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SISTEMA DE DIAGNOSTICO OBD II

¿Qué es el OBD?

La contaminación atmosférica está provocando profundos cambios climáticos, y una de las causas es la emisión de determinados gases por los automóviles. Ante el deterioro del Medio Ambiente constatado ya de forma científica, la sociedad desarrollada adopta diferentes medidas que se reflejan, entre otros muchos efectos, en directivas impuestas por la Unión Europea que pretenden minimizar y reducir dicho deterioro.

Con respecto a los automóviles, se desarrolló en los años 90 una estrategia planteada a medio plazo para asegurar que los vehículos europeos redujesen notablemente la emisión de productos tóxicos. Se plantean cuatro fases o etapas de cinco años de duración en las que están en vigor unos determinados límites de cada uno de los gases tóxicos y su forma de medirlos. En cada fase estos valores se reducen en casi un 50% con respecto a la anterior.

El 1 de Enero de 2000 entra en vigor la Fase III, en la que los valores permitidos se reducen notablemente además de medirse por separado, se incorpora el recorrido extra-urbano, se recogen los gases desde el inicio del recorrido y se obliga al fabricante a incorporar un sistema de vigilancia de la contaminación provocada por el vehículo que informase al usuario de tal situación. Este sistema, encriptado, estandarizado para todos los fabricantes y que convive con el sistema de autodiagnosis propio de la marca, es el EOBD (European On Board Diagnosis).

Se trata de un sistema de diagnóstico integrado en la gestión del motor, ABS, etc. del vehículo, por lo tanto es un programa instalado en las unidades de mando del motor. Su función es vigilar continuamente los componentes que intervienen en las emisiones de escape. En el momento en que se produce un fallo, el OBD lo detecta, se carga en la memoria y avisa al usuario mediante un testigo luminoso situado en el cuadro de instrumentos denominado (MIL- Malfunction Indicator Light).

   

El hecho de denominarse EOBD II es debido a que se trata de una adaptación para Europa del sistema implantado en EEUU, además de tratarse de una segunda generación de sistemas de diagnóstico.
El OBD, por el hecho de vigilar continuamente las emisiones contaminantes, ha de tener bajo control no solo a los componentes, sino también el correcto desarrollo de las funciones existentes en el sistema de gestión del motor, por lo que se convierte en una excelente herramienta que debe facilitar la diagnosis de averías en los sistemas electrónicos del automóvil.

¿Qué protocolos se utilizan?

Hay tres protocolos básicos de OBD II en uso, cada uno con variaciones de pequeña importancia en el patrón de la comunicación con la unidad de mando y con el equipo de diagnosis. En general, los productos europeos, muchos asiáticos y Chrysler aplican el protocolo ISO 9141. General Motors utiliza el SAE J1850 VPW (modulación de anchura de pulso variable), y Ford aplica patrones de la comunicación del SAE J1850 PWM (modulación de anchura de pulso)
Averiguar el protocolo empleado en cada automóvil es posible analizando los contactos ocupados en el conector de diagnosis:
Si el conector tiene un pin en la posición 7 y ningún pin en la posición 2 o 10, se emplea el protocolo ISO 9141. Si no está ocupado el pin de la posición 7, el coche utiliza un protocolo del SAE. Si hay pines ocupados en las posiciones 7,2 y/o 10, el protocolo es ISO. Mientras que hay tres protocolos eléctricos de la conexión de OBD II, el sistema de comando es fijo según el estándar del SAE J1979.

¿Qué vigila el OBD en los motores de gasolina?

- Vigilancia del rendimiento del catalizador
- Diagnóstico de envejecimiento de sondas lambda
- Prueba de tensión de sondas lambda
- Sistema de aire secundario ( si el vehículo lo incorpora)
- Sistema de recuperación de vapores de combustible (cánister)
- Prueba de diagnóstico de fugas
- Sistema de alimentación de combustible
- Fallos de la combustión
- Funcionamiento del sistema de comunicación entre unidades de mando, por ejemplo el Can-Bus.
- Control del sistema de gestión electrónica.
- Sensores y actuadores del sistema electrónico que intervienen en la gestión del motor o están relacionados con las emisiones de escape.

¿Qué vigila el OBD en los motores diesel?

