diagnósticos de problemas de manejabilidad del vehículo

DIAGNOSTICOS DE PROBLEMAS DE FUNCIONAMIENTO EN VEHICULOS OBD I & II POR: STEVE ZACK - SPX TECHNICAL TRAINER - JA ECHOLS & ASSOC TRADUCCIÓN AL ESPAÑOL E ILUSTRACIONES: ING. ROGER GUSTAVO SARAVIA ARAMAYO, M. SC.

Contenido INTRODUCCION ............................................................................................................................................ 2 1

DIAGNÓSTICOS CON ESCÁNER ......................................................................................................... 2

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CÓDIGOS DE FALLA ACTUALES, PENDIENTES E HISTÓRICOS (SOLO OBD II) ..................... 4

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CATEGORÍAS DE CÓDIGOS DE FALLA ............................................................................................. 5

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CÓDIGO DE FALLA DTC TIPO BYTE ................................................................................................. 6

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MONITORES (SOLO OBD II) ................................................................................................................. 6

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EL HARDWARE DEL SISTEMA OBD II .............................................................................................. 7

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MODOS DE OPERACIÓN DE UN VEHÍCULO .................................................................................... 8

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CONDUCCIÓN ESTABLE DE CRUCERO ............................................................................................ 9

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ACELERACIÓN ..................................................................................................................................... 10

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MODO DE DESACELERACIÓN Y EMPOBRECIMIENTO ........................................................... 11

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MÁS SOBRE MONITORES Y COMO TRABAJAN - MONITORES CONTINUOS ..................... 13

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MONITOR DE SISTEMA DE COMBUSTIBLE ............................................................................... 13

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MONITOR COMPRENSIVO DE COMPONENTES (CCM) ............................................................ 14

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MONITORES NO-CONTINUOS ....................................................................................................... 14

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MONITOR DEL CATALIZADOR ..................................................................................................... 14

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MONITOR EGR .................................................................................................................................. 14

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ESTADO DE PREPARACIÓN DE LOS MONITORES.................................................................... 14

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CUADRO CONGELADO DE DATOS .............................................................................................. 15 1

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MODO 6 .............................................................................................................................................. 15

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ILUSTRACIONES ADICIONALES .................................................................................................. 16

INTRODUCCION Desde la llegada de los diagnósticos a bordo OBD para motores de vehículos, el proceso de diagnosticar los problemas de manejabilidad es el mismo de siempre aunque muy diferente también. Cuando el OBD I evolucionó hacia el OBD II en 1996, la parte electrónica de los diagnósticos de los problemas de manejabilidad se volvió más fácil. Esto debido a que la red electrónica de los vehículos OBD II es mucho más comprensiva y porque casi todas las funciones mecánicas controladas por el Powertrain (motor y transmisión) vinieron a ser funciones electro-mecánicas.

Existen tres herramientas indispensables para diagnosticar y reparar apropiadamente los problemas en un sistema OBD. Dichas herramientas y cómo hacer uso de ellas serán explicados al detalle.

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DIAGNÓSTICOS CON ESCÁNER

La primera herramienta es el escáner. En términos generales, existen dos tipos de escáneres. Uno es conocido como el lector de códigos. Estas simples herramientas electrónicas son útiles para leer y borrar todos los códigos de emisiones OBD. Algunas hasta pueden dar la descripción del código pero no todos los lectores de códigos de falla hacen esto. Sin embargo, un verdadero escáner leerá y borrará todos los códigos OBD, y hará lo mismo tanto para códigos “mejorados” (propietarios) o códigos de subsistemas. Los códigos mejorados son específicos del OEM (Original Equipment Manufacturer - Fabricante) con numeración asignada por el OEM. Esto códigos cubren todo el espectro de control electrónico más allá de solo las emisiones. Además de la manejabilidad, estos códigos cubren el HVAC, IPC, BCM, ABS, SRS y los sistemas de comunicación basados en transporte electrónico de datos. Un verdadero escáner hace muchas otras cosas útiles e importantes que se explicará posteriormente.

La mayoría de nosotros ha notado la superior funcionalidad de un sistema OBD II con relación a un sistema OBD I. Algunas de las capacidades mejoradas de un sistema OBD II podrán ser encontradas en un sistema OBD I. Pero la gran mayoría, no. Como se mencionó anteriormente, el OBD II fue adoptado en 1996. Pero uno podrá encontrar algunos modelos de ciertos fabricantes de vehículos que introdujeron el OBD II tempranamente como en 1994. Esos primeros vehículos OBD II fueron modelos producidos tempranamente y usualmente se fabricaron con los dos conectores: el conector OBD II de 16 pines y el conector específico del vehículo para acceder a los otros sistemas.

Hay que recordar que el escáner lee y reporta lo que el sistema computacional del vehículo está haciendo y diciendo. Si el cerebro del vehículo no sabe cómo hacer algo o cierta cosa como leer los kilovoltios del encendido para la combustión, el escáner no nos dará dicha información. El escáner, entonces, es la interfaz entre el operador y el sistema computacional del vehículo.

Existen dos otras herramientas ambas de las cuales siempre han estado alrededor y son muy importantes en el diagnóstico de problemas OBDII. Uno es el técnico, en otras palabras USTED. No va a llegar el día en que el técnico deje de ser absolutamente esencial para diagnosticar y reparar problemas OBD II. Ningún escáner puede reparar un vehículo; muchas veces solo nos señala el área del problema. El trabajo de Ud. es asegurarse que 2

está al tanto con cada avance tecnológico. Esto requiere una constante inversión en educación y herramientas.

Esto jamás cambiará. Los escáneres no reparan los carros, pero Ud. sí. Si Ud. hace su trabajo bien, Ud. tendrá una vida muy placentera reparando todo, pero nada más allá de lo que requiera el vehículo del cliente.

Parte de su inversión en su futuro de diagnósticos es actualizar su escáner. El mundo electrónico jamás se detendrá en lo que respecta a sus mejoras. No se sienta molesto con su distribuidor de escáneres por ofrecer la última actualización disponible. Software o hardware obsoleto es como tener solo tres opciones en un desarmador Philips. Puede que trabaje, pero durará por un tiempo. No espere más. Actualice su herramienta cada vez que el fabricante le da una chance. Ud. apreciará la diferencia desde la primera vez que disfrute de su herramienta o actualización.

