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La incorporación de cada vez más componentes eléctricos y electrónicos en el automóvil aumenta sensiblemente el cableado y los conectores necesarios, complicando el sistema además de ocupar demasiado espacio.
Prácticamente todos los sistemas eléctricos del automóvil se controlan mediante calculadores electrónicos CE o unidades de mando UM; reciben información de múltiples sensores que comparan con sus memorias de actuación para el gobierno de los sistemas que controlan.
Para reducir el cableado y los conectores necesarios se ha diseñado la transmisión de datos por paquetes de información codificada y comprimida, canbus, que transitan por la autopista o red de multiplexado.
El resultado es un sistema que no se puede diagnosticar mediante los procedimientos tradicionales con polímetro, requiere asistencia electrónica que entre en el sistema y aporte información; es necesario recurrir al diagnóstico electrónico.
Concepto de circuito electrónico con multiplexado y canbus
Aparece el circuito eléctrico y electrónico en este automóvil.
- Los tres elementos básicos del circuito eléctrico de los automóviles son; batería, motor de arranque y alternador.
- En el circuito eléctrico hay gran cantidad de calculadores electrónicos CE o unidades de mando UM, se representan algunos para simplificar las explicaciones.
- De los calculadores electrónicos CE uno o más actúan como coordinadores, jefes o máster, se resalta uno en la imagen al aumentar de tamaño.
- Los calculadores electrónicos están comunicados por una autopista o red de multiplexado para el tránsito de la información.
- Cada calculador electrónico recibe información de los sensores más próximos.
- Se comprime y codifica esta información en paquetes que cada calculador envía a la red de multiplexado, para que estén a disposición de todos los calculadores interesados.
- Estos paquetes de información son los canbus, y se compone básicamente de tres factores; Concepto de la información (por ejemplo RPM del motor,) Valor de la información (2.450) y Prioridad de esta información (1 por ejemplo).
- Un sistema complejo como este no se puede comprobar con el característico polímetro de los electricistas, es necesario un PC de diagnóstico, PCd que entre en el sistema para ir guiando las investigaciones.
El circuito eléctrico en el automóvil es actualmente bastante más complejo y con muchos más elementos y componentes que el representado, sería imposible con los sistemas eléctricos tradicionales.
Esquema de funcionamiento del multiplexado y canbus
La red de multiplexado comunica los sistemas electrónicos.
Para hacer más didácticas las explicaciones se selecciona un sistema electrónico como modelo de los demás.
- Se resalta en este automóvil el motor, que tiene 6 cilindros en V.
- El sistema electrónico seleccionado como modelo didáctico es la inyección electrónica, incluyendo solamente a los inyectores pues son más elementos los que están integrados.
- Se ven los seis inyectores, uno para cada cilindro.
- A continuación algunos de los sensores de información para la inyección electrónica; RPM del motor, caudal de aire de admisión, temperatura del motor, temperatura del aire de admisión y sonda lamba o de oxígeno en el escape. Hay bastantes sensores más.
- Aparecen los calculadores electrónicos implicados en la inyección electrónica, que es gestionada por el calculador electrónico del motor.
- Cada calculador electrónico recibe la información del sensor más próximo, el de motor recibe directamente la información del sensor de caudal de aire de admisión.
- El resto de informaciones de los demás sensores le llega al calculador del motor (inyección) por los paquetes de información canbus, elaborados por los calculadores electrónicos más próximos a los respectivos sensores, que los envían por la red de multiplexado.
Los canbus transitan por la red de multiplexado llegando a todos los calculadores electrónicos y después se eliminan.
Los calculadores que no precisan información de algún canbus lo dejan pasar.
Están circulando por el multiplexado ingente cantidad de canbus con informaciones en tiempo real.
Inyección electrónica con multiplexado y canbus
Para saber cómo se desarrolla el funcionamiento del sistema de comunicación por multiplexado y canbus se incluye un esquema didáctico conceptual.
- Se parte del calculador electrónico del motor que controla, entre otras cosas, la inyección electrónica.
