2. Cómo calcula la VCU el combustible en el modo VE
En el modo VE, la VCU recalcula el combustible en cuatro pasos, en cada vuelta de la rueda fónica (la rueda dentada cuyo sensor informa las RPM a la VCU) y como mínimo 50 veces por segundo.
- Calcula la masa de aire que entra en un cilindro en el ciclo.
- Divide por la relación estequiométrica del combustible (la relación aire/combustible de la mezcla químicamente correcta) y por el objetivo de lambda: es la masa de combustible.
- Divide por el caudal del inyector, corregido por la presión de combustible: es el tiempo útil.
- Aplica los enriquecimientos y los ajustes por cilindro y suma la linealización (corrección de pulso corto) y el tiempo muerto (retraso de apertura del inyector): es el pulso que recibe el inyector.
#Visión general
masa de aire = P_abs × V_cil × (VE ÷ 100) ÷ (R_aire × T_aire)
combustible = masa de aire ÷ (AFR × lambda objetivo)
tiempo útil = combustible ÷ caudal del inyector × √(P_nominal ÷ P_dif)
pulso = tiempo útil × (1 + enriquecimientos) + tiempo muertoLa tabla de VE entra solo en el primer paso. El combustible, el inyector, la presión de combustible y el tiempo muerto entran en los pasos siguientes, cada uno con su parámetro.
#Paso 1: la masa de aire en el cilindro
La VCU usa la ley de los gases ideales para saber cuánto aire cabe en un cilindro en las condiciones del colector, y multiplica por la VE.
masa de aire [g] = P_abs × V_cil × (VE ÷ 100) ÷ (R_aire × T_aire)
P_abs = MAP de la pantalla + 1,01325 bar
V_cil = Volume del motor ÷ cantidad de cilindros
T_aire = temperatura del aire + 273,15- P_abs: presión absoluta en el colector, en bar.
- V_cil: volumen de un cilindro, en litros.
- VE: valor de la tabla de VE, en %.
- R_aire: constante del aire, 0,0028705 bar·L/(g·K).
- T_aire: temperatura del aire, en kelvin.
#Presión en el colector
El MAP aparece en la pantalla como presión relativa: negativo es vacío, positivo es presión de turbo. Para el cálculo, la VCU suma 1,01325 bar al MAP de la pantalla y llega a la presión absoluta; no tiene barómetro, y el valor sumado es fijo.
La Calibración del sensor MAP interno cambia la presión usada en el cálculo en todas las celdas. No la use para hacer que el MAP muestre cero: vea Antes de empezar: motor, combustible, inyectores y sensores.
Sin una lectura válida del MAP, el cálculo pasa a usar el Failsafe del MAP (failsafe es el valor sustituto que la VCU usa cuando el sensor está desactivado o en falla): lo que dispara ese cambio y lo que modifica están en Antes de empezar: motor, combustible, inyectores y sensores.
#Temperatura del aire
La temperatura del aire entra en kelvin. El aire más caliente es menos denso y pide menos combustible, sin tabla de compensación.
Cuándo usa la VCU el sensor y cuándo usa el Failsafe de la temperatura del aire (25 °C de fábrica) está en Antes de empezar: motor, combustible, inyectores y sensores.
El cálculo usa la temperatura que lee el sensor. No hay modelo de calentamiento de la carga: vea Qué hace avanzado al modo VE, y sus límites.
#La VE de la tabla
La VE viene del Mapa principal de VE por MAP, interpolada por las RPM y por el MAP del momento.
Con el circuito cerrado activado, la VE usada es la de la tabla multiplicada por el factor del circuito. La tabla no cambia.
El log muestra las dos: VE - Eficiencia % es la de la tabla y VE - Eficiencia efectiva % es la usada en el cálculo. La tabla está en Las tablas: VE, objetivo de lambda, ejes y grillas; el factor, en Circuito cerrado de VE.
#Paso 2: la masa de combustible
combustible [g] = masa de aire ÷ (AFR × lambda objetivo)- AFR: relación estequiométrica del combustible en uso.
- lambda objetivo: valor del Mapa de objetivo de lambda por MAP en las RPM y el MAP del momento.
El AFR viene del Combustible elegido en Configuración de combustible: 12,6 en Gasolina común BR (E27) y 8,4 en Etanol hidratado (bomba), por ejemplo.
Con la función Flex Fuel activada y el sensor de etanol, la VCU usa la relación estequiométrica de la mezcla que mide el sensor. Los combustibles, la diferencia entre el preset E27 y la gasolina E30 que se vende hoy en Brasil, y el sensor de etanol están en Antes de empezar: motor, combustible, inyectores y sensores.
El objetivo que usa el cálculo aparece en el canal VE - Objetivo de sonda (O2).
La densidad del combustible no entra en el tiempo de inyección. El inyector se informa en masa por hora, y la densidad se cancela.
