Asignaturas:
- General
- Medición de un ciclo de trabajo
- Ciclo de trabajo con circuito positivo.
- Ciclo de trabajo para un circuito de tierra.
- Ciclo de trabajo medido desde la fuente de alimentación.
- Solución de problemas del regulador de presión de combustible controlado por PWM
General:
Con un circuito de ciclo de trabajo, un consumidor puede controlar la intensidad de la corriente. La corriente se puede regular sin provocar pérdida de potencia, como es el caso de una resistencia en serie. En la técnica del automóvil, el ciclo de trabajo se puede utilizar, entre otras cosas, para regular la velocidad del ventilador de calefacción, la posición, por ejemplo, del motor de posición del acelerador o para encender las luces.
Al aplicar un ciclo de trabajo a una lámpara, se puede hacer que la lámpara brille con menos brillo. Esto se utiliza, entre otras cosas, para las luces traseras, donde una lámpara puede encenderse con dos intensidades diferentes, es decir, para la iluminación normal y la luz de freno. Con iluminación normal, la lámpara arde débilmente (aquí se aplica un ciclo de trabajo para limitar la corriente a través de la lámpara). Con la luz de freno, la lámpara cambiará el ciclo de trabajo para que brille más.
La imagen muestra una luz trasera de un BMW Serie 5, donde la luz izquierda de la luz trasera también funciona como luz de freno, iluminándola con más intensidad.
Medición en un ciclo de trabajo:
El ciclo de trabajo se puede medir con un osciloscopio. El osciloscopio mostrará gráficamente el desarrollo del voltaje en función del tiempo.
Cuando se mide un ciclo de trabajo con un multímetro, nunca se mostrará el valor de voltaje correcto. Debido a que el voltaje varía constantemente durante un ciclo de trabajo, el multímetro indicará el voltaje promedio porque es demasiado lento.
Ciclo de trabajo con circuito positivo:
La siguiente imagen muestra un diagrama en cascada con el positivo de la batería (12 voltios) en la parte superior, seguido del fusible, la ECU (el interruptor electrónico), el consumidor (en este caso una lámpara) y por último la masa. La ECU enciende y apaga constantemente la fuente de alimentación.
El osciloscopio mide el voltaje entre el positivo de la lámpara y la masa del vehículo. Los ajustes del osciloscopio son los siguientes: 2 voltios por división y 5 milisegundos por división. Esto significa que cada casilla de abajo hacia arriba es de 2 voltios, por lo que si se suman las casillas de la línea ascendente (6 en total), el voltaje más alto medido es de 12 voltios.
La duración es de izquierda a derecha. Cada cuadro (división) se establece en 5 milisegundos. Si miras de izquierda a derecha, puedes ver que la línea tiene 10 milisegundos de alto y 10 milisegundos de bajo.
Al igual que el multímetro, el osciloscopio mide la diferencia de voltaje entre el cable positivo y el cable negativo conectados al medidor. Cuando se enciende la lámpara en el diagrama siguiente, el cable positivo tiene un voltaje de 12 voltios y el cable negativo (siempre) tiene 0 voltios porque está conectado a tierra. La diferencia entre ellos la indica el medidor; la diferencia entre 12 voltios y 0 voltios es 12 voltios. Estos 12 voltios se muestran en la pantalla del medidor. Cuando el ciclo de trabajo es alto, la lámpara se enciende. Este no es el caso con un circuito de tierra. Esto se explica en el siguiente párrafo.
Para determinar el ciclo de trabajo, es importante saber qué significa 1 período. Durante un período la tensión es una vez alta y otra baja. Después de este período comienza el siguiente período. En la imagen del osciloscopio a continuación, 1 período está marcado en azul. Esto muestra que el período dura un total de 20 milisegundos, es decir, 10 ms de alto y 10 ms de bajo. Por lo tanto se puede leer que la mitad del tiempo el voltaje es alto y la otra mitad es bajo. Por lo tanto, el ciclo de trabajo en esta imagen de alcance es del 50%. En este caso la lámpara arde débilmente.
En la imagen siguiente, el período sigue siendo el mismo (20 ms), pero en este caso el voltaje solo es alto durante una cuarta parte del tiempo (5 ms) y bajo durante tres cuartos del tiempo (15 ms). Con esta medida el ciclo de trabajo es del 25%. Esto significa que la lámpara ahora brilla aún más débilmente que con el ciclo de trabajo del 50%, porque la lámpara sólo recibe energía durante una cuarta parte del tiempo total.
