ElPower Diagnosticando problemas eléctricos

Transcripción

1 Una razón frecuente para que los clientes se presenten en un taller de reparación de vehículos es la dificultad para comenzar o simplemente no empezar. A menudo, los principales sospechosos son la batería, el motor de arranque y el alternador. Si el problema es obvio, entonces es fácil de diagnosticar. Por ejemplo, si el motor de arranque no enciende el motor, podemos verificar la potencia y la conexión a tierra en el arranque, antes y después del solenoide, así como la operación mecánica del solenoide. Como resultado, podemos identificar fácilmente el circuito o componente defectuoso del sistema de arranque. Del mismo modo, una batería descargada o un alternador inoperativo se diagnostica fácilmente con un multímetro digital. Puede ser significativamente más difícil hacer el diagnóstico correcto cuando el motor de arranque arranca el motor, pero lentamente o el motor es difícil de arrancar. El sistema de arranque o carga puede estar parcialmente dañado o no es compatible con el vehículo. El problema puede ser una mala conexión o contacto. La sección transversal insuficiente de los cables de conexión, debido a la corrosión o la aplicación incorrecta, también puede existir. Estos componentes incluso pueden tener que ser eliminados para su inspección o reemplazo, solo para descubrir que el problema está en otra parte. El tiempo de diagnóstico puede ser extenso, causando un gasto significativo para el cliente. En muchos vehículos, el acceso a la batería es difícil, al igual que el acceso al alternador o al motor de arranque, lo que provoca nuevamente importantes cargas de mano de obra. Para facilitar la solución de problemas del sistema de carga e inicio sin un desmontaje extenso, se puede usar un osciloscopio o un analizador de motor. Desafortunadamente, la forma de la forma de onda a veces hace que sea difícil hacer un diagnóstico correcto. Un análisis detallado de las formas de onda obtenidas, como la forma de onda mostrada en la figura 1 y los cálculos manuales de los parámetros relevantes, puede llevar mucho tiempo. 1

2 Figura 1. Ejemplo de forma de onda obtenida al analizar un sistema de arranque. Herramientas como el "USB Autoscope" tienen la capacidad de analizar automáticamente la forma de onda. En el caso del "USB Autoscope", los algoritmos necesarios para varios procesos de análisis de formas de onda están contenidos en archivos llamados scripts. Existen varios guiones diferentes para el análisis de varias fallas del vehículo. Un script llamado el script "ElPower" se usa para el análisis automático del voltaje de la batería y las formas de onda de la corriente para obtener un diagnóstico rápido y completo de los sistemas de arranque y carga. La secuencia de comandos junto con el osciloscopio proporciona un informe avanzado sobre la batería, el alternador y la condición de arranque. Además, otros consumidores de electricidad de alta potencia se pueden analizar muy rápidamente. La medición se realiza en los terminales de la batería. Si las conexiones se realizan en otro lugar que no sea directamente a los terminales de la batería, los resultados obtenidos pueden no ser válidos. No use cables de puente. El procedimiento de medición es el siguiente: conecte el "USB Autoscope" a la batería como se muestra en la figura 2 para obtener el voltaje de la batería y la forma de onda de la corriente. Inicie la grabación de la forma de onda y luego encienda el motor. 2

3 Figura 2. Conexión a la batería del vehículo para obtener formas de onda de corriente de voltaje. La forma de onda registrada se analiza mediante el script "ElPower" y los resultados se muestran en forma de tabla con parámetros y gráficos. La secuencia de comandos resalta automáticamente en los parámetros de color que se desvía de nominal y garantiza una mirada más de cerca. El color amarillo resalta los valores fuera del rango permitido, mientras que el color rojo resalta las desviaciones críticas. Algunos ejemplos: El primer ejemplo es de un KIA 2009 equipado con un motor de 1.6. El resultado del análisis indica que todos los componentes del sistema de carga e inicio están en buenas condiciones. Un vistazo rápido a la información del script y que se muestra en la figura 3 revela lo siguiente: 3

4 Figura 3. Datos proporcionados por el script "ElPower". La tensión inicial al comienzo de la medición era V. En la figura 4 se muestra una tabla de voltaje frente a nivel de carga y, de acuerdo con la tabla, el SOC (estado de carga) de la batería es aproximadamente del 80 %. Sin embargo, el script toma una serie de variables en cuenta y será más preciso para determinar SOC que confiar en esta tabla. Deje que el software haga el trabajo duro! Para obtener la mejor precisión al usar la secuencia de comandos, deje que el vehículo descanse durante una hora antes de realizar cualquier medición si el vehículo fue conducido recientemente. Tenga en cuenta que las baterías modernas tienen niveles de voltaje ligeramente más altos que las baterías más antiguas, debido a la mejora de la química. 4