- Fallos de la combustión
- Regulación del comienzo de la inyección
- Regulación de la presión de sobrealimentación
- Recirculación de gases de escape
- Funcionamiento del sistema de comunicación entre unidades de mando, por ejemplo el Can-Bus.
- Control del sistema de gestión electrónica.
- Sensores y actuadores del sistema electrónico que intervienen en la gestión del motor o están relacionados con las emisiones de escape.

¿Cómo mide el nivel de contaminación el OBD?

La Legislación define y concreta los gases (y sus valores) que deben ser medidos: CO (monóxido de carbono), HC (hidrocarburos) y NOx (óxidos nítricos), pero el estado actual de la técnica no permite, o sería muy caro, realizar esta medición de manera directa. Por tales motivos, se detectan niveles de contaminación de forma indirecta a partir del análisis del funcionamiento de los componentes adecuados (OBD I) y del correcto desarrollo de las diversas funciones del equipo de inyección relacionadas con la combustión (OBD II). Estos análisis se llevan a cabo a partir de determinadas condiciones de funcionamiento del motor, que están claramente determinadas, y que tienen como objeto tanto la medición segura como la imposibilidad de manipulación por parte del usuario.

¿Qué requerimientos exige el sistema OBD II?

- Conector de diagnosis normalizado, accesible y en la zona del conductor.

- Estandarización de los códigos de averías para todos los fabricantes.
- Posibilidad de acceso a la información del sistema con equipos de diagnosis universales.
- Información sobre las condiciones operativas en las que se detectó
- Definición del momento y la forma en que se debe visualizar un fallo relacionado con los gases de escape.
- Denominaciones y abreviaturas estandarizadas de componentes y sistemas.

Existen varios equipos de diagnosis que se pueden emplear para tener acceso a la información proporcionada por el EOBD, aunque con diversa complejidad de uso. Los mejores conectan fácilmente y utilizan un software polivalente que permite conectar rápidamente y de forma automática con las unidades de mando. Deben tener capacidad de grabación para poder recoger datos durante una prueba en carretera para obtener la máxima cantidad de datos relevantes, sin provocar distracción del técnico que conduce.

La mejor opción sería un equipo basado en el uso de un ordenador portátil que pueda proporcionar la memoria ampliada para la recogida de datos, la capacidad de grabar y exportar estos y la posibilidad de imprimirlos para su análisis en el taller o para mostrarlos al cliente si fuera necesario.

Los modos de prueba de diagnóstico OBD-II han sido creados de forma que sean comunes a todos los vehículos de distintos fabricantes. De esta forma es indistinto tanto el vehículo que se esté chequeando como el equipo de diagnosis que se emplee, las pruebas se realizarán siempre de la misma forma. El planteamiento incluye ocho modos de medición:

¿Qué son los modos de medición?

Modo 1
Identificación de Parámetro (PID), es el acceso a datos en vivo de valores analógicos o digitales de salidas y entradas a la ECU. Este modo es también llamado flujo de datos. Aquí es posible ver, por ejemplo, la temperatura de motor o el voltaje generado por una sonda lambda.
Modo 2
Acceso a Cuadro de Datos Congelados. Esta es una función muy útil del OBD-II porque la ECU toma una muestra de todos los valores relacionados con las emisiones, en el momento exacto de ocurrir un fallo. De esta manera, al recuperar estos datos, se pueden conocer las condiciones exactas en las que ocurrió dicho fallo. Solo existe un cuadro de datos que corresponde al primer fallo detectado.
Modo 3
Este modo permite extraer de la memoria de la ECU todos los códigos de fallo (DTC - Data Trouble Dode) almacenados.
Modo 4
Con este modo se pueden borrar todos los códigos almacenados en la PCM, incluyendo los DTCs y el cuadro de datos grabados.
Modo 5
Este modo devuelve los resultados de las pruebas realizadas a los sensores de oxigeno para determinar el funcionamiento de los mismos y la eficiencia del convertidor catalítico.
Modo 6
Este modo permite obtener los resultados de todas las pruebas de abordo.
Modo 7
Este modo permite leer de la memoria de la ECU todos los DTCs pendientes.
Modo 8
Este modo permite realizar la prueba de actuadores. Con esta función, el mecánico puede activar y desactivar actuadores como bombas de combustible, válvula de ralentí, etc.

¿Cómo se informa de la detección de una avería?