Ciclo de trabajo para un circuito de tierra:
En la tecnología del automóvil se suelen utilizar circuitos de masa. Con un consumidor con conmutación de masa, el ciclo de trabajo se invertirá en comparación con un circuito positivo. Un ejemplo de esto se puede ver en la imagen a continuación.
Cuando la lámpara está apagada, la ECU ha interrumpido la conexión a tierra. Esto significa que el circuito está interrumpido. En ese caso, el voltaje de 12 voltios está en la entrada de la ECU. Esto significa que este voltaje también está en la conexión negativa de la lámpara. En este caso, la diferencia de voltaje cuando la lámpara está apagada es de 12 voltios.
Tan pronto como la ECU cambie la lámpara a tierra, la lámpara se encenderá. Luego fluye una corriente de positivo a negativo. La lámpara utiliza los 12 voltios para encenderse, por lo que hay 0 voltios en la conexión negativa de la lámpara. En ese caso hay 0 voltios en el cable positivo y 0 voltios en el cable negativo. La diferencia de voltaje es entonces de 0 voltios. Esto significa que a 0 voltios la lámpara está encendida y a 12 voltios la lámpara está apagada.
Para que la lámpara arda menos, se debe acortar el tiempo durante el cual la lámpara recibe energía. Esto se puede ver en la imagen de abajo. En un período, el voltaje es alto durante 15 ms (la lámpara está apagada) y bajo durante 5 ms (la lámpara está encendida). En este caso, la lámpara sólo ha estado encendida durante una cuarta parte del tiempo, por lo que arderá menos.
Ciclo de trabajo medido desde la fuente de alimentación:
Todas las mediciones anteriores se realizaron en relación con la masa del vehículo. Otra opción es medir desde el positivo de la batería hasta tierra del consumidor, como se muestra en la imagen inferior.
Cuando la ECU haya conectado a tierra, la lámpara se encenderá. En ese caso, la lámpara consume la tensión de alimentación de 12 voltios para quemarse. Entonces habrá un voltaje de 0 voltios en el cable negativo del osciloscopio. Hay un voltaje de 12 voltios en el cable positivo. En ese caso existe una diferencia de voltaje de 12 voltios entre los cables de medición, por lo que la línea de 12 voltios en la pantalla indicará que la lámpara está encendida. Entonces este es el 25% del período.
Tan pronto como la ECU corte la conexión a tierra, el voltaje de 12 voltios también estará en el lado negativo de la lámpara. La diferencia de tensión entre los cables de medición del osciloscopio será entonces de 0 voltios. Entonces se mostrará 0 voltios en la pantalla cuando la lámpara esté apagada.
Solución de problemas del regulador de presión de combustible controlado por PWM:
En la pagina Circuito ECU de una válvula PWM explica cómo es el circuito en la ECU de un regulador de presión de riel controlado por PWM. Por lo tanto, es recomendable leer primero la información de esa página.
El regulador de presión del riel en el riel de alta presión del motor diesel de riel común está hecho por ello dispositivo de control del motor controlado con PWM (Modulación de Ancho de Pulso).
Cuando está en reposo, la válvula del regulador de presión se abre, permitiendo que la presión del combustible salga del riel de alta presión a través del retorno. La válvula se cierra cuando se activa. La presión en el carril aumenta. Cuando el sensor de presión del riel registra una presión (demasiado) alta, la ECU ajusta la señal PWM.
La siguiente figura muestra el esquema de la unidad de control del motor (J623) y el regulador de presión del riel (N276). El regulador de presión del riel se alimenta en el pin 2 con un voltaje entre 13 y 14,6 voltios (dependiendo del voltaje de carga cuando el motor está en marcha). La ECU conecta el pin 45 a tierra cuando es necesario activar la válvula. Una corriente fluirá a través de la bobina de N276 tan pronto como el pin 45 esté conectado a tierra. La presión en el common rail está aumentando. En el momento en que la ECU interrumpe la conexión entre el pin 45 y tierra, se detiene la acumulación de presión en el riel de combustible. El resorte en el regulador de presión abre un poco la válvula, permitiendo que el combustible regrese al tanque a través de las líneas de retorno.
La imagen del osciloscopio muestra una tensión de alimentación (azul) y el control PWM (rojo). La tensión de alimentación es de unos 13,5 voltios y es constante.
El voltaje de la señal de control PWM (rojo) está entre 0 y 13,5 voltios. Esta imagen de alcance muestra que la válvula se enciende y apaga constantemente.
La corriente (verde) aumenta tan pronto como se activa la válvula y disminuye después de la desactivación.
