armado de ECU de motor Toyota 4a-FE

1. ARMADO DEL SISTEMA ELECTRÓNICO MOTOR
TOYOTA 4A-FE
I.- INTRODUCCION
La Razón Fundamental de la Gestión Electrónica en el Sistema de
Inyección de Combustible está basada, en el mejor control de las
emisiones del vehículo, esto quiere decir, que disminuye al mínimo los
gases contaminantes emanados por el Vehículo (Escape, Carter y tanque
de combustible), cumpliendo con las normativas de "AIRE LIMPIO",
emanadas por organismos Internacionales. En conclusión, la Gestión
Electrónica aplicada al Sistema de Inyección de Combustible es un
sofisticado Sistema de Control de Emisiones.
Cabe destacar, que a través de la Gestión Electrónica se ha logrado,
incremento en la Potencia y Par del Motor, disminución de consumos
energéticos, mayor seguridad en las operaciones del sistema, disminución
en los ajustes del motor, un Sistema de Auto Diagnóstico, aumento en la
vida útil de los componentes, entre otros.
Aun cuando sé está seguro de que el Automóvil no es el único
protagonista en la contaminación ambiental actual, ni el único generador
o promotor del efecto invernadero, según estadísticas Internacionales, es
el Automóvil el principal productor de contaminación ambiental,
situándose cerca del 65% como fuente principal generadora de
contaminación o polución, siendo que la Industria en general se sitúa en
un 20% aproximadamente y los incineradoresy otros, se sitúan en un 15%
aproximadamente.
Al realizar un análisis del vehículo como ente generador de contaminación
ambiental (65% del total aproximadamente), los orígenes de estas
emisiones se encuentran representados en emisiones del escape (60%),
emisiones del cárter (20%) y emisiones del tanque de Combustible (20%).
Las emisiones del vehículo generan gases contaminantes que se
encuentran en un aproximado de 107 diferentes gases, tomándose como
ejemplo, el monóxido de carbono (CO), hidrocarburos sin quemar (HC),
óxido de nitrógeno (NOx), óxido de azufre (SO), plomo (PB), partículas
sólidas (hollín, negro humo, cenizas, entre otros).
Sin embargo, los Organismos Internacionales a favor del Medio Ambiente,
han exigido e impuesto, regulaciones en las emanaciones de CO, HC,
NOx y PB, como por ejemplo, la eliminación parcial o total del Plomo en

2. la Gasolina y algunos sistemas que de alguna forma, minimicen
la producción de CO, HC y NOx, como por ejemplo el control electrónico.
El problema principal producido por la emanación de contaminantes de
vehículos con motores de combustión interna, se produjo cuando la
gestión del sistema de combustión se realizaba con el carburador, sin
ningún tipo de control de la combustión.
Por otra parte el Consejo de Recursos Atmosféricos de California (ARB)
comenzó la regulación con diagnóstico a bordo (OBD) para vehículos a
partir del año 1988. La primera fase, OBDI, requería supervisión de los
sistemas de medición de combustible y de recirculación de los gases de
escape (EGR), además de los componentes adicionales relacionados con
las emisiones. Se requirió el uso de una luz indicadora de mal
funcionamiento (MIL), para indicar y avisar al conductor de una falla y la
necesidad de la reparación del sistema de control de emisiones. El MIL
debe estar etiquetado ''CHECK ENGINE'' o'' Service Engine Soon". Se
asoció con la MIL un código de falla o el código de diagnóstico de falla
(DTC), el cual identifica el área específica donde se origina la falla.
El sistema OBD fue propuesto por el consejo de recursos atmosféricos de
California ARB, para mejorar la calidad del aire mediante la identificación
de los vehículos. La aprobación de las enmiendas a la Ley de Aire Limpio
en 1990 también llevó a la Agencia de Protección Ambiental (EPA) a
desarrollar los requisitos para el diagnóstico a bordo. Las
reglamentaciones ARB OBD II de California siguieron hasta 1999, cuando
se utilizaron los reglamentos del gobierno federal.El sistema OBD II
cumple con las regulaciones del gobierno con la supervisión el sistema de
control de emisiones. Cuando un sistema o componente supera los
umbrales de emisiones, o un componente opera fuera de tolerancia, un
DTC será almacenado y la MIL se iluminará.La ejecución del diagnóstico
se realiza por medio de un programa de computadora en el módulo de
control del tren motriz (PCM) que coordina el sistema de autocontrol OBD
II. Este programa controla todos los módulos, sus interacciones, los DTC
y el funcionamiento del MIL, los datos de congelación de imagen y la
interfaz para la herramienta de exploración.La relación ideal de aire y
combustible (AFR), es de 14.7 partes de aire a una parte de combustible,
se denomina punto estequiométrico o relación Estequiometrica de la
mezcla. Cuando se obtiene esta relación, la combustión ideal ocurre y las
relaciones de gases aparecerán en los niveles, marcados como Mezcla
Estequiométrica Ideal, relación medida de aire y combustible. Una gama
aceptable de la relación de aire y combustible es de 14.6:1 a 14.8:1.
Cuando la relación de mezcla es una parte de gasolina a 14.7 partes de
aire, los gases producidos en la combustión son agua (H2O) y dióxido de