La tercera y última herramienta electrónica de diagnóstico sobre la cual nos referiremos es el osciloscopio. De manera simple, el propósito de un osciloscopio es brindar una instantánea en la pantalla de la actividad eléctrica de lo que uno esté verificando. Esta instantánea consiste en una línea que se mueve de manera continua, o un gráfico llamado “patrón”. La información en pantalla del osciloscopio es en vivo, en contraste con el escáner que brinda información procesada. Esto hace que la información del osciloscopio sea mucha más precisa y más actual que los datos del escáner ya que ésta última primero debe ser procesada por la computadora del vehículo y luego por el escáner. Los datos de un escáner son bastante fiables pero deben ser verificados por un osciloscopio o bien por un multímetro digital antes de realizar cualquier reparación. De otra manera, uno podría terminar leyendo códigos y cambiando partes sin cesar. Este último enfoque lo puede hacer bastante impopular con el cliente y le puede costar dinero.

Un osciloscopio de alta calidad puede ser caro y muchos técnicos simplemente no saben cómo usar uno de ellos.

Antes de empezar la discusión en profundidad sobre la mejor manera de usar el escáner, se presentan algunos fundamentos al respecto.

Los códigos OBD I (entre 1980 y 1995) usaban números de 2 y 3 dígitos, y sin letras. Todos ellos eran asignados por el fabricante. Los códigos OBD II (1996 en adelante) consisten en una letra seguida de 4 números. Hay 4 letras diferentes para el OBD II según lo siguiente: P – Códigos Powertrain (motor y transmisión). Todos los códigos de emisiones empiezan con P. B – Códigos de carrocería.

C – Códigos de chasis.

U – Códigos de red o de comunicación de datos.

En el grupo de códigos “P” si el primer número es “0” cero, todos los códigos son genéricos. Esto implica que cualquier camión liviano y carro vendido en América desde 1996 comparte los mismos códigos P0. Los códigos significan exactamente el mismo asunto en todos los vehículos. Los códigos P1, sin embargo, son asignados por el OEM y pueden significar lo que al fabricante le convenga pero en el marco del Powertrain.

El significado del segundo número en los códigos P0 se desglosa según lo siguiente: 1 – Medición en la entrega de combustible; cuestiones como el MAF, MAP, sensores O2, etc.

2 – Medición en la entrega de combustible pero sólo con relación a los inyectores y circuitos de los inyectores.

3 – Falta de chispa y combustión.

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4 – Controles para las emisiones como EVAP, EGR, CAT, etc.

5 – Control de velocidad del vehículo y del ralentí del vehículo.

6 – y 7 – Transmisión.

Los dos últimos números nos dan la identificación específica dentro del sistema en general. Por ejemplo, P0101 significa: Powertrain, emisiones OBD II, entrega medida de combustible y flujómetro.

En un sistema OBD II, existen tres tipos de códigos. Estos son: actual, pendiente e histórico. Un código vigente encenderá la luz CHECK después de uno, dos o tres viajes similares y consecutivos dependiendo de qué Monitor detecta el problema. Las condiciones que permiten al Monitor hacer sus evaluaciones antes de decidir encender la luz CHECK, se llaman criterios de habilitación. Este término extravagante simplemente se refiere al proceso del cerebro del vehículo que le permite decidir ya sea el problema es recurrente y lo suficientemente serio como para grabar un código de falla y encender la luz CHECK. La luz CHECK o luz MIL (Malfunction Indicator Light – Luz indicadora de anomalía) solo se ilumina si el problema es un código P relacionado con las emisiones. Todos los códigos para la luz CHECK son denominados códigos de diagnóstico de falla (DTC).

2 CÓDIGOS (SOLO OBD II)

DE

FALLA

ACTUALES,

PENDIENTES

E

HISTÓRICOS

Varios códigos de falla actuales encenderán la luz CHECK una vez que, de códigos pendientes se conviertan a actuales. Si la luz CHECK se ilumina como resultado de un código de falla de emisión, un código histórico será almacenado y un cuadro congelado de datos o instantánea de falla también será grabado. Un cuadro congelado de datos almacena una instantánea de varios datos o ítems PIDs como ser: RPM, VSS, MAP y/o MAF, IAT, ECT, etc. Accediendo al cuadro congelado de datos nos brindará solo una idea de lo que el vehículo estaba haciendo cuando se encendió la luz CHECK. Nunca elimine los códigos de falla como primera opción porque todos los códigos pendientes y el cuadro congelado de datos también desaparecerán.

Nota.- Si la batería del vehículo se desconectara por alguna razón, el cerebro PCM perderá cualquier información de códigos de falla que tenga almacenados. Obviamente, se perderán todas las memorias de la radio, los espejos, los asientos y del aire acondicionado. Se recomienda adquirir un conservador de memoria si la batería del vehículo debe ser desconectada.

Un código de falla pendiente puede borrarse por sí sólo si el problema se pierde y permanece resuelto por dos o tres viajes consecutivos y similares. Si esto pasara, no se almacenan códigos históricos o cuadros congelados de datos.

Un código de falla histórico es el medio de almacenamiento a largo plazo de los códigos de falla actuales en la computadora del vehículo. Un código histórico le da al técnico un registro de toda la actividad de códigos de falla en el pasado reciente. Un código histórico no es un código de falla activo, es un evento registrado. Un código de falla histórico no lleva consigo ningún cuadro congelado de datos.

Un código histórico se auto-eliminará de la memoria de la computadora luego de 80 viajes (para monitores continuos) o 40 viajes (para monitores no-continuos). Sin embargo, para algunos vehículos, se mantienen los

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códigos de falla históricos durante 256 veces el arranque con llave. Chrysler es un ejemplo de conteos de arranque con llave para el tema de las memorias de códigos históricos.

Existen 4 niveles de códigos de falla. Estos niveles nos indican la prioridad del código según se explica a continuación. Desde luego que, la letra que indica la prioridad es asignada al código cuando se tienen múltiples códigos de falla al mismo tiempo.

Códigos tipo A: La luz CHECK será encendida para el primer viaje con códigos de falla tipo A y se almacenará un registro de cuadro de congelado de datos. Los códigos tipo A deberán ser reparados primeramente.

