PROYECTO FINAL Ultimisimo · térmico de combustión interna en el cual el encendido se lograba por...
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ÍNDICE GENERAL
1.1. INTRODUCCIÓN Y PLANTEAMIENTO DEL PROYECTO ……………….…….. 3
1.2. DESCRIPCIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS INVOLUCRADAS ………… ….……. 8
1.2.1. Evolución del motor diésel hasta la llegada del Common Rail …....……..... 9
1.2.2. La problemática de las emisiones ………....…………..…………….……….. 13
1.2.3. Sistemas Multi-inyección ………….……...………………….…..…………… 17
1.2.4. Sistema Common Rail …………………...…….………………...……………. 25
1.2.5. Unidad de Control ………………………....………………….……..………... 49
1.2.6. La tarea del ingeniero de calibración …………..……………….....………… 62
1.3. DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA DESARROLLADO …………...………….…. 67
1.3.1. Objetivos y especificaciones del programa …………………….......……….. 68
1.3.2. Variables implicadas …………………………………………...……………... 72
1.3.3. Fases en el desarrollo del proyecto …….…………...………...……………. 110
1.4. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS ………………...……………. 116
1.4.1. Ejemplo de funcionamiento ……………….……...…………....…….…..….. 117
1.4.2. Conclusiones ……………………………...………….….……...…………….. 143
1.5. BIBLIOGRAFÍA ………………………………………………………………………. 146
ANEXOS
A MANUAL DEL USUARIO …………………………………..…………….. 149
B MANUAL DEL PROGRAMADOR ………………………………………. 187
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1.1
INTRODUCCIÓN Y PLANTEAMIETO DEL PROYECTO
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1.1. Introducción y Planteamiento del Proyecto
Desde sus inicios, el motor diésel tenía en comparación con el motor Otto
las ventajas de bajo consumo, alta potencia y la posibilidad de utilizar
combustibles más económicos. Como contrapartida, los primitivos motores diésel
eran ruidosos, tenían un régimen de giro excesivamente bajo, producían
vibraciones y su funcionamiento era poco flexible, por lo que este tipo de motores
eran poco aptos para ser utilizados en automoción.
Con el paso de los años el motor diésel ha evolucionado notablemente,
eliminando inconvenientes que limitaban su aplicación exclusivamente para
instalaciones fijas y para el sector naval.
En lo relativo a emisiones contaminantes, la evolución del motor diésel ha
sido igualmente notable, cumpliendo las estrictas normativas sobre el particular.
Actualmente los motores diésel ocupan un lugar privilegiado en el sector
de automoción, sin duda alguna impulsados por el encarecimiento en los precios
de los combustibles experimentado en los últimos años.
Las mejoras introducidas en la inyección de combustible han sido la clave
del auge de la tecnología diésel en la automoción en los últimos años. Para lograr
estas mejoras, ha sido necesario el desarrollo de sistemas de control electrónico
integrados en el grupo de inyección, de tal forma que el funcionamiento del motor
es regulado en todo momento por un pequeño ordenador o centralita ubicado en él
denominado unidad de control.
La unidad de control tiene grabados en la memoria un conjunto de mapas y
curvas característicos del motor expresadas como un conjunto de matrices
numéricas con las que se define el comportamiento de cada variable presente en
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un sistema Common Rail. A este conjunto de mapas y curvas característicos se les
denomina cartografía o calibración.
La unidad de control registra con la ayuda de sensores ubicados por todo el
vehículo el deseo del conductor (posición del pedal del acelerador), el
comportamiento de servicio del motor y las condiciones externas. La unidad de
control procesa las señales generadas por los sensores operando mediante la
lógica correspondiente los datos de entrada con las cartografías cargadas en la
memoria, definiéndose para cada punto de funcionamiento del motor el
comportamiento de cada variable (momento preciso de inyección con el caudal y
presión adecuados al funcionamiento del motor). Así, en base a los datos
provenientes del sensor de temperatura del motor o de las condiciones
atmosféricas, la unidad de control puede adaptar a las condiciones en las que se
encuentre los valores teóricos sobre el control de la inyección del combustible
empleando los denominados mapas de correcciones. Una vez realizados los
cálculos pertinentes, la unidad de control enviará a los actuadores la señal
correspondiente con la orden de funcionamiento, de manera que el motor funcione
en cualquier estado de servicio con una combustión óptima, obteniéndose para
cada caso las mejores prestaciones ajustándose a las emisiones permitidas.
Al ser las cartografías cargadas en la centralita del motor las encargadas de
gobernar el comportamiento del mismo, es evidente que la tarea de un ingeniero
dedicado al “tuning” de motores es la elaboración de estos mapas, logrando que
en todos los puntos de funcionamiento del motor y a cualquier condición de
trabajo del motor se cumplan los objetivos marcados.
El problema con el que se encuentra un equipo de calibración es que cada
variable (como por ejemplo el avance de la inyección principal) no vendrá
determinada por un único mapa o matriz, sino que como ya se ha comentado
influirán sobre ésta mapas de correcciones debido a las condiciones atmosféricas o
a la temperatura del motor, interviniendo por tanto en el resultado final varias
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matrices (en el ejemplo mapas base de avance de la inyección principal, varios
mapas de correcciones de avance por condiciones atmosféricas, mapa de
limitación de valores máximos, etc.). Si a esto se le añade que para la
combinación de mapas generalmente se tendrá que realizar una interpolación
matricial al no estar estos muchas veces referidos a los mismos ejes, implica una
gran dificultad para saber qué mapa de los que intervienen en la lógica de control
hay que modificar y en qué punto modificarlo para obtener los valores finales con
los que esperamos obtener los objetivos marcados.
Por otro lado, se plantea otro gran problema derivado de la edición de los
mapas. Las modificaciones que el ingeniero haya realizado para optimizar el
comportamiento del motor a una determinada condición, podrán afectar al
comportamiento del vehículo a otras condiciones distintas, de manera que al
optimizar el comportamiento del motor para una determinada situación se han
editado los mapas que aunque en mayor o menor grado, influirán en el
comportamiento del motor para el resto de condiciones.
Como se puede ver, el trabajo de calibración es un proceso iterativo, en el
que la metodología de trabajo de un ingeniero de calibración es muy empírica,
teniéndose que validar las modificaciones realizadas al cambiar las condiciones de
trabajo, eso lleva en la práctica a la necesidad de realizar numerosos ensayos.
Surge por tanto la necesidad del desarrollo de una nueva herramienta de
trabajo, con la que se minimicen las dificultades a las que se enfrentan los
ingenieros dedicados al tuning de motores. El proyecto desarrollado ha consistido
en la realización de un programa con el que se simule el comportamiento de una
unidad de control en función de las distintas condiciones de trabajo introducidas
por el usuario.
El desarrollo se ha realizado utilizando el programa matemático Matlab,
por las excelentes prestaciones que ofrece éste en cuanto al manejo de matrices de
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datos, ya que es posible trabajar con matrices enteras de manera rápida y
fácilmente. Por otro lado, permite elaborar interfaces gráficas con relativa
facilidad con las que se podrá realizar una herramienta muy intuitiva para los
usuarios.
A grandes rasgos, con el presente programa se ha desarrollado una
herramienta informática de fácil manejo por su interactiva interfaz gráfica, con la
que el usuario puede predecir el resultado final que se arrojarían del conjunto de
operaciones matriciales que realizaría la unidad de control para diferentes
condiciones ambientales y estados del motor, dando luz al funcionamiento de un
proceso poco intuitivo.
Para ello, el programa será capaz de reconocer archivos elaborados en
INCA PC, programa utilizado para la edición y carga de las cartografías en la
unidad de control del vehículo. Este formato de archivos se denomina ‘.csv’, y son
los que contienen el conjunto de mapas de cada calibración.
Además, el programa permite la edición de dichos mapas, solicitando al
usuario los valores finales de cada lógica, recalculando el propio programa los
mapas parciales para así obtener la solución requerida. Esta edición puede
posteriormente ser validada evaluando los efectos de los cambios realizados al
introducir el usuario unas nuevas condiciones de presión y temperatura para su
estudio.
Por último, los mapas editados serán guardados constituyendo un nuevo
archivo ‘.csv’ que pueda ser cargado nuevamente en INCA PC.
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1.2
DESCRIPCIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS
INVOLUCRADAS
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1.2. Descripción de las tecnologías involucradas
1.2.1. Evolución del motor diésel hasta la llegada del
Common Rail
El motor diésel nace en 1897, cuando el ingeniero alemán Rudolf Diesel
(1858-1913) presenta su invento al mundo científico en la Asamblea General de
Ingenieros Alemanes celebrada en la ciudad de Kassel. Se trataba de un motor
térmico de combustión interna en el cual el encendido se lograba por la
temperatura elevada producto de la compresión del aire, es decir, se trataba de un
motor de encendido por compresión. En comparación con el ya acreditado motor
de explosión Otto, este motor tenía las ventajas de consumir mucho menos y de
poder funcionar con un combustible relativamente barato, siendo posible además
alcanzar potencias muy superiores.
El invento de Diesel se impuso muy rápidamente, y pronto dejó de tener
competencia en el campo de los motores navales y estacionarios. Sin embargo, en
el sector de la automoción, los motores de gasoil no eran en sus inicios aptos para
montarse en vehículos, por el ruido, vibraciones, y lo más primordial, su bajo
régimen de giro, ya que el gasoil tenía que hacer muchas cosas antes que arder.
Para solucionar esto se desarrollaron los sistemas de inyección indirecta.
En estos, la cámara de combustión se encuentra dividida en dos regiones, así el
gasoil se inyecta en la precámara, de tal forma que el aire entrante en la fase de
compresión produce un torbellino, que a la hora de inyectar el gasoil lo vaporiza y
quema parcialmente de forma muy rápida, de manera que una vez empezada la
combustión la bola de fuego sale a través de la garganta hacia la cámara principal
a elevadísima velocidad. Ya sobre el pistón es donde se produce la combustión de
todo el gasoil aprovechando el aire que hay en la cámara principal, pero con unas
condiciones de vaporización y temperatura mas adecuadas, esto hace que la
combustión sea mas rápida a la vez de más suave al producirse en dos fases. Así,
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se solucionaron problemas de “ruido”, vibraciones, y sobre todo se subió el
régimen de giro, llegándose a regímenes de 5000 rpm al acelerar el efecto de la
combustión.
En 1986, avances tecnológicos en los equipos de inyección, avances en
cuanto a sistemas turboalimentados, el estudio de geometrías de cilindro y
pistones que favorezcan los efectos swirl y squish y demás líneas de desarrollo
posibilitan la entrada en el mercado del primer motor diésel de inyección directa,
el FIAT Croma Tdi. Éste, mejoraba los resultados obtenidos de los motores de
inyección indirecta en temas de prestaciones, ruido y consumo (esto último es
algo intrínseco, ya que la cámara de turbulencia genera una mayor superficie en la
cámara de combustión que provoca mayores pérdidas térmicas, además de
producirse pérdidas de presión y energía por el estrangulamiento del flujo al pasar
por la garganta a la cámara principal).
El estudio de los parámetros que rigen la inyección de combustible ha sido
la gran clave del auge de la tecnología diésel en la automoción. Algunas de las
mejoras en la inyección diésel que han favorecido la optimización de la mezcla
son:
- Desarrollo de equipos de inyectores y bombas de inyección,
obteniendo como resultado una pulverización más fina y presiones
mayores, mejorando de esta manera la difusión del combustible.
- Controlando el momento y la cantidad de inyección de combustible
de manera muy precisa para que facilite el mejor quemado posible
de la mezcla.
- Realizando diferentes inyecciones (sistemas multi-inyección) que
permitirán una combustión más gradual, asegurando un mayor
aprovechamiento del aire teniendo un control más preciso de las
temperaturas desarrolladas en la cámara de combustión, obteniendo
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como resultados la disminución de los contaminantes, el ruido y el
consumo, aumentando las prestaciones, la suavidad y mejorando el
comportamiento en general del vehículo.
- Desarrollo de sistemas de captación de datos de funcionamiento, de
manera que se obtengan medidas sobre el estado del motor en
cuanto a temperaturas, régimen de marcha, demanda del usuario
(posición del acelerador) así como las propiedades que el aire tenga
en cada momento para poder integrar los datos obtenidos en los
cálculos de las acciones que el sistema debe llevar a cabo para
optimizar prestaciones y consumo en cada situación.
Para lograr estos hitos, ha sido necesario el desarrollo de sistemas de
control electrónico integrados en el grupo de inyección, de tal forma que el
funcionamiento del motor es regulado en todo momento por una unidad de
control, que compara las distintas señales que recibe del exterior (sensores) con un
programa interno grabado en memoria y como resultado genera unas señales de
control para el motor.
Así, el trabajo de los ingenieros de investigación del Grupo Fiat lleva a la
aparición del sistema de inyección Unijet, basado en la tecnología Common Rail.
La conclusión del desarrollo e industrialización de este sistema fue llevada a cabo
sin embargo por el fabricante de inyección Robert Bosch. En 1997 se comercializa
el primer automóvil con esta tecnología, el Alfa 156 JTD, obteniendo excelentes
resultados. Se trataba de un motor increíblemente silencioso, con una respuesta
tan brillante como la de los propulsores de gasolina y mostraba, respecto a un
motor de precámara análogo, una mejora media de las prestaciones del 12%,
además de una reducción de los consumos del 15%. Estos resultados supusieron
una gran revolución en el mercado de los motores diésel, de manera que el resto
de fabricantes de automóviles han ido accediendo a la tecnología del Common
Rail.
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La razón de esta rápida y creciente adaptación se debe a las importantes
posibilidades que ofrece esta técnica, entre las que cabe destacar la enorme
flexibilidad que se obtiene para su aplicación en diferentes soluciones de los
principales problemas y objetivos que se buscan en el diseño de motores como
puedan ser las reducciones de contaminantes, mejoras de rendimientos,
optimización del funcionamiento del motor para todos los puntos de trabajo, etc.
El proyecto realizado se encuadra en el marco de la tecnología Common
Rail, presentando una herramienta informática con la que se pretende facilitar el
trabajo a los ingenieros de calibración de motores, simulando la gestión de los
datos de entrada, los cálculos y operaciones realizadas por la unidad de control de
un sistema Common Rail, obteniendo los resultados finales que la unidad de
control arrojaría en función de las distintas condiciones de trabajo del motor.
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1.2.2. La problemática de las emisiones
El 11 de diciembre de 1997 se aprueba el Protocolo de Kioto, que tenía
como objetivo la lucha contra el cambio climático mediante una acción
internacional de reducción de las emisiones de determinados gases de efecto
invernadero responsables del calentamiento del planeta. Representa un importante
paso hacia adelante en la lucha contra el calentamiento del planeta, ya que
contiene objetivos obligatorios y cuantificados de limitación y reducción de gases
de efecto invernadero.
Los automóviles contribuyen de manera importante a la contaminación
atmosférica y al agotamiento de las reservas de combustibles fósiles del planeta,
de ahí que el futuro de la tecnología automotriz esté supeditada a su capacidad
para reducir sus emisiones. Es por ello que la directriz que guía la mayor parte de
los trabajos de diseño y desarrollo es hoy en día la disminución del impacto
medioambiental que provocan, adoptando soluciones como la inyección de
combustible, los sistemas de recirculación de gases de escape, los filtros de
partículas, entre otras.
En un ciclo diésel, dado que la mezcla producida en la cámara de
combustión no es homogénea, la formación de contaminantes está muy influida
por la distribución del combustible durante el proceso de combustión. Los
principales compuestos contaminantes en los gases de escape son: dióxido de
carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), hidrocarburos (HC), partículas (PM)
y óxidos de nitrógeno (NOx). De los mencionados anteriormente, son los NOx y
las emisiones de partículas el mayor problema de los motores diésel y sobre los
que se centran los estudios y desarrollos para lograr las deseadas reducciones de
emisiones de contaminantes. El reto al que se enfrentan los diseñadores y
calibradores de motores diésel reside en la dificultad de reducir las partículas sin
aumentar los NOx, ya que al reducir los NOx se crean más partículas.
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Los NOx provienen de la oxidación del nitrógeno molecular presente en el
aire comburente. Se forman en las zonas en combustión con más altas
temperaturas, especialmente en las fases iniciales (combustión de premezcla)
porque hay mucho oxígeno libre y la temperatura de los gases en combustión
alcanza su valor máximo. Sus emisiones contribuyen al efecto invernadero.
En la actualidad, los métodos desarrollados para la reducción de estas
emisiones se basan en la recirculación de gases de escape (válvula EGR) y en el
empleo de tasas de inyección variable con las que se logre una combustión más
gradual, evitando las altas temperaturas de la combustión de premezcla.
Las partículas generadas por un motor diésel son perceptibles por el denso
humo negro que deja tras de sí un vehículo propulsado por este tipo de motor en
plena aceleración. Los hidrocarburos que componen el gasoil son de cadena larga
(pesados) y si no son completamente quemados durante la combustión se
condensarán al enfriarse cuando se mezclen con el aire ambiente, siendo
absorbidos por las moléculas de carbonilla. Cuando el motor trabaja a cargas
bajas, la baja temperatura de la cámara dificulta la combustión de hidrocarburos.
Por otro lado, cuando se hace trabajar el motor a plena carga (por ejemplo, en una
aceleración), puede ocurrir que una parte de la gran cantidad de combustible
inyectada no encuentre en sus inmediaciones un volumen suficiente de oxígeno
como para terminar la oxidación, haciendo que queden tras la combustión largas
cadenas de hidrocarburos parcialmente oxidadas.
El principal peligro de estas partículas es que tienden a depositarse sobre el
tejido pulmonar cuando son inhaladas, teniendo un efecto potencialmente
cancerígeno.
Se hace necesario el recurso a procesos de tratamiento de los gases de
escape una vez generados, más allá aún de lo que permiten los actuales
convertidores catalíticos. Entre los nuevos métodos destacan los filtros de
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partículas, ayudándose de post-inyecciones en la fase de escape para su
regeneración.
