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lunes, 24 de abril de 2017

ECU automotriz



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La unidad de control de motor o ECU (sigla en inglés de engine control unit) es una unidad de control electrónico que administra varios aspectos de la operación de combustión interna del motor de un automóvil. Las unidades de control de motor más simples sólo controlan la cantidad de combustible que es inyectado en cada cilindro en cada ciclo de motor. Las más avanzadas controlan el punto de ignición, el tiempo de apertura/cierre de las válvulas, el nivel de impulso mantenido por el turbocompresor, y control de otros periféricos. Las unidades de control de motor determinan la cantidad de combustible, el punto de ignición y otros parámetros monitorizando el motor a través de sensores. Estos incluyen: Sensor MAP Sensor de posición del acelerador Sensor de temperatura del aire Sensor de oxígeno y muchos otros Frecuentemente esto se hace usando un control repetitivo (como un controlador PID). Antes de que las unidades de control de motor fuesen implantadas, la cantidad de combustible por ciclo en un cilindro estaba determinada por un carburador o por una bomba de inyección.

FUNCIONESDELAECU
Las principales funciones de una ECU automotriz son las siguientes:

Control de la inyección de combustible: Para un motor con inyección de combustible, una ECU determinará la cantidad de combustible que se inyecta basándose en un cierto número de parámetros. Si el acelerador está presionado a fondo, el ECU abrirá ciertas entradas que harán que la entrada de aire al motor sea mayor. La ECU inyectará más combustible según la cantidad de aire que esté pasando al motor. Si el motor no ha alcanzado la temperatura suficiente, la cantidad de combustible inyectado será mayor (haciendo que la mezcla sea más rica hasta que el motor esté caliente).

Control del tiempo de inyección:
Un motor de ignición de chispa necesita para iniciar la combustión una chispa en la cámara de combustión. Una ECU puede ajustar el tiempo exacto de la chispa (llamado tiempo de ignición) para proveer una mejor potencia y un menor gasto de combustible. Si la ECU detecta un picado de bielas en el motor, y "analiza" que esto se debe a que el tiempo de ignición se está adelantando al momento de la compresión, ralentizará (retardará) el tiempo en el que se produce la chispa para prevenir la situación. Una segunda, y más común causa que debe detectar este sistema es cuando el motor gira a muy bajas revoluciones para el trabajo que se le está pidiendo al coche. Este caso se resuelve impidiendo a los pistones moverse hasta que no se haya producido la chispa, evitando así que el momento de la combustión se produzca cuando los pistones ya han comenzado a expandir la cavidad.


Pero esto último sólo se aplica a vehículos con transmisión manual. La ECU en vehículos de transmisión automática simplemente se encargará de reducir el movimiento de la transmisión.

 Control de la distribución de válvulas:

 Algunos motores poseen distribución de válvulas. En estos motores la ECU controla el tiempo en el ciclo de motor en el que las válvulas se deben abrir. Las válvulas se abren normalmente más tarde a mayores velocidades que a menores velocidades. Esto puede optimizar el flujo de aire que entra en el cilindro, incrementando la potencia y evitando la mala combustión de combustible.

Control de arranque:
Una relativamente reciente aplicación de la Unidad de Control de Motor es el uso de un preciso instante de tiempo en el que se producen una inyección e ignición para arrancar el motor sin usar un motor de arranque (típicamente eléctrico conectado a la batería). Esta funcionalidad proveerá de una mayor eficiencia al motor, con su consecuente reducción de combustible consumido. En la actualidad, las ECU de casi todos los automóviles son programables, lo que permite no sólo leer los códigos de error sino modificar parámetros frente a cambios de partes o modificaciones como ser la instalación o cambio del turbocompresor, intercooler, tubo de escape, o cambio a otro tipo de elemento. Como consecuencia de estos cambios, la antigua ECU puede que no provea de un control apropiado con la nueva configuración. En estas situaciones, una ECU programable es la solución. Éstas pueden ser programadas/ mapeadas conectadas a un computadora portátil mediante un cable USB, mientras el motor está en marcha. La unidad de control de motor programable debe controlar la cantidad de combustible a inyectar en cada cilindro. Esta cantidad varia dependiendo en las RPM del motor y en la posición del pedal de aceleración (o la presión del colector de aire). El controlador del motor puede ajustar esto mediante una hoja de cálculo dada por el portátil en la que se representan todas las intersecciones entre valores específicos de las RPM y de las distintas posiciones del pedal de aceleración. Con esta hoja de cálculo se puede determinar la cantidad de combustible que es necesario inyectar. Modificando estos valores mientras se monitoriza el escape utilizando un sensor de oxígeno (o sonda lambda) se observa si el motor funciona de una forma más eficiente o no, de esta forma encuentra la cantidad óptima de combustible a inyectar en el motor para cada combinación de RPM y posición del acelerador. Este proceso es frecuentemente llevado a cabo por un dinamómetro, dándole al manejador del combustible un entorno controlado en el que trabajar. Algunos de los parámetros que son usualmente monitoreados por la ECU son: Ignición:Define cuando la bujía debe disparar la chispa en el cilindro. Límite de revoluciones:Define el máximo número de revoluciones por minuto que el motor puede alcanzar. Más allá de este límite se corta la entrada de combustible.