- En su interior hay:
- Un sistema receptor o de entrada de los canbus y otro emisor o de salida. El receptor/entrada descomprime y descodifica las informaciones, y el emisor/salida las comprime y codifica.
- La red de multiplexado incide en estos dos sistemas, receptor/entrada y emisor/salida.
- Memoria de datos para decidir las actuaciones de inyección electrónica.
- Circuito de salidas de actuación a los elementos de inyección electrónica controlados.
- El sistema receptor comunica con la memoria de datos, y esta con el sistema emisor y las salidas de actuación.
- El sensor de temperatura del aire de admisión informa directamente al calculador electrónico del motor al ser el más próximo.
- Las demás informaciones llegan al sistema receptor/entrada de canbus del calculador electrónico del motor por la red de multiplexado, desde los calculadores electrónicos que las reciben al estar cerca de los sensores; temperatura del motor, RPM, caudal de aire de admisión y datos de la sonda lambda.
- En el sistema receptor/entrada de canbus se identifica la información, descomprime, descodifica y ordena por prioridades pasando a la memoria de datos, que decide las actuaciones, siendo enviadas por el sistema de salidas de actuación a los inyectores electrónicos controlando las secuencias de inyección.
- Como la información de temperatura de aire de admisión llega directamente al calculador electrónico del motor, se envía al sistema emisor/salida para que elabore el canbus correspondiente enviándole a la red de multiplexado y así esté la información disponible para todos los calculadores que la necesiten.
Los datos aportados por los sensores que se han utilizado, hay bastantes más, son estos, el número tras la barra indica la prioridad de utilización del dato;
- Temperatura de aire de admisión 28º / 5; medida en la salida del filtro de aire.
- Temperatura del motor 96º / 4; se mide la del líquido de refrigeración en la parte más caliente del motor, generalmente la salida de la culata al radiador.
- RPM 2.145 / 1; además de esta información se dispone de otra que indica la posición de los pistones, que puede ser aportada por este mismo sensor.
- Caudal de aire de admisión 102 / 2; se da en litros por segundo y es medida por el caudalímetro colocado tras el filtro de aire.
- Sonda lambda 0,94 / 3; el valor lamba 1 corresponde a 15 gramos de aire por 1 de combustible (dosado estequiométrico, en realidad es 14,57), al ser 0,94 corresponde a un dosado de 14,1 (gramos de aire por 1 de combustible).
Con esta explicación se pretende entender el funcionamiento del sistema de multiplexado y canbus, añadiendo más sensores y calculadores.
En los automóviles suele haber más de una red de multiplexado, para no recargar en exceso la densidad de informaciones que se transmiten simultáneamente por la red.
Diagnóstico electrónico
Los electricistas del automóvil han utilizado el polímetro como útil para controlar tanto el circuito del cableado, interruptores o mandos y conectores como los sensores y otros componentes.
Pero con el sistema de multiplexado y canbus no es viable para identificar el sistema afectado, aunque puede ser adecuado una vez localizada la causa del incidente para complementar el diagnóstico.
Se van a explicar los procesos de diagnóstico e intervención en un sistema de multiplexado y canbus de forma didáctica y simplificada.
- Se ve el calculador electrónico jefe o máster.
- Se conecta a este el PC de diagnóstico PCd, mediante un cableado a un conector específico OBD (On Board Diagnostic).
- Se indican los datos del automóvil para su identificación.
- Lo primero es interrogar a los calculadores, y se pueden presentar estos casos:
- 1 – Estado OK del sistema; está todo correcto.
- 2 – Incidentes memorizados (se identifican) → borrado de incidentes memorizados → estado OK del sistema; efectivamente estaban los incidentes en la memoria de los calculadores, pero ya no se producen. Podría ser por desconexiones temporales para realizar diferentes mantenimientos o controles.
- 3 – Incidentes memorizados → borrado de incidentes → fallo presente (se ha borrado un incidente pero otro permanece y se identifica) → reparación (después se comenta) → Borrado del incidente memorizado → estado OK del sistema, confirmación de que se ha solucionado.