Tras lo comentado hasta ahora, queda claro la necesidad de realizar
importantes inversiones en la investigación en búsqueda de nuevas soluciones.
Desde la aprobación del protocolo de Kioto se han alcanzado unos grandes
progresos en materia de reducción de contaminantes, ya que los fabricantes han
tenido que ceñirse a las continuas restricciones por parte de la Unión Europea,
desarrollando para ello los sistemas ya mencionados como la válvula EGR o los
filtros de partículas. En la siguiente figura se muestra la evolución de los límites
permitidos a las emisiones de monóxido de carbono, hidrocarburos, óxidos de
nitrógeno y partículas sólidas en cada normativa hasta llegar a la vigente en la
actualidad, la EURO 4.
Figura 2.1: Evolución de la normativa europea referente a emisiones diésel
Las propuestas de la futura normativa EURO 5 recortan en un 80% las
emisiones de partículas de los automóviles diésel y en un 20% las emisiones de
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NOx (valores indicados en la Figura 2.2) La utilización de técnicas explicadas
anteriormente, especialmente el filtro de partículas, se presentan de vital
importancia para cumplir con los requerimientos de la Comisión Europea.
Figura 2.2: Comparación de los valores permitidos por EURO 4 y EURO 5
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1.2.3. Sistemas multi – inyección
El rasgo más típico de la combustión de un motor de encendido por
compresión es el salto brusco de presión al comenzar. Esto es debido a la brusca
aportación de calor que se da en el comienzo de la combustión, en la fase definida
como combustión de Premezcla.
Figura 2.3: Diagrama liberación de energía en un ciclo diésel
Tras la inyección de combustible sigue un pequeño ángulo en que no hay
aportación de calor sino la absorción de calor por parte del combustible necesaria
para su evaporación. Durante el período de retraso típico en la combustión diésel,
el combustible inyectado se va mezclando con el aire de la cámara, de tal forma
que al final del tiempo de retraso hay una apreciable cantidad de combustible que
se ha premezclado con el aire y que está lista para arder, quemándose súbitamente.
Por tanto, el comienzo de la aportación de calor se realiza de manera brusca,
liberándose súbitamente una gran cantidad de calor, generándose elevados valores
de presión y de dP/dt. Esto trae como resultado un incremento en las
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solicitaciones mecánicas del motor y un elevado ruido generado en la combustión
con respecto a los motores de gasolina.
Por ello, la investigación en la tecnología diésel ha venido ligada a la
necesidad de la reducción de la combustión de premezcla, siguiéndose
principalmente dos vías de desarrollo:
- Reducción del tiempo de retraso: Movimiento del aire y del
combustible, geometrías que favorezcan los torbellinos, equipos de
inyección que permitan obtener una pulverización más fina,
adecuación de las condiciones de presión y temperatura de la
cámara, favorecerán la mejor difusión del combustible.
- Reducción de la cantidad de combustible inyectada en el retraso:
Mediante el empleo de tasas de inyección variables, de manera que
se logre una combustión más gradual. Es decir, el que no se inyecte
todo el combustible de una vez, sino que se inyecte la misma
cantidad pero en varias inyecciones, un sistema Multi - inyección.
El inicio de los sistemas de inyección fraccionados está en el denominado
sistema de inyección piloto, en el cual se realizaba una inyección previa que
adecuaba las condiciones de presión y temperatura de la cámara a la inyección
principal. Como resultado de este sistema se generaba una combustión más
gradual, obteniéndose mejoras en cuanto a consumo, ruido y suavidad de la
marcha. El sistema de inyección piloto estaba basado en la técnica del conducto
común (Common Rail) donde se sustituye la bomba que suministra gasóleo
individualmente a cada inyector por otra que mantiene el gasóleo a presión en un
conducto común a todos los inyectores. Es decir, con el sistema Common Rail, no
es la bomba lo que alimenta directamente a los inyectores, sino que estos toman el
gasóleo a presión de un depósito, cuando una señal eléctrica abre a cada uno de
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ellos en el momento adecuado. Este sistema permitía controlar mejor la cantidad
de combustible que se inyecta y el momento en que se produce la inyección.
En los sistemas de inyección convencionales (bombas rotativas o en línea)
la generación de presión, la dosificación del combustible así como la distribución
van unidos en el mismo dispositivo, lo que traía ciertos inconvenientes:
- La presión de inyección aumenta junto con el número de
revoluciones y el caudal de inyección.
- Durante la inyección aumenta la presión de inyección, pero hasta el
final de la inyección disminuye otra vez hasta el valor de la presión
de cierre de inyector.
Las consecuencias de ello son:
- Los caudales de inyección pequeños se inyectan con presiones mas
bajas y la presión punta es más del doble que la presión de
inyección media.
- El desarrollo de la inyección es aproximadamente triangular.
Estos datos significan que a bajas revoluciones el motor no desarrolla todo
su potencial por tener una baja presión de inyección y altas revoluciones la
presión punta de inyección es mayor que la necesaria.
Figura 2.4: Comparación de evolución de presión de inyección
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Lo anteriormente mencionado no sucede con el sistema Common Rail ya
que en estos sistemas la generación de presión está separada de la dosificación y
de la inyección de combustible, esto tiene la ventaja de poder tener una presión de
inyección constante que no dependa del número de revoluciones. También el
grado de libertad en el momento de avance o retraso de la inyección es mucho
mas grande, lo que hace de los motores equipados con Common Rail unos
motores muy elásticos que desarrollan todo su potencial en toda la gama de
revoluciones.
Como se ha comentado, el sistema Common Rail divide la inyección en
una inyección previa y en inyección principal:
Inyección previa
La inyección previa puede estar adelantada respecto al PMS, hasta 90º del
cigüeñal. No obstante, para un comienzo de la inyección previa mas avanzado de
40º del cigüeñal antes del PMS, el combustible puede incidir sobre la superficie
del pistón y la pared del cilindro, conduciendo a una dilución inadmisible del
aceite lubricante. En la inyección previa se aporta al cilindro un pequeño caudal
de combustible que origina un acondicionamiento previo de la cámara de
combustión, pudiendo mejorar el grado de rendimiento de la combustión y
consiguiendo los siguientes efectos:
- La presión de compresión aumenta ligeramente mediante una
reacción previa o combustión parcial, con lo cual se reduce el
retardo de encendido de la inyección principal.
- Se reduce el aumento de la presión de combustión y las puntas de
presión de combustión
Estos efectos reducen el ruido de combustión, producido en los motores
sin inyección previa por el aumento brusco de la presión y la punta de presión
aguda en la fase inicial de la combustión. Mediante la inyección previa, se
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consigue una presión en el margen del PMS que alcanza un valor mayor y el
aumento menos pronunciado de la presión de combustión. Esto trae consigo la
reducción de ruido ya comentada, así como reducciones de consumo y emisiones.
La inyección previa contribuye solo indirectamente, a la generación de par
motor, mediante la reducción del retardo de encendido.
Inyección principal
Con la inyección principal se aporta la energía para el trabajo realizado por
el motor. Asimismo es responsable esencialmente de la generación del par motor.
En el sistema Common Rail se mantiene casi inalterable la magnitud de la presión
de inyección durante todo el proceso de inyección.
Mediante el sistema Common Rail se solucionaba como se ha dicho uno de
los grandes inconvenientes de los motores de encendido por compresión, el
aumento brusco de presión en el inicio de la combustión.
Sin embargo, existe otro inconveniente, éste relativo a la heterogeneidad
de la composición de la mezcla en el interior de la cámara de combustión de un
motor diésel, generando no pocos problemas a la hora de controlar sus emisiones
contaminantes.
En el momento de la inyección pueden distinguirse tres regiones en el
interior del cilindro: una, en las proximidades del inyector, donde la concentración
de combustible es comparativamente alta. Esto puede provocar que, si la
turbulencia generada no es lo suficientemente intensa, no exista alrededor del
gasóleo la cantidad necesaria de oxígeno para completar su combustión. Esto da
lugar a la formación de pequeños residuos sólidos (cadenas de hidrocarburos no
quemados) que se aprecian desde el exterior como el típico humo negro que
expulsan los Diesel por el escape durante una fuerte aceleración o si están fríos.
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Por el contrario, en las zonas más alejadas del inyector, la concentración
de combustible resulta baja. El exceso de oxígeno y la temperatura muy alta
provocan la aparición de importantes cantidades de óxidos de nitrógeno.
Entre ambas zonas se intercala una tercera región que constituye una
transición entre las dos primeras. En ella, la relación aire-combustible está
próxima a la estequiométrica y la combustión se produce en unas condiciones
cercanas a las ideales.
Una forma de reducir las emisiones contaminantes es tratar de extender
esta región intermedia, y una forma de conseguirlo es fragmentar la inyección en
varias etapas. Por una parte, la concentración de combustible en las cercanías del
inyector resulta menor, con lo que se limita la emisión de hidrocarburos. Por otra,
al prolongar el periodo de inyección, se consigue que la composición en las
regiones más alejadas del inyector resulte más homogénea y cercana a la
estequiométrica, con lo que el oxígeno se emplea en la combustión antes de que
pueda formar una cantidad importante de óxidos de nitrógeno.
Finalmente, al evitar que todo el combustible sea quemado en un lapso de
tiempo muy reducido, se consigue que la presión en el interior de la cámara de
combustión resulte más estable, lo que reduce ruido y vibraciones.
Siguiendo estas pautas nace el sistema Multi - inyección, siendo una
evolución del principio Common Rail que aprovecha el control electrónico de los
inyectores para efectuar, durante cada ciclo del motor, un número mayor de
inyecciones respecto a las dos del de inyección piloto. De este modo, la cantidad
de gasóleo quemada en el interior del cilindro sigue siendo la misma, pero se
reparte en más partes obteniéndose una combustión más gradual. El secreto del
sistema Multi - inyección se basa en las características del diseño de centralita e
inyectores que permiten realizar una serie de inyecciones muy próximas entre sí.
Dicho proceso de inyección, asegura un control más preciso de las presiones y de
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las temperaturas desarrolladas en la cámara de combustión y un mayor
aprovechamiento del aire introducido en los cilindros.
La figura 2.5 muestra un esquema del proceso seguido en una inyección en
varias etapas. Como se puede apreciar, existen tres grupos claramente
diferenciados, el grupo piloto (Pilot Group), el grupo principal (Main Group), y el
grupo posterior (Post Group).
El trabajo de los ingenieros de calibración en la actualidad se basa en jugar
con los parámetros que rigen la cantidad de combustible inyectada en cada etapa y
la separación de la misma con respecto al PMS.
Figura 2.5: Esquema de un sistema Multi-inyección
De los tres grupos mencionados anteriormente, los trabajos de desarrollo
se centran actualmente en el estudio de las inyecciones del grupo principal. Es
decir, los ingenieros de preparación de motores juegan con las valores que afectan
a la cantidad de combustible inyectada y la separación respecto al PMS para la
pre-inyección (Pre injection), inyección principal (Main injection) y la inyección
posterior (After injection), así como con la presión del Rail para en función de
cada condición de funcionamiento (definida por el estado del motor en cuanto a
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temperaturas, régimen de marcha, posición del acelerador así como las
propiedades que el aire tenga en cada momento), disminuir las emisiones con
objeto de ajustarse a las normativas de emisiones anteriormente comentadas sin
renunciar a las prestaciones requeridas por el usuario.
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1.2.4. Sistema Common Rail
1.2.4.1. Introducción
El sistema Common Rail surge como estudio de un sistema de
inyección directa más evolucionado a finales de los años ochenta, siendo
capaz de reducir radicalmente los inconvenientes del excesivo ruido de
combustión y garantizando mayores prestaciones y menores consumos
simultáneamente.
Figura 2.6: Sistema Common Rail
Como ya se ha comentado, este sistema se basa en la introducción
de gasóleo en el interior de un depósito, generándose presión dentro del
mismo depósito, que se convierte en acumulador hidráulico (rail), es decir,
una reserva de combustible a presión disponible rápidamente. Al estar la
generación de presión separada de la dosificación y de la inyección de
combustible, se obtiene una presión de inyección constante que no
dependa del número de revoluciones. A partir del control electrónico de la
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centralita se puede dividir la cantidad a inyectar total en varias inyecciones
muy próximas entre sí, de manera que aunque la cantidad quemada sea la
misma, se obtiene una combustión más gradual.
El sistema Common Rail ofrece a los motores diésel una gran
flexibilidad, siendo capaces de desarrollar todo su potencial en todo el
mapa delimitado por revoluciones y posición del acelerador, ajustándose a
los requerimientos de reducción de contaminantes.
La unidad de control registra con la ayuda de sensores el deseo del
conductor (posición del pedal del acelerador) y el comportamiento de
servicio actual del motor y del vehículo. La unidad de control procesa las
señales generadas por los sensores y transmitidas a través de líneas de
datos. Con las informaciones obtenidas, es capaz de influir sobre el
vehículo y especialmente sobre el motor, controlándolo y regulándolo. En
base a los valores del sensor de temperatura del líquido refrigerante y de
temperatura de aire, a temperaturas bajas y motor frío, la UC puede
adaptar a las condiciones de servicio los valores teóricos sobre el control
de la inyección del combustible (momento preciso con el caudal y presión
adecuados al funcionamiento del motor) además de regular otras funciones
complementarias.
Las funciones complementarias pueden estar enfocadas a la
reducción de las emisiones de los gases de escape y del consumo de
combustible, o bien a aumentar la seguridad y el confort. Algunos
ejemplos de estas funciones son: la retroalimentación de gases de escape
(sistema EGR), la regulación de la presión turbo, la regulación de la
velocidad de marcha, el inmovilizador electrónico de arranque, etc.
En el presente apartado se describe el funcionamiento así como las
distintas partes que componen un sistema Common Rail.
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1.2.4.2. Partes y componentes
La instalación de un sistema Common Rail se estructura en dos
partes fundamentales la parte que suministra el combustible a baja presión
y la que suministra el combustible a alta presión.
Figura 2.7: Esquema de un sistema Common Rail
La parte de baja presión consta de:
- Depósito de combustible con filtro previo.
- Bomba previa.
- Filtro de combustible.
- Tuberías de combustible de baja presión.
MEMORIA 28
Figura 2.8: Esquema de la parte de baja presión
La parte de alta presión consta de:
- Bomba de alta presión con válvula reguladora de presión.
- Tuberías de combustible de alta presión
- Rail como acumulador de alta presión con sensor de presión
del Rail, válvula limitadora de la presión y limitador de
flujo.
- Inyectores.
- Tuberías de retorno de combustible.
MEMORIA 29
Figura 2.9: Esquema de la parte de alta presión
Parte de baja presión
La parte de baja presión pone a disposición el combustible para la
parte de alta presión. La misión de la bomba previa es abastecer suficiente
combustible a la bomba de alta presión, recogiendo el combustible del
depósito. Se trata de una bomba de combustible de engranajes accionada
mecánicamente integrada en la bomba de alta presión. Al ser el caudal de
suministro aproximadamente proporcional al número de revoluciones del
motor, su regulación se realiza bien por regulación de estrangulación en el
lado de aspiración, o bien por una válvula de descarga en el lado de
impulsión.
MEMORIA 30
Figura 2.10: Bomba previa
Para evitar cualquier tipo de impurezas que puedan producir daños
o anomalías en el servicio de bomba e inyectores se aplica un filtro de
combustible adaptado especialmente a las exigencias de la instalación de
inyección.
Figura 2.11: Filtro de combustible
MEMORIA 31
Parte de alta presión
La parte más crítica e importante del sistema Common Rail se
encuentra casi toda en la zona de alta presión y en algunos elementos de
control ajenos a las dos partes enunciadas anteriormente. El sistema se
basa en seis elementos fundamentales donde cada uno por separado no es
absolutamente novedoso, pero su utilización conjunta proporciona
enormes ventajas y flexibilidad de funcionamiento. Estos elementos son la
bomba de alta presión, el Rail común, los inyectores, los sensores, los
actuadores y la unidad de control que gestiona el sistema.
Bomba de alta presión
Se encuentra en la intersección entre la parte de baja presión y la de
alta presión. La bomba tiene la misión de poner siempre a disposición de
los inyectores suficiente combustible comprimido, en todos los márgenes
de servicio y durante toda la vida útil del vehículo. Esto incluye el
mantenimiento de una reserva de combustible necesaria para un proceso de
arranque rápido y un aumento rápido de la presión en el rail. La bomba
genera permanentemente la presión del sistema para el acumulador alta
presión (Rail). Por este motivo, en comparación con sistemas de inyección
convencionales, ya no es necesario que el combustible tenga que ponerse a
disposición “altamente comprimido” para cada proceso de inyección en
particular.
La bomba de alta presión está montada preferentemente en el
mismo lugar del motor diésel que las bombas de inyección rotativas
convencionales. Según el espacio de montaje, la válvula reguladora de
presión esta adosada directamente a la bomba de alta presión o se instala
por separado. Es accionada por el motor, a través de acoplamiento, rueda
dentada, cadena o correa dentada. El combustible se comprime dentro de
MEMORIA 32
la bomba con tres émbolos de bomba dispuestos radialmente, desfasados
entre sí 120º. Con tres carreras de suministro por cada vuelta resultan pares
máximos de accionamiento reducidos y una solicitud uniforme del
accionamiento de la bomba, obteniéndose un par mucho menor que para
una bomba de inyección rotativa comparable. Por lo tanto, el Common
Rail plantea exigencias menores al arrastre de bomba que los sistemas de
inyección convencionales. La potencia necesaria para el accionamiento de
bomba aumenta proporcionalmente a la presión ajustada en el Rail y a la
velocidad de rotación de la bomba (caudal de suministro).