5 Figura 4. Una tabla de voltaje vs. nivel de carga en baterías modernas. La temperatura ambiente es asumida. Los datos en la figura 3 también muestran que durante el arranque el voltaje no cayó por debajo de V. El flujo de corriente medido desde la batería durante el arranque fue de 598 A. La batería en el KIA se especifica en 640 CCA. De modo que nuestra batería puede entregar el 93 % de la corriente de arranque especificada en esta instancia específica, lo que es bueno. Tenga en cuenta que las baterías nuevas pueden ser capaces de suministrar una corriente de arranque superior a la indicada por el fabricante en la etiqueta. El alternador produce una tensión de V. La tensión máxima durante la medición no se elevó por encima de V. Estas mediciones son normales. La ondulación o, como algunos dicen erróneamente, el voltaje de CA, fue de 44 mv. El tiempo de respuesta del solenoide de arranque fue de 18 ms, y la corriente del solenoide fue de 29.2 A. La corriente máxima del arrancador fue de 391 A. El script calculó que una batería con una corriente de arranque de 320 CCA sería suficiente para el arrancador. Refiriéndonos a la 5

6 capacidad de corriente de arranque medda de la batería que era igual a 598 CCA, vemos que la batería instalada tiene una buena reserva de corriente de arranque. El segundo ejemplo es de un Chevrolet Aveo 2012 equipado con un motor de 1.6. El resultado de diagnóstico como se muestra en la figura 5 indica un sistema de carga defectuoso. El análisis también muestra que durante el arranque del motor, el voltaje del sistema cae muy bajo. Las medidas reales de la corriente de arranque de la batería a 297 A son significativamente menores que la corriente requerida de 542 CCA. En este vehículo, se especificó que la batería tiene una corriente de arranque de 540 CCA. La corriente disponible (297 A) es solo el 55 % de la corriente especificada (540 CCA). Esto indica una capacidad de la batería significativamente menor. Tenga en cuenta que para las baterías con baja capacidad de corriente, se recomienda realizar una carga completa y repetir la prueba. Figura 5: Una batería débil o descargada y un alternador defectuoso. Después de reemplazar el regulador de voltaje en el alternador, la tensión de carga volvió a un valor normal. Sin embargo, incluso con una batería completamente cargada, la caída en el voltaje de la batería durante el arranque del motor todavía era significativamente más de lo normal, lo que indica una batería gastada. Se recomendó al propietario del vehículo que instalara una batería nueva con una capacidad de corriente de arranque de al menos 542 CCA. El siguiente ejemplo fue grabado desde un Volkswagen equipado con un motor 2.8 VR6. El resultado del análisis que se muestra en la figura 6 indica problemas significativos con la caída de corriente de arranque. 6

7 Figura 6: una gran cantidad de salidas de corriente de arranque. La forma de onda de la corriente de arranque real fue como se muestra en la figura 7. 7

8 Figura 7: Forma de onda que muestra la corriente de arranque que abandona una gran cantidad de veces. Las caídas de corriente del arrancador pueden ser el resultado del desgaste de las escobillas, el conmutador o el contacto deficiente en las conexiones eléctricas en el circuito de arranque. Un desmontaje y una inspección visual de los componentes iniciales revelaron el daño que se muestra en la figura 8. 8

9 Figura 8: segmentos del colector gravemente quemados en una armadura de arranque. El aumento del tiempo de conmutación del solenoide, medido a 67 ms, también fue causado por los segmentos del conmutador quemado. Una vez que se reparó el arrancador, todos los parámetros medidos volvieron a la normalidad. El siguiente ejemplo es un problema de alternador. El vehículo es Volkswagen Passat B5 1.8 con una queja de una batería mal cargada. El script determinó que el problema fue causado por una fase faltante. La mayoría de los alternadores tienen tres fases, pero a este alternador le faltaba uno. Este problema causa una pérdida de la capacidad del alternador y una batería crónicamente subcargada. La fase faltante provoca una gran ondulación de voltaje en el sistema eléctrico, como se muestra en los datos de la figura 9. Tanto la falta de carga como la gran fluctuación ocasionarán la falla de la batería. La ondulación puede causar problemas de capacidad de conducción difíciles de diagnosticar. Tenga en cuenta que la cantidad exacta de pérdida de capacidad depende del tipo de devanado del estator, si es una herida en delta o un estator con enganche de estrella y si el alternador está equipado con diodos adicionales para rectificar la unión neutra. Si el alternador tiene diodos de unión neutra y una fase falla, las otras dos fases funcionarán normalmente, causando aproximadamente un 33 % de pérdida de potencia. Si no hay diodos de unión neutros, los dos devanados restantes estarán efectivamente en serie, creando un circuito de fase única. La corriente en los dos devanados está 120 grados desfasada entre sí, causando muy poca o ninguna salida. Un estator con una herida delta que pierda una fase simplemente tendrá una pérdida de 9

