Pero como se podrá apreciar, en realidad este elemento difícilmente nos podría dar o servir paraobtener un diagnóstico. Agregando que este elemento se utilizó mayormente en los trenes, es decir que no se utilizaba en los automóviles.

Figura 1.5: Regulador centrifugo para evitar explosiones inventado por James Watt


14/83



El diagnostico automotriz en la era del motor de vapor era nulo, por la falta de elementos queayudaran a tener respuestasclaras de lo que sucedía en el motor.

Esto no llevo a otro lado más que al mismo lugar que cuando James Watt perfecciono la maquinarealizada por su compañero científico Newcomen. Científicos buscando una alternativa más segura ycon posibilidad de realizar un diagnostico.

1.1.2 Motor Eléctrico

Ahora 123 años después, aparecería un serio rival que sustituiría al motor de vapor en la mayoría delas maquinas. El primer motor eléctrico fue construido en 1821 por Michael Faraday, ayudante delfamoso Sir Humphrey Davy. Faraday se interesó en el descubrimiento de un físico danés de que unaaguja magnetizada era afectada por una corriente eléctrica cercana.

De esta manera Faraday demostró el principio de la conversión de la energía eléctrica en energíamecánica por medios electromagnéticos. Sin embargo estos primeros dispositivos solo eran parademostración, ya que no contaban con energía ilimitada. Faraday fue también inventor de la dínamoque convierte energía mecánica en eléctrica.

En 1824 Faraday patenta la corriente continua y también su motor, sin embargo este motor no logrósustituir al motor de vapor porque este motor funcionaba únicamente por baterías, y eso lo poníamuy por debajo del motor de vapor.

Fue en 1888 fue cuando Nicolás Tesla patenta la corriente alterna e inventó el primer motor practicode corriente alterna y con él también creóel sistema polifásico de la transmisión de energía.

Tesla no solamente creó un motor que no funcionaba a base de baterías, también al inventar lacorriente alterna comenzó la expansión de líneas por todo lugar. Esto se traduce en que el motor podía alimentarse en cualquier lugar y en cualquier momento.


15/83



La manera en la que funciona el motor de corriente alterna (AC) es que las áreas de polaridadpositiva y negativa en el electroimán se revierten y alternan, lo que mantiene el eje (rotor)girando.Cualquier equipo que se mueva y esté conectado a un tomacorriente de pared se impulsapor un motor de este tipo.

Los motores que trabajan con corriente continua (DC) obtienen la electricidad de una batería.Paralograr el proceso de inversión poseen una pieza llamada conmutador que alterna dentro delelectroimán la dirección de la corriente, una suerte de alternancia artificial, y cambia la polaridad delcampo magnético.

1.1.3 Motor de Combustión Interna

Ahora se hablará del tercer y último contrincante en esta batalla por la supremacía en el mundomotor. Un motor de combustión interna es básicamente una máquina que mezcla oxígeno concombustible gasificado. En el interior de los cilindros del motor, la mezcla gasolina-aire comprimidase inflama con la chispa generada por la bujía y produce un gran volumen de gases. Estos, alexpandirse desplazan el pistón hasta el extremo opuesto del cilindro. La sincronización deldesplazamiento de los pistones produce el giro del eje cigüeñal, lo que se traduce finalmente en el

movimiento del vehículo.

Sin embargo, así como se habló de que la fuente de energía de la máquina de James Watt era elvapor y la de la máquina de Michael Faraday era la electricidad, tenemos que hablar de formainevitable de los combustibles. Cabe mencionar que los combustibles ya habían sido utilizados como

Figura 1.6: Motor diseñado por Nicolás Tesla


16/83



fuente de energía para la máquina de combustión externa. Una vez que se usaron en la máquina decombustión interna, no solo cobraron más importancia, también se modernizaron las formas deobtener un combustible cada vez más refinado. A continuación se explicará el proceso.

En Inglaterra en 1792 se obtuvo por primera vez la gasolina en un proceso de destilación delpetróleo. Hoy en día se utiliza un método muy diferente al de aquella ocasión. Las refineríasobtienen la gasolina por medio de un elemento llamado: torre de destilación fraccionada.

La torre o columna de destilación dispone de salidas (llamadas platos) a diferentes alturas,dependiendo de la temperatura de ebullición. En las partes más bajas de la torre se sacan lasfracciones menos volátiles (o con mayor punto de ebullición) y a medida que la altura aumenta serecogen las fracciones de menor punto de ebullición o fracciones volátiles.

En este proceso el petróleo se calienta en un horno hasta una temperatura que asegura lavaporización de todos los productos que se van a extraer. Al elevarse el vapor por la columna, se vacondensando en líquido a diferentes niveles. La gasolina que se obtiene de la torre tiene un índicede octano bajo y deberá de ser sometida a otros procesos para elevarlo y eliminar o neutralizar lassustancias corrosivas o productoras de residuos gomosos. El combustible del motor de combustióninterna tiene octano y heptano.

Figura 1.7: Columna de destilación base


17/83



El octano es un hidrocarburo alifático de la serie del metano. Es líquido, ligero y volátil. Se encuentraen el petróleo y entra en la composición de la gasolina como elemento muy importante ya que suproporción en la mezcla mide la capacidad antidetonante de la gasolina y a esto se le llama:octanaje.

Debemos de comprender la importancia del octanaje, que es la escalaque permite calificar al poder antidetonante de los carburantes, cuando éstos son comprimidos en el cilindro que forma parte deun motor. Esta escala, también es conocida como índice de octano, esto considera a unadeterminada combinación de hidrocarburos como base para poder realizar la comparacióncorrespondiente.

Los motores son más efectivos cuando logran emplear un índice de comprensión elevado. Paramantener esta efectividad, sin embargo, es necesario que los carburantes (entre los que puedennombrarse a la gasolina) estén en condiciones de tolerar el nivel de comprensión sin que seproduzca su detonación o una combustión precoz.

Hay dos métodos de medición para el octanaje de la gasolina: el método Motor ó MON (motor octane number) y el RON (researchoctanenumber) que se hace en laboratorios. El número de

octanaje que indican las bombas de gasolina, es un promedio de los dos números anteriores.

Con el avance en el estudio de la energía y de las propiedades termodinámicas de los gases, elingeniero Wilhelm Schmidt pudo establecer en 1816 las condiciones teóricas y los procesos básicospara el funcionamiento de los motores de combustión interna. Con el transcurso de los años,volvemos a encontrar la idea de combustión interna, expresada 1824 por el Ing. Francés SadiCarnot, por supuesto ya con la ayuda del sustento del estudio de la energía y las propiedades

termodinámicas de los gases.

Entre 1856 y 1862 aparece un nuevo avance en el motor de combustión interna pero ahora de lamano del francés Beau de Rochas en base al estilo analítico denominado “L’Ecole Polytecnique” queconsiste en la publicación de unos cuantos artículos pequeños que se basan en los principios de la


18/83



termodinámica que se tenían en ese tiempo. Con esas pequeñas investigaciones, el ingenierofrancés establece un ciclo teórico de procesos termodinámicos de un gas en un cilindro rígido, quesería capaz de sustentar el funcionamiento de una máquina de combustión interna de cuatrotiempos, que funcionaria de forma eficiente con un gas combustible. De forma desafortunada, DeRochas jamás podría construir su máquina.