Figura 2.12: Bomba de alta presión
Rail común
El Rail tiene la misión de almacenar combustible a alta presión. Al
hacerlo, deben amortiguarse mediante el volumen acumulado oscilaciones
de presión producidas por el suministro de la bomba y la inyección. La
presión en el distribuidor de combustible común para todos los cilindros se
mantiene a un valor casi constante incluso al extraer grandes cantidades de
MEMORIA 33
combustible. Con esto se asegura que permanezca constante la presión de
inyección al abrir el inyector.
Figura 2.13: Rail
En el Rail se encuentra la válvula de sobrepresión. La válvula
limitadora de presión limita la presión en el Rail dejando libre una abertura
de salida en caso de un aumento demasiado grande de la presión.
Solamente cuando se sobrepasa la presión máxima del sistema se abre la
válvula y el combustible es conducido entonces por canales al depósito de
combustible a través de una tubería colectora. Al salir combustible del Rail
disminuye la presión de éste.
Otro elemento de seguridad es el limitador de flujo que tiene la
misión de evitar el caso poco probable de inyecciones permanentes en un
inyector. Para cumplir esta misión, el limitador de flujo cierra la afluencia
al inyector afectado, en caso de sobrepasarse el caudal de extracción
máximo.
MEMORIA 34
Inyectores
El inyector utilizado en el sistema estudiado se activa de forma
eléctrica a diferencia de los utilizados en sistemas que utilizan bomba
rotativa que inyectan de forma mecánica. Con esto se consigue más
precisión a la hora de inyectar el combustible y se simplifica el sistema de
inyección. En la actualidad existen principalmente dos tipos de inyectores,
los inyectores electromagnéticos, que se que se llevan utilizando desde el
principio de esta tecnología, y los nuevos inyectores piezoeléctricos.
La estructura de los inyectores electromagnéticos puede dividirse
en tres bloques funcionales: el inyector de orificios, el servosistema
hidráulico y la electroválvula. A continuación se presenta una figura
esquemática de las partes de un inyector electromagnético:
Figura 2.14: Inyector electromagnético
El funcionamiento del inyector electromagnético, con el motor en
marcha y la bomba de alta presión funcionando, puede dividirse en cuatro
estados de servicio:
MEMORIA 35
- Inyector cerrado (con alta presión presente), donde la
electroválvula no esta activada (estado de reposo) y por lo
tanto se encuentra cerrado el estrangulamiento de salida que
hace que la presión del combustible sea igual en la cámara
de control que en el volumen de cámara de la tobera por lo
que la aguja del inyector permanece apretada sobre su
asiento en la tobera empujada por el muelle del inyector.
- Inyector abriendo (comienzo de inyección), donde la
electroválvula es activada con la llamada corriente de
excitación que sirve para la apertura rápida de la
electroválvula. La fuerza del electroimán activado ahora es
superior a la fuerza del muelle de válvula, y el inducido
abre el estrangulador de salida. En un tiempo mínimo se
reduce la corriente de excitación aumentada a una corriente
de retención del electroimán más baja.
- Inyector totalmente abierto (plena inyección), donde el
émbolo de mando alcanza su tope superior y permanece allí
sobre un volumen de combustible de efecto amortiguador.
Este volumen se produce por el flujo de combustible que se
establece entre el estrangulador de entrada y de salida. La
tobera del inyector esta ahora totalmente abierta y el
combustible es inyectado en la cámara de combustión con
una presión que corresponde aproximadamente a la presión
en el Rail. La distribución de fuerzas en el inyector es
similar a la existente durante la fase de apertura.
- El inyector cierra (final de inyección) cuando deja de
activarse la electroválvula, el inducido es presionado hacia
MEMORIA 36
abajo por la fuerza del muelle de válvula y la bola cierra el
estrangulador de salida.
Si el motor no esta en marcha la presión de un muelle mantiene el
inyector cerrado.
El funcionamiento del inyector electromagnético está representado
en la siguiente figura:
Figura 2.15: Funcionamiento del inyector
El desarrollo de los equipos de inyección llevó a la aparición de los
nuevos inyectores piezoeléctricos. El fenómeno piezoeléctrico se produce
en determinados cristales, que al ser sometidos a tensiones mecánicas
adquieren una polarización en su masa, apareciendo una diferencia de
potencial y cargas eléctricas en su superficie, y que se deforman bajo la
acción de fuerzas internas al ser sometidos a un campo eléctrico. Aparecen
de este modo dipolos elementales en la masa y, por consiguiente, cargas de
signo opuesto en las superficies enfrentadas. En la actualidad, el desarrollo
MEMORIA 37
de nuevos inyectores se centra en el estudio de nuevos materiales con esta
propiedad, estudiando su variabilidad con la temperatura, factor clave a la
hora de diseñar este tipo de inyectores.
Figura 2.16: Inyector piezoeléctrico
Mediante el empleo de inyectores piezoeléctricos se ha conseguido
una mayor velocidad de respuesta, lo que permite inyecciones con
intervalos de separación más estrechos. Además, como se muestra en la
Figura 2.17, se consigue mediante esta nueva técnica inyectar cantidades
menores de combustible por inyección debido a la rápida respuesta.
MEMORIA 38
Figura 2.17: Comparación de inyector electromagnético (línea punteada) e inyector piezoeléctrico (línea
continua)
Sensores
Sirven para registrar las condiciones de servicio y transformar
diversas magnitudes físicas en señales eléctricas.
Figura 2.18: Esquema de la disposición de los sensores
MEMORIA 39
La figura 2.18 muestra la disposición de los sensores más
importantes de un sistema de control electrónico. A continuación se
explican algunos de ellos:
Sensor de revoluciones del cigüeñal.
La posición del pistón de un cilindro es decisiva para el momento
de inyección correcto. Todos los pistones de un motor están unidos al
cigüeñal mediante bielas. Un sensor en el cigüeñal suministra por lo tanto
información sobre la posición de los pistones de todos los cilindros. El
número de revoluciones indica el número de vueltas del cigüeñal por
minuto.
Figura 2.19: Esquema del sensor de revoluciones del cigüeñal
Sensor de revoluciones del árbol de levas.
El árbol de levas gira a la mitad de la velocidad del cigüeñal, su
posición determina si un pistón que se mueve hacia el punto muerto
superior, se encuentra en la carrera de compresión con encendido sucesivo
o en el tiempo de escape. Esta información no puede obtenerse durante el
proceso de arranque a partir de la posición del cigüeñal. Por el contrario,
MEMORIA 40
durante el servicio de marcha, la información generada por el sensor del
cigüeñal es suficiente para determinar la posición del motor.
Sensores de temperatura.
Los sensores de temperatura se aplican en varios lugares:
- En el circuito del líquido refrigerante, para poder determinar
la temperatura del motor a partir de la que presente el
fluido.
- En el canal de admisión para medir la temperatura del aire
aspirado.
- En el aceite del motor para medir la temperatura del aceite
(opcional).
- En el retorno del combustible para medir la temperatura del
combustible (opcional).
Medidor de flujo de aire.
Para poder cumplir los valores de gases de escape establecidos, es
necesario especialmente en el servicio dinámico del motor de combustión,
un cumplimento exacto de la relación pretendida de aire-combustible. Para
ello se requieren sensores que registren con gran precisión el flujo de aire
aspirado. En la figura 2.20 se muestra uno de los múltiples sistemas que se
usan para medir el flujo de aire.
MEMORIA 41
Figura 2.20: Esquema del medidor de flujo de aire
Sensor del pedal del acelerador.
Contrariamente a lo que sucede en las bombas convencionales de
inyección rotativa o de inyección en línea, en el sistema “Common Rail”,
el deseo del conductor ya no se transmite a la bomba de inyección
mediante un cable de tracción o un varillaje, sino que se registra con un
sensor de pedal acelerador y se transmite a la unidad de control.
Dependiendo de la posición del pedal del acelerador surge en el sensor del
pedal una tensión variable que se registra mediante un potenciómetro.
Conforme a una línea característica programada se calcula la posición del
pedal del acelerador a partir de la tensión.
Sensor de presión de sobrealimentación
Este sensor está unido neumáticamente al tubo de admisión y mide
la presión absoluta del tubo de admisión de 0,3 a 0,5 bar. El sensor está
dividido en una célula de presión con dos elementos sensores y un recinto
MEMORIA 42
para el circuito evaluador. Los elementos sensores y el circuito evaluador
se encuentran sobre un substrato cerámico común. Un elemento sensor
consta de una membrana de capa gruesa en forma de campana, que
encierra un volumen de referencia con una presión interior determinada.
Según cual sea la magnitud de la presión de sobrealimentación se deforma
diferentemente la membrana.
Sobre la membrana hay dispuestas resistencias “piezorresistivas”,
cuya conductividad varía bajo tensión mecánica. Estas resistencias están
conectadas en puente de tal forma que una desviación de la membrana
conduce a una variación de la adaptación del puente. La tensión del puente
es por tanto una medida de la presión de sobrealimentación.
El circuito evaluador tiene la misión de amplificar la tensión de puente, de
compensar influencias y de linealizar la curva característica de presión. La
señal de salida del circuito evaluador se conduce a la unidad de control.
Con ayuda de una curva característica programada se realiza al cálculo de
la presión de sobrealimentación, a partir de la tensión medida.
Sensor de presión del Rail.
Sirve para poder controlar la presión de inyección en cada
momento ya que ésta deberá ser diferente en función de la situación y
requerimientos que se le estén haciendo al motor.
El combustible fluye a través de un taladro en el Rail hacia el
sensor de presión del Rail, cuya membrana de sensor cierra
herméticamente el final del taladro. A través de un orificio en el taladro
ciego llega a la membrana el combustible sometido a presión. Sobre esta
membrana se encuentra el elemento sensor que sirve para transformar la
presión en una señal eléctrica. A través de cables de unión se transmite la
MEMORIA 43
señal generada a un circuito evaluador que pone a disposición de la unidad
de control la señal de medición amplificada.
Figura 2.21: Esquema del sensor de presión de rail
Actuadores
Los actuadores son los dispositivos encargados de ejecutar las
acciones reguladoras que establece la unidad de control en la gestión del
funcionamiento del motor. Se muestran los más importantes en la siguiente
figura 2.22. A continuación se pasará a explicar algunos de ellos más
detalladamente.
Figura 2.22: Principales actuadores
MEMORIA 44
Inyectores
Ya explicados anteriormente.
Válvula reguladora de presión
Esta válvula tiene la misión de ajustar y mantener la presión en el
Rail, dependiendo del estado de carga del motor, y es controlada por la
unidad de control.
Cuando se activa la válvula reguladora de presión, el electroimán
presiona el inducido contra el asiento estanco y la válvula cierra. El lado
de alta presión queda estanqueizado contra el lado de baja presión y
aumenta la presión en el Rail.
En estado sin corriente, el electroimán no ejerce fuerza sobre el
inducido. La válvula reguladora de presión abre, de forma que una parte
del combustible del Rail retorna al depósito de combustible a través de una
tubería colectiva. La presión en el Rail disminuye.
Figura 2.23: Esquema de válvula reguladora de presión
MEMORIA 45
Unidad de control del tiempo de incandescencia
Para un buen arranque en frío y para mejorar la fase de
calentamiento del motor que incide directamente en la reducción de los
gases de escape, es responsable el control de tiempo de incandescencia. El
tiempo de preincandescencia depende de la temperatura del líquido
refrigerante. Las demás fases de incandescencia durante el arranque del
motor o con el motor en marcha, son determinadas por una variedad de
parámetros, entre otras cosas, por el caudal de inyección y por el número
de revoluciones del motor.
Convertidor electroneumático
Las válvulas de los actuadores de presión de sobrealimentación, de
rotación y de retroalimentación de gases de escape (EGR), son accionadas
mecánicamente con ayuda de depresión (vacío) o sobrepresión. Para ello,
la unidad de control del motor genera una señal eléctrica que es
trasformada por un convertidor electroneumático en una sobrepresión o
depresión.
Actuador de presión de sobrealimentación
Los motores de turismos con turbocompresión por gases de escape
tienen que alcanzar un elevado par motor incluso a número de
revoluciones bajos.
Por este motivo, el cuerpo de la turbina está dimensionado para un
flujo pequeño de masas de gases de escape. Para que la presión de
sobrealimentación no aumente excesivamente en caso de flujos de masas
mayores de gases de escape, en este margen de funcionamiento debe
conducirse una parte de los gases de escape sin pasar por la turbina del
turbo al colector de los gases de escape por medio de una válvula by-pass
MEMORIA 46
(“Wastegate”). El actuador de la presión de sobrealimentación modifica
para ello la apertura mayor o menor de la válvula “Wastegate”
dependiendo del número de revoluciones del motor, del caudal de
inyección, etc. En lugar de la válvula “Wastegate” puede aplicarse
también una geometría variable de la turbina. Ésta modifica el ángulo de
incidencia de la turbina de gases de escape e influye así la presión de
sobrealimentación.
Figura 2.24: Esquema de actuador de presión de sobrealimentación
Actuador de rotación
El control de rotación sirve para influir el movimiento de giro del
aire aspirado. La rotación del aire se genera casi siempre mediante canales
de entrada de forma espiral. La rotación del aire determina el mezclado del
combustible y el aire en la cámara de combustión y tiene por tanto gran
influencia sobre la calidad de la combustión. Por regla general se genera
una fuerte rotación a un número de revoluciones bajo y una débil rotación
a un número de revoluciones alto. La rotación puede regularse con la
MEMORIA 47
ayuda de un actuador de rotación (mueve una corredera) en el área de la
válvula de actuación.
Actuador de retroalimentación de los gases de escape
En la retroalimentación de los gases de escape se conduce una parte
de los gases de escape a la admisión del motor. Hasta un cierto grado, una
parte de los gases residuales creciente puede repercutir positivamente
sobre la transformación de energía, reduciendo con ello la emisión de
contaminantes. Dependiendo del punto de servicio, la masa aspirada de
aire/gas se compone de gases de escape hasta un 40%.
Para la regulación en la unidad de control se mide la masa real de
aire fresco y se compara con un valor teórico de masa de aire en cada
punto de servicio. Con ayuda de la señal generada por la regulación, abre
el actuador de retroalimentación de gases de escape, de forma que pasa
gases de escape a través de la válvula EGR del colector de escape a la
admisión del motor.
Figura 2.25: Influencia de la retroalimentación de los gases de escape en las emisiones
MEMORIA 48
Regulación de la mariposa
La mariposa en el motor diesel tiene una función totalmente
distinta que en el motor de gasolina. Sirve para aumentar el índice de
retroalimentación de gases de escape, mediante la reducción de la
sobrepresión en el tubo de admisión. La regulación de la mariposa
solamente actúa en el margen de revoluciones inferior.
Unidad de Control
La unidad de control evalúa las señales de los sensores, y mediante
una lógica interna cargada en su memoria gestiona el funcionamiento del
equipo de inyección en un sistema Common Rail.
En el siguiente apartado se desarrollará de una manera más extensa
la unidad de control; su estructura, su intercambio de información, su
funcionamiento y demás, de manera que pueda entenderse de una manera
más clara el por qué de la necesidad de realizar este proyecto.
MEMORIA 49
1.2.5. Unidad de Control
1.2.5.1. Lógica de la Unidad de Control
La unidad de control registra con la ayuda de sensores el deseo del
conductor (posición del pedal del acelerador) y el comportamiento de
servicio actual del motor y del vehículo. La unidad de control procesa las
señales generadas por los sensores operando los datos de entrada con un
conjunto de mapas y curvas característicos del motor que tiene cargados en
la memoria que definen el comportamiento de cada variable (momento
preciso de inyección con el caudal y presión adecuados al funcionamiento
del motor). En base a los datos provenientes del sensor de temperatura del
motor o de las condiciones atmosféricas de presión y temperatura, la
unidad de control puede adaptar a las condiciones de servicio los valores
teóricos sobre el control de la inyección del combustible empleando los
denominados mapas de correcciones. Finalmente, tras una serie de
operaciones, la unidad de control arroja el resultado de la lógica final de
cada variable.
Esta serie de mapas cargados en la UC están expresadas como
colección de matrices definiendo el comportamiento de cada variable se
denominan cartografías o calibraciones, y con ellas quedan determinados
todos los puntos de funcionamiento del motor (función de régimen de giro
y posición del acelerador), aportando esta forma de trabajo múltiples
ventajas para el usuario de vehículos como puedan ser mejoras en las
prestaciones, conducibilidad, emisiones, flexibilidad y optimización del
motor para todos los regímenes de funcionamiento.
Cada variable tiene una lógica diferente, interviniendo en el
resultado final de ésta varias matrices. Así, por el ejemplo, para el avance
de inyección principal se tendrá un valor teórico para cada punto de
funcionamiento (en ejes de régimen de giro y posición de acelerador)
MEMORIA 50
constituyendo un mapa base. Por otro lado, debido a las condiciones del
aire a la entrada podrán existir varios mapas de correcciones por
condiciones atmosféricas, así como correcciones por temperatura del
motor o mapas límites de funcionamiento de los diferentes dispositivos
gobernados por la unidad de control. El resultado final es que el sistema
tendrá que operar algebraicamente mediante sumas, restas,
multiplicaciones o divisiones para cada punto de funcionamiento todas las
matrices entre sí a través de la relación de lógica de control que dispondrá
los cálculos específicos para la salida demandada.
Hoy en día existen varios fabricantes de equipos de inyección. Los
principales son Bosch, Siemens, Delphi y Denso. Cada uno de ellos
presenta una lógica de control determinada, donde intervendrán distintos
mapas calibrados por los equipos de tuning de cada fabricante. Cada
fabricante jugará con las aportaciones de sus mapas calibrados de manera
que retocando los valores de estos se logren mejores prestaciones,
emisiones y consumo para cada punto de funcionamiento. La herramienta
realizada en el presente proyecto ha sido desarrollada siguiendo la lógica
de control del fabricante japonés Denso, que se encarga de los equipos de
inyección de algunos de los automóviles del fabricante Nissan.
MEMORIA 51
1.2.5.2. Procesamiento de señales en la unidad de control
La siguiente figura 2.26 muestra un esquema de señales de entrada
y salida de la unidad de control.