Códigos tipo B: La luz CHECK se encenderá en el segundo o tercer viaje para los códigos tipo B y un cuadro congelado de datos será almacenado. Los códigos de falla tipo B deben ser resueltos una vez que se haya tratado con los códigos del tipo A. Códigos tipo C: No relacionados con las emisiones. Esto códigos almacenarán un registro histórico y deberán tener un tercer lugar de prioridad.

Códigos tipo D: No relacionados con las emisiones. No almacenan ningún cuadro congelado de datos o registro histórico. Reparar estos códigos al final.

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CATEGORÍAS DE CÓDIGOS DE FALLA

Existen tres categorías de códigos falla en un sistema OBD II. Estas son: eléctricas, mecánicas y racionales.

Cada tipo de código es especificado según el criterio por el cuál es registrado.

Los códigos eléctricos tratan con los circuitos eléctricos y su fuente de alimentación. Estos códigos pueden ser generados por una fuente de voltaje por debajo del voltaje requerido o temas de conexión a tierra así como fallas de circuitos actuales. Un código de falla eléctrico será registrado cuando cambios extremos o abruptos en los datos de voltaje sean detectados mientras no haya cambios en la carga aplicada al motor o en la operación del circuito observado. Un ejemplo es el sensor TPS el cual abruptamente podría mostrar un voltaje menor que 0.2 voltios. Este tipo de fallas es monitoreado por el Monitor comprensivo de componentes y por consiguiente se graba un código instantáneamente una vez detectada la falla del parámetro.

Los códigos mecánicos tratan con dispositivos que tienen funciones mecánicas como ser el transporte de fluidos o la apertura y cierre de ductos. Un buen ejemplo es un ducto EGR que puede estar parcialmente conectado no permitiendo que fluya el volumen correcto de gas de escape. Este código mecánico es monitoreado por el Monitor EGR. Este monitor usa varios sensores EVAP y de motor con el fin de observar cambios fuera de parámetros pre-establecidos y grabando un código de falla en el segundo viaje del ciclo.

Los códigos racionales son grabados cuando un sensor no cumple con un criterio de operación. Un ejemplo de un código racional podría ser que el sensor MAF esté brindando un volumen muy alto de aire para una baja lectura de RPM, una pequeña apertura de estrangulador, y ninguna indicación de carga aplicada al motor. Este tipo de PID del MAF podría indicar un MAF fuera de calibración basado en lo que los otros sensores muestran.

En el ejemplo actual, el sensor MAF no debería ser usado por el cerebro PCM para el control de combustible.

Cada uno de los tres tipos de código de falla citados anteriormente se prueba por el monitor correspondiente al sistema de emisiones involucrado. Cuando un componente falla en cumplir un requerimiento estándar establecido por el fabricante durante su ciclo de viaje, entonces el componente es monitoreado adicionalmente por un periodo de tiempo dado. Cuando los parámetros del componente permanecen sin cumplir una vez 5

satisfecho el ciclo de conducción, una falla es almacenada y la luz CHECK es iluminada. Los parámetros particulares del componente son grabados y mostrados en el Modo 6 de la sección de pruebas especiales “Parámetros de Componentes”.

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CÓDIGO DE FALLA DTC TIPO BYTE

Existe un nuevo sistema de numeración DTC. Un ejemplo de este nuevo sistema es P0110:1C-AF. Los dígitos adicionales al final del DTC nos indican la falla tipo Byte (FTB). Cuando una FTB aparece al final de un DTC, ésta es usada por el cerebro PCM para dar mayor información sobre la falla. Muchos códigos de falla DTC proveen la descripción suficiente con el carácter alfa y sus 4 dígitos. Sin embargo, muchos otros no y en consecuencia es difícil muchas veces determinar la falla exacta a partir de un DTC sin un arduo trabajo de diagnóstico. Un FTB será adjuntado a ciertos DTCs cuando sea necesario añadir mayor descripción detallada de la falla permitiéndonos un diagnóstico más simple. En el ejemplo, P0110, antes, solo indicaba una falla en el circuito del sensor de temperatura de admisión lo cual implicaba que podía haber problemas con cualquier parte del cableado entre el sensor y el PCM o que el mismo sensor estaría fallado. Pero con éste nuevo indicador al final del código de falla o sea 1C-AF, el código de falla DTC nos da una descripción más completa de la falla.

En éste ejemplo está indicando que el sensor de temperatura de aire de admisión está fuera de rango.

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MONITORES (SOLO OBD II)

Otra diferencia importante entre el OBD I y II son las pruebas de diagnóstico a bordo llamadas “monitores”.

Los monitores son pruebas activas de hasta 11 sistemas en un sistema OBD. No todos los vehículos OBD II soportan los 11 monitores. En efecto, en particular dos monitores jamás han sido usados. Uno es el monitor A/C planeado antes de que el r-134 sea el refrigerante móvil estándar usado en USA. R-134 ha sido juzgado ser menos dañino para la atmósfera comparado con el r-12; por consiguiente, el monitor A/C nunca ha sido usado.

El otro monitor que nunca ha sido usado es el del calentador de catalizador. La ingeniería para calentar rápidamente un conversor catalítico es similar a la usada para los sensores de oxígeno: tener listos el catalizador y el sensor de oxígeno en segundos no minutos. Sin embargo, la corriente eléctrica requerida para llevar un conversor catalítico a su temperatura de operación mediante un calentador y en segundos, aún espera la llegada de un sistema de 42 voltios. Este sistema de relativamente alto voltaje de seguro un día será realidad siempre y cuando los desafíos técnicos y económicos sean superados.

Los monitores que corre el sistema OBD II están divididos en dos grupos: Continuos y no-continuos. Los monitores continuos ejecutan sus pruebas de diagnósticos sobre tres sistemas de control de emisiones continuos desde que se pone la llave en contacto y durante el funcionamiento del motor. Estos monitores son: 1 – Falta de chispa.

2 – Sistema de combustible.

3 – Comprensivo – verifica circuitos abiertos y corto-circuitos o lecturas que están fuera de rango.

Todos los vehículos OBD II ejecutan estos tres monitores.