El primer motor de combustión interna registrado históricamente fue creado en 1854 por el EugenioBasanti y Felipe Metteuci. Cuatro años más tarde, Joseph Etienne Lenoir construyó un motor decombustión interna pero con el detalle de que este contaba con un pistón y una bujía. Este motor seimpulsaba por un gas conformado por carbón y aire, fue de tipo experimental y dio la pauta para queotros ingenieros profundizaran en los motores de explosión que vendrían con el tiempo.

Gracias a los esfuerzos de dos científicos alemanes llamados Nicolaus August Otto y EugenLangen,quienes en la exposición de Paris de 1867 presentaron al público un motor de combustión interna, sellevaría a la práctica realmente el principio que había plasmado en papel De Rochas. Por tal motivoel principio del ciclo de cuatro tiempos, también se conoce con el nombre de “ciclo de Otto” pues fueel primero en aplicar de manera correcta la idea que De Rochas había escrito.

Se estima que fue en1872 cuando realmente se llevó a la práctica la construcción del motor decombustión interna de cuatro tiempos. De este modo Otto creó una máquina motriz estática a partir de la cual desarrollo el motor Otto.

Figura 1.8: Motor diseñado por Joseph Etienne Lenoir


19/83



Ahora se debe de aclarar en lo que consiste el ciclo Otto. El ciclo consiste de cuatro etapas: Admisión, Compresión, Explosión y Escape. Primeramente pasaremos a conocer en lo queconsisten el PMI y PMS.

Punto muerto inferior (PMI): Es el punto más cercano al cigüeñal que alcanza el pistón en sumovimiento alternativo dentro del cilindro. Antes de llegar a ese punto, el pistón reduce su velocidad,se para, e inicia un nuevo recorrido en sentido contrario en constante aceleración hasta que alcanzasu velocidad lineal máxima. Esta velocidad lineal máxima de cada carrera (la velocidad máximaabsoluta depende del régimen de giro del motor) se alcanza generalmente algo después de superar la mitad de la distancia que separa el punto muerto inferior del punto muerto superior. En el recorrido

alternativo del pistón, el punto muerto inferior es el más alejado de la culata.

Punto muerto superior (PMS): Es el punto más cercano a la culata que alcanza el pistón en sumovimiento alternativo dentro del cilindro. Antes de llegar a ese punto, el pistón reduce su velocidad,se para, e inicia un nuevo recorrido en sentido contrario en constante aceleración hasta que alcanzasu velocidad lineal máxima. Ahora, una vez comprendido lo que es el PMI y PMS, se explicará lasfases del ciclo Otto.

La primera etapa del ciclo Otto, admisión, empieza cuando el pistón está en la parte superior delcilindro (la biela se encuentra a 90°). Con la válvula de escape cerrada y la admisión abierta, elpistón se mueve hacia abajo provocando un vació parcial en el interior del cilindro. La presiónatmosférica, por ser mayor que la que existe en el interior del cilindro, hace que entre aire por elcarburador, donde se mezcla en proporciones adecuadas con el combustible.

Figura 1.9: Posiciones del Punto Muerto Inferior (PMI) y Punto Muerto Superior


20/83



Cuando el pistón llega al PMI la presión en el interior del cilindro sigue siendo algo menor que lapresión atmosférica exterior y la mezcla continua entrando en el cilindro. La válvula de admisión

sigue abierta hasta que la posición de la leva hace que la válvula se cierre. La distancia que recorreel pistón hacia arriba hasta que cierra la válvula es realmente muy pequeña. El tiempo de admisióntermina cuando la biela se encuentra a 270°.

En la fase de compresión ambas válvulas (admisión y escape) están cerradas y la mezcla decombustible queda en el cilindro. El pistón al moverse hacia arriba dentro del cilindro comprime lamezcla combustible. Al terminar esta etapa el pistón ha completado dos movimientos, uno haciaabajo y el otro hacia arriba y el cigüeñal un circulo completo. En otras palabras esta etapa comienzacuando la biela está a los 270° y se estima que termina cuando la biela esta entre los 80° y 87°.

Se considera que se llega al tercer tiempo llamado combustión por los siguientes factores que sepresentan: el pistón ha llegado al punto muerto superior (PMS) la mezcla combustible que entró alcilindro durante la admisión ha quedado comprimida. En este momento del ciclo dicha cargacombustible se inflama por medio de una chispa producida por la bujía y se verifica la combustión.

Figura 1.10: Fase de Admisión y Compresión respectivamente, inicio y final de carrera.


21/83



Debido al calor generado por la combustión, (de 2491°C a 4500°C aproximadamente).Se expandenlos gases y se produce una alta presión en el interior del cilindro.

Esta presión actúa en forma “de empuje” contra la cabeza del pistón, obligando a bajar,comenzando la segunda fase en este tiempo. La fase de la expansión se incluye dentro del tercer tiempo en el ciclo Otto debido a que es una consecuencia de la combustión y se considera que elmovimiento que realiza aun es parte de la combustión.

El cuarto y último tiempo del ciclo Otto es el de escape. Cuando el pistón se acerca al punto muertoinferior (PMI) la posición que corresponde al fin de la energía, la válvula de escape, se abredisminuyendo la presión en el interior del cilindro. Esta válvula permanece abierta mientras el pistónse mueve hacia arriba, hasta que llega al punto muerto superior (PMS). Cuando el pistón alcanza laposición másalta se cierra la válvula de escape.

En la mayoría de los motores la válvula de escape se cierra poco después de alcanzado el puntomuerto superior (PMS), antes de que el pistón llegue a la parte superior en la admisión empieza aabrirse la válvula de admisión, esta permite que esté abierta totalmente cuando el pistón baja denuevo para iniciar la admisión siguiente. Este tiempo da comienzo cuando la biela se encuentra a270° y termina cuando se encuentra a los 90°.

Tambiénpodemos representar los 4 tiempos del ciclo Otto en una gráfica Presión-Volumen.

Figura 1.11: Fase de Combustión-Expansión con sus tres etapas y Fase de Escape


22/83



En la admisión, podemos observar en la gráfica que en esta etapa se cuenta con el volumen máximo

del cilindro pero se cuenta también con la presión más baja a tal punto que podría considerarsedespreciable.

En la compresión, el volumen pasa de estar al máximo a disminuir a forma drástica a casi nulo.Mientras tanto la presión aumenta por la presencia del carburante que ingreso en la admisión yahora está siendo compactado.

En la combustión podemos observar como el volumen pasa de ser casi nulo a de nuevo llegar alpunto máximo, mientras que la presión en el momento de la chispa de la bujía alcanza la presiónmás alta de todo el proceso y solo se mantiene unas cuantas décimas de segundo hasta que lapresión comienza a descender.

Y finalmente en el cuarto tiempo (escape), la presión nuevamente ha llegado a ser nula y volumenpasa de estar al máximo a ser nulo. Podría decirse que al final de esta etapa las coordenadas en el

cuadrante son (0,0).

Y en cuanto a los elementos del ciclo Otto en motor diésel, la válvula de admisión permite la entradade un gasóleo (otro de los combustibles que se obtiene por la destilación en fracciones de la que yase habló previamente) y en lugar de contar con una bujía para causar la combustión en el momento

Figura 1.12: Grafica representativa de la relación Volumen – Presión en las fases del ciclo Otto


23/83



en que el gasóleo esta comprimido se inyecta diésel. A este tiempo de mezcla se le llama: autoinflamable pues sin la necesidad de chispa hace la combustión, solo con el calor de la cámara.