Figura 2.26: Esquema de entrada y salida de señales a la unidad de control. 1- Batería; 2-
Velocímetro; 3- Sensor de rpm del cigüeñal; 4- Sensor de fase; 5- Sensor de sobrepresión; 6-
Conducto de paso de combustible; 7- Sensor de control de la temperatura del gasóleo; 8- Sensor de
la temperatura del liquido refrigerante; 9- Caudalímetro; 10- Rampa de inyección con sensor de
presión del combustible; 11- Interruptores del pedal de freno y de embrague; 12- Potenciómetro del
pedal del acelerador; 13- Cajetín electrónico de precalentamiento; 14- Toma de diagnosis; 15-
Equipo de cierre antirrobo; 16- Regulador de presión en la bomba; 17- Bomba de alta presión; 18-
Inyectores; 19- Bujías de espiga incandescente (calentadores); 20- Luz testigo de aviso de
calentadores funcionando; 21- Electrobomba de combustible de baja presión; 22- Compresor de
AC; 23- Válvula EGR; 24- Luz testigo de funcionamiento del equipo electrónico; 25-
Electroventilador.
MEMORIA 52
Las señales de los sensores son conducidas, a través de circuitos de
protección y, dado el caso, a través de convertidores de señal y
amplificadores:
- Las señales de entrada analógicas (las que manda el
caudalímetro o medidor de caudal de aire aspirado, la
presión del turbo, la temperatura del motor, etc.) son
transformadas por un convertidor analógico/digital (A/D)
en el microprocesador de la unidad de control,
convirtiéndolas en valores digitales.
- Las señales de entrada digitales (señales de conmutación
como la conexión/desconexión de un elemento o señales de
sensores digitales como impulsos de revoluciones de un
sensor Hall) pueden elaborarse directamente por el
microprocesador.
- Las señales de entrada pulsatorias de sensores inductivas
con informaciones sobre el número de revoluciones y la
marca de referencia, son procesadas en una parte del
circuito de la unidad de control, para suprimir impulsos
parásitos, y son transformadas en una señal rectangular.
Los microprocesadores calculan a partir de estos datos de entrada y
según campos característicos almacenados en memoria, las señales de
salida. Con éstas se activan las etapas finales que suministran suficiente
potencia para los actuadores de regulación de presión del Rail y para la
desconexión del elemento, además se activan también actuadores para las
funciones del motor (como por ejemplo la retroalimentación de gases de
escape, el actuador de presión de sobrealimentación o el relé para la
electrobomba de combustible) y otras funciones auxiliares (relé del
MEMORIA 53
ventilador, relé de calefacción adicional, relé de incandescencia,
acondicionador de aire, etc.). Las etapas finales están protegidas contra
cortocircuitos y destrucción debida a sobrecargas eléctricas. El
microprocesador recibe retroinformación sobre anomalías de este tipo así
como sobre cables interrumpidos. Las funciones de diagnóstico de las
etapas finales para los inyectores reconocen también desarrollos
deficientes de señal. Adicionalmente se retransmiten algunas señales de
salida, a través de interfaces, a otros sistemas del vehículo.
Figura 2.27: Esquema del procesamiento de señales en la unidad de control
Los microprocesadores en la unidad de control elaboran las señales
de entrada, casi siempre de forma digital. Necesitan para ello un programa
que está almacenado en una memoria de valor fijo (ROM o Flash-
EPROM).
MEMORIA 54
Además existe una parte del programa que se adapta a las
características del motor en particular (curvas características específicas
del motor y campos característicos para el control del motor) almacenadas
en el Flash-EPROM. Los datos para el bloqueo electrónico de arranque,
datos de adaptación y de fabricación, así como las posibles averías que se
producen durante el servicio, se almacenan en una memoria no volátil de
escritura/lectura (EEPROM).
Debido al gran número de variantes de motor y de equipamientos
de los vehículos, las unidades de control están equipadas con una
codificación de variantes. Mediante esta codificación se realiza, por parte
del fabricante del vehículo o en un taller, una selección de los campos
característicos almacenados en el Flash-EPROM, para poder satisfacer las
funciones deseados de la variante del vehículo. Esta selección se almacena
también en el EEPROM.
Otras variantes de aparato están concebidas de tal forma que
pueden programarse en el Flash-EPROM conjuntos completos de datos al
final de la producción del vehículo. De esta forma se reduce la cantidad de
tipos de unidades de control necesarios para el fabricante del vehículo.
Una memoria volátil de escritura/lectura (RAM) es necesaria para
almacenar en memoria datos variables, como valores de cálculo y valores
de señal. La memoria RAM necesita para su funcionamiento un
abastecimiento continuo de corriente. Al desconectar la unidad de control
por el interruptor de encendido o al desenbornar la batería del vehículo,
esta memoria pierde todos los datos almacenados. Los valores de
adaptación (valores aprendidos sobre estados del motor y de servicio)
tienen que determinarse de nuevo en este caso, tras conectar otra vez la
unidad de control. Para evitar este efecto, los valores de adaptación
MEMORIA 55
necesarios se almacenan en el EEPROM, en lugar de en una memoria
RAM.
MEMORIA 56
1.2.5.3. Regulación de los estados de servicio
Mediante la unidad de control, se regulan los distintos modos de
funcionamiento del motor, de manera que el motor funcione en cualquier
estado de servicio con una combustión óptima, obteniéndose para cada
caso las mejores prestaciones ajustándose a las emisiones permitidas. En
función de diversas magnitudes expresadas en la siguiente figura 2.28, se
calcula en la unidad de control el caudal de inyección adecuado en cada
caso.
Figura 2.28: Diagrama de regulación de los estados de servicio
MEMORIA 57
Caudal de arranque
Al arrancar se calcula el caudal de inyección en función de la
temperatura y del régimen. El caudal de arranque se establece desde la
conexión del interruptor de marcha (en la figura 2.28, el interruptor pasa a
la posición "A") hasta que se alcanza un régimen de revoluciones mínimo.
El conductor no tiene ninguna influencia sobre el caudal de arranque.
Servicio de marcha
Bajo servicio de marcha normal, se calcula el caudal de inyección
en función de la posición del pedal del acelerador (sensor del pedal del
acelerador) y del número de revoluciones (en la figura 2.28, el interruptor
pasa a la posición "B" del interruptor) esto se realiza mediante el campo
característico del comportamiento de marcha. Quedan adaptados así de la
mejor forma posible el deseo del conductor y la potencia del vehículo.
Regulación de ralentí
Al ralentí del motor son principalmente el grado de rendimiento y
el régimen del ralentí los que determinan el consumo de combustible. Una
gran parte del consumo de combustible de los vehículos motorizados en el
denso tráfico rodado, recae sobre este estado de servicio. Por este motivo
es ventajoso un régimen de ralentí lo mas bajo posible. Sin embargo, el
ralentí debe estar ajustado de tal forma que al régimen de ralentí bajo todas
las condiciones, como red del vehículo cargada, acondicionador del aire
conectado, marcha acoplada en vehículos con cambio automático,
servodirección activada, etc., no descienda demasiado y el motor funcione
irregularmente o incluso llegue a pararse. Para ajustar el régimen teórico
de ralentí, el regulador de ralentí modifica continuamente el caudal de
inyección hasta que el número de revoluciones real medido es igual al
número de revoluciones teórico preestablecido. El número de revoluciones
MEMORIA 58
teórico y la característica de regulación están influidos aquí por la marcha
acoplada y por la temperatura del motor (sensor de temperatura del líquido
refrigerante). Los momentos de carga externos están acompañados por los
momentos de fricción internos que deben ser acompasados por la
regulación de ralentí. Estos momentos varían ligeramente pero
continuamente durante toda la vida útil del motor y dependen además
considerablemente de la temperatura.
Regulación de la suavidad de marcha
Debido a tolerancias mecánicas y a envejecimiento, no todos los
cilindros del motor generan el mismo par motor. Esto tiene como
consecuencia un funcionamiento "no redondo" del motor, especialmente al
ralentí. El regulador de la suavidad de marcha determina ahora las
variaciones del régimen después de cada combustión y las compara entre
sí. El caudal de inyección para cada cilindro se ajusta entonces en base a
las diferencias de revoluciones, de forma tal que todos los cilindros
contribuyen por igual a la generación del par motor. El regulador de
suavidad de marcha actúa únicamente en el margen inferior de
revoluciones.
Regulación de la velocidad de marcha
La regulación de la velocidad de marcha (Tempomat) se ocupa de
la circulación a una velocidad constante. El regulador ajusta la velocidad
del vehículo a un valor deseado. Este valor puede ajustarse mediante una
unidad de operación en el tablero de instrumentos.
El caudal de inyección se aumenta o se disminuye continuamente hasta
que la velocidad real corresponde a la velocidad teórica ajustada. Si
estando conectado el regulador de la velocidad de marcha, pisa el
conductor sobre el pedal de embrague o de freno, se desconecta el proceso
MEMORIA 59
de regulación. Accionando el pedal del acelerador es posible acelerar
superando la velocidad teórica momentánea. Al soltar de nuevo el pedal
del acelerador, el regulador de la velocidad de marcha ajusta de nuevo la
velocidad teórica vigente. Igualmente es posible, si esta desconectado el
regulador de la velocidad de marcha, ajustar de nuevo la última velocidad
teórica seleccionada, con la ayuda de la tecla de recuperación.
Regulación del caudal de referencia
No siempre debe inyectarse el caudal de combustible deseado por
el conductor o físicamente posible. Esto puede ser debido a los siguientes
motivos:
- emisión excesiva de contaminantes,
- expulsión excesiva de hollín,
- sobrecarga mecánica debido a un par motor excesivo o
exceso de revoluciones,
- sobrecarga térmica debido a temperatura excesiva del
líquido refrigerante, del aceite o del turbocompresor.
El caudal de limitación se forma debido a distintas magnitudes de
entrada, por ejemplo masa: de aire aspirada, número de revoluciones y
temperatura del líquido refrigerante.
Amortiguación activa de tirones
Al accionar o soltar repentinamente el pedal acelerador, resulta una
velocidad de variación elevada del caudal de inyección y, por tanto
también, del par motor entregado. La fijación elástica del motor y la
MEMORIA 60
cadena cinemática originan por este cambio de carga abrupto, oscilaciones
en forma de tirones que se manifiestan como fluctuación del régimen del
motor.
El amortiguador activo de tirones reduce estas oscilaciones
periódicas del régimen, variando el caudal de inyección con el mismo
periodo de oscilación; al aumentar el número de revoluciones, se inyecta
menos caudal; al disminuir el número de revoluciones, se inyecta más
caudal. El movimiento de tirones queda así fuertemente amortiguado.
Parada del motor
El principio de trabajo de "autoencendido" tiene como
consecuencia que el motor Diesel solo pueda pararse interrumpiendo la
entrega de combustible al sistema de inyección. En el caso de la regulación
electrónica diesel, el motor se para mediante la orden de la unidad de
control "caudal de inyección cero".
MEMORIA 61
1.2.5.4. Intercambio de informaciones
La comunicación entre la unidad de control del sistema Common
Rail y otras unidades de control, se realiza a través del bus CAN
(Controller Area Network). Para ello se transmite los valores teóricos,
estados de servicio e informaciones de estado, necesarios para el servicio y
para la supervisión de averías. El intercambio de informaciones entre los
sistemas reduce la cantidad de sensores y mejora el aprovechamiento de
los sistemas individuales. El resultado final de las variables del motor es
controlado por diversas centralitas, acotando cada una de ellas sus
correspondientes valores restrictivos.
Así por ejemplo, el caudal de inyección es influido por otra unidad
de control (ejemplo: ABS, ASR, cambio automático). Esta unidad
comunica a la unidad de control del Common Rail que tiene que modificar
el par motor y por tanto los valores de inyección.
Por otro lado, para la protección antirrobo del vehículo puede
impedirse un arranque del motor con la ayuda de una unidad de control
adicional para el bloqueo de arranque. El conductor puede señalizar a esta
unidad de control, por ejemplo mediante un mando a distancia, que está
autorizado a utilizar el vehículo. La unidad habilita entonces en la unidad
de control Common Rail, el caudal de inyección de forma que es posible el
arranque del motor y el servicio de marcha.
MEMORIA 62
1.2.6. La tarea del ingeniero de calibración
Una vez descrito como funciona la unidad de control, se explicará a
continuación como realiza un ingeniero dedicado al tuning la calibración del
motor de un turismo, optimizando la combustión del motor para todos los
regímenes de funcionamiento de manera que cumpliendo las estrictas normativas
de emisiones se logre ofrecer al cliente unas prestaciones superiores a las que
pueda ofrecer la competencia.
Las fases más importantes de las que está compuesto un proyecto
destinado a la calibración de un motor y que sigue un equipo de ingeniería, se
pueden resumir en:
- Definición de los objetivos que deben cumplirse en cuanto a
prestaciones y emisiones finales, siendo normalmente estos últimos
los más restrictivos y los que condicionan el trabajo final. Como ya
se ha comentado, los trabajos actuales se dirigen a ajustarse a la
nueva normativa EURO 5.
- Elaboración de las primeras calibraciones tomando como referencia
valores obtenidos en primeros ensayos de puntos de
funcionamiento característico del motor.
- Comprobación del funcionamiento del motor con las primeras
calibraciones cargadas en la UC mediante ensayos a condiciones
estándar. Validación en cuanto a aspectos de conducibilidad,
consumo, prestaciones en general; modificando los mapas
calibrados si fuese necesario para ajustar los resultados obtenidos a
la normativa de emisiones.
- Estudio de la variación del comportamiento del motor a
condiciones ambientales y de temperatura del refrigerante distintas
MEMORIA 63
a las calibradas anteriormente. Realización de ensayos con los que
obtener puntos característicos del motor a las nuevas condiciones.
- Elaboración de mapas de correcciones función de los resultados
obtenidos en los ensayos a distintas condiciones de manera que en
combinación con los mapas base arrojen el comportamiento óptimo
del motor para cada punto de funcionamiento y para cada
condición.
- Validación final, ensayos a condiciones extremas, últimos retoques
y puesta a punto del motor para su comercialización.
Como se puede intuir, la metodología de trabajo de un ingeniero de
calibración es muy empírica, basándose gran parte de su éxito en la experiencia
adquirida durante su carrera profesional. Así, el saber que variable final modificar
de manera que se logren ciertos objetivos marcados depende en gran medida de la
experiencia adquirida, de haber tenido que lidiar con un problema similar en la
preparación de otros motores en su experiencia profesional.
Al hablar de variable final, se refiere a la lógica final de una variable
concreta, por ejemplo la demanda de presión de rail final. Pero como se explicó al
hablar del método de trabajo de la UC, cada variable tiene una lógica diferente,
interviniendo en el resultado final de ésta varias matrices (en el ejemplo mapa
base de presión de Rail, varios mapas de correcciones de presión de Rail por
condiciones atmosféricas, mapa de limitación de valores máximos que puede
proporcionar el equipo de inyección, etc.). Si a esto se le añade que para la
combinación de mapas generalmente se tendrá que realizar una interpolación
matricial al no estar estos muchas veces referidos a los mismos ejes, implica una
gran dificultad para saber qué mapa de los que intervienen en la lógica de control
hay que modificar y en qué punto modificarlo para obtener los valores finales con
los que esperamos obtener los objetivos marcados.
MEMORIA 64
A continuación se muestra de manera esquemática como podría ser el
diagrama de bloques de la lógica de control de la presión de Rail en un sistema
Common Rail. El ingeniero ante esto se le plantea las preguntas, ¿qué matriz o
matrices modificar? y ¿qué nuevos valores dar? de manera que se obtengan los
valores finales de presión de Rail deseados para cada régimen de funcionamiento
(entrega de combustible vs. velocidad del motor).
MEMORIA 65
Por otro lado, se plantea otro gran problema derivado de la edición de los
mapas. Supóngase que el ingeniero consigue realizar las modificaciones para que
a unas condiciones ensayadas, el comportamiento del motor sea el deseado. Las
modificaciones que el ingeniero haya realizado podrán afectar al comportamiento
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
MAPA BASE (*)
QFIN
NE
QFIN
NEMin.++
MAPA FINAL DE PRESIÓN DEL RAIL A UNAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO
NE
QFIN
NE
TABLA VALOR MÁX. DE PRESIÓN.
Corrección por valor máximo de presión
X
MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN
MAPA B CORREC. POR PRESIÓN
Corrección por presión atmosférica
NE
QFIN X
MAPA CORREC. POR TEMPERATURA
MAPA B CORREC. POR TEMPERATURA
Corrección por temperatura de aire a la entrada
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
THW
NE
PATM
NE
THA
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
MAPA BASE (*)
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NEMin.++
MAPA FINAL DE PRESIÓN DEL RAIL A UNAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO
NE
QFIN
NE
TABLA VALOR MÁX. DE PRESIÓN.
Corrección por valor máximo de presión
X
MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN
MAPA B CORREC. POR PRESIÓN
Corrección por presión atmosférica
NE
QFIN X
MAPA CORREC. POR TEMPERATURA
MAPA B CORREC. POR TEMPERATURA
Corrección por temperatura de aire a la entrada
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
THW
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
THW
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
THW
NE
PATM
NE
THA
MEMORIA 66
del vehículo a otras condiciones distintas, de manera que al optimizar el
comportamiento del motor para unas determinadas condiciones se han editado los
mapas que aunque en mayor o menor grado, influirán en el comportamiento del
motor para el resto de condiciones.
Como se puede ver, el trabajo de calibración es un proceso iterativo, en el
cual se han de validar las modificaciones realizadas al cambiar las condiciones de
trabajo, eso lleva en la práctica a la necesidad de realizar numerosos ensayos.
Es aquí donde surge la necesidad del desarrollo de una herramienta
informática que ayude a los ingenieros de calibración de motores. Con esta
herramienta, simulando la lógica interna de funcionamiento de la UC, el usuario
pueda validar como afectarían las modificaciones realizadas a distintas
condiciones de trabajo.