Correcta temperatura del agua: Permite la adicción de combustible extra cuando el motor está frío (estrangulador)

. Alimentación de combustible temporal:

 Le dice a la ECU que es necesario un mayor aporte de combustible cuando el acelerador es presionado. Modificador de baja presión en el combustible: Le dice a la ECU que aumente el tiempo en el que actúa la bujía para compensar una pérdida en la presión del combustible.

Sensor de oxígeno (sensor lambda): Permite que la computadora del auto posea datos permanentes del escape y así modifique la entrada de combustible para conseguir una combustión ideal. Algunas computadoras, sobre todo las de los automóviles actuales, incluyen otras funcionalidades como control de salida, limitación de la potencia del motor en la primera marcha para evitar la rotura de éste, etc.

Otros ejemplos de funciones avanzadas son:

 Control de pérdidas: Configura el comportamiento del waste gate del turbo, controlando el boost. Inyección Banked: Configura el comportamiento de el doble de inyectores por cilindro, usado para conseguir una inyección de combustible más precisa y para atomizar en un alto rango de RPM.

Tiempo variable de levas:
 Le dice a la ECU como controlar las variables temporales en las levas de entrada y escape. En la figura 1 mostramos una ECU en la cual se destacan las partes principales. La EPROM  soldada en paralelo con el CPU (en este caso MPU) así como el temporizador se ubican en el mismo PCB (placa de circuito impreso). El temporizador se encarga de regular el tiempo y momento del encendido (de las bujías, no del arranque) en base a los datos enviados por la EPROM o la MPU. El regulador L4947 se encarga de filtrar el ruido de línea que provocan los cables, mas que nada, para no dañar los componentes de la ECU, que son bastante sensible y operan con tensiones y corrientes muy pequeñas. El Decodificador PAL se encarga de identificar y separar las señales de cada sensor y canalizarlas al PIN correcto de la MPU. Los módulos HY1 y HY2 se encargan de limpiar cualquier rastro de interferencia o ruido de los datos de los actuadores (NO de los SENSORES, como en el regulador L4947) mas importantes, se encarga sobretodo de limpiar la señal enviada desde la MPU a los actuadores como el regulador de ralenti (IAC) o los inyectores.

CONTROL DE ERRORES

Una ECU se equipa con un dispositivo de almacenamiento que graba los valores de todos los sensores para un posterior análisis usando un software especial, ya sea por medio de un equipo especial (escáner) o mediante el empleo de una interfaz conectada a una PC y una interfaz gráfica especial o programa de interpretación de datos.

observación de los datos buscando anomalías en los datos o comportamientos de las ECUs. El almacenamiento de estos dispositivos que graban los datos suele rondar entre los 0.5 y 16 megabytes. Para conseguir la comunicación con el conductor, una ECU puede estar conectada a un “memoria de datos” de a bordo mediante la cual el conductor puede ver las actuales RPM, velocidad y otros datos básicos del motor. Estas zonas de almacenamiento, son mayoritariamente digitales, y se comunican con la ECU utilizando uno de los muchos protocolos entre los que se encuentran RS232, CANbus. Aclaremos que todas las ECUs actuales deben estar bajo normas OBD II. Las Ecus OBD-II son capaces de cambiar su programación a través de un puerto OBD.

Entusiastas del motor con coches modernos aprovechan las ventajas de esta tecnología modificando sus motores. En lugar de utilizar un nuevo sistema de control de motor, uno puede utilizar el software apropiado para ajustar la antigua ECU. Haciendo esto, es posible mantener todas las funciones y el cableado mientras se utilizan ciertos programas de modificación de parámetros. Esto no debe ser confundido con el chip tuning, en el que el propietario tiene una ECU ROM físicamente remplazada por una distinta. En este caso no se requiere la modificación de hardware (vea otro artículo en esta edición).




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