La situación del diagnóstico para un motor de combustión interna estaba ligeramente por encima deldiagnóstico del motor de vapor y el motor eléctrico gracias a que le ciclo de Otto era fácil deaprender y también en el ensamblaje de los motores de combustión interna se utilizó mano de obrahumana (de esta forma ahora el inventor no era el único que sabía de lo que estaba compuesto elmotor).

De esta manera ahora se contaban con 3 tipos de motor que competían por la supremacía de laépoca. El motor de vapor, el motor eléctrico y el motor de combustión interna. Sin embargo duranteel periodo de 1892-1911 los tres motores aún tenían su campo de venta y uso. Obviamente cadamotor alcanzo su nivel óptimo en años diferentes: 1796 la máquina de vapor, 1894 el motor decorriente alterna, 1889el motor de combustión interna y 1892 el motor diésel.

Sim embargo hubo un hecho que marcaría el comienzo del dominio de uno de esos tres motores, laprimera guerra mundial. Esta batalla fue ganada por el motor de combustión interna, por ser eficientey menos complejo que los otros sistemas.

1.2 Era Electrónica: Sistemas de Inyección, Encendido Electrónico y Sens

Se han hablado maravillas del motor de combustión interna que incluyen: su rápida y fácil carga decombustible, conocimiento en varios individuos para la reparación mecánica del motor, granrendimiento en comparación a sus rivales, costes bajos, etc. Uno se preguntaría ¿Por qué senecesita de una evolución del motor que teóricamente era excelente?

La respuesta yacía en el propio ciclo Otto pero no en su teoría, sino la manera en la que se llevó acabo la teoría. El problema que presentaba el motor de combustión interna era la excesiva inyecciónde gasolina pues únicamente se utilizaba un inyector para las cuatro cabinas de combustión.


24/83



Como se puede ver en la figura se contaba con un solo inyector, ni siquiera podríamos llamarlosistema de inyección como a los que tenemos actualmente, puesto que no presenta una serie depasos o de referencias para actuar, esparcía gasolina por igual a las cuatro cabinas de combustión.Es evidente el gasto excesivo de gasolina y en un tiempo post-guerra los costes eran muyimportantes. A este procedimiento de inyección de combustible se le llama: TRONIC

También otra situación que se presentó es que el motor de combustión interna se llegaba adescalibrar y los mecánicos de ese entonces no contaban más que con unas escuadras paraubicarlos de forma aproximada en su lugar.

El diagnostico automotriz consistía únicamente en tres cosas: escuchar, ver y sentir. Si, parecieraque estamos hablando de hace unos 15 años pero en realidad el diagnostico automotriz vivió unestancamiento severo donde la comercialización del automóvil con motor de combustión interna nosufrió debido a que en comparación a los demás motores era más sencillo y económico de reparar.

Lo que comenzaría una verdadera revolución en el diagnostico automotriz seria que al momento dehacer el ajuste de motor (donde se cambian aproximadamente entre 25 a 35 refacciones) ya noestaba sincronizado el motor, es decir que se cumplía el ciclo Otto en cada cámara de combustión

pero no ya no lo cumplían consincronización.

La principal razón para que esto sucediera se puede comprobar con dos cosas: visualizando laFigura 1.13 y después de eso realizarnos la siguientes preguntas: ¿Qué pistón está en Admisión?

Figura 1.13: Vista interior de un motor de combustión interna estático.


25/83



¿Cuál en compresión? ¿Cuál en combustión? y ¿Cuál en escape? La realidad es que para la épocano se tenían los instrumentos necesarios para saberlo, era una prueba y error, y en algunasocasiones jamás quedaba sincronizado. Si los pistones, las válvulas, biela, etc. Se encontraban malinstaladas esto comprometía el funcionamiento y sincronización completa del motor.

El desajuste del motor provocado por la falta de conocimiento de las fases ciclo Otto de cadacilindro, la inyección excesiva de combustible y la falta de instrumentación para el rearmado delmotor impulsaron a lo que nos llevaría al diagnóstico automotriz actual.

1.2.1 Sistemas de Encendido Electrónico

La empresa BOSCH fue la encargada de crear y suministrar las primeras bujías y los magnetos. Enesa época era el encendido por magnetos era muy común. El encendido por magnetos es ungenerador de alta tensión, que puede provocar el encendido del motor a través de las bujías sinnecesidad de la corriente eléctrica de una batería. Transforma el movimiento mecánico del motor enenergía eléctrica de baja tensión que, posteriormente, es transformada en corriente de alta tensión ydistribuida a las bujías en el instante y en el orden de sucesión requeridos.

El Sistema de Encendido fue inventado alrededor de 1911 por el señorFranklin Kettering. Estesistema se volvió el estándar en la industria automotriz. Es conveniente que se expliquen tresprincipales elementos.

Figura 1.14: Diagrama de sistema de encendido con bobina, platino y condensador


26/83



Bobina: transformador que toma el voltaje del acumulador (12V) y lo aumenta hasta el punto en quees capaz de encenderse la mezcla gasolina-aire debido a un arco eléctrico debe ser de entre 40,000a 50,000 volts. Este elemento se encuentra en realidad compuesto por dos embobinados de alambreenrollados alrededor de un núcleo de hierro siendo uno el primario y otro el secundario y ambas seencuentranaislados entre sí.

El embobinado primario se alimenta de la corriente que procede del acumulador al abrir el switch(corresponde a la baja tensión) y está formado por varias cientas de vueltas de hilo grueso de cobre.El embobinado secundario (alta tensión) cuenta con un hilo más fino y se utiliza alrededor de 2 Kmpara embobinar. Al momento en que el switch se cierra, pasa corriente desde la batería hasta unaterminal de la bobina que atraviesa el enrollamiento primario y por la otra terminal del mismoarrollamiento llega hasta los platinos del distribuidor.

El platino: es un contacto que corta o permite el paso de la corriente eléctrica a través de la bobina.La apertura o cierre del platino, esprovocado por una leva accionada por el eje del distribuidor, con elcual esta sincronizado para que la apertura de contactos y salto de la chispa queproduzca a cada

cilindro en el momento oportuno. Si el platino se encuentra cerrado la corriente lo atraviesaprovocando que el enrollamiento primario y el núcleo de hierro se conviertan en un electroimán queproduce un campo magnético. Al suceder esto la corriente no hace másque regresar al acumulador.Si el platino se encuentra abierto la corriente no pasa por el embobinado primario pasando estacorriente al embobinado secundario.

Figura 1.15: Partes de platino y condensador


27/83



El condensador: funciona como una especie de amortiguador eléctrico para acumular las excesivasráfagas de corriente que podrían quemar los platinos. También reduce el arco entre los platinos.

Esto sin duda alguna eliminaba el problema del encendido sin embargo aún estaban presentes losproblemas de alto consumo de gasolina y el difícil diagnóstico y reparación de los automóviles. Elretraso se debía a que todos los elementos trabajaban de una manera mecánica, es decir, sin enviar señales. Pero aunque no lo parezca, el sistema de encendido automotriz seria el causante de ver nacer una nueva era 60 años después.