MEMORIA 67
1.3
DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA
DESARROLLADO
MEMORIA 68
1.3. Descripción del Programa Desarrollado
1.3.1 Objetivos y especificaciones del programa
El desarrollo de la aplicación viene motivado por la complejidad y poco
intuitivo que resultan los datos finales arrojados por la Unidad de Control. Con
esta herramienta matemática se pretende facilitar el trabajo de los ingenieros de
calibración, de manera que simulando la lógica de la Unidad de Control el usuario
pueda predecir los resultados que se arrojarían del conjunto de operaciones
matriciales que realizaría la UC a unas determinadas condiciones de trabajo
introducidas por el usuario.
El programa desarrollado buscará cumplir los siguientes objetivos:
- Desarrollo de una herramienta interactiva, de fácil manejo para los
ingenieros, debido a una intuitiva interfaz gráfica donde se
expondrán de manera cómoda los resultados obtenidos por el
programa. Se desarrollará en entorno Matlab, por las facilidades
que este programa ofrece a la hora de manejar matrices de datos. El
idioma empleado en la interfaz gráfica será el inglés, ampliando de
este modo el número de usuarios que puedan utilizar la aplicación
al tratarse Nissan de una empresa multinacional.
- Implantar en el programa las variables que, a juicio de ingenieros
de calibración que han guiado el desarrollo del proyecto, son hoy
en día las más críticas a la hora de calibrar un motor. La
herramienta va destinada a facilitar el trabajo diario del ingeniero,
de ahí la intención de introducir todos los parámetros
fundamentales en su trabajo. Estas variables son: avance de la
inyección principal, avance de la pre-inyección, separación de la
inyección posterior a la inyección principal, cantidad de fuel
MEMORIA 69
inyectado en la inyección principal, pre-inyección y posterior,
presión del Rail, limitación de humos, limitación de par, presión
objetivo del turbo, posición de los vanos del turbo, posición de la
válvula EGR y caudal de aire objetivo de la válvula EGR.
- El programa será capaz de leer archivos compatibles con los que se
cargan directamente en una UC, este tipo de archivos se encuentra
en un formato ‘.csv’. El usuario podrá cargar directamente el
archivo a calibrar, siendo capaz el programa de reconocerlo,
seleccionando en él los mapas necesarios para las lógicas de
control de cada variable implantada.
- El usuario introducirá los datos de temperatura y presión
atmosférica y temperatura del refrigerante que la UC recogería a
través de los sensores.
- A partir de los valores introducidos y la calibración cargada por el
usuario el programa operará simulando la lógica programada en las
unidades de control del fabricante denso las distintas matrices que
componen el resultado final de cada variable implantada.
- Ofrecer al usuario diferentes formas de visualización de los
resultados obtenidos, de manera que estos se representen en forma
de gráficos en 3 – D, gráficos de isolíneas y en forma de valores
numéricos de la matrices finales para cada punto de
funcionamiento.
- Ofrecer una función con la que una vez visualizada una calibración
final, realice un barrido posterior en diferentes condiciones para
observar la validez de la propuesta dada, haciendo que la
elaboración de la mejor solución sea más rápida.
MEMORIA 70
- Posibilidad de edición de los mapas finales a unas condiciones
introducidas, de manera que el usuario solicite un valor final y elija
qué mapas de los que componen la lógica final desea modificar. El
programa mediante una función iterativa modificará los mapas
solicitados de manera que se obtenga el resultado requerido por el
usuario. Se trata de un proceso de retrocalibración de gran utilidad
para el ingeniero, solucionando los grandes problemas con los que
se encuentra a la hora de calibrar. El proceso es el inverso a su
manera de trabajo habitual, ya que partiendo del resultado final que
solicitará el usuario, se recalcularán los mapas previos, no
modificar los mapas previos hasta que se consiga llegar a la
solución buscada.
- Posibilidad de editar varios puntos simultáneamente, de manera
que se pueda editar un área de puntos seleccionada.
- Visualización de las modificaciones realizadas, ofreciendo varias
opciones de representación comparando las modificaciones con los
valores iniciales (mediante el empleo de gráficos 3 –D, gráficos de
isolíneas, representación de valores numéricos) resaltando los
cambios realizados.
- Una vez editados los mapas pertinentes, se solucionará el problema
de validar las modificaciones realizadas al cambiar las condiciones
de trabajo, ya que el usuario podrá realizar un barrido a distintas
condiciones validando las modificaciones realizadas.
- El usuario podrá guardar las modificaciones realizadas en formato
de archivo ‘.csv’, pudiendo ser cargadas sus modificaciones en los
programas que se emplean para cargar archivos con las
especificaciones en un coche de ensayo, sin que el ingeniero tenga
MEMORIA 71
que preocuparse de realizar tareas de compatibilización adicional.
En el caso de Nissan, el software empleado para tal fin es el INCA
PC, por tanto la aplicación desarrollada será compatible con este
software.
- Por último, y tras haber validado el programa, se procederá a la
redacción de un manual de usuario y un manual de programador,
con el fin de que el proyecto pueda ser empleado en un futuro
próximo como una nueva herramienta de trabajo.
MEMORIA 72
1.3.2. Variables implicadas
1.3.2.1. Introducción
La herramienta de edición desarrollada pretende como se ha dicho
facilitar el trabajo diario de un ingeniero. Para ello, han sido implantadas
las variables más importantes con las que el ingeniero juega a la hora de
cumplir los objetivos marcados en cuanto a prestaciones y emisiones en un
proyecto de calibración de un motor diésel con inyección denso.
Las variables implementadas en la aplicación son:
- Avance de inyección principal.
- Avance de la pre-inyección.
- Separación de la inyección posterior a la principal.
- Demanda de fuel en la inyección principal.
- Demanda de fuel en la pre-inyección.
- Demanda de fuel en la inyección posterior a la principal.
- Presión del Rail.
- Limitación de humos.
- Limitación de par.
- Presión de soplado objetivo del turbo de geometría variable.
- Posición de los vanos del turbo de geometría variable.
MEMORIA 73
- Posición de la válvula EGR.
- Caudal de aire objetivo de la válvula EGR.
Cada una de estas variables tendrá asociado un conjunto de
matrices, tablas y constantes que definirán el comportamiento del resultado
final de cada una de ellas. Se deberá de adquirir por tanto de la calibración
cargada un alto número de matrices numéricas para que se opere cada
lógica de control.
En el presente capítulo se describirá cada una de las variables
listadas anteriormente, explicando como repercute en cuanto a emisiones y
prestaciones la modificación de sus valores.
Además, se especificará qué matrices intervienen para llegar al
resultado final de cada una, de manera que se comprenda la lógica que
sigue la UC para cada una de ellas. Se mostrarán los diagramas de bloques
seguidos por la lógica de funcionamiento que han sido programados en la
aplicación de manera que se reprodujese el método de trabajo de la
centralita. Como se podrá suponer, implantar la lógica de control para cada
una de las variables ha supuesto un largo trabajo de programación en el
que se ha buscado incorporar todos los mapas parciales de trabajo de
interés para los ingenieros.
MEMORIA 74
1.3.2.2. Avance de la inyección principal
El avance de la inyección principal es el adelanto de la inyección
principal respecto al punto muerto superior (PMS). Se mide en ángulo de
giro del cigüeñal.
Cuando se inyecta muy pronto, el combustible entra en la cámara
de combustión donde el aire está frío. Aumenta el tiempo de retraso
aumentando mucho la combustión de premezcla, por lo que como ya se
explicó se produce un brusco aporte de calor. El aumento de presión
generado coincidirá con el pistón situado en las proximidades del PMS,
aumentando el ruido (fenómeno conocido como knocking) y las
solicitaciones mecánicas en la biela.
Por otro lado, retrasar el encendido provoca una combustión con un
tiempo de retraso mínimo, al inyectarse el combustible con la cámara
caliente. La combustión de premezcla será menos importante, hecho que
repercutirá disminuyendo las emisiones de NOx. Sin embargo, puesto que
las presiones en el interior de la cámara disminuyen, retrasar la inyección
lleva asociado un empeoramiento del consumo específico, al tener que
inyectar más combustible para obtener la misma potencia.
El mapa final de esta variable viene determinado por la
combinación de una serie de mapas como a continuación se detalla:
- Mapas base de avance de inyección principal: Los valores
iniciales de esta variable se obtendrán a partir de la
combinación de estos seis mapas (que están en función de
entrega y velocidad del motor). La temperatura del
refrigerante del motor se compara con seis constantes (K 1
a 6 en el diagrama que se encuentra a continuación),
asociadas cada una de ellas a un mapa base de avance de
MEMORIA 75
inyección principal, de manera que el mapa base
seleccionado vendrá determinado por la interpolación de
los mapas base que corresponda, en función de entre qué
constantes esté la temperatura del refrigerante del motor.
- Corrección por presión atmosférica: Se realiza una
corrección por presión sobre el mapa base resultante. Esta
corrección será combinación de un mapa de corrección por
presión para la lógica estudiada (función de entrega y
velocidad del motor) y una tabla para la lógica estudiada
(función de la presión atmosférica) que arrojará un valor
con el que se ponderará el mapa anterior.
- Corrección por temperatura atmosférica: Se realiza una
corrección por temperatura del aire a la entrada sobre el
mapa base resultante. Esta corrección será combinación de
un mapa de corrección por temperatura del aire a la entrada
para la lógica estudiada (función de entrega y velocidad del
motor) y una tabla para la lógica estudiada (función de la
temperatura del aire a la entrada) que arrojará un valor con
el que se ponderará el mapa anterior.
Las matrices resultados de las correcciones se aplican sobre el
mapa base resultante, sumando la aportación de cada una a éste último. Por
último se comparará con un nuevo mapa de corrección:
- Corrección por avance máximo permitido: Para cada punto
de funcionamiento del motor, se escogerá el valor mínimo
entre este mapa de corrección y el mapa resultante que
había.
MEMORIA 76
Una vez hecho todo esto, la UC arroja el valor del mapa final de
avance de la inyección principal para cada punto de funcionamiento a las
condiciones de temperatura del motor y de presión y temperatura
atmosférica definidas por el usuario. A continuación se expone el
diagrama con la lógica de funcionamiento explicada.
MEMORIA 77
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
MAPA BASE (*)
QFIN
NE
QFIN
NEMin.++
MAPA FINAL DE AVANCE DE LA INYECCIÓN PRINCIPAL A LAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO
QFIN
NE
PATM
QFIN
NE
MAPA AVANCE MÁX.
Corrección por avance máximo permitido
X
MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN
TABLA FUNCIÓN DE PRESIÓN
Corrección por presión atmosférica
QFIN
NE X
MAPA CORREC. POR TEMPERATURA
TABLA FUNCIÓN DE TEMPERATURA
Corrección por temperatura de aire a la entrada
THA
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
THW
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
MAPA BASE (*)
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NEMin.++
MAPA FINAL DE AVANCE DE LA INYECCIÓN PRINCIPAL A LAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
PATM
QFIN
NE
MAPA AVANCE MÁX.
Corrección por avance máximo permitido
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
MAPA AVANCE MÁX.
Corrección por avance máximo permitido
X
MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN
TABLA FUNCIÓN DE PRESIÓN
Corrección por presión atmosférica
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE X
MAPA CORREC. POR TEMPERATURA
TABLA FUNCIÓN DE TEMPERATURA
Corrección por temperatura de aire a la entrada
THA
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
THW
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
THW
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
THW
MEMORIA 78
1.3.2.3. Avance de la pre - inyección
El avance de la pre - inyección es el adelanto con respecto al inicio
de la inyección principal de la inyección previa a dicha inyección
principal. Se mide en ángulo de giro del cigüeñal.
La pre – inyección es más importante en el ciclo urbano, cuando la
temperatura del refrigerante es menor de la normal de operación. En estos
ciclos urbanos es cuando hay más problemas de combustión incompleta
aumentando los niveles de CO e hidrocarburos.
El mapa final de esta variable viene determinado por la
combinación de una serie de mapas como a continuación se detalla:
- Mapas base de avance de pre - inyección: Los valores
iniciales de esta variable se obtendrán a partir de la
combinación de estos seis mapas (que están en función de
entrega y velocidad del motor). La temperatura del
refrigerante del motor se compara con seis constantes (K 1
a 6 en el siguiente diagrama), asociadas cada una de ellas a
un mapa base de avance de pre - inyección, de manera que
el mapa base seleccionado vendrá determinado por la
interpolación de los mapas base que corresponda en función
de entre qué constantes esté la temperatura del refrigerante
del motor.
- Corrección por presión atmosférica: Se realiza una
corrección por presión sobre el mapa base resultante. Esta
corrección será combinación de un mapa de corrección por
presión para la lógica estudiada (función de entrega y
velocidad del motor) con otro mapa de corrección por
MEMORIA 79
presión para la lógica estudiada (función de presión
atmosférica y velocidad del motor).
- Corrección por temperatura atmosférica: Se realiza una
corrección por temperatura del aire a la entrada sobre el
mapa base resultante. Esta corrección será combinación de
un mapa de corrección por temperatura del aire a la entrada
para la lógica estudiada (función de entrega y velocidad del
motor) con otro mapa de corrección por temperatura del
aire a la entrada para la lógica estudiada (función de
temperatura de aire a la entrada y velocidad del motor).
Las matrices resultados de las correcciones se aplican sobre el
mapa base resultante, sumando la aportación de cada una a éste último.
Una vez hecho todo esto, la UC arroja el valor del mapa final de avance de
la pre - inyección para cada punto de funcionamiento a las condiciones de
temperatura del motor y de presión y temperatura atmosférica definidas
por el usuario. A continuación se encuentra el diagrama con la lógica de
funcionamiento explicada.
MEMORIA 80
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
MAPA BASE (*)
QFIN
NE
QFIN
NE++
MAPA FINAL DE AVANCE DE LA PRE-INYECCIÓN A UNAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO
NE
QFIN X
MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN
MAPA B CORREC. POR PRESIÓN
Corrección por presión atmosférica
NE
QFIN X
MAPA CORREC. POR TEMPERATURA
MAPA B CORREC. POR TEMPERATURA
Corrección por temperatura de aire a la entrada
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
THW
NE
PATM
NE
THA
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
MAPA BASE (*)
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE++
MAPA FINAL DE AVANCE DE LA PRE-INYECCIÓN A UNAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO
NE
QFIN X
MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN
MAPA B CORREC. POR PRESIÓN
Corrección por presión atmosférica
NE
QFIN X
MAPA CORREC. POR TEMPERATURA
MAPA B CORREC. POR TEMPERATURA
Corrección por temperatura de aire a la entrada
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
THW
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
THW
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
THW
NE
PATM
NE
THA
MEMORIA 81
1.3.2.4. Separación de la inyección posterior a la
principal.
La separación de la inyección posterior a la principal es el retraso
respecto del final de la inyección principal de la inyección posterior a
dicha inyección principal. Se mide en ángulo de giro del cigüeñal.
La inyección posterior a la principal se utiliza como reducción de
las emisiones de humos e hidrocarburos, teniendo por el contrario el efecto
de que aumentará el consumo, al tratarse de un combustible no utilizado
para generar potencia.
El mapa final de esta variable viene determinado por la
combinación de una serie de mapas como a continuación se detalla:
- Mapas base de separación de la inyección posterior a la
principal: Los valores iniciales de esta variable se
obtendrán a partir de la combinación de estos tres mapas
(que están en función de entrega y velocidad del motor). La
temperatura del refrigerante del motor se compara con tres
constantes (K 1 a 3 en el siguiente diagrama), asociadas
cada una de ellas a un mapa base de separación de la
inyección posterior a la principal, de manera que el mapa
base seleccionado vendrá determinado por la interpolación
de los mapas base que corresponda en función de entre que
constantes esté la temperatura del refrigerante del motor.
Una vez hecho todo esto, la UC arroja el valor del mapa final de
separación de la inyección posterior a la principal para cada punto de
funcionamiento a las condiciones de temperatura del motor definidas por
el usuario. El diagrama con la lógica de funcionamiento explicada se
presenta a continuación.
MEMORIA 82
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]
MAPA BASE (*)
QFIN
NE
QFIN
NE
MAPA FINAL DE SEPARACIÓN DE LA POST-INYECCIÓN A UNAS CONDICIONES DE THW INTRODUCIDA POR EL USUARIO
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
K1 K2 K3
(*) MAPA BASE
THW
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]
MAPA BASE (*)
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
MAPA FINAL DE SEPARACIÓN DE LA POST-INYECCIÓN A UNAS CONDICIONES DE THW INTRODUCIDA POR EL USUARIO
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
K1 K2 K3
(*) MAPA BASE
THW
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
K1 K2 K3
(*) MAPA BASE
THW
MEMORIA 83
1.3.2.5 Demanda de fuel en la inyección principal.
La demanda de fuel en la inyección principal es la cantidad de
combustible inyectado en la inyección principal. Se mide en milímetros
cúbicos por embolada.
La cantidad de combustible inyectada es la responsable principal de
la generación del par motor, así como del consumo de combustible por
ciclo.
La entrega final en un ciclo será la suma de cantidad inyectada en
la pre –inyección, cantidad inyectada en la inyección principal y cantidad
inyectada en la inyección posterior. Dado que los mapas de inyección son
función de revoluciones del motor y cantidad inyectada final, se podrá
obtener el mapa de inyección principal tal a partir de los mapas finales de
demanda de fuel en la pre – inyección y en la inyección posterior, cuyas
lógicas de funcionamiento se explicarán más adelante. A continuación se
expone el diagrama de la lógica de funcionamiento tratada:
MEMORIA 84
QFIN
QFIN
NE
QFIN
NE--
MAPA FINAL DE DEMANDA DE INYECCIÓN PRINCIPAL EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO
QPRE
QFIN
NE
QAFTER
QFIN
NE
QFIN
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE--
MAPA FINAL DE DEMANDA DE INYECCIÓN PRINCIPAL EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO
QPRE
QFIN
NE
QFIN
NE
QAFTER
QFIN
NE
QFIN
NE
MEMORIA 85
1.3.2.6. Demanda de fuel en la pre - inyección
La demanda de fuel en la pre – inyección es la cantidad de
combustible inyectado en la inyección realizada antes de la inyección
principal. Se mide en milímetros cúbicos por embolada.