Los enriquecimientos (calentamiento, post-arranque, inyección rápida, marcha y eventos) no cambian el objetivo de lambda. Entran en el paso 4, como porcentaje del tiempo útil; el total aparece en VE - Enriquecimiento total, y cada uno está en Enriquecimientos y compensaciones en el modo VE.
#Paso 3: el tiempo útil del inyector
El tiempo útil es el tiempo que el inyector necesita permanecer abierto, ya descontado el retraso de apertura, para entregar la masa de combustible.
caudal del inyector [mg/ms] = caudal [lb/h] × 453,59237 ÷ 3600
tiempo útil [ms] = combustible ÷ caudal del inyector × √(P_nominal ÷ P_dif)- caudal: Caudal nominal de cada inyector del banco A, en lb/h, de un inyector.
- P_nominal: Presión nomial de los inyectores del banco A, la presión a la que se midió el caudal.
- P_dif: presión diferencial, la presión de combustible en la línea menos la presión en el colector.
La VCU trabaja con el caudal en masa. Si usted ingresa el caudal en cc/min, FuelTech Vision lo convierte por la densidad del combustible elegido: vea Antes de empezar: motor, combustible, inyectores y sensores.
#Presión diferencial
El caudal de un inyector crece con la raíz cuadrada de la presión diferencial. Con el sensor de presión de combustible, la VCU corrige el tiempo útil por esa raíz; el valor usado aparece en el canal Presión diferencial de combustible.
Con presión nominal de 3 bar, una presión diferencial de 4 bar multiplica el tiempo útil por 0,866; una de 2 bar, por 1,225.
Por debajo de la mitad de la presión nominal, la corrección se detiene en el valor de la mitad: como máximo 1,414 veces el tiempo útil. Esta corrección de presión nunca corta combustible por una lectura de presión mala.
Sin sensor de presión de combustible, desactive Usar sensor de presión de combustible, que viene activada de fábrica: activada sin sensor, el cálculo descuenta el MAP de una presión fija (vea Antes de empezar: motor, combustible, inyectores y sensores).
#Inyecciones por ciclo
La masa de combustible del paso 2 es la de un ciclo completo del cilindro.
En Secuencial y Semi-secuencial, cada pulso lleva el tiempo útil completo.
En Multipunto, en un motor de pistones, el banco dispara dos veces por ciclo y cada pulso lleva la mitad del tiempo útil. El tiempo muerto entra en cada pulso.
En el motor rotativo, el ciclo es de una vuelta y hay un pulso por vuelta.
#Bancos
Cada banco (A, B y C: un grupo de inyectores con salidas propias) tiene su caudal y su presión nominal.
El banco A atiende solo hasta llegar a la Apertura del inyector del Banco A para entrar el próximo banco, 100 % de fábrica; lo que falta pasa al banco B, y del B al C. Un banco desactivado se omite. La división se hace sobre el combustible ya con los enriquecimientos.
Si todos llegan al límite, todos reciben el mismo incremento de tiempo, en milisegundos.
#Paso 4: el tiempo total del pulso
tiempo efectivo = tiempo útil × (1 + enriquecimientos + ajuste del cilindro)
pulso = tiempo efectivo + linealización + tiempo muerto- enriquecimientos: suma de las compensaciones activas, en % (en el cálculo, 10 % vale 0,10).
- ajuste del cilindro: Ajuste individual por cilindro por RPM (Banco A) más Ajuste individual por cilindro por MAP (Banco A), también en %.
- linealización: valor de la Linealización de inyectores del banco A para el cilindro y el tiempo efectivo, en ms.
- tiempo muerto: valor del Deadtime inyectores banco A para la tensión de la batería y la presión diferencial del momento, en ms.
#Tiempo muerto
El tiempo muerto es el retraso del inyector para abrir y cerrar.
En el modo VE es el valor completo de la tabla, por tensión de la batería y presión diferencial, sumado a cada pulso; el valor del momento aparece en el canal Deadtime inyectores banco A. La tabla está en Antes de empezar: motor, combustible, inyectores y sensores.
Un tiempo muerto erróneo aparece como error de mezcla que crece cuando el pulso se acorta. Corríjalo en el tiempo muerto, no en la VE: vea Método de ajuste paso a paso.
#Linealización y ajuste por cilindro
La linealización corrige los pulsos cortos, en que el inyector no entrega combustible en proporción al tiempo: es una tabla por banco, en ms sumados al tiempo efectivo, con una fila por cilindro. Empieza en cero.
El ajuste por cilindro, en %, corrige diferencias entre cilindros por RPM y por MAP.
#El pulso en el log
El pulso del banco A, antes del ajuste por cilindro y de la linealización, aparece en el canal Tiempo de inyección A.
La apertura del inyector aparece en Abertura de inyectores A: pulso × RPM ÷ 1200 en secuencial y semisecuencial, pulso × RPM ÷ 600 en multipunto.
#Ejemplo numérico
Este es el ejemplo de referencia de la guía. Los cálculos usan las fórmulas de este capítulo, sin redondear, y dan los mismos valores que calcula la VCU; rehechos con los valores redondeados de la tabla, la última cifra puede variar.