Durante esos 60 años, se hicieron avances de diseño en lo que respecta a las cabinas decombustión, los carburadores, los cilindros, etc. La razón por la que no se mencionan dichoscambios fue porque no representaron ningún avance para la historia del diagnóstico automotriz.

Hasta el año de 1935 algunos fabricantes todavía estaban instalando magnetos en sus automóviles.Pero el final del magneto llegó conjuntamente con la desaparición del Ford Modelo T en 1927. LaFord se negaba a emplear un encendido por batería en su Modelo T, incluso después del desarrollode baterías más confiables.

En el magneto Delco de 1920, la bobina, el generador y el distribuidor estaban integrados. Ha habidosólo cuatro sistemas de encendido básicos para automóviles durante los últimos 100 años: el detubo caliente, el de magneto, el de batería y el de tipo computarizado (además de algunas extrañasvariaciones).

Sin embargo estos sistemas de encendido primitivos dieron lugar al sistema de encendido y deinyección de gasolina que nos llevarían a lo que es el automóvil hoy.El sistema de encendidoelectrónico no tiene un inventor claro hasta el momento.


28/83



En 1970 la marca BOSCH que también fue líder en el desarrollo de las refacciones para el sistemade inyección Mono punto enseño al mundo el futuro.El sistema TSZ-I era el primer sistema deencendido que contaba con un módulo, este se encargaba de eliminar los retrasos o adelantos detodo el sistema del distribuidor al enviar la chispa.

El TSZ-I es un sistema que trabaja por medio de impulsos inductivos, es decir que el control y elmomento de la chispa se efectúan por un generador de señal inductivo instalado dentro deldistribuidor.

La marca Mercedes ya había trabajado de manera conjunta con BOSCH (en 1953 se introdujo unsistema de inyección fabricado por BOSCH en el Mercedes-Benz 300 SL) y ahora trabajarían juntosde manera no oficial para desarrollar los sistemas de encendido electrónico con la condición de queMercedes recibiera primero los beneficios de la marca BOSCH.

El TSZ-I fue desarrollado hasta el año 1986 aproximadamente, teniendo como resultado únicamentedos versiones nuevas. El TSZ-I segunda generación tuvo de nuevo que se aumentaron lasterminales del módulo (de 6 terminales a 7 terminales) y que este trabajaba a mayor velocidad yprecisión. Después apareció el TSZ-I MINI con mayor velocidad y exactitud y más pequeño que suspredecesores.

Figura 1.16: Sistema TSZ-1 elaborado por BOSCH


29/83



Los rivales de BOSCH-Mercedes pusieron en sus autos sus propios módulos que resultaron conmucha deficiencia en comparación a los TSZ-I. Finalmente optaron por comprar derechos para usar los modelos de BOSCH y desarrollar los propios o adquirieron los sistemas TSZ-I para instalarlosdirectamente en sus automóviles.

1.2.2 Sistemas de Inyección Electrónica y Sensores

Ford y General Motors, después del intento fallido de crear su propio sistema de encendido, crearonla primera generación del carburador electrónico. En el año de 1980 la EPA (Enviromental Protection

Agency) hace un llamado fuerte a la industria en cuanto a las emisiones contaminantes producidaspor las fábricas y medios de transporte. De forma afortunada ya seestabatrabajando en la segunda

generación del carburador electrónico conocido como CCC (Computer Command Control). Estesistema manejaba de manera individual al Módulo de Encendido y CCC. El módulo de encendidosolo recibía señales pero no era actuador como en los otros sistemas, el actuador era CCC.

Y fue justo cuando aparentemente Ford y General Motors tomaban la delantera cuando recibieron eltiro de gracia. La dupla BOSCH-MERCEDES seducía al equipo McLaren de F1 para usar un sistemade inyección de combustible nunca antes visto.

Los resultados fueron más que convincentes para McLaren en 1984, sus pilotos colmaron las dosprimeras posiciones del campeonato mundial de F1 y además ganaron el campeonato deconstructores con casi el triple de puntos que el segundo lugar. En 1983 McLaren logró únicamente34 puntos.

Al finalizar esa temporada los equipos buscaban emplear ese sistema de inyección. Este marcó el

final del camino para el carburador electrónico y el inicio para los sistemas de inyección, en estecaso el MONO TRONIC.


30/83



De esta forma fueron apareciendo primeramente en las competencias los nuevos elementos queacompañarían al sistema de encendido electrónico con efecto Hall y al sistema de inyección MONOTRONIC que con el paso evolucionaria al conocido MULTI POINT.

Como se puede apreciar se realizó una auténtica revolución, donde después de que aparecieron lossistemas de inyección y los sistemas de encendido electrónico aparecieron una gama de sensoresque posteriormente entraron al mercado automotriz de forma conjunta. La razón por la queingresaron de manera conjunta fue precisamente para que el modulo tuviera una información máscompleta para saber que sucedía con el automóvil. A continuación se presentan los sensores quedestacan en esta era electrónica.

Figura 1.17: Sistema de inyección MONO TRONIC que se usaba de manera conjunta con encendido electrónico

Figura 1.18: Sistema de inyección MULTI POINT con encendido electrónico de efecto Hall


31/83



CTS o ECT(Sensor de temperatura del refrigerante): este sensor indica al módulo de encendido sidebe aumentar o disminuir el tiempo de apertura de los inyectores dependiendo de la temperaturadel motor. También determina cuando el sistema está listo para entrar en ciclo cerrado con el sensor de oxígeno.

TPS(Sensor de Posición del Acelerador): indica al módulo cuando el sistema está en ralentí, enotros sistemas esto se hacía con un switch que se accionaba cuando el acelerador estaba en suposición de reposo. También indica la velocidad de apertura de la mariposa. Otra función es la deindicarle al módulo cuando se alcanza apertura total de la mariposa con lo que el modulo deja defuncionar en ciclo cerrado con el sensor de oxígeno y enriquece la mezcla para obtener la máximapotencia que se necesita con acelerador a fondo.

ACT(Sensor de Temperatura del Aire Aspirado): El modulo lo utiliza para comprobar la racionalidadde las medidas confrontándolo con el CTS ya que por ejemplo ambos sensores deberían producir lamisma tensión de salida en un motor frío. En otras palabras, ACT y CTS trabajan para regular latemperatura de los fluidos que entran al motor.

MAF(Sensor de Masa de Aire Aspirado): Este importante sensor mide directamente la masa del aire

que es aspirado por el motor en cada instante y por lo tanto el modulo en base a la indicación deeste sensor modifica el tiempo de inyección.

O2(Sensor de Oxígeno): Este sensor es el encargado de avisar al módulo de encendido si la mesclaes pobre, enriquecida o adecuada.

Figura 1.19: Ejemplar de Sensor de Posición del Acelerador (TPS)


32/83



CKP(Sensor de posición del cigüeñal): Puede ser del tipo inductivo o efecto hall, este es el que leindica al motor el estado de giro del conjunto móvil. El módulo de encendido luego calcula el N° deR.P.M.

KS(Sensor de detonación): Es equivalente a tener un “micrófono” en el block del motor, en caso quese generen detonaciones, la módulo de encendido deberá modificar el avance del encendido,atrasándolo.

CMP(Sensor de posición del árbol de levas): El sensor de CMP proporciona la información sobre laposición del árbol de levas y la señal de velocidad del motor hacia el módulo de encendido.