La pre – inyección es más importante en el ciclo urbano, cuando la
temperatura del refrigerante es menor de la normal de operación. En estos
ciclos urbanos es cuando hay más problemas de combustión incompleta
aumentando los niveles de CO e hidrocarburos.
El mapa final de esta variable viene determinado por la
combinación de una serie de mapas como a continuación se detalla:
- Mapas base de demanda de fuel en la pre - inyección: Los
valores iniciales de esta variable se obtendrán a partir de la
combinación de estos seis mapas (que están en función de
entrega y velocidad del motor). La temperatura del
refrigerante del motor se compara con seis constantes (K 1
a 6 en el diagrama adjunto), asociadas cada una de ellas a
un mapa base de demanda de fuel en la pre - inyección, de
manera que el mapa base seleccionado vendrá determinado
por la interpolación de los mapas base que corresponda en
función de entre qué constantes esté la temperatura del
refrigerante del motor.
- Corrección por presión atmosférica: Se realiza una
corrección por presión sobre el mapa base resultante. Esta
corrección será combinación de un mapa de corrección por
presión para la lógica estudiada (función de entrega y
velocidad del motor) con otro mapa de corrección por
MEMORIA 86
presión para la lógica estudiada (función de presión
atmosférica y velocidad del motor).
- Corrección por temperatura atmosférica: Se realiza una
corrección por temperatura del aire a la entrada sobre el
mapa base resultante. Esta corrección será combinación de
un mapa de corrección por temperatura del aire a la entrada
para la lógica estudiada (función de entrega y velocidad del
motor) con otro mapa de corrección por temperatura del
aire a la entrada para la lógica estudiada (función de
temperatura de aire a la entrada y velocidad del motor).
Las matrices resultados de las correcciones se aplican sobre el
mapa base resultante, sumando la aportación de cada una a éste último.
Una vez hecho todo esto, la UC arroja el valor del mapa final de demanda
de fuel en la pre - inyección para cada punto de funcionamiento a las
condiciones de temperatura del motor y de presión y temperatura
atmosférica definidas por el usuario. Se expone a continuación el diagrama
con la lógica de funcionamiento explicada.
MEMORIA 87
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
MAPA BASE (*)
QFIN
NE
QFIN
NE++
MAPA FINAL DE DEMANDA DE LA PRE-INYECCIÓN A UNAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO
NE
QFIN X
MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN
MAPA B CORREC. POR PRESIÓN
Corrección por presión atmosférica
NE
QFIN X
MAPA CORREC. POR TEMPERATURA
MAPA B CORREC. POR TEMPERATURA
Corrección por temperatura de aire a la entrada
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
THW
NE
PATM
NE
THA
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
MAPA BASE (*)
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE++
MAPA FINAL DE DEMANDA DE LA PRE-INYECCIÓN A UNAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO
NE
QFIN X
MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN
MAPA B CORREC. POR PRESIÓN
Corrección por presión atmosférica
NE
QFIN X
MAPA CORREC. POR TEMPERATURA
MAPA B CORREC. POR TEMPERATURA
Corrección por temperatura de aire a la entrada
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
THW
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
THW
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
THW
NE
PATM
NE
THA
MEMORIA 88
1.3.2.7. Demanda de fuel en la inyección posterior a la
principal
La demanda de fuel en la inyección posterior a la principal es la
cantidad de combustible inyectado en la inyección realizada después de la
inyección principal. Se mide en milímetros cúbicos por embolada.
La inyección posterior a la principal se utiliza como reducción de
las emisiones de humos e hidrocarburos, teniendo por el contrario el efecto
de que aumentará el consumo, al tratarse de un combustible no utilizado
para generar potencia.
El mapa final de esta variable viene determinado por la
combinación de una serie de mapas como a continuación se detalla:
- Mapas base de demanda de fuel en la inyección posterior a
la principal: Los valores iniciales de esta variable se
obtendrán a partir de la combinación de estos tres mapas
(que están en función de entrega y velocidad del motor). La
temperatura del refrigerante del motor se compara con tres
constantes (K 1 a 3 en el diagrama), asociadas cada una de
ellas a un mapa base de demanda de fuel en la inyección
posterior a la principal, de manera que el mapa base
seleccionado vendrá determinado por la interpolación de
los mapas base que corresponda en función de entre qué
constantes esté la temperatura del refrigerante del motor.
Una vez hecho todo esto, la UC arroja el valor del mapa final de
demanda de fuel de en la inyección posterior a la principal para cada punto
de funcionamiento a las condiciones de temperatura del motor definidas
por el usuario. El diagrama con la lógica de funcionamiento explicada
figura a continuación.
MEMORIA 89
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]
MAPA BASE (*)
QFIN
NE
QFIN
NE
MAPA FINAL DE DEMANDA DE LA POST-INYECCIÓN A UNAS CONDICIONES DE THW INTRODUCIDA POR EL USUARIO
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
K1 K2 K3
(*) MAPA BASE
THW
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]
MAPA BASE (*)
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
MAPA FINAL DE DEMANDA DE LA POST-INYECCIÓN A UNAS CONDICIONES DE THW INTRODUCIDA POR EL USUARIO
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
K1 K2 K3
(*) MAPA BASE
THW
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
K1 K2 K3
(*) MAPA BASE
THW
MEMORIA 90
1.3.2.8. Presión del Rail
La presión del Rail es la presión a la que se encuentra el conducto
común a todos los inyectores. Se mide en kilo Pascales.
Aumentar la presión de inyección supone una mayor pulverización
del combustible facilitando la homogeneidad de la mezcla. Esto trae
consigo un mejor aprovechamiento del combustible, reduciéndose por
tanto el consumo, aunque el ruido aumentará por la brusca ignición en el
cilindro.
En general, un aumento de presión de Rail será beneficioso,
estando únicamente limitado por el valor con el que sean capaces de
trabajar los equipos de inyección.
El mapa final de esta variable viene determinado por la
combinación de una serie de mapas como a continuación se detalla:
- Mapas base de presión de Rail: Los valores iniciales de esta
variable se obtendrán a partir de la combinación de estos
seis mapas (que están en función de entrega y velocidad del
motor). La temperatura del refrigerante del motor se
compara con seis constantes (K 1 a 6 en el siguiente
diagrama), asociadas cada una de ellas a un mapa base de
presión de Rail, de manera que el mapa base seleccionado
vendrá determinado por la interpolación de los mapas base
que corresponda en función de entre que constantes esté la
temperatura del refrigerante del motor.
- Corrección por presión atmosférica: Se realiza una
corrección por presión sobre el mapa base resultante. Esta
corrección será combinación de un mapa de corrección por
MEMORIA 91
presión para la lógica estudiada (función de entrega y
velocidad del motor) con otro mapa de corrección por
presión para la lógica estudiada (función de presión
atmosférica y velocidad del motor).
- Corrección por temperatura atmosférica: Se realiza una
corrección por temperatura del aire a la entrada sobre el
mapa base resultante. Esta corrección será combinación de
un mapa de corrección por temperatura del aire a la entrada
para la lógica estudiada (función de entrega y velocidad del
motor) con otro mapa de corrección por temperatura del
aire a la entrada para la lógica estudiada (función de
temperatura de aire a la entrada y velocidad del motor).
Las matrices resultados de las correcciones se aplican sobre el
mapa base resultante, sumando la aportación de cada una a éste último. Por
último se comparará con un nueva corrección:
- Corrección por valor de presión máximo permitido: Para
cada punto de funcionamiento del motor, se escogerá el
valor mínimo entre este mapa de corrección y el mapa
resultante que había.
Una vez hecho todo esto, la UC arroja el valor del mapa final de
presión de Rail para cada punto de funcionamiento a las condiciones de
temperatura del motor y de presión y temperatura atmosférica definidas
por el usuario. El diagrama con la lógica de funcionamiento explicada se
incluye a continuación.
MEMORIA 92
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
MAPA BASE (*)
QFIN
NE
QFIN
NEMin.++
MAPA FINAL DE PRESIÓN DEL RAIL A UNAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO
NE
QFIN
NE
TABLA VALOR MÁX. DE PRESIÓN.
Corrección por valor máximo de presión
X
MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN
MAPA B CORREC. POR PRESIÓN
Corrección por presión atmosférica
NE
QFIN X
MAPA CORREC. POR TEMPERATURA
MAPA B CORREC. POR TEMPERATURA
Corrección por temperatura de aire a la entrada
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
THW
NE
PATM
NE
THA
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
MAPA BASE (*)
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NEMin.++
MAPA FINAL DE PRESIÓN DEL RAIL A UNAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO
NE
QFIN
NE
TABLA VALOR MÁX. DE PRESIÓN.
Corrección por valor máximo de presión
X
MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN
MAPA B CORREC. POR PRESIÓN
Corrección por presión atmosférica
NE
QFIN X
MAPA CORREC. POR TEMPERATURA
MAPA B CORREC. POR TEMPERATURA
Corrección por temperatura de aire a la entrada
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
THW
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
THW
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
MAPA BASE 1
MAPA BASE 2
MAPA BASE 3
MAPA BASE 4
MAPA BASE 5
MAPA BASE 6
K1 K2 K3 K4 K5 K6
(*) MAPA BASE
THW
NE
PATM
NE
THA
MEMORIA 93
1.3.2.9. Limitación de humos
La limitación de humos restringe la entrega final de combustible en
un ciclo, en función de las revoluciones del motor y la cantidad de aire
aspirado por cilindro. Por tanto, la variable de salida será la entrega final,
medida en mm3/emb.
La combustión diésel quema combustibles pesados, esto es,
hidrocarburos de cadena. Cuando la cantidad de gasóleo inyectado es
elevado, las altas temperaturas de combustión y la dificultad de encontrar
aire provocan la deshidrogenación de las cadenas largas de hidrocarburos,
dando origen al humo negro o carbonilla que sale por el escape.
Mediante este mapa se limita la cantidad de gasóleo a inyectar en
función de la velocidad del motor y la cantidad de aire aspirado por
cilindro, evitando de este modo las visibles emisiones de humo del
vehículo.
El mapa final de esta variable viene determinado por la
combinación de una serie de mapas como a continuación se detalla:
- Mapa base de limitación de humos: Los valores iniciales de
esta variable se obtendrán a partir de este mapa (que está en
función de cantidad de aire por cilindro y velocidad del
motor)
- Corrección por presión atmosférica: Se realiza una
corrección por presión sobre el mapa base resultante. Esta
corrección será un mapa de corrección por presión para la
lógica estudiada (función de presión atmosférica y
velocidad del motor).
MEMORIA 94
- Corrección por temperatura atmosférica: Se realiza una
corrección por temperatura del aire a la entrada sobre el
mapa base resultante. Esta corrección será un mapa de
corrección por temperatura del aire a la entrada para la
lógica estudiada (función de temperatura del aire a la
entrada y velocidad del motor).
- Corrección por temperatura del motor: Se realiza una
corrección por temperatura del motor sobre el mapa base
resultante. Esta corrección será un mapa de corrección por
temperatura del motor para la lógica estudiada (función de
temperatura del motor y velocidad del motor).
Los valores de las correcciones se aplican sobre el mapa base,
multiplicando a éste. Una vez hecho todo esto, la UC arroja el valor del
mapa final de limitación de entrega en función del mapa de humos para
cada punto de funcionamiento a las condiciones de temperatura del motor
y de presión y temperatura atmosférica definidas por el usuario. Se
expone a continuación el diagrama con la lógica de funcionamiento
explicada:
MEMORIA 95
Leyenda:
QAC = Cantidad de aire inyectada por cilindro [mg/cyl]NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
MAPA BASE
QAC
NE
QAC
NEX
MAPA FINAL DE QFIN RESTRINGIDO POR EL MAPA DE HUMOS, EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO
THA
NE
MAPA CORRECIÓN POR PATM
Corrección por presión atmosférica
MAPA CORRECIÓN POR THA
Corrección por temperatura de aire a la entrada
MAPA CORRECIÓN POR THW
Corrección por temperatura del motor
PATM
NE
THWNE
Leyenda:
QAC = Cantidad de aire inyectada por cilindro [mg/cyl]NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
Leyenda:
QAC = Cantidad de aire inyectada por cilindro [mg/cyl]NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
MAPA BASE
QAC
NE
QAC
NE
QAC
NE
QAC
NE
QAC
NEX
MAPA FINAL DE QFIN RESTRINGIDO POR EL MAPA DE HUMOS, EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO
THA
NE
MAPA CORRECIÓN POR PATM
Corrección por presión atmosférica
MAPA CORRECIÓN POR THA
Corrección por temperatura de aire a la entrada
MAPA CORRECIÓN POR THW
Corrección por temperatura del motor
PATM
NE
THWNE
MEMORIA 96
1.3.2.10. Limitación de par
La limitación de par restringe la entrega final de combustible en un
ciclo en función de las revoluciones del motor, protegiendo de esta manera
la vida del mismo. Por tanto, la variable de salida será la entrega final,
medida en mm3/emb.
La curva final de entrega final limitada en función del régimen de
giro del motor vendrá determinada por dos mapas que continuación se
detallan:
- Limitación de par corregido por presión atmosférica: Mapa
de limitación de par para la lógica estudiada (función de
presión atmosférica y velocidad del motor).
- Limitación de par corregido por temperatura del motor:
Mapa de limitación de para la lógica estudiada (función de
temperatura y velocidad del motor).
Los valores de las correcciones se aplican sobre el mapa base,
multiplicando a éste. Una vez hecho todo esto, la UC arroja el valor del
mapa final de limitación de entrega por el par para cada régimen de giro
del motor a las condiciones de temperatura del motor y de presión
atmosférica definidas por el usuario. A continuación se presenta el
diagrama con la lógica de funcionamiento explicada:
MEMORIA 97
LIMITACIÓN FUNCIÓN DE PATM
PATM
NE NE-
QFIN RESTRINGIDO POR LA CURVA FINAL DE LIMITACIÓN DE PAR, EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES DE THW Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIOLIMITACIÓN FUNCIÓN DE THW
THW
NE
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
LIMITACIÓN FUNCIÓN DE PATM
PATM
NE
PATM
NE NE-
QFIN RESTRINGIDO POR LA CURVA FINAL DE LIMITACIÓN DE PAR, EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES DE THW Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIOLIMITACIÓN FUNCIÓN DE THW
THW
NE
THW
NE
THW
NE
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
MEMORIA 98
1.3.2.11 Parámetros de regulación del turbo de geometría
variable
Hasta ahora se han comentado únicamente variables referidas a la
inyección de combustible en un sistema Common Rail. Cuando se
describió el funcionamiento de este sistema, se mencionó que con la
unidad de control también se gestionaba otras funciones que aunque no
eran explícitamente de la inyección, también influían en las prestaciones y
emisiones del vehículo. En el programa se han incluido las variables que
gestionan el turbo y la válvula EGR.
Los turbos convencionales tienen el inconveniente que a bajas
revoluciones del motor el rodete de la turbina apenas es impulsada por los
gases de escape, por lo que el motor se comporta como si fuera
atmosférico. Una solución para esto es utilizar un turbo pequeño de bajo
soplado que empiece a comprimir el aire aspirado por el motor desde muy
bajas revoluciones, pero esto tiene un inconveniente, y es que a altas
revoluciones del motor el turbo de bajo soplado no tiene capacidad
suficiente para comprimir todo el aire que necesita el motor, por lo tanto,
la potencia que ganamos a bajas revoluciones la perdemos a altas
revoluciones.
Para corregir este inconveniente se ha buscado la solución de dotar
a una misma máquina soplante la capacidad de comprimir el aire con
eficacia tanto a bajas revoluciones como a altas, para ello se han
desarrollado los turbocompresores de geometría variable, como el que de
la siguiente figura:
MEMORIA 99
Figura 3.1: Turbocompresor de geometría variable
Estos se diferencian del turbo convencional en la utilización de un
plato o corona en el que van montados unos álabes móviles que pueden ser
orientados (todos a la vez) un ángulo determinado. Las ventajas vienen
dadas por que se consigue un funcionamiento más progresivo del motor
sobrealimentado. A diferencia de los primeros motores dotados con
turbocompresor convencional donde había un gran salto de potencia de
bajas revoluciones a altas, el comportamiento ha dejado de ser brusco para
conseguir una curva de potencia muy progresiva con gran cantidad de par
desde muy pocas vueltas y mantenido durante una amplia zona de
revoluciones del motor.
Con la utilización de la gestión electrónica, se regula, para cada
punto de funcionamiento del motor, la presión del turbo o presión de
soplado objetivo y la posición de los álabes del turbo.
MEMORIA 100
El mapa final de la presión de soplado objetivo del turbo de
geometría variable viene determinado por la combinación de una serie de
mapas como a continuación se detalla:
- Mapa base de presión de soplado objetivo: Los valores
iniciales de esta variable se obtendrán a partir de este mapa
(que está en función de entrega y velocidad del motor
- Corrección por presión atmosférica: Se realiza una
corrección por presión sobre el mapa base resultante. Esta
corrección será combinación de un mapa de corrección por
presión para la lógica estudiada (función de entrega y
velocidad del motor) con otro mapa de corrección por
presión para la lógica estudiada (función de entrega y
presión atmosférica).
La matriz resultado de la corrección por presión atmosférica se
aplica sobre el mapa base, sumando su aportación a éste último. Por último
se comparará con una nueva corrección:
- Corrección por limitación por presión y por temperatura
ambiente: Para cada punto de funcionamiento del motor, se
escogerá el valor mínimo entre el mapa de limitación por
temperatura de aire a la entrada (función de temperatura de
aire a la entrada y velocidad del motor), el mapa de
limitación por presión atmosférica (función de presión
atmosférica y velocidad del motor) y el mapa resultante que
había.