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Los monitores no-continuos corren sus pruebas de diagnóstico una vez por viaje o ciclo de conducción pero no continuamente. Estos monitores incluyen: 1 – Sensor de oxígeno 2 – Calentador de sensor de oxígeno 3 – Catalizador 4 – Calentador de catalizador (no usado) 5 – Sistema EGR (no universalmente usado) 6 – Sistema de evaporación 7 – Sistema de aire secundario (no universalmente usado) Los vehículos que cumplen el OBD II corren todos los monitores continuos y la mayoría de los monitores nocontinuos. Muy pocos motores OBD II no necesitan una válvula EGR por lo que no corren su respectivo monitor. Casi todos los sistemas que cumplen la norma californiana usan sistemas de aire secundario por lo que corren su respectivo monitor. La mayoría de los motores que cumplen la norma federal, no.

Como se mencionó, cuando la luz CHECK es iluminada como resultado de un código de falla relacionado con las emisiones, una acción llamada “cuadro congelado de datos” es iniciada por el cerebro PCM. Un cuadro congelado de datos es una instantánea de 8 o 10 PIDs. Esos registros son requeridos por las regulaciones EPA para capturar: el estado del ciclo del motor (abierto o cerrado), la carga de trabajo aplicada al motor, la temperatura del líquido refrigerante de motor, el ajuste del combustible, el vacío en el múltiple (MAP), RPM, y el código de falla (DTC) prioritario. Algunos otros PCMs pueden adicionar: la velocidad del vehículo, la posición del estrangulador, el tiempo de encendido acelerado, y el número de viajes desde que la luz CHECK fue borrada.

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EL HARDWARE DEL SISTEMA OBD II

En ambos sistemas, OBD I y II, el cerebro o la computadora del vehículo (PCM) trata con tres piezas principales de hardware: actuadores, sensores y conmutadores. La PCM recibe datos de los sensores y conmutadores, y comanda los actuadores de manera apropiada. La PCM está programada por el fabricante con algoritmos para comparar que lo que vea sea lo que se desea ver. Una predeterminada diferencia en los valores de entrada o salida esperados durante un cierto periodo de tiempo o número de viajes disparará un código de falla. Pero la PCM no puede deducir más allá de la inteligencia de sus algoritmos. Verifique Ud. el código de falla antes de reemplazar las partes una y otra vez. Su osciloscopio o multímetro es su mejor herramienta al respecto.

Incidentalmente, alguna literatura y técnicos se refieren a la PCM como el ECM (Electronic Control Module – Módulo de control electrónico). Las dos son lo mismo. El término ECM es más usado cuando uno se refiere a sistemas OBD I. Un apunte de interés: Las PCMs entre 1980 y 1993 tenían sus memorias de operación cargadas en reemplazables PROM. Para corregir o actualizar esas antiguas PCMs, se tenía que reemplazar la PROM existente con la correcta. No se necesitaban herramientas especiales. Después de 1993, las PCMs pueden ser reprogramadas o “re-flasheadas” para cualquier corrección o actualización. El nuevo sistema, conocido por su estándar SAE J2534, consiste en un método de reprogramación mediante web.

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MODOS DE OPERACIÓN DE UN VEHÍCULO

Ambos sistemas OBD I y II operan en dos modos básicos: Circuito abierto y circuito cerrado. Circuito abierto es el modo que se usa cuando el motor está recién encendido y permanece en efecto hasta que los sensores de oxigeno (conocidos como sensores O2) empiezan a operar. En circuito abierto, la mezcla de combustible es más rica que lo normal de tal manera que el motor funcionara suavemente hasta que el ECT (sensor de temperatura del refrigerante de motor) le indica al cerebro PCM que el motor ya ha sido calentado. Este modo de mezcla rica trabaja como el botón del estrangulador en aquellos motores equipados con carburador. Las emisiones de HC y CO son muy altas en éste modo de mezcla rica pero los sensores O2 no empiezan a operar sino hasta que el flujo del gas de escape alcance los 315 o 345 grados centígrados. Cuando los sensores O2 empiezan a trabajar, el vehículo conmuta al modo de circuito cerrado en el cual los sensores O2 controlan el ajuste de combustible. En condiciones de climas fríos, puede demorar hasta 15 minutos para que los sensores O2 empiecen a trabajar. Incluso es posible que los sensores O2 dejen de operar si el vehículo está en ralentí por mucho tiempo de tal manera que el flujo del gas de escape descienda por debajo de los 315 grados centígrados.

Si esto ocurre, el vehículo vuelve a circuito abierto ocasionando un incremento en las emisiones. Sin embargo, algunos fabricantes usan información contenida dentro del cerebro PCM para controlar el ajuste de combustible cuando se entra en modo de circuito abierto.

En la década de los 90, los fabricantes empezaron a instalar sensores O2 con calentadores incluidos. Estos calentadores hacen que los sensores O2 empiecen a funcionar dentro de los 15 segundos además que se mantienen activos durante el funcionamiento del motor. Puesto que, el tiempo promedio de un viaje o ciclo de conducción es relativamente corto, la contaminación de gas de escape por viaje se ha reducido significativamente siempre que el vehículo se mantenga en circuito cerrado de manera prolongada.

Cuando el OBD II vino a ser oficial y requisito legal en 1996, la mayoría de los vehículos y camiones livianos vendidos en América, incluyeron cambios y mejoras significativas dentro del nuevo sistema de diagnóstico a bordo. Un cambio muy importante fue la adición de un segundo sensor de oxígeno. Este segundo sensor O2 fue localizado en el tubo de escape luego de la salida del catalizador. Los motores V6 y V8 con dos sistemas de escapes llevan dos de éstos. Los sensores O2 adicionales permiten al cerebro PCM monitorear de cerca y con precisión la condición y eficiencia del conversor catalítico. Los códigos de falla P0420 (para el banco 1) o P0430 (banco 2) son registrados si la PCM detecta que los sensores O2 después del catalizador indican una mezcla rica similar a la de los sensores O2 antes del catalizador y por un determinado tiempo.

Un breve glosario de algunos componentes claves de un sistema OBD hará que las secciones de más adelante sean más fáciles de entender.     

AIR También conocido como el sistema de aire secundario (SAS) usado para mejorar la eficiencia del conversor catalítico.

ECT Sensor de temperatura del refrigerante del motor. Algunas veces conocido como CTS. MAP Presión absoluta en el múltiple. Se refiere a la presión (de vacío) en el múltiple de admisión.

