Comprender las señales de referencia de cinco voltios

Jun 14, 2023

El viejo dicho en el negocio de las computadoras es "basura que entra, basura que sale". Durante el proceso de diagnóstico, ocasionalmente olvidamos que los módulos de control del motor (ECM) OBD II no pueden funcionar a menos que recopilen y procesen con precisión los datos de los sensores de referencia de 5 voltios. La mayoría de los sensores de gestión del motor son circuitos de dos cables que contienen una referencia de 5 voltios y un cable de retorno de señal o circuitos de tres cables que contienen un cable de tierra auxiliar y de retorno de señal de 5 voltios.

Este mes, usaré dos estudios de casos más antiguos, que incluyen un Jeep Cherokee Sport de 1997 y una camioneta comercial Chevy de 2002, para proporcionar dos ejemplos del mundo real de cómo los sensores de dos y tres cables pueden causar una condición de funcionamiento rica e intermitente.

El concepto fundamental es simple: una referencia de 5 voltios fluye a través de un sensor que contiene una resistencia que varía según los cambios de temperatura, presión o posición. Debido a esta resistencia variable, el voltaje de retorno de la señal al ECM siempre es menor que el voltaje de referencia.

Datos de gestión del motor como temperatura del aire de admisión (IAT), temperatura del refrigerante del motor (ECT), posición del acelerador (TP), caudal de aire (MAF), presión barométrica (BARO), sensor de oxígeno (O2), posición del cigüeñal (CKP), árbol de levas Los sensores de posición (CMP), sincronización variable de válvulas (VVT), nivel de combustible y otros sensores del motor relacionados con OBD II se utilizan para controlar los mapas de chispa, combustible y aceleración del motor. El sistema de gestión del motor también puede recopilar datos indirectos del ABS (velocidad del vehículo) y los módulos de la transmisión (rango de marchas) para ayudar a realizar cálculos de chispa, combustible y posición del acelerador.

El ECM detecta fallas del sensor y establece códigos al comparar o "racionalizar" los datos de entrada entre los sensores relacionados. Por ejemplo, los datos de los sensores del refrigerante, el aire ambiente, la temperatura de la batería, el aceite del motor y el fluido de la transmisión deberían ser casi iguales después de un "remojo en frío" durante la noche. Si un sensor está fuera de rango debido a una calibración defectuosa, el ECM establecerá un código para ese sensor comparándolo con las tres o cuatro entradas de datos restantes.

Los "criterios de habilitación" para un código específico describen las condiciones bajo las cuales se establecerá el código. En algunos casos, un sensor puede requerir dos ciclos de manejo para encender la luz de verificación del motor (CE). Otras veces, el software ECM que monitorea un sensor independiente podría no detectar una falla debido a la falta de datos completos.

Cuando el sistema de sensores está monitoreando los datos correctamente, el ECM ajusta automáticamente los mapas de chispa y combustible y las aberturas del acelerador a sus configuraciones deseadas. Cuando uno o más sensores fallan, comenzamos a ver varias quejas de conducción intermitentes y continuas. Es raro, pero si un solo sensor corta la referencia de 5 voltios a tierra, el ECM podría recurrir al uso de un modo de "flojedad" del motor que reduce drásticamente la potencia.

Para ilustrar un aspecto fundamental del diagnóstico del sensor de dos hilos, veamos uno de mis estudios de caso que involucra un Jeep Cherokee Sport de 1997 con el motor de 4.0 litros que estaba experimentando una queja de estancamiento unos 10 minutos después de un arranque en frío (ver foto 1 ). Después de un remojo caliente de 30 minutos, funcionaría normalmente.

Los diagnósticos básicos del sensor de ECT incluyen un circuito abierto que muestra -40 °F en el flujo de datos de ECT y entre 250 °F y 300 °F si los cables de retorno de señal y de referencia están en cortocircuito. Los ECT fuera de calibración se detectan a través del proceso de racionalización. (ver foto 2)

Como puede sospechar, se trataba de un problema sin código que había desconcertado a dos tiendas anteriores. Si mal no recuerdo, un taller reemplazó el control de aire inactivo (IAC) y otro reemplazó el sensor de oxígeno porque el escape "olía rico".