Una vez hecho todo esto, la UC arroja el valor del mapa final de
presión de soplado objetivo del turbo para cada punto de funcionamiento a
las condiciones de presión y temperatura atmosférica definidas por el
MEMORIA 101
usuario. El diagrama con la lógica de funcionamiento explicada figura a
continuación:
MEMORIA 102
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]PATM = Presión atmosférica [kPa]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]
MAPA BASE
QFIN
NE
QFIN
NEX
MAPA FINAL DE LA PRESIÓN OBJETIVO DEL TURBO EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES DE PATM, THA INTRODUCIDAS POR EL USUARIO
MAPA B CORRECCIÓN POR PRESIÓN
Corrección por presión atmosférica
MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN
QFIN
NE
QFIN
PATM X
Min.
LIMITACIÓN POR TEMPERATURA
Limitaciones por THA, PATM
LIMITACIÓN POR PRESIÓN
THA
NE
PATM
NE Min.
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]PATM = Presión atmosférica [kPa]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]PATM = Presión atmosférica [kPa]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]
MAPA BASE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NEX
MAPA FINAL DE LA PRESIÓN OBJETIVO DEL TURBO EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES DE PATM, THA INTRODUCIDAS POR EL USUARIO
MAPA B CORRECCIÓN POR PRESIÓN
Corrección por presión atmosférica
MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN
QFIN
NE
QFIN
PATM X
Min.
LIMITACIÓN POR TEMPERATURA
Limitaciones por THA, PATM
LIMITACIÓN POR PRESIÓN
THA
NE
PATM
NE Min.
MEMORIA 103
El mapa final de la posición de los vanos del turbo de geometría
variable viene determinado por la combinación de una serie de mapas
como a continuación se detalla:
- Mapa base de posición de los vanos del turbo: Los valores
iniciales de esta variable se obtendrán a partir de este mapa
(que está en función de entrega y velocidad del motor)
- Corrección por presión atmosférica: Se realiza una
corrección por presión sobre el mapa base resultante. Esta
corrección será combinación de un mapa de corrección por
presión para la lógica estudiada (función de entrega y
velocidad del motor) con otro mapa de corrección por
presión para la lógica estudiada (función de entrega y
presión atmosférica).
La matriz resultado de la corrección por presión atmosférica se
aplica sobre el mapa base, sumando su aportación a éste último. Una vez
hecho todo esto, la UC arroja el valor del mapa final de posición de los
vanos del turbo para cada punto de funcionamiento a las condiciones de
presión y temperatura atmosférica definidas por el usuario. El diagrama
con la lógica de funcionamiento explicada figura a continuación:
MEMORIA 104
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]PATM = Presión atmosférica [kPa]
MAPA BASE
QFIN
NE
QFIN
NEX
MAPA FINAL DE POSICIÓN DE LOS VANOS DEL TURBO EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES DE PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO
MAPA B CORRECCIÓN POR PRESIÓN
Corrección por presión atmosférica
MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN
QFIN
NE
QFIN
PATM X
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]PATM = Presión atmosférica [kPa]
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]PATM = Presión atmosférica [kPa]
MAPA BASE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NEX
MAPA FINAL DE POSICIÓN DE LOS VANOS DEL TURBO EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES DE PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO
MAPA B CORRECCIÓN POR PRESIÓN
Corrección por presión atmosférica
MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN
QFIN
NE
QFIN
PATM X
MEMORIA 105
1.3.2.12. Parámetros de regulación de la válvula EGR
Para reducir las emisiones de gases de escape, principalmente el
óxido de nitrógeno (NOx), se utiliza el Sistema EGR (Exhaust Gas
Recirculation) que reenvía una parte de los gases de escape al colector de
admisión, con ello se consigue que descienda el contenido de oxígeno en
el aire de admisión que provoca un descenso en la temperatura de
combustión que reduce el óxido de nitrógeno (NOx).
Un exceso de gases de escape en el colector de admisión,
aumentaría la emisión de carbonilla. Cuándo debe activarse el sistema
EGR y cual es la cantidad de gases de escape que deben ser enviados al
colector de admisión, es calculado por la UC, que regula el caudal de aire
objetivo y la regulación de la posición de la válvula teniendo en cuenta el
régimen motor, la entrega de combustible, el caudal de aire aspirado, la
temperatura del motor y la presión atmosférica reinante.
Normalmente el sistema EGR solamente está activado a una carga
parcial y temperatura normal del motor.
A continuación se muestra un esquema de funcionamiento de la
válvula.
MEMORIA 106
Figura 3.2: Funcionamiento del sistema EGR
El mapa final de la posición de la válvula EGR viene determinado
por la combinación de una serie de mapas como a continuación se detalla:
- Mapa base de posición de la válvula EGR: Los valores
iniciales de esta variable se obtendrán a partir de este mapa
(que está en función de entrega y velocidad del motor)
- Corrección por presión atmosférica: Se realiza una
corrección por presión sobre el mapa base resultante. Esta
corrección será una tabla para la lógica estudiada (función
de la presión atmosférica) que arrojará un valor de
corrección.
- Corrección por temperatura atmosférica: Se realiza una
corrección por temperatura del aire a la entrada sobre el
mapa base resultante. Esta corrección será una tabla para la
MEMORIA 107
lógica estudiada (función de la temperatura del aire a la
entrada) que arrojará un valor de corrección.
- Corrección por temperatura del motor: Se realiza una
corrección por temperatura del motor sobre el mapa base
resultante. Esta corrección será una tabla para la lógica
estudiada (función de la temperatura del aire a la entrada)
que arrojará un valor de corrección.
Los valores de las correcciones se aplican sobre el mapa base,
multiplicando a éste. Una vez hecho todo esto, la UC arroja el valor del
mapa final de posición de la válvula EGR para cada punto de
funcionamiento a las condiciones de temperatura del motor y de presión y
temperatura atmosférica definidas por el usuario. Se expone seguidamente
el diagrama con la lógica de funcionamiento explicada:
MEMORIA 108
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
MAPA BASE
QFIN
NE
QFIN
NEX
MAPA FINAL DE REGULACIÓN DE LA POSICIÓN DE LA VÁLVULA EGR EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO
THA
PATM
TABLA FUNCIÓN PRESIÓNATMOSFÉRICA
Corrección por presión atmosférica
TABLA FUNCIÓN TEMPERATURADEL AIRE
Corrección por temperatura de aire a la entrada
THW
TABLA FUNCIÓN TEMPERATURA DEL MOTOR
Corrección por temperatura del motor
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
Leyenda:
NE = Velocidad del motor [rpm]QFIN = Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]THW = Temperatura del refrigerante del motor [ºC]THA = Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]PATM = Presión atmosférica [kPa]
MAPA BASE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NE
QFIN
NEX
MAPA FINAL DE REGULACIÓN DE LA POSICIÓN DE LA VÁLVULA EGR EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO
THA
PATM
TABLA FUNCIÓN PRESIÓNATMOSFÉRICA
Corrección por presión atmosférica
TABLA FUNCIÓN TEMPERATURADEL AIRE
Corrección por temperatura de aire a la entrada
THW
TABLA FUNCIÓN TEMPERATURA DEL MOTOR
Corrección por temperatura del motor
MEMORIA 109
Para el cálculo del caudal de aire objetivo únicamente se ha
incluido el mapa base, ya que en la actualidad al calibrar motores todavía
no se trabaja con mapas de correcciones para esta variable.
MEMORIA 110
1.3.3. Fases del desarrollo del programa
1.3.3.1. Introducción
Para acometer el proyecto, se descompuso éste en cuatro fases o
subproyectos claramente diferenciadas, definiendo para cada una de ellas
un horizonte temporal, fijando objetivos parciales durante el desarrollo del
proyecto, de manera que se evitasen grandes retrasos en la finalización del
mismo.
Las fases en las que se descompuso el programa fueron las
siguientes:
1. Adquisición de datos.
2. Condiciones iniciales. Obtención y visualización de
resultados.
3. Edición. Obtención y visualización de resultados.
4. Guardado final de las modificaciones realizadas.
A continuación se explicará con más detalle cada fase del proyecto,
en qué consistía cada una de ellas, los objetivos marcados, como se
afrontó, dificultades encontradas, etc.
MEMORIA 111
1.3.3.2. Fase 1: Adquisición de datos
Los ingenieros de calibración cargan en la UC las cartografías con
las que definir el comportamiento del motor empleando un formato de
archivo específico, archivos ‘.csv’.
La herramienta desarrollada debería tener la capacidad para leer
datos directamente de los archivos ‘.csv’ que se elaboran en los programas
usados normalmente para la edición y el manejo de la cartografía de la
unidad de control del vehículo, sin necesidad de introducirlos a mano, ya
que se dispone de una gran cantidad de datos cambiantes para cada
calibración y sería un trabajo complejo al tratarse de miles de valores con
la posibilidad de equivocación y los resultados erróneos que esto
conllevaría.
Este objetivo requiere compatibilidad con el formato en el que
funcionan los programas utilizados para cargar los datos en las unidades de
control. El programa utilizado en Nissan para tal fin es el INCA PC,
programa con el que se editan cartografías, creándose posteriormente
archivos que pueda leer la UC. Una vez elaborados estos archivos, el
programa se sincroniza con la UC del coche de ensayo cargándole la
especificación elaborada.
En esta primera fase del proyecto se estuvo trabajando con el
programa INCA PC, buscando la manera de sincronizar sus archivos de
salida con Matlab. Para solucionar esto, se programó una función de
captura de datos que importase el archivo ‘.csv’ al directorio de trabajo del
programa elaborado, pasando los datos adquiridos a formato de caracteres.
Una vez ahí, el programa especifica la posición en la cadena de caracteres
de cada mapa a implantar, creando las variables necesarias con los datos
adquiridos de la cadena de caracteres.
MEMORIA 112
El método desarrollado de adquisición de datos, aunque válido,
presenta el inconveniente de ser muy poco flexible a la variación de
archivos ‘.csv’, debiendo estar incluidos en un fichero ‘.csv’ estandarizado
formado siempre por las mismas matrices que estén ordenadas siempre de
la misma manera. Al estar fijadas en el código fuente qué mapas
implementar, así como su posición en la cadena de caracteres, las futuras
actualizaciones del propio software podrían modificar estas posiciones o
incluso eliminar esos mapas invalidando la herramienta teniéndose que
reprogramar la simulación de la lógica de la unidad de control para cada
nueva versión de software.
Esto se presenta como la gran limitación del proyecto desarrollado,
al no haberse conseguido desarrollar un método de captación de datos
flexible a las modificaciones del software.
MEMORIA 113
1.3.3.3. Fase 2: Condiciones iniciales. Obtención y
visualización de resultados.
Una vez cargados los mapas a editar se desarrolló una interfaz
donde el usuario introduciría los datos de temperatura y presión
atmosféricas y temperatura del refrigerante simulando lo que la UC
hubiese recogido mediante sensores.
Se programó la lógica final de cada variable implementada,
siguiendo las especificaciones de la UC, como ya se ha explicado con
detalle en el análisis de las variables implicadas.
A partir de los valores introducidos y la calibración cargada por el
usuario el programa operará simulando la lógica programada obteniendo el
resultado final de cada variable implementada. Como ya se comentó,
implementar la lógica de control para cada una de las variables con sus
diferentes matrices ha supuesto un largo trabajo de programación.
Una vez que se obtuvieron resultados finales, se desarrollaron
interfaces gráficas que ofreciesen distintas posibilidades para mostrarlos.
En el diseño de estas interfaces tuvo mucho peso la opinión de los
ingenieros en cuanto a qué querían visualizar y como querían que se
mostrase, tratando con la herramienta de reproducir fielmente sus
peticiones de manera que ésta fuese de utilidad en su trabajo diario.
MEMORIA 114
1.3.3.4. Fase 3: Edición. Obtención y visualización de
resultados.
El programa ofrece la posibilidad de a partir de un valor final
introducido por el usuario, y en función de qué matrices intermedias son
elegidas para su alteración, alterar éstas de manera que se obtienen los
cambios óptimos y que menos repercuten al resto de puntos sobre cada
matriz parcial para que se obtenga dicho resultado.
Para realizar esto es preciso la elaboración de un algoritmo iterativo
que modifique las matrices parciales seleccionadas hasta conseguir el
resultado final solicitado por el usuario. El desarrollo de este algoritmo ha
sido la parte más compleja del proyecto, al involucrar cálculos iterativos
con varias matrices simultáneamente.
Al igual que en la visualización de los primeros resultados, se
desarrollaron interfaces gráficas que ofreciesen distintas posibilidades para
mostrar las modificaciones. Se hizo un gran hincapié en mostrar pantallas
donde se comparasen los valores originales con los valores modificados,
intentando remarcar en todo momento los cambios producidos.
Nuevamente, la opinión de los ingenieros tuvo mucho peso en cuanto a
qué querían visualizar y como querían que se mostrase, tratando con la
herramienta de reproducir fielmente sus peticiones de manera que se
facilitase su trabajo.
MEMORIA 115
1.3.3.5. Fase 4: Archivo final de las modificaciones
realizadas.
Por último, se programó una función con la que se guardaran los
cambios realizados de manera que se devolviese un archivo en formato
‘.csv’ de forma que pudiera ser tratado directamente en INCA PC para la
posterior carga de los mapas modificados en la UC de un motor de un
coche de ensayo. El resultado final de este nuevo archivo sería la
modificación interna del documento en las matrices que habían sido
elegidas.
La función desarrollada para tal fin resultó análoga a la
desarrollada para la adquisición de datos, resultando las mismas
limitaciones entonces encontradas en cuanto a las actualizaciones de
software.
MEMORIA 116
1.4
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
MEMORIA 117
1.4. Análisis de los resultados obtenidos
1.4.1. Ejemplo de funcionamiento del programa
A continuación se expone un ejemplo de funcionamiento del programa. En
él, se describirá paso a paso el manejo de la herramienta llevada a cabo por un
ingeniero de calibración en su trabajo diario, pudiéndose comprobar las ventajas
que le ofrecerá la herramienta a la hora de preparar un motor.
A pesar de haberse elaborado un manual de usuario, se podrá comprobar
que se han dispuesto menús de ayuda a lo largo de toda la ejecución del programa,
con el fin de facilitar el funcionamiento al usuario.
Se ha desarrollado un programa sólido, en el que se ha tenido en cuenta
cualquier decisión o posible mal funcionamiento del usuario durante la ejecución,
evitándose así posibles fallos o rupturas durante la utilización del programa.
MEMORIA 118
Pantalla de inicialización de la herramienta. Ofrece dos métodos diferentes
de adquisición de datos:
Una vez seleccionado ‘IMPORT CSV FILE’ se deberá escribir la ruta del
directorio donde se encuentra el documento que se desea editar, o una ruta
superior para poder ir avanzando en las subcarpetas.
MEMORIA 119
En segundo lugar, se llega a la ventana de selección de archivo o
directorio. Será necesario elegir un nombre de los propuestos y presionar algún
botón.
Una vez seleccionado el archivo a editar, el ingeniero introducirá a qué
temperatura del motor (Water temperature) y a qué condiciones atmosféricas
(Inlet air temperature y Atmospheric pressure) desea visualizar la lógica final
para las distintas variables implantadas en el programa.
MEMORIA 120
Una vez realizados los cálculos necesarios simulando la lógica de la
unidad de control ante la entrada de datos provenientes de sensores se ofrecen las
pantallas de visualización de resultados para todas las variables.
Mediante gráficos 3-D, gráficos de isolíneas y tabla de valores, se
representa el comportamiento final de la variable estudiada, demanda de pre-
inyección en este caso. Pinchando en el menú desplegable inferior se accede a la
visualización del resto de variables implicadas en el programa.
MEMORIA 121
El usuario seleccionará la variable ‘MAIN TIMING’ (avance de la
inyección principal) para así validarla a las condiciones previamente introducidas
.
MEMORIA 122
Uno de los problemas con el que se encuentra un ingeniero a la hora de
preparar un motor es la gran cantidad de ensayos necesarios para validar una
calibración. Tal vez el ingeniero esté conforme con los resultados obtenidos a
estas condiciones, pero desconoce como será el comportamiento final de las
distintas lógicas al variar las condiciones de ensayo.
Mediante la herramienta ‘QUICK VIEW’ el usuario podrá realizar un
vistazo rápido a los mapas finales de cada variable para cuatro condiciones de
trabajo distintas, de manera que pueda acelerar así la validación de la cartografía.
Para ello, el usuario deberá empezar por pulsar el botón ‘QUICK VIEW’
del área de herramientas en cualquiera de las pantallas de representación de
cartografías.
MEMORIA 123
La introducción de datos para la herramienta de barrido es similar a la
introducción de datos inicial, si bien en este caso se introducirán cuatro grupos de
condiciones distintas.
MEMORIA 124
El ingeniero desea comprobar los efectos que tiene la variación de
temperatura de aire a la entrada sobre el mapa final, manteniendo fija la presión
atmosférica y el valor de temperatura del motor. Pulsando los botones ’COPY TO
ALL’ se copiará el valor del campo en blanco que corresponda introducido en la
Condición 1 al resto de condiciones, haciendo más cómoda la introducción de
datos.
Una vez introducidos las nuevas condiciones, el programa procede a
representar los resultados. Al igual que anteriormente, a partir del menú
desplegable inferior se accede a los resultados para el resto de variables.
MEMORIA 125
El ingeniero a partir de aquí podrá seleccionar con los botones situados en
el centro de la pantalla una de las cuatro situaciones para volver a la ventana
principal de representación de cartografías tomando como condiciones de entrada
los valores de la condición seleccionada. De esta manera, el usuario podrá estudiar
más en detalle esta lógica final.