BARO Sensor de presión barométrica (ambiental) y usado como presión de referencia para calibrar el MAP. MAF Medidor de flujo de masa de aire. No lo tienen todos los vehículos. El medidor MAF es un medidor de volumen en tiempo real que reporta el actual flujo de aire y flujo de escape para ajustar correctamente el ajuste de combustible. Un sistema equipado solo con MAP no puede hacer esto. La 8

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entrega de combustible en un sistema solamente equipado con el MAP va programada en el cerebro PCM por los ingenieros del fabricante. Este sistema solo puede realizar ajustes según condiciones esperadas conforme los valores programados en fábrica.

TPS Sensor de posición del estrangulador. Los nuevos sistemas de estrangulador electrónico usan dos sensores para compararlos entre sí.

VSS Sensor de velocidad del vehículo.

HO2S Sensor de oxígeno con calentador o simplemente sensor O2 ya que actualmente todos llevan calentador.

CKP Sensor de posición de cigüeñal usado para reportar los RPM, monitorear el tiempo de encendido acelerado y la falta de chispa.

CPS Sensor de posición del árbol de levas usado para identificar el cilindro #1.

EGR Recirculación de gases de escape.

KNS Sensor de cascabeleo usado para retardar el tiempo de encendido acelerado y eliminar el cascabeleo por bujías y pre-combustión.

PID Parámetro identificado o torrente de datos.

Antes de emprender estrategias de reparación específicas, es necesario conocer de manera global qué hace el sistema OBD durante tres tipos distintos de viajes. El primer viaje o ciclo de manejo que explicaremos será para un vehículo totalmente calentado y conducido de manera estable a una velocidad de 90 KPH.

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CONDUCCIÓN ESTABLE DE CRUCERO

El motor está en temperatura de operación por lo cual el sistema OBD está en circuito cerrado. El cerebro PCM está confiando en las lecturas del MAP, TPS, ECT, CNK y CPS. El TPS sufre algunas ligeras variaciones según el conductor (o el control de crucero) ajusta la potencia para mantener una velocidad de crucero deseada.

Cuando el conductor aumenta un poco la potencia para trepar una ligera pendiente o para incrementar ligeramente la velocidad, la PCM detecta una caída en el vacío (MAP) y un ligero incremento en el voltaje del TPS. La PCM comanda un incremento en el pulso del inyector y retarda el tiempo de encendido acelerado.

Este último ajuste incrementa el intervalo entre tiempos mejorando la quema del combustible. Si el vehículo está equipado con un sensor MAF, el MAP es referenciado principalmente para verificar las señales del MAF y TPS. Una vez satisfecha la demanda de más potencia, la PCM revierte todo lo que se explicó más arriba. El ancho del pulso del inyector se reduce y el tiempo de encendido acelerado avanza. Estas acciones retornan al vehículo a un modo de crucero.

Los sensores O2 están al tanto de toda esta actividad y están enviando datos al PCM continuamente. Los sensores antes del catalizador (sensor 1) envían a la PCM un voltaje que varía varias veces por segundo. Cuando el contenido del torrente del gas de escape es rico (bajo contenido de O2), el voltaje enviado a la PCM es cercano a 1 voltio. La señal rica está entre 800 mV o 900 mV. Cuando la PCM detecta dicha señal, reduce el ancho del pulso de la inyección a completamente pobre, llevando al sensor de oxígeno hasta 100 mV o 200 mV. El monto de tiempo para un determinado ancho del pulso de inyección es lo que determina la entrega actual de combustible. Hay que notar que un sensor O2 debería cruzar entre rico y pobre al menos 7 veces por segundo en sistemas OBD II a 2500 RPM o más.

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Con el tiempo los sensores O2 terminan gastados y el conteo de cuantas veces por segundo pueden cruzar de rico a pobre, caen a niveles que obstaculizan su eficiencia. Si uno está trabajando en un motor de alto recorrido con sus sensores O2 originales, será dinero bien gastado si el propietario autoriza su reemplazo. Incluso, aunque no haya códigos de falla PCM, sensores O2 nuevos producen una mejora notoria en el rendimiento, el consumo de combustible y las emisiones.

En el OBD II, el sensor O2 luego del catalizador (sensor 2) está en un lugar de tal manera que pueda enviar una señal al cerebro PCM que debería indicar mucho menos contenido de combustible (pero alto O2) que lo que reporta el sensor 1. El voltaje del sensor 2 debería oscilar entre 430 mV y 470 mV. Sin embargo, si el gas de escape que sale del catalizador es muy parecido al gas de escape que entra al catalizador durante tres viajes consecutivos, el cerebro PCM registrará un código P0420 (banco 1) y/o un código P0430 (banco 2) e iluminará la luz CHECK. El ciclo de completamente rico a completamente pobre puede parecer una estrategia muy primitiva para administrar la entrega de combustible. Sin embargo, el convertidor catalítico tiene que tenerlo así de ésa manera.

El conversor catalítico está diseñado para oxidar el HC y el CO en H2O y CO2, y para reducir NOx a CO2, H2O y N2. Cuando el sensor O2 alcanza una condición rica, el cerebro PCM comandará un ancho de pulso del inyector más pobre haciendo que la combustión libere el O2 no usado. El conversor catalítico almacenará éste O2 en su sustrato cerámico. Cuando el sensor O2 alcance una condición pobre, la PCM comandará un ancho de pulso de inyección más rico para producir CO. Esto causa que la temperatura del catalizador se incremente dramáticamente causando que el NOx, CO y HC se vaporicen separándose en componentes individuales de C, H, N y O. Tan pronto como esto ocurra, el O2 en el sustrato cerámico se oxidará con el elemento C para formar CO2, y un elemento simple O se oxidará con dos elementos de H y formará H2O. Luego, el elemento N se adjuntará con otro N para formar N2.

En conducción estable de crucero, la PCM comandará al EGR que se abra un tanto. El gas EGR es rico en HC permitiendo a la PCM reducir el ancho del pulso de la inyección y alterar el tiempo de encendido acelerado. El gas EGR hace que el HC se oxide y baje la temperatura de combustión tal como si se estuviera aumentando agua tibia a un agua que está hirviendo hasta que pare de hervir. Con estos resultados se tiene una mejora en las emisiones y en el consumo de combustible.

