Unidades de control en el automóvil

La mecánica del coche ha cambiado, ahora vemos redes multiplexadas en los coches o autobuses, similares a los procesadores de los ordenadores, son muchos los avances que los ordenadores han hecho en el coche, incluso los coches ya se aparcan solos, hemos llegado a la era de la automatización del coche.

Además, se ha abierto la puerta a la inyección de combustible, que puede controlar automáticamente el suministro de combustible al motor, controlar el tiempo de encendido, ajustar el pulso de apertura de los inyectores y controlar el volumen de aire mezclado con el combustible para controlar las emisiones.

Los primeros motores utilizados fueron adaptados del carburador y equipados con un inyector. El primero de ellos fue introducido por General Motors en 1979. En la década de los 80, la mayor parte de la innovación automovilística pasó de la mecánica a la electrónica del automóvil, con la mejora de los sensores y las unidades de control del motor.

En los años 90, los sistemas se hicieron más sofisticados e introdujeron la memoria para almacenar la corrección de errores y otros datos.

En la actualidad, están equipados con procesadores de 32 bits a 60 MHz, similares a los de los ordenadores de sobremesa o portátiles, y sistemas operativos como osCAN o Microsar Os, que no son tan sofisticados porque no tienen que comunicarse directamente con el usuario, sino que están cerca de él.

También han evolucionado hasta convertirse en modernos sistemas de autodiagnóstico y alarma que informan y analizan los fallos en cuanto se conecta el encendido y los muestran inmediatamente en forma de iconos en el salpicadero. Y aún más sofisticados son los coches de gama alta con avanzados sistemas de seguridad activa y pasiva, donde el coche ya está equipado con varias unidades de control para la caja de cambios, frenos ABS con distribución de la fuerza de frenado, unidades de control que activan los airbags, otras que monitorizan los datos de consumo de combustible, la autonomía, etc.

Para todo esto hay unidades de control, donde el sistema más avanzado es el PCM o ECU, un módulo que controla todas las unidades de control de los distintos sistemas. La unidad de control del motor (ECU) es una unidad de control electrónico que regula varios aspectos de un motor de combustión interna.

Las ECU más sencillas se limitan a controlar la cantidad de combustible inyectada en cada cilindro durante cada ciclo del motor. Los modelos más avanzados controlan la sincronización del encendido, la apertura y el cierre de las válvulas, la presión de sobrealimentación mantenida por el turbocompresor y el control de otros equipos.

Las unidades de control del motor también determinan la cantidad de combustible, la sincronización del encendido y otros parámetros mediante la supervisión del funcionamiento del motor a través de sensores. Entre ellas se encuentran: Sensor MAP, sensor de posición del acelerador (TPS), sensor de temperatura del aire (IAT), sensor de oxígeno (sonda lambda) y muchos otros. Esto suele hacerse mediante un control repetitivo, como el control PID.

Unidad de central electrónica (ECU)

Antes de la instalación de inyectores de motor, la cantidad de combustible para cada ciclo de cilindro era decidida por el carburador o la bomba de inyección. Ahora, las unidades de control del motor (ECU) más sencillas se limitan a controlar la cantidad de combustible inyectada en cada cilindro durante cada ciclo del motor.

Los modelos más avanzados controlan la sincronización del encendido, la apertura y el cierre de las válvulas, la presión de sobrealimentación mantenida por el turbocompresor y el control de otros dispositivos. Con la introducción de estos primeros controles, los fabricantes de automóviles estadounidenses respondían a una normativa sobre emisiones de vehículos cada vez más estricta.

En otras palabras, es el cerebro del sistema de gestión del motor. Si el cerebro falla, no funcionarán ni el motor ni los demás sistemas de control basados en microprocesadores, incluidos el sistema de carga, la transmisión, los diversos sistemas de control de emisiones y la comunicación con otras unidades de control de a bordo.

En ocasiones, el PCM es una unidad de control combinada que reúne la unidad de control electrónico central (ECU) y la unidad de control de la transmisión (TCU) en un único módulo. Además, este módulo controla varios factores del vehículo y tiene la capacidad de auto diagnosticar algunas fallas por lo que se genera un código de error. Así pues, hay cientos de códigos de avería que pueden indicar un problema en una u otra parte del vehículo. Cuando se produce uno de estos fallos, suele encenderse el testigo "Check Engine" en el salpicadero. El PCM puede ser uno de los varios ordenadores de a bordo, pero es esencialmente el "cerebro" del sistema de gestión del motor.

Unidad de central del airbag

Es la unidad responsable de inflar el airbag y evitar que se desinfle accidentalmente. Se coloca siempre en un lugar fijo donde pueda recoger eficazmente los datos del impacto, de modo que pueda ser sustituido después de cada accidente (se recomienda sustituirlo, aunque no se hayan inflado los airbags).

El sistema está equipado con dos tipos diferentes de sensores que permiten su funcionamiento: un sensor de deceleración y un sensor de seguridad mecánica, normalmente situados junto a la unidad de control central.

El sensor de deceleración tiene un elemento piezoeléctrico que convierte la deceleración en un impulso eléctrico, cuyo voltaje varía al cambiar la presión sobre el sensor, mientras que el sensor mecánico de seguridad actúa como una especie de control que impide la activación accidental del sistema.

Módulo ABS

La información medida por los sensores eléctricos de la rueda es procesada en paralelo por dos microordenadores (microprocesadores). Si la información recibida presenta una anomalía, el módulo ABS detecta el error e inicia el proceso de control del ABS. Una vez amplificadas, las señales de salida activan las electroválvulas y la bomba del motor.

El ordenador o módulo ABS funciona según el principio de redundancia simétrica. Los dos microordenadores son diferentes, pero procesan la misma información y utilizan un mecanismo de intercambio de información jerárquico para comunicarse.

Cada microordenador está programado con diferentes algoritmos de cálculo. En caso de desajuste de las señales procesadas, de avería o de fallo del sistema, el ordenador reduce los sistemas según un procedimiento adecuado.

Unidad de control de transmisión (TCU)

La unidad de control de la transmisión (TCU) es el dispositivo que controla una transmisión automática moderna. El sistema utiliza los sensores del vehículo y los datos de la unidad de control del motor (ECU) para calcular cómo y cuándo cambiar de marcha para obtener un rendimiento óptimo, ahorro de combustible y calidad de los cambios.

Las transmisiones automáticas han evolucionado de sistemas hidromecánicos a sistemas controlados electrónicamente. Desde finales de los años 80, la evolución de la transmisión automática ha sido gradual y se han observado cambios significativos. El desarrollo de la transmisión automática y la integración de los sistemas de control electrónico han avanzado mucho en los últimos años.

La transmisión ofrece ahora un mejor consumo de combustible, mayor fiabilidad, mejor tacto de conducción, mayor velocidad de las marchas y mejor respuesta entre ellas, especialmente en los adelantamientos y en las carreteras empinadas. En algunas aplicaciones, la TCU y la ECU se combinan en un solo módulo, el módulo de control del tren motriz (PCM).

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