DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA ELECTRÓNICO

PARA EL ENCENDIDO Y APAGADO DE UN VEHÍCULO SUZUKI

FORZA 1 POR INTERMEDIO DEL ACELERADOR.

PROYECTO DE TITULACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN

DEL TÍTULO DE INGENIERO AUTOMOTRIZ

AUTORES: ANGEL R. TENORIO TAIPE

CARLOS S. ULCUANGO MORENO

DIRECTOR: ING. JUAN CASTRO

CODIRECTOR: ING. SIXTO REINOSO

LATACUNGA 2015

CAPÍTULO I

OBJETIVO

GENERAL

• Diseñar y construir un sistema

electrónico para el encendido y

apagado de un vehículo Suzuki Forza 1

por intermedio del acelerador

OBJETIVOS

ESPECÍFICOS • Identificar los elementos mecánicos y electrónicos que

deben ser modificados para el funcionamiento del sistema.

• Realizar un análisis comparativo de consumo decombustible antes y después de la instalación del sistema.

• Analizar las ventajas y desventajas que trae consigo laimplementación del sistema de encendido mediante elpedal de aceleración.

ANTECEDENTES

• Uno de los problemas más comunes en lasgrandes ciudades ha sido el tráfico vehicularen horas determinadas, creándose asíproblemas de consumo de combustible ymayores emisiones de gases contaminantesproducidos por el motor de combustióninterna.

DESCRIPCIÓN RESUMIDA DEL PROYECTO

Es un proyectovinculado con lacarrera deIngenieríaAutomotriz en elcual se forjoconocimientosteóricos y prácticospreviamenteadquiridos en laInstitución.

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNALos primeros prototipos de motores no constaban con lafase de compresión; razón por la cual, la fase de succiónterminaba tempranamente con el cierre de la válvula deadmisión antes de que el pistón llegase a la mitad de sucarrera, lo que producía que la fuerza creada en el interiordel cilindro fuese débil, y por consecuencia elfuncionamiento de estos primeros motores era deficiente.

CICLOS DEL MOTOR DE COMBUSTIÓN ADMISIÓN COMPRESIÓN

EXPLOSIÓN ESCAPE

SISTEMA DE ENCENDIDO • Es el sistema encargado

en generar la chispaeléctrica en el interiorde los cilindros en elmomento justo y con lapotencia necesaria paraproducir lacombustión de lamezcla aire-combustible que seencuentra comprimidaen la cámara decombustión.

Encendido con ruptor

Encendido con sensor

Enciendo por descarga condensador

SISTEMA DE CARGA.

• El sistema de carga tienecomo objetivo generar lacorriente eléctrica requeridapara alimentar los diferentescircuitos eléctricos delautomóvil y recargar elacumulador.

SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE

• El sistema de alimentacióncomprende los órganosdestinados a llevar la mezclade aire y combustible hastalos cilindros, cuando el pistóncomienza su descenso seproduce una absorción de aireque llega a los cilindros a lavez arrastra gasolina,mediante un colector deadmisión, se une la entradade combustible de cadacilindro con el carburador.

PANTALLA LCD TOUCH TFT • La pantalla Lcd

permite visualizarparámetros que estánsiendo medidosdurante un proceso defuncionamiento, cuyainterfaz de 4 bitspermite el control delos parámetros queestán en el proceso deevaluación.

ARDUINO UNO R3

• El Arduino es una placaelectrónica basada en elmicroprocesador.

• Contiene todo lo necesario paraapoyar el microcontrolador;basta con conectarlo a unordenador con un cable USB oel poder con un adaptador o labatería AC-o-DC para empezar.

ARDUINO • Es una placa de programación con

un hardware libre, basado en unmicrocontrolador y un entorno dedesarrollo que permite crearproyectos multidisciplinares

ATmega328

Voltaje operativo 5 V

Voltaje de entrada recomendado 7-12 V

Voltaje de entrada límite 6-20 V

Contactos de entrada y salida digital 14 (6 proporcionan PWM)

Contactos de entrada analógica 6

Intensidad de corriente 40 mA

Memoria Flash32KB (2KB reservados para el

bootloader)

SRAM 2 KB

EEPROM 1 KB

Frecuencia de reloj 16 MHz

Interfaz de programación USB vía Atmega 16U2

ACELERÓMETRO• Los acelerómetros o

sensores deaceleración, estánpensados para realizar unamedida de aceleración ovibración, proporcionandouna señal eléctrica segúnla variación física, en estecaso la variación física es laaceleración o la vibración.