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ACELERACIÓN

Qué pasa cuando el conductor desea acelerar? La estrategia PCM la llama “modo enriquecido de aceleración”.

En muchos motores V8 y motores de alto rendimiento V6, la PCM mantiene los sensores O2 en circuito cerrado incluso durante la apertura máxima y moderada del estrangulador. Pero muchos motores brevemente se revertirán a circuito abierto durante la aceleración, especialmente en WOT. A continuación el cómo trabaja el modo enriquecido de aceleración: Durante una severa aceleración, la PCM confía en los datos del voltaje, primero a partir del TPS, luego del MAF (si lo tiene), MAP, and CKS/CPS. Cuando el conductor aplica el martillo (acelera), el TPS estará entre 4.3 v o 4.7 v. El voltaje de la señal del MAP se incrementará (descenso de vacío), y la frecuencia del MAF se incrementará debido al incremento de volumen de aire. Los RPM del motor asisten a la PCM en estar al tanto de cuanto combustible adicional el motor necesita para cumplir con la demanda de potencia del conductor. El ancho de pulso del inyector se incrementará para mantener la relación aire-combustible correcta para una 10

máxima aceleración. El tiempo de encendido acelerado será retardado y el tiempo entre entregas de combustible será incrementado. El hecho de que se incremente el tiempo de entrega es para proveer el voltaje adicional disponible a la bobina y permitir un más largo proceso de oxidación necesitado por la bujía.

El sensor MAP es un dispositivo muy sensible que inclusive puede detectar un cambio ligero en el vacío entre cilindros individuales. Debido a la habilidad del MAP en hacer esto, éste sensor es un sensor primario en el control de combustible. La ingeniería de la programación que está detrás de esto y sobre la cual rara vez de escucha, se llama estrategia “Tiempo del MAP”. Tiempo del MAP emplea las variaciones de vacío entre cilindros para ajustar el ancho de pulso de la inyección de los cilindros individuales así como el tiempo de encendido acelerado de manera individual, así manteniendo los cilindros relativamente balanceados.

Durante una severa aceleración, puede que se use una gran cantidad de combustible. Este súbito incremento de combustible causará HC y CO sin quemar. Los incrementos son moderados y el tiempo de encendido acelerado es retardado para compensar dicha situación. El gran problema es el incremento de los NOx debido a un fuerte incremento en la temperatura de combustión. El EGR es usado para controlar la combustión que causará la formación de NOx. El flujo de EGR es estrechamente controlado de tal manera que una pequeña cantidad de EGR diluyendo la mezcla aire/combustible no pueda causar una reducción en el rendimiento del motor.

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MODO DE DESACELERACIÓN Y EMPOBRECIMIENTO

En el modo de desaceleración y empobrecimiento, circuito abierto, la PCM usa los sensores TPS, MAP y CKP para mantener un apropiado ajuste de combustible. Tan pronto como el conductor empieza a bajar la velocidad del vehículo, el primer valor de entrada a la PCM, al igual que en el modo de aceleración, es el TPS. El TPS le dice a la PCM que el estrangulador está cerrado para bajar la velocidad del vehículo. El ancho de pulso del inyector es reducido y el tiempo de encendido acelerado es adelantado. Cuando el volumen de aire se reduce, el vacío en el motor se incrementa. El voltaje del sensor MAP empezará a descender y la PCM continúa comandando hacia una mezcla más pobre de aire/combustible. Tan pronto el vacío empieza a estabilizarse, el sensor MAP reportará que el nivel de vacío ha retornado a lo normal. En este punto el ajuste de combustible vuelve a circuito cerrado retornando la responsabilidad del ajuste de combustible a los sensores O2.

Como se mencionó anteriormente, las estrategias de control OBD II difieren principalmente del OBD I en que se tiene una evaluación y prueba de manera constante de las parámetros relacionados con las emisiones, de los sensores, conmutadores, actuadores, y circuitos eléctricos que tiene a su servicio. Esta prueba es llevada a cabo mediante una serie de Monitores. Todas estas pruebas y evaluaciones son realizadas para asegurar que el vehículo se desempeñe cumpliendo los estándares de emisiones establecidos por la EPA. Para registrar códigos de falla DTC y encender la luz CHECK, el sistema o componente deberá exceder 1.5 veces el estándar. La prueba de certificación del gobierno es conocida como FTP (Federal Test Procedure – Procedimiento de Prueba Federal). Esta es aproximadamente una versión de 7 minutos de la prueba IM (Inspection and Maintenance – Inspección y Mantenimiento) de 4 minutos.

Los monitores de emisiones operan de manera muy similar a la prueba de autodiagnóstico de la FORD. La diferencia radica en que las pruebas que realizan los monitores se ejecutan en un periodo de conducción normal con velocidades y tiempos similares a la rutina de inspección federal IM240.

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Las pruebas de emisiones IM240 satisfacen los estándares EPA para el rendimiento del sistema de emisiones.

Este procedimiento de prueba consiste en un ciclo de conducción de 7 partes realizado con las llantas aseguradas entre dos rodillos de un chasis de dinamómetro y una sonda para el escape conectada a un analizador de gases.

Antes del inicio de la prueba, el motor es calentado en por lo menos un incremento de 5 grados centígrados hasta alcanzar una temperatura de 70 grados centígrados. Esta fase hace que el vehículo esté en circuito cerrado. Un Monitor vigila esto y solo permitirá el inicio de las pruebas una vez que estos pasos sean llevados a cabo exitosamente.

Un ciclo de conducción ocurre durante un determinado periodo de tiempo consistente en variadas velocidades y cargas aplicadas al motor. Un viaje se completa desde el arranque hasta el apagado del vehículo. Todos los monitores deberán correr o el viaje será inválido. Un viaje similar es un segundo viaje tomado en cuenta luego del primer viaje. Los RPM deberán estar dentro de los 375 con relación al viaje anterior y la carga de trabajo aplicada al motor no debe variar más del 20% de las condiciones previas. Un “viaje similar” es requerido por cada Monitor que requiere dos o tres ciclos de conducción para establecer dos o tres indicadores que iluminen la luz CHECK. Adicionalmente, antes de que las pruebas puedan empezar, lo siguiente debe estar en óptimas condiciones de operación: RPM, ECT, MAP y el IAT. Los monitores no correrán hasta que el vehículo entre en circuito cerrado.