En el cuadro de instrumentos se dispone de un testigo luminoso de color amarillo con el ideograma de un motor. Este testigo se enciende al accionar la llave de contacto y debe lucir hasta unos 2 segundos después del arranque del motor. Esta es la forma en que se verifica el correcto funcionamiento del testigo, por parte del técnico o del usuario.
Destellos ocasionales indican averías de tipo esporádico.
Cuando el testigo permanece encendido constantemente existe una avería de naturaleza seria que puede afectar a la emisión de gases o a la seguridad del vehículo.
En el supuesto que se detecte una avería muy grave susceptible de dañar el motor o afectar a la seguridad, el testigo de averías luce de manera intermitente. En este caso se deberá parar el motor.
Las averías memorizadas pueden ser consultadas con equipos de diagnosis universales, siendo posible en general realizar además otras consultas como:

- Consulta y borrado de la memoria de averías
- Visualización de datos relevantes por grupos, a manera de asistencia para la
localización de averías
- Lectura del readiness code (código de conformidad)
- Ejecución de un recorrido breve (para la generación del código de conformidad)
- Impresión de los datos de diagnóstico

¿Cómo se identifican las averías?

La normas SAE define la normalización de los códigos de avería de forma que sean idénticos para cualquier modelo de automóvil. El código de avería consta siempre de un valor alfanumérico de cinco dígitos.

El primer dígito se identifica el sistema con una letra:

Pxxxx sistemas relacionados con la tracción (obligatorios)
Bxxxx sistemas relacionados con la carrocería
Cxxxx sistemas relacionados con el tren de rodaje
Uxxxx sistemas aún no definidos

El segundo dígito identifica el código de la norma.

P0xxx Códigos de avería libremente seleccionables, definidos según SAE, que pueden ser utilizados por el sistema de diagnóstico y que poseen texto descriptivos específicos.

P1xxx Códigos de avería libremente seleccionables, relacionados con los gases de escape, ofrecidos adicionalmente por parte del fabricante, que no poseen textos descriptivos específicos, pero que deben estar inscritos ante las autoridades encargadas.

El tercer dígito informa sobre el grupo componente en el que se presenta la avería:

Px1xx Dosificación de combustible y aire
Px2xx Dosificación de combustible y aire
Px3xx Sistema de encendido
Px4xx Regulación suplementaria de los gases de escape
Px5xx Regulación de velocidad y ralentí
Px6xx Señales de ordenador y señales de salida
Px7xx Cambio de marchas

El cuarto y quinto dígitos contienen la identificación de los componentes y sistemas.

¿Qué condiciones previas son necesarias para obtener información?

El sistema OBD lleva a cabo la diagnosis de los diferentes sistemas a partir de varios ciclos de funcionamiento con el objeto de hacerlo de forma segura.
El ciclo de funcionamiento requiere utilizar el vehículo hasta el momento en el cual entrará en ciclo cerrado y haya operado en todas las condiciones necesarias para completar la diagnosis especifica del OBD-II con tal de verificar uno o más fallos o tras una intervención. Un ciclo de conducción es una estrategia operativa que se ejecuta internamente en la ECU realizando pruebas y verificando los componentes del sistema.
Un ciclo de conducción (Trip) debería permitir realizar un diagnostico de todos los sistemas. Normalmente tarda menos de 15 minutos y requiere la aplicación del siguiente procedimiento:

1. Arranque en frío. El motor debe estar a menos de 50 °C y con una diferencia no mayor a 6 °C de la temperatura ambiente. No se debe quitar la llave de contacto antes del arranque en frío o el diagnóstico del calentador de la sonda de oxigeno puede fallará
2. Ralentí. El motor debe funcionar 2,5 minutos con el aire acondicionado y la luneta térmica conectada. A mayor carga eléctrica mejor. Esto prueba el calentador de la sonda Lambda, la purga del cánister, fallos en el encendido, y si se entra en ciclo cerrado, el ajuste de combustible (Fuel Trim).
3. Aceleración. Desconectar el aire acondicionado y todas las cargas eléctricas, y aplicar medio acelerador hasta que se alcancen los 85 km/h.
4. Mantenimiento de la velocidad. Mantener una velocidad constante de 85 km/h durante 3 minutos. Durante este periodo se prueba la respuesta de la sonda Lambda, EGR, purga, encendido y ajuste de combustible.
5. Desaceleración. Soltar el pedal del acelerador. No se debe pisar el freno o el embrague. Es importante que el vehículo disminuya su velocidad gradualmente hasta alcanzar los 30 km/h.
6. Aceleración. Acelerar a media carga hasta alcanzar los 85 - 95 km/h.
7. Mantenimiento de la velocidad. Mantener una velocidad constante de 85 km/h durante 5 minutos. Esto probara lo mismo que el paso 4 y también el catalizador.
8. Desaceleración. Soltar el pedal del acelerador. No se debe pisar el freno o el embrague.
Una vez realizada esta travesía (Trip) todas las pruebas de monitoreo no continuo deberían de estar completas.