3. carbono (CO2) (mezcla ideal, de laboratorio). Cuando esta relación se
cambia, los contaminantes indeseables tales como monóxido de carbono
(CO), hidrocarburos (HC) y los óxidos de nitrógeno (NOX), se producen
junto con el agua (H2O) y el dióxido de carbono (CO2).
II.- OBJETIVOS
 Diseño del cableado electrónico de funcionamiento y control.
 Estudio del funcionamiento del motor de combustión interna.
 Estudio de las posibles estrategias de control electrónico.
 Estudio de los sistemas de inyeccióny encendido electrónicos actuales.
 Estudio del circuito electrónico de la ECU.
III.- MARCO TEORICO
El motor 4A-FE, de 1993, produce 105 hp @ 5,800 rpm (75 kW) y 100 lb-
ft de torque a 4,800 rpm (136 Nm), y tiene las siguientes características:
A.- Sensores: El sensor (también llamado sonda o transmisor) convierte
una magnitud física (temperatura, revoluciones del motor, etc.) o química
(gases de escape, calidad de aire, etc.) que generalmente no son señales
eléctricas, en una magnitud eléctrica que pueda ser entendida por la
unidad de control. La señal eléctrica de salida del sensor no es
considerada solo como una corriente o una tensión, sino también se
consideran las amplitudes de corriente y tensión, la frecuencia, el periodo,
la fase o asimismo la duración de impulso de una oscilación eléctrica, así
como los parámetros eléctricos "resistencia", "capacidad" e "inductancia".
El sensor se puede presentar como un "sensor elemental" o un "sensor
integrado" este ultimo estaría compuesto del sensor propiamente dicho
más la parte que trataría las señales para hacerlas comprensibles por la

4. unidad de control. La parte que trata las señales generadas por el sensor
(considerada como circuitosde adaptación), se encarga en general de dar
a las señales de los sensores la forma normalizada necesaria para ser
interpretada por la unidad de control. Existen un gran número de circuitos
de adaptación integrados, a la medida de los sensores y ajustados a los
vehículos respectivos.
Los sensores para automóviles pueden clasificarse teniendo en cuenta
distintas características como son:
Según esta característica los sensores se dividen en:
 Sensores funcionales, destinados principalmente a tareas de mando
y regulación
 Sensores para fines de seguridad y aseguramiento (protección
antirrobo)
 Sensores para la vigilancia del vehículo (diagnosis de a bordo,
magnitudes de consumo y desgaste) y para la información del
conductor y de los pasajeros.
Teniendo en cuenta esta característica los sensores se pueden dividir
en:
 Los que proporcionan una señal analógica (ejemplo: la que
proporciona el caudalimetro o medidor de caudal de aire aspirado, la
presión del turbo, la temperatura del motor etc.)
 Los que proporcionan una señal digital (ejemplo: señales de
conmutación como la conexión/desconexión de un elemento o
señales de sensores digitales como impulsos de revoluciones de un
sensor Hall)

5.  Los que proporcionan señales pulsatorias (ejemplo: sensores
inductivos con informaciones sobre el número de revoluciones y la
marca de referencia)
B.- Principales sensores:
 CTS o ECT (Sensor de temperatura del refrigerante). La información
de este sensor aumenta o disminuye el tiempo de apertura de los
inyectores dependiendo de la temperatura del motor. También
determina cuando el sistema está listo para entrar en ciclo cerradocon
el sensor de oxígeno o sonda lambda. Su rango de autoridad es alto.