10 producción de aproximadamente 33 %. Si el alternador está equipado con un sistema que utiliza corriente de estator para alimentar el campo, la pérdida de una fase puede causar una pérdida total de carga, especialmente a bajas RPM. Figura 9: la batería está descargada, la salida de carga es baja y hay una ondulación excesiva. Después de reparar el alternador y cargar la batería, todos los parámetros medidos volvieron a la normalidad. El último ejemplo está tomado del minibús Mercedes Sprinter equipado con un motor Diesel Common Rail de 2.7L. La Figura 10 enumera los datos medidos. Tenga en cuenta que la secuencia de comandos hace una evaluación en cuanto a la condición de los calentadores y el circuito. 10

11 Figura 10: Parámetros medidos de un vehículo equipado con un motor Diesel. El procesamiento y análisis de la forma de onda nos muestra que este vehículo en particular necesita una batería capaz de entregar aproximadamente 1023 CCA. Debido a que la batería, aunque está completamente cargada, no tiene la capacidad adecuada, el voltaje del sistema cae a 8.22 V durante el arranque. La batería solo puede entregar 663 A mientras se mantiene el voltaje adecuado del sistema. La secuencia de comandos no detectó ningún problema con el sistema de carga. Durante el período de medición, la unidad de control del motor encendió las bujías incandescentes. La secuencia de comandos luego realizó un análisis de la corriente de la bujía incandescente y determinó que el sistema probablemente tiene 2 3 bujías incandescentes. La secuencia de comandos básicamente sugiere que el técnico investigue más a fondo el circuito de encendido, en función de la medición. El script puede medir y visualizar datos y gráficos de la corriente de la batería y formas de onda de voltaje bajo varias condiciones de operación. Un ejemplo de esta capacidad se muestra en la figura 11. Los datos y gráficos calculados no son completamente precisos, pero sin duda pueden ayudar a visualizar y comprender los procesos que ocurren en el sistema eléctrico del vehículo. 11

12 Figura 11: Varios gráficos relacionados con el sistema eléctrico de un vehículo. Aquí consideraremos los procesos que ocurren en el sistema eléctrico del vehículo durante el período de medición. (Para llamadas en el texto, consulte la figura 11). Después de iniciar la grabación de la forma de onda, encendimos brevemente los faros de luz de carretera. Esto se refleja como una pequeña gota del gráfico rojo (A). Luego se encendió el encendido y la unidad de control del motor encendió las bujías incandescentes (B) durante 26 segundos, momento en el que la unidad de control desconectó el relé del bujía incandescente. Después de girar la llave a la posición inicial, el arrancador comenzó a girar, lo que se refleja como una gota relativamente breve del gráfico rojo (C). Después de que el motor arrancó, el alternador no comenzó a cargar inmediatamente y está claro que el consumo de corriente de la batería fue significativo. La unidad de control del motor volvió a encender las bujías de precalentamiento para recalentarlas (D). Incluso después de que la salida del alternador haya alcanzado su capacidad máxima, la tensión del sistema no aumentó a los 14 V nominales, ya que las bujías incandescentes consumieron una corriente significativa, y simplemente no había corriente disponible para subir la tensión. La corriente máxima del alternador estaba limitada a 99 A (E). En este ejemplo, el consumo total de corriente del vehículo fue de 64 A mientras que la corriente de carga de la batería fue de 35 A. Después de 10 segundos, las bujías de incandescencia se apagaron, como se muestra en los gráficos grises, y se usó más corriente del alternador para cargar la batería. Después de unos segundos, el voltaje del sistema aumentó a 14 V y el alternador comenzó a limitar la corriente de carga para mantener el voltaje requerido del sistema (F). A continuación, volvemos a encender brevemente los faros de carretera de 12

13 nuevo como se ve en el gráfico gris. Sin embargo, ni el voltaje de la batería ni la corriente de carga de la batería cambiaron apreciablemente ya que la carga adicional era transportada fácilmente por el alternador, aumentando la corriente de carga. Esto se puede ver al levantar el gráfico verde (G). Además de los ejemplos revisados, la secuencia de comandos también puede determinar automáticamente un voltaje de carga del alternador demasiado alto, debilidades de la batería, drenaje parásito de la batería, problemas con el solenoide de arranque y otros problemas. El uso de la secuencia de comandos de ElPower ahorra tiempo en el diagnóstico de los sistemas de carga y arranque de vehículos, y también puede ayudar a determinar problemas difíciles de diagnosticar y sutiles en los circuitos de arranque y alternador. 13