- Motor 2,0 L, 4 cilindros, inyección secuencial, 5000 rpm.
- Presión en el colector de 1,5 bar absoluto: el MAP de la pantalla muestra 0,487 bar.
- Aire a 40 °C, VE de la tabla de 95 %, objetivo de lambda de 0,85.
- Inyector genérico de 80 lb/h a 3 bar; regulador referenciado al colector (que sigue al MAP y mantiene constante la presión diferencial), presión diferencial de 3 bar.
- Batería en 13,5 V; tiempo muerto de ejemplo de 1,0625 ms.
- Motor caliente, sin enriquecimiento, sin ajuste por cilindro, linealización en cero.
| Paso | Cálculo | Gasolina común BR (E27) | Etanol hidratado (bomba) |
|---|---|---|---|
| Presión absoluta | 0,487 + 1,01325 | 1,5 bar | 1,5 bar |
| Temperatura del aire | 40 + 273,15 | 313,15 K | 313,15 K |
| Volumen de un cilindro | 2,0 ÷ 4 | 0,5 L | 0,5 L |
| Densidad del aire en el colector | 1,5 ÷ (0,0028705 × 313,15) | 1,6687 g/L | 1,6687 g/L |
| Aire por cilindro por ciclo | 1,6687 × 0,5 × 0,95 | 792,6 mg | 792,6 mg |
| AFR × lambda objetivo | 12,6 × 0,85 y 8,4 × 0,85 | 10,71 | 7,14 |
| Combustible por ciclo | 792,6 ÷ 10,71 y 792,6 ÷ 7,14 | 74,01 mg | 111,01 mg |
| Caudal del inyector | 80 × 453,59237 ÷ 3600 | 10,080 mg/ms | 10,080 mg/ms |
| Corrección de presión | √(3 ÷ 3) | 1,000 | 1,000 |
| Tiempo útil | combustible ÷ 10,080 | 7,342 ms | 11,013 ms |
| Tiempo muerto | valor de ejemplo, en 13,5 V y 3 bar (no es la tabla del inyector genérico) | 1,0625 ms | 1,0625 ms |
| Pulso (Tiempo de inyección A) | tiempo útil + tiempo muerto | 8,405 ms | 12,076 ms |
| Apertura (Abertura de inyectores A) | pulso × 5000 ÷ 1200 | 35,0 % | 50,3 % |
De la gasolina común al etanol hidratado, el tiempo útil subió 50 % (12,6 ÷ 8,4 = 1,5) y la VE siguió en 95 %. El pulso total subió menos, 44 %, porque el tiempo muerto no depende del combustible.
En Multipunto, cada pulso llevaría la mitad del tiempo útil más el tiempo muerto completo: 3,671 + 1,0625 = 4,734 ms con la gasolina, y una apertura de 39,4 % (pulso × 5000 ÷ 600).
#Dónde entra cada magnitud física
La tabla resume dónde entra cada magnitud y qué cambia en la tabla de VE cuando ella cambia.
| Magnitud física | Dónde la informa usted o la lee la VCU | Qué cambia en la tabla de VE |
|---|---|---|
| Cilindrada | Volume del motor y Cantidad de cilindros | nada |
| Presión en el colector | sensor de MAP, más 1,01325 bar fijos | nada |
| Temperatura del aire | sensor de temperatura del aire o Failsafe de la temperatura del aire | nada |
| Llenado del motor | Mapa principal de VE por MAP | es la propia tabla |
| Mezcla deseada | Mapa de objetivo de lambda por MAP | nada |
| Relación estequiométrica | Combustible, en Configuración de combustible, o Flex Fuel con sensor de etanol | nada |
| Densidad del combustible | Densidad del combustible: solo en la conversión de cc/min y en las estimaciones de caudal y potencia | nada |
| Caudal del inyector | Caudal nominal de cada inyector del banco A | nada |
| Presión a la que se midió el caudal | Presión nomial de los inyectores del banco A | nada |
| Presión de combustible real | sensor de presión de combustible o Failsafe de la presión de combustible | nada |
| Apertura y cierre del inyector | Deadtime inyectores banco A | nada: corrija en el tiempo muerto |
| Pulso corto | Linealización de inyectores del banco A | nada |
| Diferencia entre cilindros | Ajuste individual por cilindro por RPM (Banco A) y Ajuste individual por cilindro por MAP (Banco A) | nada |
| Enriquecimientos | pantallas de compensación y de inyección rápida | nada |
El "nada" vale con los datos correctos. Un caudal, una presión nominal o un tiempo muerto erróneos aparecen como error de mezcla, y la corrección va en el dato erróneo, no en la VE.
El cálculo no incluye el efecto del combustible en la temperatura de la carga, como el enfriamiento por la evaporación del etanol. Después de cambiar de combustible, verifique la mezcla con la sonda: puede hacer falta un retoque fino.
Para ver cada magnitud actuar en el motor, con el resultado esperado, vea ¿Es VE de verdad?.