EGRT(Sensor de temperatura de la recirculación de los gases): El sensor de la temperatura de la

EGRT es utilizado para monitorear la proporción y flujo de la recirculación de los gases de escapehacia el sistema de admisión.

MAP(Sensor de Presión en el tubo de admisión): Este sensor provee una indicación directa de lacarga del motor. A mayor presión en la admisión (menor vacío), mayor será la carga y por tanto máscombustible será necesario. Este también es un sensor con una capacidad para modificar el tiempofinal de la inyección.

Figura 1.20: Ejemplar de Sensor de Oxigeno

Figura 1.21: Ejemplar de Sensor de Presión en Tubo de Admisión (MAP)


33/83



VVS(Sensor de velocidad del vehículo): Dos tipos de sensores de velocidad son empleados,dependiendo en el tipo del velocímetro instalado. Los modelos con velocímetro del tipo de agujautilizan un interruptor de lámina, que está instalado en la unidad del velocímetro y se transforma lavelocidad del vehículo en una señal de pulso que es enviada a la unidad de control. El velocímetrode tipo digital se compone de un led y un circuito para formar ondas.

Se puede concluir que el diagnostico automotriz pasó por dos épocas que son las siguientes:

-Diagnostico primitivo: esto comprende a los primeros modelos de motores de vapor, eléctricos y decombustión interna. Únicamente mediante el sentir, oír y ver era como se podía intentar dar undiagnostico que muchas veces no era acertado. Ideas para crear nuevos motores existieron muchasmás de las que se han mencionado a lo largo de este trabajo, sin embargo el diagnostico seguíasiendo un verdadero problema y es por esa razón que a las ideas para crear nuevos motores se tuvoque agregar que estos fueran fácil de diagnosticar. Las limitantes tecnológicas serian un gran muroque estancaría el diagnostico automotriz, siendo precisamente el avance tecnológico lo que divide aestas dos épocas del diagnostico automotriz.

-Diagnostico Digital: La introducción de un conjunto de mejoras electrónicas al motor como lo son el

encendido electrónico, los sistemas de inyección y los sensores marcaban el inicio de una nuevaforma de solucionar los problemas o complejidades que surgían en el motor por medio del módulode encendido o computadora. Sin este conjunto de factores no se habría logrado nunca llegar aldiagnóstico automotriz actual, puesto que era más posible evolucionar la instrumentación del motor aque nuestros sentidos del oído, tacto y vista evolucionaran. Con esto damos paso a la ver cómo fuela evolución del diagnóstico automotriz actual.

Capítulo 2: Evolución del Diagnostico Automotriz

2.1 Diagnóstico con analizador de gases


34/83



Con el avance en las tecnologías electrónicas incorporadas por los fabricantes envehículos motorizados han surgido una serie de beneficios asociados al mejor desempeño de los motores. Al comienzo, desde los años 80, numerosos vehículoshan utilizado sistemas de control electrónico para aumentar la eficiencia tanto de lossistemas de alimentación e inyección de combustible como del encendido. A la par se han desarrollado diferentes formas para diagnosticar los problemas asociados aestos nuevos dispositivos electrónicos y es así como en la actualidad un computador a bordo controla una gran cantidad de sensores y actuadores que mantienen almotor funcionando bajo condiciones favorables, tanto desde el punto de vistapuramente operacional, como del control de emisiones contaminantes.

Así como la marca BOSCH fue líder en el desarrollo de los sistemas de inyección, sistemas deencendido electrónico y los módulos de encendido; la marca SUN Microsystems fue la gran potenciaen el desarrollo de dispositivos externos para el diagnóstico automotriz.

Conocido más por el nombre SUN, este instrumento lo que permitía hacer en un motor decombustión interna era un análisis de los 5 gases: Dióxido de Carbono, Óxidos de Nitrógeno,

Figura 2.1: El modelo más avanzado del “Sun Interrogator Automovile Analyzer”


35/83



Monóxido de Carbono, Hidrocarburos no Quemados y Oxigeno (CO2, NOx, CO, HC y O2respectivamente). En otras palabras lo que es hoy en díaesen México una verificación vehicular.

2.2 Diagnostico con parpadeo de Modulo de Encendido

El diagnóstico se encontraba a ese nivel entre los años de 1986-1988, pues únicamente se podíanafirmar dos opciones: Aprobación por EPA o No Aprobado por EPA (Enviromental Protection

Agency). Los técnicos que hacían los diagnósticos EPA daban la sugerencia de hacer la afinaciónmotriz. Sin embargo cuando el problema no era la afinación del motor, no se podía saber cuál era elproblema realmente.

En ese entonces, muy pocos módulos de encendido contaban con la facilidad de extraerlos paracomunicarse con ellos.

Algunos módulos de encendido contaban con un sistema similar al clave morse, ya que contaba conuna pequeña luz que hacía tres funciones: parpadeo lento, parpadeo velocidad media y parpadeorápido.

El parpadeo lento son centenas, el parpadeo velocidad media son decenas y el parpadeo rápido sonunidades. Este método se utilizaba para descifrar el código de error que emitía la computadora.

Figura 2.2: Módulo de encendido de un Automóvil


36/83



Como se puede ver en la figura 2.3, simplemente se debía de prestar atención de cuantas veces y aqué velocidad encendía la luz del módulo de encendido. Lamentablemente para desmontar unmódulo de encendido se requería de por lo menos una hora (suponiendo que el modulo cuente conuna ubicación accesible para el desmontaje) y los usuarios de los automóviles preferían no perder tanto tiempo. Esta idea fue rápidamente desechada.

2.3 Uso de Sistemas On-board Diagnostics (OBD)

Fue a finales de 1988 y principios de 1989, después de que la EPA advierte a las constructoras quelos métodos utilizados para controlar la contaminación proveniente de los automóviles eranineficientes, que aparece por primera vez el termino OBD (ON-BOARD DIAGNOSTICS).

Este elemento no contaba con un sistema de 5 gases, lo que significaba que los sistemas SUN auncontinuarían funcionando pero como verificadoras en algunos países.

Figura 2.4: Diagnosticador OBD-I

Figura 2.3: Tabla usada para descifrar códigos. En este caso el código seria 0969


37/83



Uno de los principales propósitos de los sistemas OBD es asegurar un adecuadofuncionamiento en los sistemas de control de emisiones durante toda la vida útil delvehículo.

Estos sistemas son capaces de detectar problemas que afectan el nivel deemisiones que generalmente pudieran ser pasados por alto en una inspeccióntradicional, fundamentalmente por el hecho de que muchas de las causas asociadasa altos niveles de emisiones son de naturaleza eléctrica o química. Se debe de hacer la aclaraciónque a diferencia del sistema SUN, los sistemas OBD no muestran datos numéricos en cuanto a lasemisiones sino que únicamente marca si está por encima o por debajo de los requerimientos de laEPA.

Cuando el sistema de diagnóstico a bordo determina que existe un problema, uncorrespondiente código de falla es almacenado en la memoria del computador y unaluz en el tablero informa al conductor que un problema ha sido detectado (CHECK ENGINE) y que elvehículo requiere ser revisado.

Una vez en taller, técnicos entrenados con herramientas adecuadas pueden extraer de la memoria

del computador los códigos de falla y asociarlos a problemas específicos, aumentando la rapidez yeficiencia en la solución de problemas. Los sistemas OBD-I contaban con aproximadamente 1890códigos de error genéricos, es decir generales para todas las marcas.