¿Cómo analiza el OBD los diferentes componentes del sistema de gestión electrónica del motor de gasolina?

El catalizador

El sistema analiza el envejecimiento del catalizador y su rendimiento, vigilando que el contenido de hidrocarburos no sobrepase 1.5 veces los límites establecidos.
La unidad de control Motronic compara las tensiones de las sondas anterior y posterior al catalizador. En un funcionamiento correcto del mismo existe una relación proporcional entre las sondas anterior y posterior al catalizador. Es detectada una avería cuando esta relación proporcional es distinta a la establecida. Cuando se cumplen todas las condiciones, el fallo se graba en la memoria de averías con el código correspondiente y se muestra al usuario con el testigo de averías encendido (MIL).

Sonda lambda

El catalizador exige para su correcto funcionamiento que la mezcla sea estequiométrica, puesto que con ella se asegura la cantidad de oxígeno exacto para poder llevar a cabo las diferentes reacciones químicas y a la velocidad adecuada. La sonda lambda mide la concentración de oxígeno en los gases de escape, la diferencia del contenido de este con respecto al presente en el aire atmosférico genera una variación de la tensión eléctrica en la sonda.
La gestión del motor considera las fluctuaciones como primer indicio de que puede haber un posible fallo, además de para poder efectuar el control de numerosas funciones.

En los vehículos con OBD II se incorpora una segunda sonda lambda que se instala detrás del catalizador para verificar el funcionamiento del mismo y de la sonda lambda anterior al catalizador. En el caso de que está presente envejecimiento o esté defectuosa, no es posible la corrección de la mezcla con precisión, lo que deriva en un aumento de la contaminación y afecta al rendimiento del motor.
Para verificar el estado de funcionamiento del sistema de regulación lambda, el OBD I I analiza el estado de envejecimiento de la sonda, la tensión que generan y el estado de funcionamiento de los elementos calefactores.
El envejecimiento de la sonda se determina en función de la velocidad de reacción de la misma, que es mayor cuanto mas deteriorada esté.

La prueba de tensión de la sonda lambda consiste en verificar funcionamiento eléctrico de la sonda así como la diferencia entre cortocircuitos con positivo y masa y las interrupciones en el cableado. La avería se especifica según si la señal ha sido detectada como muy alta o muy baja.

En caso de avería de la sonda lambda anterior al catalizador, desaparece la posibilidad de regular la mezcla, por lo que se entra en función de emergencia anulándose diferentes funciones y aplicándose una familia de curvas características para la gestión del motor que impidan la destrucción del catalizador.
En caso de averiarse la sonda después del catalizador no es posible la comprobación del rendimiento del catalizador
La comprobación de los elementos calefactores se lleva a cabo midiendo la resistencia de la calefacción para la sonda lambda, el sistema detecta la correcta potencia de calefacción.

Sistema de aire secundario

En determinados motores se incorpora un sistema de inyección de aire en el colector de escape. Esta inyección de aire secundario se realiza durante los primeros minutos tras el arranque del motor en frío debido a que el enriquecimiento excesivo de la mezcla durante la fase de arranque en frío provocan un considerable aumento de hidrocarburos sin quemar en los gases de escape Con la inyección de aire secundario mejora la post-oxidación en el catalizador además de que el calor despedido por la misma minimiza el tiempo necesario para que el catalizador pueda trabajar a máximo rendimiento.

El OBD verifica el correcto funcionamiento del sistema de aire secundario analizando la tensión generada por las sondas lambda, (menor tensión) puesto que la inyección de aire aumenta la cantidad de oxígeno en los gases de escape. La detección por parte de la unidad de mando de una mezcla muy pobre a partir de la caída de tensión en las sondas presupone el correcto funcionamiento del sistema.