Componentes

LM 35Relé 12v Pulsador Condensador

Fusible Resistencias

CAPÍTULO III

DISEÑO ELECTRÓNICO

Parámetros de funcionamiento

• Apagar el motor del vehículo cuando el uso del mismono sea necesario, cumpliendo con varios parámetros paraque la esta operación entre en funcionamiento.

• Encender el motor del vehículo cuando se presione elpedal de aceleración.

• Visualizar los parámetros (temperatura del motor, voltajede batería, nivel de gasolina, inclinación del vehículo).

DISEÑO ELECTRÓNICOINICIO

(ENCENDIDO)

Motor del vehículo apagado

Proceso (A) completado

Presiona pedal del acelerador.

Activa relé de ignición (1 vez)

MOTOR ENCIENDE

SI

SI

SI

A

NO

NO

DISEÑO ELECTRÓNICO

RESET1

3.3V2

5V3

GND4

GND5

VIN6

A07

A18

A29

A310

A411

A512

RX/013

TX/114

215

316

417

518

619

720

821

922

1023

1124

1225

1326

GND27

AREF28

MIS

O29

5V

30

SC

K31

MO

SI

32

RE

SE

T33

GN

D34

ARDUINO SHIELD ETHERNETARDUINOUNOBASE

1

2

3

4

MPU6050

CONN-SIL4

1

2

3

4

TFT

CONN-SIL4

1

2

AUX

TBLOCK-I2

1

2

FRENO

TBLOCK-I2

1

2

GASOLINA

TBLOCK-I2

1

2

ACELER

TBLOCK-I2

C1

100n

C2

100n

C310u

123

LM35TBLOCK-I3

C510u

55%

31

2

RV1

1k

RL1TEXTELL-KBE-12V

Q12N3904

R1

1k

D11N4007

1

2

3

J1

TBLOCK-I3

1

2

3

J3

CONN-SIL3

RL2TEXTELL-KBE-12V

Q22N3904

R2

1k

D21N4007 1

2

3

J2

TBLOCK-I3

DIG

ITA

L (~

PW

M)

AN

AL

OG

IN

AT

ME

GA

328P

-PU

1121

~~

~

~~

~

TX

RX PD0/RXD0

PD1/TXD1

PD2/INT02

PD3/INT13

PD4/T0/XCK4

PD5/T15

PD6/AIN06

PD7/AIN17

PB0/ICP1/CLKO8

PB1/OC1A9

PB2/SS/OC1B10

PB3/MOSI/OC2A11

PB4/MISO12

PB5/SCK13

AREF

PC5/ADC5/SCLA5

PC4/ADC4/SDAA4

PC3/ADC3A3

PC2/ADC2A2

PC1/ADC1A1

PC0/ADC0A0

RESET

ARD1

ARDUINO UNO R3

D1LED-BLUE

PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO • Temperatura del motor.

• Inclinación del vehículo.

• Carga de la batería.

• PROGRAMACIÓN DE ARDUINO UNO PARA LA EJECUCIÓN DEL SISTEMA

• PROGRAMACIÓN DEL PULSADOR Y ACTUADOR PARA EL APAGADO DEL MOTOR DEL VEHÍCULO

• PROGRAMACIÓN DEL PULSADOR Y ACTUADOR PARA EL ENCENDIDO DEL MOTOR DEL VEHÍCULO

• CONTROL DE ACTIVACIÓN Y DESACTIVACIÓN DEL SISTEMA

• PROGRAMACIÓN DE SEÑALES DE BATERÍA

• PROGRAMACIÓN DE SEÑALES DE TEMPERATURA

• PROGRAMACIÓN DE INCLINACIÓN DEL VEHÍCULO

• PROGRAMACIÓN DE INDICADOR DE COMBUSTIBLE

COMUNICACIÓN CON ARDUINO El lenguaje de programación y lasherramientas derivan en último término de C,uno de los lenguajes mas extendidos. Sobreeste lenguaje se añaden elementos deProcessing/Wiring para hacerlo lo massencillo posible. Mediante este lenguaje sedescribirá el comportamiento de la placaArduino. Los ficheros que contienen el textodel programa se denominan Sketchs. Ellenguaje de programación y las herramientasderivan en último término de C.