Cabe destacar que los sistemas OBD no eran únicamente un elemento externo como los sistemasSUN. Los sistemas OBD cuentan con el mismo software que el módulo de encendido y es por elloque no era necesario obtener o sacar el módulo de encendido para verificar los códigos, los

sistemas OBD son una extensión del cerebro del automóvil.

Actualmente los sistemas de diagnóstico a bordo son probablemente la mássofisticada herramienta en la práctica para monitorear la condición de vehículos en


38/83



uso, siendo estos el principal complemento a las inspecciones o mantencionestradicionales.

Sin embargo en el año 1990 se adoptó una nueva regulación que trajo consigo una extensión de lasfunciones de los sistemas OBD denominada OBD-II, la cual especificaba para vehículos depasajeros, comerciales livianos y medianos, modelos 1994 en adelante, sistemas extras paramonitorear la eficiencia del convertidor catalítico, fallas en el encendido, los sistemas de control deemisiones evaporativas y otros.

Por su lado el congreso norteamericano terminaba la actualización del “Clean Air Act” en dondeinvolucraba a la EPA en la generación de una normativa federal para requerir la instalación desistemas OBD, a partir de modelos 1994 en adelante, para todos los vehículos vendidos en el país.Esta normativa, publicada en1993 (58 FR 9468), establecía que los sistemas debían ser capaces dediagnosticar la operación errática o deterioro de todos los componentes que pudieran afectar lasemisiones y además los datos debían ser almacenados en el computador central para revisiónposterior.

Años más tarde, como parte de un proceso de armonización de normas, la EPA

publica la aceptación de los requerimientos de los sistemas OBD-II californianos ytodos sus estándares asociados como parte de la normativa federal a partir demodelos 1998. En Diciembre de 1998 la EPA establece los requerimientos finales yactualizados para acercarse lo más posible a los requerimientos de California. Todolo anterior permite a los fabricantes concentrarse en un diseño de diagnóstico a

Figura 2.5: Diagnosticador OBD-II


39/83



bordo único, a partir de modelos 1998 en adelante, que satisfaga tanto losrequerimientos de California como federales.

Por otro lado, la incorporación del control de estos dispositivos como un aspecto másen los programas de Inspección y Mantenimiento será obligatorio a partir de enerodel año 2001, sin embargo, producto de políticas anteriores, en muchos estados serealiza la verificación en las estaciones de inspección a partir de 1998.

OBD-II proporciona un método universal de inspección y diagnóstico para asegurarse de que elautomóvil está trabajando bajo las especificaciones del fabricante. Si bien hay un argumento como alas normas exactas y la metodología empleada, el hecho es que hay una necesidad de reducir elnivel de contaminación, originado por las emisiones de los vehículos, en nuestras ciudades, ytenemos que vivir con estos requisitos.

Hay tres protocolos básicos de OBD-II en uso, cada uno con pequeñas variaciones en el modelo decomunicación entre el equipo de diagnóstico a bordo y el escáner.

Aunque ha habido algunos cambios de fabricante entre protocolos en los últimos años, como reglageneral, los vehículos Chrysler, los vehículos europeos y asiáticos utilizan el protocolo ISO 9141-2

La forma más sencilla de explicar la norma ISO 9141-2 es por los pines del conector, nos podemosapoyar en la figura 2.6.

Figura 2.6: Conector OBD-II según la norma ISO 9141


40/83



-El pin 7 recibe el nombre de:” Línea Bidireccional K” y esta es una de las dos líneas decomunicación directa que se tienen con el módulo de encendido (pero se le considera el principal),es utilizado para una comunicación en condiciones normales.

-El pin 15 es también encargado de que exista la comunicación entre el OBD-II y el módulo deencendido, sin embargo tiene un papel secundario. Esto se debe a que entra como auxiliar en casode que la comunicación este presentando poca señal o altas señales con riesgo de un corto circuito.

-Los pines 4 y 5 son la tierra del conector (GND)

-El pin 16 es el voltaje suministrado.

Los vehículos GM utilizan el protocolo SAE J1850 VPW y los vehículos Ford utilizan patrones decomunicación SAE J1850 PWM. De esta manera también se procederá a explicar la función de lospines en la norma SAE J1850 VPW y SAE J1850 PWM.

A continuación se explicara la figura 2.7 que corresponde a la norma J1850 VPW.

-El pin 2 es el encargado de la comunicación entre el módulo de encendido y el OBD. A diferencia dela norma ISO9141-2, este conector no cuenta con un pin de emergencia en caso de unacomunicación fallida o problemas de voltaje.

Figura 2.7: Conector OBD-II según la norma SAE J1850 VPW


41/83



-Pines 4 y 5 son la tierra del conector (GND).


-El pin 2 es una de las dos líneas de comunicación directa que se tienen con el módulo deencendido, sin embargo a diferencia del formato presentado por la ISO9141-2, no existe un pinprincipal ni un pin secundario. Se les llama pines de respaldo.

-El pin 10 es también encargado de que exista la comunicación entre el OBD-II y el módulo deencendido. Ahora reciben el nombre de pines de respaldo debido a que se podría decir que recibeninformación casi al mismo tiempo, pero no reciben la misma. La información de los pines de respaldoes compartida.

-Los pines 4 y 5 son la tierra del conector (GND)


También se puede saber que protocolo se utilizaexaminando el conector. Si el conector tiene un pinen la posición #7 y no tiene pin en la posición #2 o #10, entonces el coche tiene el protocolo ISO9141-2. Si no pin está presente en la posición #7, el coche utiliza un protocolo SAE. Si hay pines en

Figura 2.8: Conector OBD-II según la norma SAE J1850 PWM


42/83



posiciones #7, #2 y #10, el automóvil puedeusar el protocolo ISO. Se puede identificar de forma fácilcontando con los tres diagramas que se presentaron en la figura 2.6, 2.7 y 2.8 pocos modelos tienenesta información en el manual.

Los automóviles anteriores a OBD-II tenían varios conectores en diversos lugares bajo el tablero ybajo el cofre. Todos los automóviles de OBD-II tienen un conector que se encuentra en la cabinafácilmente accesible desde el asiento del conductor, de manera que se puede conectar un scanner con un cable o de forma inalámbrica igualmente.

La luz Check Engine o MIL. Tiene tres tipos de señales:

-Destellos ocasionales muestran un mal funcionamiento temporal.

-Encendida permanentemente si el problema es más grave.

-Parpadeo constante si el problema es muy grave y puede causar un daño serio si el motor.

En todos los casos, se toma una lectura de todos los sensores que es guardada en la computadora

central del vehículo. Si la señal de falla es causada por un problema serio, la luz MIL estaráencendida hasta que el problema sea resuelto y la luz MIL restablecida (reset).

Las fallas intermitentes encienden la luz MIL momentáneamente y se apaga antes de que elproblema sea localizado. La lectura de los sensoresen el momento de la falla que se almacena en lacomputadora, puede es de alto valor para diagnosticar estos problemas. Sin embargo, si el vehículo

Figura 2.9: Uno de los modelos de luz del Check Engine que se pueden ver en el tablero


43/83



completa tres ciclos de manejo sin que vuelva a aparecer el problema, la lectura será borrada. Esimportante saber las maneras en que trabaja el Check Engine, para no verse sorprendido deninguna manera por un técnico y saber si el problemaha sido solucionado.