Sistema de recuperación de vapores de combustible del depósito

El sistema de cánister evita que hidrocarburos evaporados del depósito lleguen a la atmósfera. Por ese motivo se almacenan provisionalmente en un depósito de carbón activo y se recirculan a través de una electroválvula hacia el colector de admisión.
Es posible tres distintas situaciones:
1. Depósito de carbón activo vacío: Al ser activada la desaireación del depósito de combustible se empobrece la mezcla de combustible y aire.
2. Depósito de carbón activo lleno: Al ser activada la desaireación del depósito de combustible se enriquece la mezcla de
combustible y aire.
3. La carga contenida en el depósito de carbón activo equivale a la relación de mezcla estequiométrica: La mezcla de combustible y aire no se enriquece ni empobrece. Este estado operativo se detecta a través de la regulación de ralentí; los estados operativos 1 y 2 se detectan a través de la regulación lambda.

El OBD II comprueba el funcionamiento (caudal de paso) de la electroválvula para depósito de carbón activo y el funcionamiento de los componentes eléctricos.
Al ser activado el sistema de desaireación del depósito, el flujo adicional de gases modifica la riqueza de la mezcla. Esta variación en la mezcla de combustible y aire puede ser detectada por las sondas lambda, y a partir de un criterio se verifica el funcionamiento del sistema.

Detección de fallos de la combustión

Un fallo en la combustión implica que el combustible llega al catalizador pudiendo provocar daños irreversibles al aumentar la temperatura y provocar la fusión de algunas zonas. Estos fallos de combustión provocan un funcionamiento irregular del motor, hecho que es aprovechado por el OBD para la detección de la situación. Las irregularidades del pavimento pueden conducir a una interpretación incorrecta, haciendo suponer fallos de la combustión. Por ese motivo, la gestión del motor desactiva la detección de fallos de la combustión en cuanto se circula sobre pavimento con irregularidades intensas.

La regularidad del giro del motor se detecta a partir de la señal generada por el sensor de giro del cigüeñal enfrentado a una rueda dentada, que junto con la señal procedente del sensor de fase permite además determinar el cilindro en el que se produce la avería. Para compensar pequeñas diferencias/tolerancias en la corona dentada, durante la fase de deceleración se produce un ciclo de autoadaptación del transmisor al estar el vehículo en circulación.

El OBD II comprueba continuamente el índice de fallos, en intervalos de medición fijos de 1.000 vueltas del cigüeñal. Si la concentración de HC sobrepasa en 1,5 veces la magnitud especificada, ello equivale a un índice de fallos de combustión superior a 2 %. Además se comprueba el índice de fallos de la combustión en un intervalo de 200 vueltas del cigüeñal.

Cuerpo de mariposa motorizado

El OBD II verifica el correcto funcionamiento eléctrico de los componentes de este cuerpo de mariposa, donde está integrados el actuador de mariposa, el potenciómetro del actuador y el potenciómetro de mariposa. Adicionalmente verifica límite de la autoadaptación del ralentí analizando la coherencia de los diferentes valores.

El medidor de la masa de aire

El medidor de masa de aire comunica a la unidad de control la cantidad de aire aspirada por el motor para que esta pueda calcular la cantidad de combustible que necesita el motor además del cálculo de todas las funciones que se desarrollan supeditadas al régimen y a la carga como el momento de encendido o las funciones de recuperación de los vapores de combustible.

La comprobación del correcto funcionamiento del medidor se basa en el análisis de la señal eléctrica generada por el mismo y la coherencia con valores obtenidos por el potenciómetro de la mariposa y la señal de régimen de giro del motor.

Sistema de encendido estático

En el transformador de encendido están agrupadas la etapa final de potencia y las bobinas de encendido. De esa forma, el transformador de encendido constituye el
elemento principal de la distribución estática de alta tensión.
En el sistema de encendido el OBD II se comprueba este sistema a partir de la señal eléctrica de los sensores de picado. Una mayor cantidad de fallos de combustión puede ser un indicio de que existe un defecto en el sistema de encendido.
La gestión electrónica del momento de encendido tiene asociada una regulación de picado selectiva por cilindros, en una función de orden jerárquico superior. La asignación selectiva por cilindros de las señales de picado se lleva a cabo relacionando esta señal con la generada por el sensor de fase que es el encargado de detectar el primer cilindro y, por tanto, la posición del cigüeñal.
Al detectarse un cilindro con combustión detonante el sistema retrasa paulatinamente el ángulo de encendido del cilindro afectado, hasta que desaparezca la combustión detonante para recuperarla mas tarde con un escalonamiento suave. Si se detecta una avería se retrasa el ángulo de encendido para todos los cilindros y se produce un enriquecimiento de la mezcla.