- Hay otras actuaciones sobre el sistema de multiplexado y canbus, por ejemplo:
- 4 – Configuración del sistema; se hace cuando la tensión de la batería se ha mantenido baja demasiado tiempo, se ha sustituido algún calculador u otra situación que afecte al protocolo de comunicación de la red de multiplexado.
- 5 – Cambio de programación del algún calculador; es generalmente para solucionar algún incidente o mejorar el funcionamiento, se suele hacer con información de la marca del automóvil. Hay otras posibilidades de intervención para modificar parámetros de funcionamiento del automóvil, mejorar prestaciones, reducir consumos, … pero que pueden afectar al equilibrio de funcionamiento original.
- 6 – Proceso de configuración de un nuevo equipo; si se añade equipamiento eléctrico no incluido de serie, se ha de autorizar para que se integre en el proceso de funcionamiento.
Todos los automóviles han de permitir que se pueda acceder con PC de diagnóstico ajenos a la marca a los sistemas relacionados con la contaminación.
Para acceder a más informaciones hay diferentes actuaciones de las marcas.
Para mantener suficiente tensión (carga) de la batería con el motor parado, si se prolonga en el tiempo, se van “durmiendo” actuaciones electrónicas memorizadas en los calculadores electrónicos para ahorrar electricidad.
Al abrir el coche tras un cierto periodo parado, es posible que algunos sistemas no necesarios para la puesta en marcha no actúen, con el motor en marcha y según el alternador va recuperando la carga de la batería esos sistemas se van reactivando.
Identificación de incidente con multiplexado y canbus
Como se ha utilizado la inyección electrónica como modelo de este artículo se mantiene para esta explicación final.
- Este coche tiene motor delantero longitudinal de 6 cilindros en línea.
- Se ven los seis inyectores.
- Para su funcionamiento la inyección electrónica necesita muchos sensores, se representan estos; caudal de aire de admisión, temperatura de aire de admisión, sonda lambda o de oxígeno en el escape, RPM del motor y temperatura del líquido de refrigeración del motor.
- Se resalta el calculador electrónico de motor que controla la inyección electrónica, y otros calculadores colaboradores.
- Los sensores de información envían sus datos al CE más próximo a través del cableado y conectores que sean necesarios.
- El sensor de temperatura de aire de admisión informa directamente al CE de motor al ser el más próximo, los demás sensores lo hacen a través de sus calculadores cercanos mediante canbus por la red de multiplexado.
- Si todo funciona correctamente el testigo de funcionamiento motor está apagado.
- Si se enciende el testigo de motor es que hay alguna anomalía o fallo.
- Se conecta el PC de diagnóstico PCd a la toma OBD que accede al calculador máster y desde este a toda la red, se indican los datos que identifican al automóvil.
- Se interroga a los calculadores detectando que falla la información de temperatura del líquido de refrigeración del motor → se borra el incidente → pero permanece estando presente.
- Se ha de hacer la reparación, y estos son los elementos implicados que se han de investigar, que se ven en detalle:
- Estado del sensor de temperatura del motor; puede ser comprobado con el PCd y mediante un polímetro.
- Cableado de unión y los conectores que haya en el recorrido; el polímetro ayuda en este control.
- Red de multiplexado; el PCd indica los procesos de control.
- Si todo esto está bien, el fallo está en el calculador electrónico del motor.
- Una vez detectada la causa y solucionada se confirma borrando el incidente y verificando que se recibe la información de estado OK del sistema.
Estas explicaciones son didácticas, con el objetivo de facilitar la comprensión de los procesos de funcionamiento del sistema de multiplexado y canbus, y llegar a la conclusión de que sin la asistencia electrónica no es factible investigar ni reparar las incidencias que se produzcan en los diferentes sistemas electrónicos.
Con el PC de diagnóstico se puede identificar la línea donde se produce el incidente, esta información es el punto de partida para hacer las exploraciones pertinentes hasta localizar el fallo, ya que como se ha visto en el ejemplo de diagnóstico hay varios elementos implicados.