Los códigos de falla están regulados por la norma SAE J1979 y es el estándar que, hoy en día, usanlos fabricantes de vehículos. Los códigos de falla constan de 5 caracteres, que sonuna letra seguidade cuatro números.

Finalmente, la evolución de los sistemas OBD se ha detenido hasta el modelo OBD-II con lapresencia de hasta 7860 códigos que incluyen: los 1890 códigos del OBD original y 5970 códigosespecíficos de ciertas marcas.

El sistema OBD-II no es malo, sin embargo tiene sus limitantes. Es verdad que puede marcar unárea en la cual podría encontrarse el problema. Sin embargo cuando el automóvil contigo variasaverías aparecen los llamados códigos fantasma.

Una forma de simplificar la situación que se vive con los sistemas OBD es que los códigos de fallaque presentan pueden ser muy generalizados o amplios. Tomando como ejemplo la figura 2.10,podemos afirmar lo siguiente: En el caso de que un automóvil presente unas fallas en el sistema A,B y C, los sistemas OBD no señalan un área pequeña que revisar sino es muy amplio.

Figura 2.10: Diagrama representativo de identificación de fallas en sistema OBD


44/83



Por dar un ejemplo, los códigos pueden ser tan vagos como “fuga de gasolina” y se deben de revisar los elementos que van desde el tapón de gasolina hasta los inyectores.

Al ser vagos algunos códigos, hace que el área de revisión sea demasiado grande a tal grado deque se llega a tener situaciones como lo presenta la figura (A, B y C se enciman) y crean códigosfantasma que es lazona en la que se juntan 2 o más zonas de códigos detectados.

2.4 Uso de Escáner Automotriz

Debido a gran avance y al mismo tiempo las limitantes que presentaban los sistemas OBD, eranecesario un nuevo sistema para que el diagnostico fuera más preciso y rápido.

Entre los años de 2002 a 2005 se desarrollaron los llamados: “Escáneres Automotrices”. Sistemascapaces de hacer pruebas no solo a los sensores sino también a los circuitos del automóvil.

Las agencias comenzarían a utilizar estos aparatos en el año de 2006 y 2007. Pero la fuga deinformación de las agencias poco a poco permitió que el mismo escáner automotriz evolucionara.Los escáneres presentados en 2006 y 2007 eran propios de las marcas, es decir que existía unescáner Ford, Honda, GM, Nissan, Volkswagen, etc.

El resultado fue evidente, el trabajo realizado en la agencias era más rápido y preciso. Estodesencadeno una búsqueda de la compra de las licencias de software de varias marcas.

En un principio pocas marcas las vendían, sin embargo en poco tiempo se comenzó a dar fuga eincluso robo de información, esto ayudó a que las marcas presentaran a la venta incluso losescáneres. Esto fue en los años 2007 y 2008.

En los años de 2009 y 2010 aparecen por primera vez los escáneres automotrices universales, esdecir un hardware que contiene las licencias de varias marcas y que trabaja ya no de formaexperimental sino confiable.


45/83



Estos equipos erradicaron el problema presentado por los sistemas OBD, ya que estos realizan unaprueba a cada sistema mientras se escanea por completo cada sensor y circuito del automóvil. Encambia solo algunos de los sistemas OBD más actuales hacen pruebas al momento, la mayoría sebasa en la información guardada en el módulo de encendido.

Los escáneres automotrices además de contar con su propio software, también cuentan con la basede datos OBD. Para ser más claro, se tiene una herramienta que contiene los códigos OBD, OBD-IIy las licencias de varias marcas dependiendo el constructor del escáner.

Esto también ayudo a que dejaran de existir los llamados códigos fantasma, ya que al realizar pruebas en tiempo real (que son graficables) identifica más fácilmente el problema y en un áreamuchomásreducida.

Figura 2.11: Escáner Automotriz Maxidas

Figura 2.12: Diagrama representativo de identificación de fallas en sistemas de Escáner Automotriz


46/83



Como se puede apreciar en la figura 2.12, ya no coinciden las áreas donde se había identificado losproblemas. Esto mantiene hasta la fecha al escáner automotriz por encima de cualquier sistema dediagnóstico.

2.5 Ventajas, Desventajas y Perspectivas al Futuro

Aunque los escáneres automotrices están muy avanzados e incluso algunos modelos son muyprecisos y fáciles de utilizar, cabe mencionar que no cubren el 100% del automóvil. La respuesta al¿Por qué no puede diagnosticar un automóvil completamente? Es que no existe un automóvil quecuente con sensores en el 100%.

El motor es el elemento del automóvil que cuenta con más sensores. Se podría sustentar que estoes así porque existen normas para regular los gases contaminantes emitidos por este. Como se hapodido ver a través de este trabajo, los escáneres no hubieran aparecido de no ser por lasregulaciones establecidas por la EPA.

Se han establecido algunos sensores en los faros delanteros y traseros de los autos, así como enlas bolsas de aire, la presión de los neumáticos etc.

Se podría decir de forma general que la zona más complicada de instrumentar es la suspensión.Pero esta misma se divide en dos partes que cumplen la misma función pero no están constituidasde la misma forma.

Aunque la suspensión trasera ha sido simplificada con el paso de los años, no se ha encontrado unamanera eficaz y útil de instrumentar esta zona sin que los sensores se vean dañados con el tiempo.


47/83



Si bien hacen la misma función la suspensión delantera y la suspensión trasera, no trabajan de lamisma manera.

Figura 2.13: Imagen representativa de la suspensión trasera de un automóvil

Figura 2.14: Imagen representativa de la suspensión delantera de un automóvil


48/83



La suspensión trasera es un eje que se mantiene fijo, mientras la suspensión delantera es el eje quese encarga de dar dirección al automóvil. Por esa razón es aún más difícil instrumentar lasuspensión trasera del automóvil.

Y la segunda razón por la cual no se ha instrumentado toda la zona que comprende a la suspensiónde un automóvil es porque no se cuenta con una base de datos de los terrenos en los cuales va atransitar el automóvil. En otras palabras no se cuenta con una fuente de datos con la cual el módulode encendido compare si los mecanismos están actuando de forma adecuada o no.

Volkswagen es el único constructor que se ha visto interesado en crear una base de datos de unaciudad para realizar una prueba piloto con sus automóviles. Sin duda alguna es una tarea titánica,debido a la variedad infinita de terrenos existentes.

Un área donde realmente no se cuenta con mucha información, es el escáner para automóvileseléctricos. Sin embargo se sabe que la Formula E está buscando crear un automóvil eléctrico capazde ser escaneado mientras se encuentra en movimiento. Los resultados obtenidos para el primer año de la categoría son esperanzadores pero al igual que la instrumentación de la suspensión, aunse ven lejanos.

Figura 2.15: Auto tipo formula, de la categoría Formula Eléctrica de la FIA


49/83



Capítulo 3: Diagnostico con OBDII y Escáner Automotriz

3.1 Diagnostico con OBDII

Los sistemas OBD(Onboard Diagnostic) son el software de diagnósticos más básicos que existen. Al decir básico no se refiere a que sea el peor, sino que son la base o punto de partida para realizar un diagnostico ya contando con un escáner.