En reposo el voltaje es de 13,5 voltios. La válvula PWM no está controlada.
El resorte en la válvula asegura que la válvula esté abierta cuando está en reposo.
En el momento en que la ECU conecta a tierra (esto se puede ver en la imagen del alcance cuando la señal roja es 0 voltios), una corriente fluye a través de la bobina (la imagen verde), lo que hace que la válvula se cierre.
La imagen del osciloscopio muestra que la válvula siempre está encendida por un corto tiempo y apagada por un período de tiempo más largo. Esto significa que la presión del combustible debe ser relativamente baja.
Leemos el coche y vemos los datos en directo. La presión del combustible es de casi 300 bares al ralentí. Esto esta bien.
Mal funcionamiento: el motor ya no arranca al arrancar.
El motor no arranca durante el arranque. Estamos seguros de que hay suficiente combustible en el tanque. Naturalmente, empezamos leyendo los fallos. En este caso no se almacenan fallos. Por eso nos fijamos en los datos en vivo (en VCDS se denominan bloques de valores medidos). Durante el arranque, la velocidad de arranque es de 231 rpm. La ECU recibe la señal del cigüeñal. Bien.
La presión del combustible durante el arranque es de 7.1 bar. Es demasiado bajo para que arranque el motor.
Una presión de combustible demasiado baja puede tener las siguientes causas:
- muy poco combustible en el tanque
- bomba de combustible (bomba de alimentación o bomba de alta presión) defectuosa
- filtro de combustible obstruido
- válvula de control de presión de combustible defectuosa
Para determinar por qué la presión del combustible sigue siendo demasiado baja, comprobamos las tensiones de los componentes eléctricos con el osciloscopio.
Anteriormente en esta sección se mostró la imagen del alcance del regulador de presión de combustible PWM que funciona correctamente. La siguiente imagen de alcance es otra medición de este regulador de presión, pero ahora con un mal funcionamiento.
A medida que aumenta la corriente, la tensión de alimentación disminuye. Por lo tanto, la tensión de alimentación disminuye cuando fluye corriente. Además, destacan los siguientes puntos:
- Cuando se enciende, el voltaje de suministro cae a un valor más bajo; normalmente una resistencia de transición causa una caída abrupta (una línea vertical en la imagen del osciloscopio a un voltaje más bajo);
- Después de conectar la bobina, la corriente generada sigue la curva de carga característica según la potencia eléctrica. El flujo de corriente durante la descarga se refleja en el aumento gradual de la tensión de alimentación. La corriente no baja a 0 A. La corriente continúa fluyendo una vez finalizado el control.
- Tan pronto como se apaga la bobina, no se ve ningún pico de inducción en la imagen roja (donde el voltaje aumenta de 0 a 14 voltios). Considere apagar la bobina del inyector, lo que puede provocar un pico de hasta 60 voltios.
Por lo tanto, existe una resistencia de transición en el cable de alimentación al regulador de presión de combustible. Sólo cuando fluye corriente se produce una caída de voltaje debido a la resistencia de transición. Cuando se desconecta la tierra, no fluye corriente y la tensión de alimentación sigue siendo exactamente la misma que la tensión de la batería.
Ahora volvamos al diagrama: el cable de alimentación está rodeado de rojo. El siguiente paso es localizar el cable dañado. Los daños pueden ocurrir como resultado del roce contra las piezas del motor o porque el cable se ha atascado durante trabajos de instalación anteriores. Una vez encontrado el daño, se puede reparar.
Ahora está claro qué resultó en la resistencia a la transición. Es posible que ya hayas notado que se ha hablado de que falta un pico de inducción en la señal del osciloscopio. Cuando se apaga la bobina, el patrón actual cae lentamente a un valor más bajo. De modo que no hay interrupción del control; esto se termina, pero la corriente continúa fluyendo a través de la bobina.
Cuando el microprocesador hace que el FET sea conductor, puede fluir una corriente desde el drenaje hasta la fuente y, por lo tanto, también a través de la bobina. De este modo se activa la bobina y la válvula de control puede cerrarse contra la fuerza del resorte debido al campo magnético resultante.
Tan pronto como finaliza el control del FET, ya no fluye más corriente a través de la bobina a tierra. El diodo de marcha libre garantiza que la corriente de inducción, como resultado de la energía residual en la bobina, se conduzca al positivo. Esto asegura una reducción gradual de la corriente y evita que se produzca la inducción. Este proceso está indicado por las flechas rojas en la imagen.
Esto explica por qué un flujo de corriente sigue siendo visible en la imagen del osciloscopio una vez finalizado el control.