Ciertos monitores no correrán si la luz CHECK está encendida. Además, los Monitores no correrán si el TPS o el MAP están fluctuando despachando lecturas desviadas de velocidad o de la carga de trabajo aplicada al motor.

Los modos de aceleración enriquecida o deceleración y empobrecimiento no deberán estar operando.

Para la primera parte de la prueba, Parte A, el vehículo está en ralentí por exactamente 2.5 minutos con el aire acondicionado y el desempañador trasero activados. Durante este tiempo, los calentadores del sensor de oxígeno, el sistema de aire secundario (si lo tiene) y los monitores de falta de chispa, y purga EVAP, son ejecutados. En la parte B, el vehículo acelera a 90 KPH a media apertura de estrangulador. En esta parte, los monitores de falta de chispa, sistemas de combustible, y de purga, son ejecutados. En la parte C, el vehículo corre a una velocidad estable de 90 KPH por 3 minutos y los monitores HO2S, EGR, de purga, ajuste de combustible y AIR, son ejecutados. En la Parte D, el vehículo decelera de 90 a 30 KPH y los monitores EGR, ajuste de combustible, y de purga, son ejecutados. En la Parte E, el vehículo acelera hasta 90 o a 100 KPH al 75% de apertura de estrangulador. En esta parte, los monitores de falta de chispa, ajuste de combustible, y de purga, son ejecutados. En la Parte F, el vehículo opera a una velocidad estable de 90 o 100 KPH por 5 minutos.

Los monitores del catalizador, la falta de chispa, el HO2S, el EGR, de purga, y ajuste de combustible, son ejecutados. En la Parte G, el vehículo decelera finalizando el ciclo de conducción mientras se corren los monitores de purga y EGR. Si todos los monitores corren exitosamente, el vehículo completa todas las pruebas de emisiones y todos los monitores gozarán del indicador “listo”.

Para las pruebas OBD II, no se prueban de manera directa las emisiones del escape. Toda la información adquirida en las pruebas son comunicadas a la máquina que usan las inspecciones del gobierno. Dicha información la manda el cerebro PCM por medio de un puerto OBD II debajo del tablero. No es necesario un rodillo o “dyno” para las pruebas OBD II, y los resultados tampoco pueden ser alterados.

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Ilustración 1. Ciclo de Conducción Completo – Pruebas tipo IM240.

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MÁS SOBRE MONITORES Y COMO TRABAJAN - MONITORES CONTINUOS

Monitor de Falta de Chispa: Este Monitor puede capturar una falta de chispa en el motor y grabar uno de dos códigos. El código de falla P0300 que indica falta de chispa aleatoria (en múltiples cilindros). El código de falla P03XY donde XY es el id de cilindro específico. El Monitor no puede proveer la causa para la falta de chispa; e. g. combustión, combustible o falla mecánica. El sensor CKP, usando un algoritmo programado en el cerebro PCM detecta cuando el cigüeñal baja su velocidad angular debido a una combustión incompleta que toma lugar en los cilindros afectados. Después de un muestreo de 200 a 1000 revoluciones del cigüeñal (dependiendo en la estrategia del fabricante), si el problema persiste, se enciende la luz CHECK. Nota.- Existen tres tipos distintos de monitores de falta de chispa; tipos: uno, dos y tres. La diferencia en los tres consiste en lo siguiente: El organismo SAE y los fabricantes (OEM) han asignado los tipos de falla uno y tres como monitores de falta de chispa de dos viajes. Esta estrategia de dos viajes actúa exactamente como todos los eventos de dos viajes.

Esto significa que, en la primera falta de chispa detectada por la PCM, la falta de chispa será grabada como código pendiente de falla y sin encender la luz CHECK. Si una falta de chispa es detectada en el segundo viaje, la luz CHECK será encendida y el código será almacenado como activo.

Una falta de chispa del tipo 2 nos indica un problema mucho más serio al respecto. Como tal, la luz CHECK será encendida durante la falta de chispa en el viaje uno. La luz CHECK del viaje uno parpadeará o quedará encendida. Si la luz CHECK parpadea, el conversor catalítico está en peligro inminente de daño severo.

Diagnostique y repare la causa de la luz CHECK parpadeante de manera inmediata. Puede pasar que la luz CHECK luego se torne estable. Si esto pasara, ya no se tiene el peligro de daño inmediato al catalizador. Sin embargo, es posible que un problema muy serio pueda ocurrir abruptamente, por lo tanto no permita que el vehículo salga de taller sin antes reparar el problema de falta de chispa.

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MONITOR DE SISTEMA DE COMBUSTIBLE

Este monitor verifica que el conteo de cambios de pobre a rico o de rico a pobre del sensor de oxígeno sea suficientemente rápido por lo menos 7 veces por segundo a 2500 RPM o más. Esto es aplicable al ajuste de combustible a corto y largo plazo. Este monitor requiere dos viajes consecutivos y similares para encender la luz CHECK. 13

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MONITOR COMPRENSIVO DE COMPONENTES (CCM)

Este monitor examina circuitos abiertos o corto-circuitos y parámetros eléctricos que estén fuera de rango. Este monitor puede requerir de uno o dos viajes para encender la luz CHECK según sea el componente.

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MONITORES NO-CONTINUOS

Monitor del Calentador de Oxígeno: Se entrará en modo de circuito cerrado cuando el torrente del gas escape alcance de 315 a 345 grados centígrados. Cuando se entra en modo de circuito cerrado, este monitor hace que el ajuste de combustible esté en completamente rico y vigila por una respuesta de voltaje de por lo menos 600 mV. Entonces, el monitor hace que la mezcla vaya a completamente pobre y vigila que el voltaje esté por debajo de los 300 mV. Si el voltaje es inadecuado o el conteo de cambios de pobre a rico o de rico a pobre está demasiado bajo, la luz CHECK será encendida. Este monitor requiere de dos viajes similares para encender la luz CHECK.

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MONITOR DEL CATALIZADOR

Este monitor solo se ejecutará cuando el vehículo esté corriendo a una velocidad crucero por un mínimo de 3 a 6 minutos. Este monitor vigila la tasa de conteo de pobre a rico o de rico a pobre del sensor 1 versus sensor 2.