6.  TPS (Sensor de Posición del Acelerador). Este sensor si bien es
importante no agrega o quita tanto combustible a la mezcla final como
lo haría el CTS o el MAF. En primera instancia le indica a la ECU
cuando el sistema está en ralentí, en otros sistemas esto se hacía con
un switch que se accionaba cuando el acelerador estaba en su
posición de reposo. También indica la velocidad de apertura de la
mariposa cumpliendo una función similar a la bomba de pique en los
carburadores. Otra función es la de indicarle a la ECU cuando se
alcanza apertura total de la mariposa con lo que la ECU deja de
funcionar en ciclo cerrado con el sensor de oxígeno y enriquece la
mezcla para obtener la máxima potencia que se necesita con
acelerador a fondo.
 ACT (Sensor de Temperatura del Aire Aspirado). No hay que olvidar
este sensor porque el fallo del mismo puede provocar "tironeo" sobre
todo en climas fríos. También la ECU lo utiliza para comprobar la
racionalidad de las medidas confrontándolo con el CTS ya que por
ejemplo ambos sensores deberían producir la misma tensión de salida
en un motor frío.
 MAF (Sensor de Masa de Aire Aspirado). Este importante sensor mide
directamente la masa del aire que es aspirado por el motor en cada
instante y por lo tanto la ECU en base a la indicación de este sensor
modifica el tiempo de inyección. Esto hace que en los vehículos

7. equipados con este sistema la mezcla no varíe con el envejecimiento
del motor como en el caso anterior. Su desventaja es que no toma en
cuenta la entrada de aire debido a fallas en la carrocería lo cual hace
que la mezcla final sea otra. De aquí la importancia entonces de
detectar fugas de vacío en estos sistemas.
 MAP (Sensor de Presión en el tubo de admisión). Este sensor provee
una indicación directa de la carga del motor. A mayor presión en la
admisión (menor vacío), mayor será la carga y por tanto más
combustible será necesario. Este también es un sensor con una
capacidad para modificar el tiempo final de la inyección.
 O2 (Sensor de Oxígeno). La eficiencia de este sensor no es tanta en
comparación con los otros sensores ya antes mencionados ya que a

8. lo mucho con los otros sensores podría mejorar el tiempo de trabajo
de los otros sensores en 1ms.
 CKP (Sensor de posición del cigüeñal). Puede ser del tipo inductivo o
efecto hall, este es el que le indica al motor el estado de giro del
conjunto móvil. El ECU luego calcula el N° de R.P.M.
 KS (Sensor de detonación). Es equivalente a tener un “micrófono” en
el block del motor, en caso que se generen detonaciones, la ECU
deberá modificar el avance del encendido, atrasándolo.

9.  EGR (Sensor de recirculación de los gases). El sensor de la
temperatura de la EGRT es utilizado para monitorear la proporción y
flujo de la recirculación de los gases de escape hacia el sistema de
admisión.
C.- Actuadores:
 Inyector: Este es el actuador para el cual trabajan todos los sensores
y actuadores de la inyección electrónica: 1 y 2 anillos de goma que
aseguran la estanqueidad en el conducto de admisión y en la rampa
de alimentación – 3 entrada de combustible – 4 bobina conectada a los
terminales 5 (pines) – 6 conector

10.  Bobinas de encendido: funcionan según el principio del
transformador. Básicamente, se componen de un bobinado primario,
un bobinado secundario, el núcleo de hierro, una carcasa con material
de aislamiento y, actualmente, también resina epoxi de dos
componentes. En el núcleo de hierro de finas hojas de acero
individuales se aplican dos elementos a la bobina, puede generar hasta
45000 v de tensión por eso es crucial su buen funcionamiento.
 Módulo de encendido: Es el encargado de recibir la señal del emisor
para proceder al corte de corriente [-] a la bobina, reemplazando de
esta manera al tradicional platino (puntos) y condensador.
Los módulos de encendido varían de acuerdo a la marca.
IV.- MARCO PRÁCTICO
El motor 4E-FE TOYOTA cuenta con diferentes circuitos eléctricos para
su correcto funcionamiento que debes ser tomados muy en cuenta de lo
contrario se presentaran problemas en este. Aquí hay algunos de los
diagramas eléctricos usados en la reparación del motor.