COMUNICACIÓN DE ARDUINO CONTROLES DEL PROGRAMA

CAPÍTULO IV

CONSTRUCCIÓN DE

IMPLEMENTACIÓN

Instalación de la placa en el vehículo CAJA DE FUSIBLES ALIM. DEL SIST. ELECTRÓNICO CONTACTOS DE SWITCH DE ENCENDIDO

PEDAL DE ACELERACIÓN PEDAL DE FRENO INSTALACIÓN DE RELÉS

Instalación de la placa en el vehículo

Instalación de la placa en el vehículo

CAPÍTULO V

CONSTRUCCIÓN DE

IMPLEMENTACIÓN

MODIFICACIONES DEL VEHÍCULO PARA REALIZAR LAS PRUEBAS DE RUTA

ANÁLISIS DE CONSUMO CON PARÁMETROS

NORMALES DEL VEHÍCULO

0

5

10

15

20

25

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19

LTS

KM

HORARIO 12:30pm -13:30pm

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

LTS

KM

HORARIO 7:30am - 8:30am

0

5

10

15

20

25

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19

LTS

KM

HORARIO 16:00pm -17:30pm

CONSUMO(2 litros/ 19km)

CONSUMO(2.5 litros/ 19km)

CONSUMO(2.28 litros/ 19km)

ANÁLISIS DE CONSUMO CON

EL SISTEMA ELECTRÓNICO

INSTALADO EN EL VEHÍCULO

1 2

Series1 2 1,80

1,7

1,75

1,8

1,85

1,9

1,95

2

2,05

LTS

Hora 7:30 am -8:30am

1 2

Series1 2,5 1,86

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

LTS

Hora 12:30pm -13:30pm

1 2

Series1 2,28 1,73

0

0,5

1

1,5

2

2,5

LTS

Hora 16:00pm - 17:30pm

ANÁLISIS GENERAL

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Series1 2 1,80 2,5 1,86 2,28 1,73

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

LTS

Analisis de consumo

AHORRO COMBUSTIBLE Vs COSTO

1 2 3 4

Series1 $ 53,09 $ 42,19 $ 10,90

$ 0,00

$ 10,00

$ 20,00

$ 30,00

$ 40,00

$ 50,00

$ 60,00

$(D

ola

res)

AHORRO COMBUSTIBLE Vs COSTO

AHORRO ANUAL: 130,80 dólares .

ANÁLISIS DE PRODUCCIÓN DE DIÓXIDO DE CARBONO

3742,56 V.NORMAL

2974,18

2974,18V.MODIFICADO

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

1 2

DIO

XID

O D

E C

AR

BO

NO

Produccion C02

ANÁLISIS DE COMPONENTES DEL MOTOR DEL VEHÍCULO

BUJÍA REVISIÓN DE FUGAS DISTRIBUIDOR

COMPONENTES DEL MOTOR CUERPO DE

ACELERACIÓN BOBINA ALTERNADOR

COMPONENTES DEL MOTOR

BOMBA GASOLINA

V. BATERÍA DEPURADOR

CAPÍTULO VI

CONSTRUCCIÓN DE

IMPLEMENTACIÓN

CONCLUSIONES• La modificación de los parámetros en el vehículo

no afecta el desgaste de los elementos electrónicos.

• El proyector realizado es de mucha factibilidad yutilidad para vehículos que transitan por vías dealto congestionamiento vehicular, ya que permiteun ahorro de combustible y dinero.

• La instalación del sistema electrónico en el vehículopermite disminuir la producción de dióxido decarbono produciendo una menor contaminacióndel medio ambiente.

• El sistema electrónico puede serinstalado en todos los vehículos ya que nointerfiere con el modulo de controlelectrónico propio del vehículo.

• El sistema electrónico puede ir ubicado encualquier parte dentro del vehículo yaque no afecta a los sistemas originales delvehículo.

• El tiempo de apagado del motor puedeser modificado de acuerdo a lascondiciones de uso desde un ordenador.

RECOMENDACIONES • Para la impresión del circuito en la placa debemos

verificar que no exista ninguna posibilidad de uncorto.

• Para la soldadura de los elementos en la placadebemos asegurarnos que la pistola de cautíntenga la temperatura adecuada para no producirsoldaduras entre varias pistas.

• Para la instalación del acelerómetro debemoscolocar el vehículo en una superficie niveladapara obtener el punto cero

• Para la toma de corriente para laalimentación de la placa debemosinstalar un fusible para evitarsobrecargas

• Para las pruebas de carretera debemosplantearnos normas de seguridad comoel tener un extintor ya que para laspruebas se utilizo gasolina