Los sistemas OBD fueron la respuesta a las exigencias presentadas por la Agencia de Protección Ambiental (EPA). Son sistemas capaces de comunicarse con la computadora o módulo de

encendido del automóvil, con el fin de detectar sus fallas, mejorar su rendimiento o solamente quecubra con los estándares establecidos por la EPA.

El sistema más actual hasta la fecha es el OBDII que está apegada a los requerimientos finalesestablecidos por la EPA. Cabe señalar que algunos automóviles aun cuentan con lasespecificaciones del antecesor del OBDII, pero esto ha sido autorizado por la misma EPA ya que esquien ha establecido tanto los modelos, marcas y parámetros para cada auto existente.

Los pasos para realizar un diagnóstico con un sistema OBDII son los siguientes:

1.- Verificar la entrada del conector comunicador entre el escáner OBD y el automóvil: Se debe derecordar que se cuenta con tres tipos de normas diferentes para cada automóvil (ISO 9141-2, J1850VPW y J1850 PWM) y se insiste en este paso debido a que de ingresar el conector incorrecto puedellegar a dañar el dispositivo.

2.-Conexión del conector: Como se puede ver en la figura 3.1 en muchas ocasiones los conectoresOBD hembra (que están integrados en el automóvil) no se encuentran instalados en una posición de90° y por eso se insta a que una vez seleccionado el conector OBD macho indicado (según algunade las 3 normas) se debe de buscar que ingrese en la misma posición en la que se encuentra el


50/83



OBD hembra. Todo esto es para no dañar los pines de comunicación de ninguno de los dosconectores OBD.

3.- Comunicación entre Escáner OBD y Modulo de encendido: El conector OBD macho puede ser con cable o inalámbrico. Algunos escáneres o aplicaciones OBD requieren de unos cuantossegundos después de haberse encendido para identificar el automóvil, la marca y el modelo.

Estos son los tres pasos en cuanto al uso adecuado del Hardware para comenzar un diagnóstico,cabe mencionar que al software del OBDII se le considera simple pues no hay que ingresar datos de

ningún tipo para acceder al área de diagnóstico.

4.- Una vez realizados los tres pasos anteriores nuestro escáner OBD deberá mostrar la pantalla deinicio como se muestra en la figura 3.3 sin ningún anuncio de “fallo de conectividad” o de “dispositivonoencontrado”.

Figura 3.1: Conector OBD hembra

Figura 3.2: Conector OBD macho inalámbrico


51/83



En la figura 3.4 se puede apreciar la pantalla completa del software que contiene varias opciones.

El sistema OBDII TORQUEse considera uno de los softwares más avanzados, no porque contenga

más códigos OBD que cualquier otro sistema porque los códigos son los mismos para todos, sinopor la precisión que tiene. TORQUE es de los más usados debido a los elementos extra con los quecuenta. A continuación se explican cada uno de los iconos presentes en el menú principal delsoftware.

Figura 3.3: Pantalla de Inicio Software Torque OBDII Scan

Figura 3.4: Pantalla Completa Software Torque OBDII Scan en Menú Principal


52/83



-Help:es el solucionador de dudas para el usuario, para aprender más de TORQUE o si se tienedificultad para usarlo o para solucionar algún problema del software.

-Get Plugins: Para adquirir complementosdel software

-Adapter Status: En caso de contar con un conector OBD macho inalámbrico, este se encarga demostrar las opciones disponibles para comunicarse con el aparato que contiene el software.

En la mayoría de los casos TORQUE se encuentra instalado en celulares y tablets y estas al mismotiempo funcionan como modem de internet. Por ello la manera en que se puede conectar es víabluetooth o internet. El menú puede verse en la figura 3.5

-Graphing: Grafica algunos datos como la velocidad, revoluciones por minuto y distancia recorrida.

-Test Results: Guarda la información de chequeos anteriores haciendo una tabla comparativa ografica del rendimiento del automóvil.

Figura 3.5: Software Torque OBDII Scan Icono Adapter Status


53/83



-Map View: TORQUE permite que la comunicación entre el dispositivo y el automóvil se dé inclusomientras el auto se encuentra en movimiento. En caso de tener una ruta para realizar el chequeo,esta parte de la aplicación servirá.

-Fault Codes: Contiene todos los códigos proporcionados por el sistema OBD para cumplir con lasespecificaciones de la EPA, y revisa según el automóvil y el modelo si cumple con estasespecificaciones. De tener alguna falla el automóvil, mostrará el código correspondiente.

-Real time Information: Se utiliza más que nada cuando se está diagnosticando con el automóvil enmovimiento. Es capaz de combinar las funciones de Map View, Test Results y Graphing.

Cabe señalar que el icono que realmente importa es “Fault Codes” pues dará los códigos paracomenzar a trabajar en el automóvil.

Figura 3.6: Software Torque OBDII Scan presentación de códigos de falla


54/83



5.- Una vez que se teclea o elige el icono de Fault Codes, este comenzara a establecer comunicación con el módulo de encendido del automóvil y mostrará los códigos de fallo que ha idorecopilando o se han presentado en el automóvil.

6.- Cuando se obtienen los códigos, se tiene una idea base en lo que se deberá de trabajar en elautomóvil. Recordando que los sistemas OBD son básicos pero no muy precisos, se recomiendaque de los códigos obtenidos se trabaje de la avería más sencilla a la de mayor gravedad.

La razón por la que se trabaja con el método de “menor a mayor” es porque los sistemas OBDcarecen mucho de análisis de la información recibida y es por ello que aparecen los códigosfantasmas. En la mayoría de los casos un daño menor es lo que provoca que se active un código demayor gravedad.

7.- Una vez tratadas las averías menores, se deberán de repetir los pasos 3,4 y 5 para verificar nuevamente los códigos que ahora estánpresentes. De haber existido códigos causados por averíasmenores deberías de desaparecer ahora. Si se obtienen códigos de falla, se deberán de atender dela misma manera que indica el punto 6.

8.- Durante el proceso de diagnóstico no deberá de repetirse un código más de 4 veces. Se habla de4 veces porque se considera que la cantidad adecuada de escaneos con fines de diagnóstico arealizar son 4 máximoy 2 como mínimo.

9.- Después para finalizar el trabajo, se deberán de hacer 2 diagnósticos con fines de revisión.

10.- Se recomienda utilizar una Bitácora de Diagnostico. De esta manerase lleva de forma ordenada

y cronológica todos los cambios realizados al automóvil.

Se puede apreciar un ejemplar de una Hoja de Diagnostico adecuada para trabajar en la figura 3.7 yla figura 3.8


55/83



Figura 3.7: Vista Frontal de Hoja de Diagnostico Recomendada


56/83



Figura 3.8: Vista Posterior de Hoja de Diagnostico Recomendada


57/83



3.1.1 Aplicación de OBD II

Antes de pasar a explicar las hojas de diagnóstico del automóvil Chevy se debe dar lasespecificaciones presentadas.

Paso 1: Entrada OBDII especiación J1850 JPW.

Paso 2, 3 y 4: Comunicación entre escáner OBDII y módulo de encendido sin problemas.

Paso 5: La presentación de los códigos de falla por parte del escáner se realizó de forma

satisfactoria, sin demora y sin necesidad de realizar un segundo intento.

Figura 3.9: Automóvil Diagnosticado

Tesis Sobre Diagnóstico de fallas a través de códigos de falla y escaner

Documents

Transcript of Tesis Sobre Diagnóstico de fallas a través de códigos de falla y escaner