11. A.- Circuito de encendido.
Circuito del sistema de encendido
Circuito de alimentación positiva y negativa

12. Circuito de sensores y actuadores a la ECU

13. B.- Pruebas de diagnostico
Prueba de diagnóstico del módulo de encendido
1. cuando la chispa es débil la bobina está en mal estado
2. si no hay chispa el modulo no está trabajando
3. si con 5v hay chispa entonces está en mal estado la bobina
captora
4. en el ovalo segmentado se debe dar toques intermitentes y se
debe tener mucho cuidado con la polaridad
5. la batería no debe tener más de 5 voltios para evitar quemar el
modulo
6. entre las terminales G1 y G- se puede medir el voltaje haciendo
girar el eje del distribuidor
7. la mayor descarga de energía de la bobina se producirá a 20mm
A
C B

14. 8. se puede medir A y B en Ω y A y C en KΩ
C.- Prueba de funcionamiento de inyectores
1. dando arranque el led debería prenderse y apagarse
intermitentemente
2. si no entonces no está llegando el voltaje necesario al inyector
3. se debe tener en cuenta la polaridad del probador
D.- Prueba de chispa de bujías
1. se debe retirar un chicotillo de uno de los cilindros

15. 2. se debe acercar el chicotillo al block de motor para que la chispa
encuentre tierra
3. se debe arrancar el motor y la chispa debería saltar si no revisar
chicotillos
4. si es necesario usar un destornillador para acercar la chispa a
tierra
E.- Prueba de alimentación de la ECU
1. El voltaje entre BATT, +B y tierra debe ser 12v.
V.- CONCLUSIONES
 En estos prácticas de talles he podido comprender la gran importancia de
la electrónica aplicada al automóvil, cada sensor desempeña distintas
funciones, pero también se complementan entre sí como en el sistema de
frenado, ahora cada sensor en el automóvil es importante para el
desempeño del mismo, aunque unos más importantes que otros hay que
tener un gran conocimientos de los mismos para solventar necesidades
del conductor y rendimiento de lo que podría ser su herramienta de
trabajo.
 También es importante decir que debido al gran número de sensores del
automóvil y muy poca información de los mismos en libros es necesario
V

16. investigar sobre ellos en las páginas de sus fabricantes para obtener dicha
información.
 Es un tema muy interesante, sobre todo actual, los automóviles se han
convertido en unas de las cosas más indispensables para el traslado de
lugares en lugares, pero como pudimos observar no solo se trata de un
auto normal, a cómo pasa el tiempo la tecnología sigue desarrollándose,
y poder aplicarla en los autos es impresionante.
 El mercado en la industria del automóvil es muy amplio y sobre todo muy
competido por las grandes empresas, cabe destacar que hay autos para
cada tipo de gustos y necesidades, desde el que tiene dinero para
comprar un auto muy lujoso y elegante hasta que el que quiere uno solo
para satisfacer sus necesidades, o solo para hacerle su trabajo más fácil.
Pero no solo se trata de crear un automóvil y que se vea bonito, también
es importante tener en cuenta el consumo de combustible, saber si
puedes darle el mantenimiento adecuado, pero otra cosa más importante
el daño, como sabemos todo lo bueno trae consigo algo malo, en este
caso es que por un tiempo no nos preocupó el daño que ocasionarían los
autos de combustión interna, ahora las altas cantidades de concentración
de dióxido de carbono son muy peligrosas, y la misma necesidad nos está
haciendo crear autos que ya no tengan ese defecto, pero tener un auto
100% que no contamine yo diría que no existe, hay autos que trabajan
con menos combustible y no emiten tantos gases a la atmosfera pero al
final emiten.
 La tecnología crecey puede lograrse magia en los autos todo es cuestión
de seguir investigando y saber hasta dónde puede llegar el ser humano.
 La industria del automóvil, y la informática han desarrollado sistemas que
son verdaderas obras primas, que hacen la conducción cada ves más
confortable, segura y placentera.
 Es una pena que los avances de la tecnología no lleguen a nuestras
manos en su debido momento, los sistemas de seguridad deberían ser
prioridad de la industria automovilística, deberían ser dotaciones de serie
en los vehículos.

17. VI.- BIBLIOGRAFIA
http://poderelectrico.blogspot.mx/
http://www.tudiscovery.com/elfuturodelosautos_entv/
http://autos.terra.com/noticias/el_auto_del_futuro_cada_vez_mas_cerca/aut149
5/
http://mx.noticias.autocosmos.yahoo.net/2010/06/14/los-10-autos-mas-
ahorradores-de-combustible-de-los-ultimos-25-anos
Hill L. (1958). Mixed Blessing: The Motor in Britain. Buchanan
Amano, Hidetoshi (Okazaki, JP), Abe, Shinichi (Toyota, JP), Taura, Mitsuharu
(Toyota, JP), Mizuno, Toshiaki (Nagoya, JP) 1985, Patent, Method and
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States, Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha (Toyota, JP),Nippondenso Co., Ltd.
(Kariya, JP) 4543937 http://www.freepatentsonline.com/ .html
Gonzalez Ernesto G. "Sistema de inyección no cartográfico para motores ciclo
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Espana, 2002.