La tasa del conteo del sensor después del catalizador (2) no deberá ser más del 30% del sensor antes del catalizador (1). La mayor parte de los sensores después del catalizador, permanecen en un rango “pobre” reflejando que el catalizador está quemando los HC y CO que provienen del gas escape. Este monitor requiere tres viajes similares para encender la luz CHECK si un problema existe.

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MONITOR EGR

Una conducción estable de crucero o una desaceleración es requisito para correr este monitor. Cuando la PCM comanda la apertura de la EGR, el volumen total en el múltiple de aire de entrada se verá incrementado. El sensor MAP vigila el estado del vacío cuando esto ocurre. Si no se detecta un cambio en el vacío mediante el sensor MAP, luego de dos viajes se comandará el encendido de la luz CHECK.

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ESTADO DE PREPARACIÓN DE LOS MONITORES

El estado de preparación de los monitores es una prueba que revisa la condición de los Monitores. Si el estado de preparación registra un monitor que no corrió a causa de un código pendiente o activo, el monitor indicará “no está listo”. Cuando la condición que causó la falla es corregida y el vehículo es manejado en concordancia con el ciclo de manejo aplicable, el monitor correrá su prueba y mostrará el mensaje “listo”.

Los programas estatales de inspección y mantenimiento OBD II requieren que se hayan corrido todos los estados de preparación de los monitores para recibir aprobación. Sin embargo, algunos Estados permitirán dos monitores con el indicador “no está listo” en vehículos año 1999 o anteriores y algún otro “no está listo” en vehículos nuevos año 2000 y posteriores siempre y cuando la luz CHECK no esté encendida. Si el vehículo tiene la luz CHECK encendida, el vehículo no aprobará.

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CUADRO CONGELADO DE DATOS

Esta es una instantánea de un cuadro de datos de valores de varios parámetros del vehículo que se obtuvieron cuando se encendió la luz CHECK. El cerebro PCM registra los siguientes ítems: estado de operación de circuito (abierto o cerrado), carga calculada aplicada al motor (expresado en porcentaje), ECT, ajuste de combustible a corto y largo plazo, MAP, RPM y VSS. Algunos fabricantes de vehículos adicionan algunos otros ítems a estos parámetros tales como TPS, IAT, y MAF. Nota: El cuadro congelado de datos es almacenado el instante en el cual la luz CHECK es encendida. Tenga en cuenta que el cerebro PCM siempre retarda el encendido de la luz CHECK hasta que se cerciora de que el problema es persistente (esto es conocido como criterio de habilitación). Esto puede tardar desde varios segundos a varios minutos para que los criterios de habilitación den paso al encendido de la luz CHECK. Por consiguiente, el cuadro congelado de datos puede que refleje condiciones que no sean las actuales.

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MODO 6

El Modo 6 es una función muy sofisticada que despliega, junto a las especificaciones de mínimo y máximo, los resultados de cada Monitor de emisiones. La información del Modo 6 es el resultado de las pruebas actuales de las pruebas de preparación de monitores para cada ciclo de manejo tanto para monitores continuos y nocontinuos.

Durante cada ciclo de conducción, la PCM monitoreará y evaluará los resultados de las pruebas del Modo 6 para almacenarlas en una memoria tipo no-volátil o KAM (keep alive memory). La PCM usa un valor llamado “media exponencial ponderada móvil” (EWMA) para determinar que el resultado de las pruebas esté dentro de parámetros aceptables. Tan pronto los datos del Monitor sean adquiridos por la PCM, el valor EWMA es aplicado a la prueba causando que los puntos de datos se conviertan en más importantes según el problema se acerca a fallar la prueba. Esto permite que los últimos resultados de las pruebas sean de gran valor en determinar las condiciones de aprobación o de falla.

Nota: Asegúrese de ver la información del Modo 6 antes de apagar el vehículo. Muchos vehículos puede que reinicien el Modo 6 al quitar la llave.

Varios de los valores PIDs del Modo 6 son sólo números y no están descritos en texto. El fabricante asigna esos números TID y CID para su uso y no brinda o prepara esa información. Y no hay un estándar para ver a que se refieren los números TID o CID. El sitio web “iatn.net” es rico en información sobre el Modo 6.

Para complicar más aún el tema, los números de los resultados de las pruebas actuales no están dados en el sistema decimal sino en un sistema numérico científico llamado hexadecimal. Los valores hexadecimales consisten en una combinación de letras y números, y son identificados como hexadecimales porque llevan el signo y prefijo de moneda ($).

Si uno ha identificado los TID y CID con los que tiene que trabajar o tratar, el sistema operativo Windows de las computadoras incluye una calculadora que convierte valores a hexadecimales a decimales.

Incidentalmente, la fabricante GM tiene una función DTC llamada “registros de fallas” para vehículos OBD II. Esta información es la misma que el Modo 6 y es fácil de leer y entender. La información dada en los registros 15

de fallas, así como la que tiene el Modo 6, puede ser usada para predecir si el sistema está próximo a almacenar un código de falla de dos viajes antes de que la luz CHECK sea encendida. Esta información puede ser usada para reparar la verificación haciendo que uno ahorre tiempo o que sirva de retroalimentación.

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ILUSTRACIONES ADICIONALES

Ilustración 2. Desglose de un Código de Falla (DTC).

Ilustración 3. Estado de Preparación de Monitores OBDII.

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Ilustración 4. Algunos valores PIDs de un vehículo OBD II.

(5) Sensor de temperatura del refrigerante del motor ECT.

(6) Sensor de temperatura del aire de admisión IAT.

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(7) Sensor de posición del estrangulador TPS.

(8) Sensor de posición del cigüeñal CKP.

(9) Flujómetro MAF.

(10) Sensor de Cascabeleo.

(11) Actuador EGR.

(12) Válvula de Control de Aire en Ralentí IAC.

(13) Válvula de Sistema de Aire Secundario AIR.

(14) Inyector de Combustible.

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(15) Cérebro del Powertrain PCM.

(16) Sensor de Oxígeno.

(17) Sensor de cigüeñal CKP.

(18) Catalizador con sus Sensores de Oxígeno.

(20) Conector OBDII de 16 pines (DLC).

(19) Códigos de diagnósticos de Falla (DTC).

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