La mejor práctica para diagnosticar quejas intermitentes sobre la capacidad de conducción es recuperar y almacenar todos los códigos y datos relevantes en la herramienta de escaneo, seleccionar el registro de datos o el menú "película" y llevar el vehículo a una prueba de manejo. Al analizar el flujo de datos, se me ocurrió que, después de unos 10 minutos de funcionamiento, la temperatura del refrigerante del motor apenas había subido por encima de la temperatura ambiente.

Así que ahora tenemos un retorno de señal de entrada de basura. De vuelta en el taller, sentí una manguera superior del radiador fría y vi un depósito de refrigerante vacío. Como puede sospechar, el sensor ECT estaba informando una culata fría que exigía una mezcla rica de aire y combustible cuando, en tiempo real, el bloque del motor humeante exigía una relación pobre de aire y combustible. Esto hizo que el ECM detuviera el motor al cargar demasiado combustible en un bloque de cilindros relativamente caliente.

En la mayoría de los casos, el software ECM debería haber configurado un código de problema genérico P0128 que indica un termostato abierto atascado y un tiempo de calentamiento lento. Dado que este modelo particular de Jeep evidentemente no incluye un P0128 en su menú de diagnóstico, tuve una queja sin código.

Debido a que el motor funcionó mejor después de un baño caliente, la queja de calado no siempre se repitió después del calentamiento inicial. Después de reemplazar la bomba de agua, verifiqué la reparación comparando los datos de entrada de la herramienta de escaneo ECT con los datos en tiempo real de una pistola de temperatura infrarroja. La relación aire/combustible rondaba los 14,7:1 y se resolvió el problema de calado en frío.

Los potenciómetros de tres hilos y cinco voltios generalmente están conectados a tierra a una o más tierras "flotantes" ubicadas dentro del ECM. Luego, el ECM se conecta a tierra directamente al negativo de la batería a través del bloque del motor, lo que elimina las variaciones de voltaje entre los circuitos de tierra de los sensores individuales.

Usemos otro caso de estudio de la vieja escuela para resolver un problema relativamente raro con un sensor de tres cables que causa una pérdida intermitente de energía en una camioneta comercial GM 2002 VIN R de 5.7 litros propiedad de un complejo turístico local.

Obtuve un código P0121 (rendimiento del rango del sensor de posición del acelerador) del ECM, pero en ese momento no pude duplicar la queja. El complejo necesitaba desesperadamente la camioneta, así que reemplacé el sensor de posición del acelerador (TPS) con la esperanza de que eso resolviera la queja de pérdida de energía.

Unos días después, la camioneta reapareció, solo que ahora el escape arrojaba humo negro. En cuanto a los datos, el TPS normalmente debería mostrar alrededor de 0,8 voltios en el retorno de la señal del TPS con el acelerador cerrado. En cambio, los datos del TPS con el acelerador cerrado mostraban 5.0 voltios completos.

Dado el retorno de la señal de 5.0 voltios, habría sospechado que el software del ECM estaría predeterminado en un modo de "cojera" del motor. En cambio, la respuesta del ECM al retorno de la señal de 5,0 voltios fue aumentar el suministro de combustible para cumplir con los requisitos de combustible con el acelerador completamente abierto, incluso a velocidad de ralentí.

Pero hay un problema de software con este escenario. El recorrido de la placa del acelerador debe oscilar entre 0,8 voltios con el acelerador cerrado y aproximadamente 4,5 voltios con el acelerador totalmente abierto. Es importante tener en cuenta que los ingenieros de software usan el valor de 4,5 voltios para racionalizar las fallas de TPS.

Cuando el voltaje de la señal de retorno es de 5,0 voltios, el ECM debería haber tenido en cuenta que el motor está funcionando a velocidad de ralentí y, por lo tanto, racionalizar que el TPS tiene un cortocircuito interno o que los cables de referencia y de retorno de la señal tienen un cortocircuito entre sí.

Pero, dado que el TPS es un sensor de tres hilos, una conexión a tierra del TPS de circuito abierto también podría estar elevando los voltajes de retorno de la señal. Sabiendo que tal vez solo tenía una oportunidad de localizar el problema, comencé a probar suavemente el cable de tierra del TPS.

A unas seis pulgadas del conector TPS, el cable de tierra se había roto dentro de su aislamiento e instantáneamente hizo contacto y llevó el suministro de combustible a valores normales en el momento en que lo toqué. Una nueva coleta TPS resolvió el problema.