En el ejemplo, el usuario ha pulsado el botón ‘Select condition 4’, el
programa mostrará entonces la siguiente pantalla:
MEMORIA 126
De esta manera, el ingeniero puede validar la cartografía, disminuyendo
considerablemente el número de ensayos necesarios a realizar.
MEMORIA 127
Con esta aplicación también se podrán editar las cartografías. Para
especificar el punto a editar, se podrá: seleccionar el punto a editar en la gráfica de
isolíneas con el ratón tras pulsar ‘SELECT POINT’, o bien introducir a mano sus
coordenadas en el campo de ‘ENTER POINT’
Tras seleccionar el punto a editar (2296 rpm y 60.95 mm3/emb en el
ejemplo) de algunas de las formas explicadas anteriormente aparecerá el botón
‘EDIT’, que se deberá pulsar para pasar a las pantallas de edición de cartografías.
A continuación se introducirá el nuevo valor del punto a editar, y se fijarán
una serie de opciones que la aplicación ofrece al usuario.
El usuario seleccionará qué mapas serán editados para que se obtenga el
valor deseado. El programa mediante una función iterativa modificará los mapas
solicitados de manera que se obtenga el resultado requerido por el usuario. Se
trata de un proceso de retrocalibración de gran utilidad para el ingeniero, ya que
MEMORIA 128
partiendo del resultado final que solicitará el usuario se recalcularán los mapas
previos, no modificar los mapas previos hasta que se consiga llegar a la solución
buscada.
Por otro lado, el ingeniero podrá definir el área afectada por la edición, y la
forma del área editada, ‘Not smoothed area’ si se desea dar a todos los puntos del
área definida el mismo valor que el del punto a editar;’Smoothed area’ si se desea
suavizar los cambios (opción escogida en el ejemplo).
Una vez realizados los cálculos necesarios para obtener el mapa final
solicitado, el programa mostrará las modificaciones realizadas en la lógica
editada, comparando la cartografía modificada con la cartografía original.
Se ofrecen distintas pantallas de visualización, con objeto de mostrar los
resultados desde distintos ángulos. Para cambiar de una a otra, se hará pinchando
el menú desplegable inferior.
MEMORIA 129
Se podrán guardar las modificaciones realizadas en formato de archivo
‘.csv’ desde cualquiera de ellas. En todas ellas aparece como recordatorio las
condiciones a las que se encuentra trabajando, así como qué punto ha sido
editado.
La primera herramienta de visualización de resultados es la comparación
de los gráficos de cartografía original y modificada (‘Original vs. Modified
Graphs Comparison’), donde se comparan los gráficos de 3 - D y de isolíneas de
ambas lógicas, remarcándose en cada gráfico el punto editado.
MEMORIA 130
Otra posibilidad es comparar valores numéricos de la lógica final para la
cartografía original y la modificada (‘Original vs. Modified Matrix Values
Comparison’), recuadrándose en rojo los puntos que han sido modificados.
Pulsando el botón ‘VIEW BASE MAPS’ se accede a la pantalla en la que se
representan los mapas base de la cartografía modificada que intervienen en el
cálculo de la lógica final editada (es decir, función de la temperatura de
refrigerante a la que se esté trabajando).
MEMORIA 131
Por otro lado, pulsando el botón ‘VIEW CORRECTION MAPS’ se accede a
la pantalla en la que se representan los mapas correcciones de la cartografía
modificada. En el ejemplo no hay ningún valor recuadrado ya que no se
seleccionó editar mapas de correcciones.
MEMORIA 132
MEMORIA 133
También se puede visualizar la resta de cartografía original y modificada
(‘Original - Modified Remainder’), para poder apreciar en cuanto se ha
modificado el mapa final. Se muestra el mapa 3 – D, el mapa de isolíneas, y la
tabla de valores de la cartografía resto de la original y la modificada,
recuadrándose en rojo los puntos que han sido modificados.
MEMORIA 134
Por último, se representan el mapa 3 –D, el mapa de isolíneas y los valores
numéricos únicamente de la cartografía modificada (‘Modified Final Graphs and
Values’).
En caso de que sean necesarias más modificaciones, a partir de esta
pantalla se puede continuar editando la cartografía, seleccionando el punto a editar
de la forma ya explicada.
MEMORIA 135
Tras pulsar el botón ‘EDIT’ para realizar editar este nuevo punto, el
programa avisará en caso de que el usuario todavía no haya salvado los cambios
realizados, hecho que el usuario puede ignorar continuando con la edición, o bien
puede volver atrás para guardar. Con esto se evita perder estas modificaciones con
las se está conforme en caso de que la siguiente edición no fuese satisfactoria.
MEMORIA 136
Para editar el punto seleccionado se ha elegido en esta ocasión editar un
mapa de corrección por presión. Como se puede ver, sólo se ha seleccionado
editar el punto ya que la opción de editar el área de edición sólo es posible cuando
se edita el mapa base.
Tras esto el programa realiza los cálculos necesarios para arrojar las
modificaciones solicitadas por el ingeniero.
MEMORIA 137
El programa compara la cartografía original (sin ninguna modificación)
con la cartografía modificada (sobre la que se han realizado las dos ediciones
hasta ahora). Las pantallas de visualización de resultados son las mismas que las
expuestas anteriormente, por lo que no se repetirá la explicación de todas ellas.
Únicamente se expondrán algunas de ellas con el fin de aclarar algunos detalles
del programa.
A continuación se muestran los valores que ha calculado el programa en la
matriz editada para obtener los valores requeridos. La forma de operar es
modificar los cuatro puntos en los ejes propios que rodean al punto a editar. El
problema es que estos ejes no son los mismos que los del mapa final
(determinados por los mapas base), de ahí que esta modificación pueda tener
repercusión en más de cuatro puntos del mapa final. Es por ello que se deshabilita
la opción de definir el área a editar cuando no se trabaja con los mapas base.
MEMORIA 138
MEMORIA 139
Por último se muestra la cartografía modificada en la última pantalla de
edición:
MEMORIA 140
Una vez comprobados los cambios realizados a las condiciones de presión
y temperatura iniciales, el ingeniero podrá validar sus modificaciones realizadas al
cambiar las condiciones de ensayo, empleando la herramienta ‘QUICK VIEW’. De
esta forma se asegurará que sus modificaciones no perturban el buen
funcionamiento al variar las condiciones de ensayo.
Esto es de gran ayuda a la hora de calibrar motores, ya que cada vez que se
realizan modificaciones supone tener que comprobar mediante nuevos ensayos la
validez de éstas, de ahí que el empleo de una herramienta que simule la UC y el
tratamiento de los datos provenientes de los sensores de entrada sea de gran
utilidad para el tuning de motores.
MEMORIA 141
Finalizada y validada la calibración el usuario procede a abandonar la
aplicación. Al desarrollar el programa, se ha intentado prever cualquier acción
llevada a cabo por el usuario, de manera que se eviten errores de ejecución, o
pérdida de información.
Así, si el usuario realiza una acción de salida del programa sin haber
guardado los datos previamente, el programa procederá a avisarle:
MEMORIA 142
Por último, se pueden guardar los cambios en formato de archivo ‘csv’,
pulsando ‘Save’ en la barra superior de menú.
MEMORIA 143
1.4.2. Conclusiones
Una vez realizado el programa y facilitado a los ingenieros para su
utilización se ha llegado a las siguientes conclusiones:
- Se ha desarrollado una herramienta informática con la que el
usuario puede predecir los resultados que se arrojarían del conjunto
de operaciones matriciales que realizaría la UC, para diferentes
condiciones ambientales y estados del motor, aportando claridad al
funcionamiento de un proceso poco intuitivo.
- Se ha logrado desarrollar un programa de fácil manejo para las
personas a las que se destina por su cómoda y vistosa interfaz
gráfica, no necesitando el usuario de un elevado número de horas
de aprendizaje para sacar todo el partido a la herramienta.
- El programa es capaz de leer directamente los archivos en un
formato de archivos ‘.csv’, seleccionando en él los mapas
necesarios para las lógicas de control de cada variable implantada.
- Mediante múltiples formas de visualización de resultados, el
ingeniero puede localizar posibles puntos conflictivos con gran
claridad, pudiendo realizar un barrido posterior a diferentes
condiciones para observar la validez de la propuesta dada,
acelerando el análisis de la calibración.
- Capacidad de editar mapas, ofreciendo distintas alternativas de
edición. Se realiza un proceso de retrocalibración de gran utilidad
para el ingeniero, ya que partiendo del resultado final que solicitará
el usuario se recalculan los mapas previos. Con esto se solucionan
los problemas que se tiene a la hora de calibrar, ya que es difícil
predecir la influencia de las modificaciones de las matrices
MEMORIA 144
parciales en el resultado final. Los cambios realizados son
detallados en múltiples pantallas donde se recogen las
modificaciones realizadas tanto en el resultado final como a mapas
parciales.
- Una vez editados los mapas pertinentes, se soluciona el problema
de validar las modificaciones realizadas al cambiar las condiciones
de trabajo, ya que el usuario podrá realizar un barrido a distintas
condiciones validando las modificaciones realizadas.
- Por último, el usuario podrá guardar las modificaciones realizadas
en formato de archivo ‘.csv’.
Sin embargo, el programa presenta ciertas limitaciones que a pesar de
haberse intentado no han conseguido subsanarse debido entre otras cosas a que el
programa se enmarca dentro de la realización de un proyecto fin de carrera, con la
consiguiente limitación temporal que ello supone. Algunas de las limitaciones son
las siguientes:
- Como ya se explicó, el método desarrollado de adquisición de
datos, aunque válido, presenta el inconveniente de ser muy poco
flexible a la variación de archivos ‘.csv’. Al estar fijadas en el
código fuente qué mapas implementar así como su posición en el
diagrama de bloques, posteriores actualizaciones del propio
software de denso podrían modificar estas posiciones o incluso
eliminar esos mapas invalidando la herramienta teniéndose que
reprogramar la simulación de la lógica de la unidad de control para
cada nueva versión de software.
- Las cartografías editadas y guardadas en formato ‘.csv’ presentan el
mismo inconveniente que la adquisición de datos, en cuanto a la
poca flexibilidad de los archivos ‘.csv’ que tratará.
MEMORIA 145
Estas limitaciones condicionan en gran manera el empleo de esta
herramienta, de ahí que los esfuerzos para posibles desarrollos posteriores
deberían estar encaminados a mejorar esto, de forma que se crease un sistema de
adquisición de datos flexible, donde el usuario pudiese solicitar qué mapas
incorporar y pudiese dibujar el diagrama de bloques con la lógica de cada
variable.
MEMORIA 146
1.5
BIBLIOGRAFÍA
MEMORIA 147
1.5. Bibliografía
Giménez Zorrilla, F.: “Apuntes de Motores de Combustión Interna
Alternativos”, 2002.
Berger, J.; Ferger, J.; Fink, L.M.: “Electronic Diesel Control
EDC”, Robert Bosch GmbH, 2001.
Society of Automotive Engineers – SAE International: “Technical
Papers”
NTCE(S): “Guía de uso interno de los equipos de inyección denso”
The MathWorks Inc.: “MATLAB, The language of technical
computing”, Release 13, The MathWorks Inc., 2002.
ANEXOS
ANEXO A
MANUAL DEL USUARIO
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 150
Anexo A: Manual del Usuario
A.1. Introducción
La aplicación está destinada a facilitar el trabajo de la calibración de
motores a los ingenieros, de manera que se simule mediante un programa
informático desarrollado en entorno Matlab el comportamiento de los parámetros
que rigen la inyección de un motor en un sistema Multi – inyección.
El manual que a continuación se presenta tiene por objeto aclarar cualquier
tipo de duda al usuario durante las primeras sesiones de trabajo, si bien se trata de
un programa de rápido aprendizaje debido a su fácil manejo para un ingeniero de
calibración.
Para el desarrollo del manual se ha tomado como ejemplo la edición de los
mapas que componen la lógica del avance de la inyección principal de un archivo
‘.csv’ seleccionado por el usuario. Se va a explicar paso a paso cual sería la
manera de proceder para lograr los objetivos buscados. Cada uno de los pasos
prácticamente se puede considerar como cada una de las diferentes pantallas que
se van presentando a lo largo de la herramienta. El desarrollo del programa para el
resto de variables será análogo a lo presentado en este manual para el avance de la
inyección principal.
Además del manual de usuario, en caso de cualquier necesidad de
aclaración durante el manejo del programa existen ventanas dispuestas a lo largo
del mismo.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 151
A.2. Lógica del programa
Paso 0: Instalación
Lo primero que se debe hacer es instalar el programa partir del CD-
ROM que contiene los documentos. El procedimiento a seguir es el
siguiente:
Abrir el CD suministrado que contiene los diferentes archivos.
Copiar las carpetas ‘Programa Edición Cartografías Denso’ en el
directorio deseado de la computadora que se use para ejecutar el programa.
Iniciar el programa Matlab.
Situar el directorio actual de trabajo en la carpeta copiada del CD
con los archivos originales.
Buscar el subprograma ‘INICIO’ en la ventana ‘Current Directory’
donde estarán ordenados alfabéticamente, señalarlo con el botón
secundario o derecho del ratón y elegir el comando ‘Run’. También se
puede escribir el nombre del subprograma en la ventana ‘Command
Window’ de Matlab y se iniciará la ejecución.
A partir de este punto entra en funcionamiento la aplicación objeto
del proyecto.
A continuación se muestran dónde se deben realizar estas últimas
acciones.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 152
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 153
Paso 1: Método de adquisición
Primer paso que se dará una vez que comienza la ejecución del
programa. Es la pantalla de inicialización con la presentación de la
herramienta. Las diferentes opciones ofrecidas son:
• Barra superior de menú:
- ‘File’: ‘Back’, para ir a la ventana anterior,
deshabilitado en este paso; ‘Close’, cierra el programa y
borra las posibles variables creadas.
- ‘Help’: Abre la ayuda para la ventana de método de
adquisición.
- ‘About...’: Muestra los créditos y la información sobre
el programa.
• Botones:
- ‘IMPORT CSV FILE’ : Permite seleccionar el directorio
donde se va a buscar el archivo ‘csv’ para su edición.
- ‘LOAD SAVED FILE’: Permite elegir uno de los
archivos existentes en la carpeta predeterminada ‘Saved
denso files’.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 154
Paso 2A: Importación de archivo csv
Este paso es uno de los dos posibles que se han de elegir en el
anterior para la obtención del archivo ‘csv’, y es el adecuado cuando se
utilizan archivos ubicados en diferentes directorios del ordenador.
Primero se deberá escribir la ruta del directorio donde se encuentra
el documento, o una ruta superior para poder ir avanzando en las
subcarpetas.
• Botones:
- ‘OPEN’ : Da paso a la ventana de elección de
archivo o de carpeta. En caso de error en la ruta se
reiniciará la ventana.
- ‘CANCEL: Al presionarlo se vuelve a la pantalla de
método de adquisición.
En segundo lugar, se llega a la ventana de selección de archivo o
directorio. Será necesario elegir un nombre de los propuestos y presionar
algún botón.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 155
• Botones:
- ‘OPEN’ : En caso de que el nombre elegido sea un
directorio, al abrirlo se vuelve a esta ventana pero
con el contenido del directorio elegido; si es un
archivo sin extensión ‘csv’ se vuelve a la ventana
con el contenido actual; y si es un archivo de
extensión ‘csv’ lo abrirá y operará yendo al
siguiente paso de introducción de condiciones.
- ‘CANCEL’: Al presionarlo se vuelve a la pantalla de
introducción de ruta del directorio.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 156
Paso 2B: Carga de archivo guardado
Este paso es el segundo paso posible que se puede elegir a partir
del método de adquisición para la obtención del archivo ‘csv’, y es el
adecuado cuando se desean cargar archivos que ya han sido modificados
previamente y fueron guardados en el directorio predeterminado ‘Saved
denso files’ ubicado en la carpeta del programa.
El contenido de esta carpeta predeterminada es recomendable que
esté formado solamente por archivos ‘csv’ con los datos apropiados para
las lógicas de trabajo de tal modo que no se puedan cometer errores al
ejecutarlos.
Aunque pudiera haber archivos de diferente extensión, en este caso
sólo aparecerán los que tengan la adecuada.
• Botones:
- ‘OPEN’ : Abrirá el archivo seleccionado yendo al
siguiente paso de introducción de condiciones.
- ‘CANCEL’: Al presionarlo se vuelve a la pantalla de
método de adquisición.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 157
Paso 3: Introducción de datos
Este paso vuelve a ser común para los dos métodos de adquisición,
y es en el que se han de introducir todos los datos iniciales que se pueden
cambiar para obtener las diferentes variantes de funcionamiento de la
unidad de control.
• Barra superior de menú:
- ‘File’: ‘Back’, Para volver a la ventana de método de
adquisición; ‘Close’, cierra el programa y borra las
posibles variables creadas.
- ‘Help’: Abre la ayuda para la ventana de
introducción de datos.
• Campos en blanco:
- ‘Water temperature’: Temperatura del refrigerante,
medida en grados centígrados.
- ‘Inlet air temperature’: Temperatura del aire a la
entrada del motor, medida en grados centígrados.
- ‘Atmospheric pressure’: Presión atmosférica,
medida en kilo Pascales.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 158
• Botones:
- ‘CONTINUE’ : Una vez introducidos los valores
solicitados, el programa opera la lógica
correspondiente a cada variable para calcular el
resultado final a esas condiciones. Al presionar este
botón se pasará a las pantallas de visualización de
los resultados finales.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 159
Paso 4: Representación de cartografías
Es la herramienta inicial de análisis de los puntos conflictivos que
presentará cada lógica final, permite localizarlos y elegirlos para la
edición.
• Barra superior de menú:
- ‘File’: ‘Back’, para volver a la ventana de
introducción de datos; ‘Close’, cierra el programa y
borra las posibles variables creadas.
- ‘Help’: Abre la ayuda para la ventana de
representación de cartografías.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 160
• Pantalla de visualización:
- ‘3-D graph’: Muestra en forma de gráfico 3-D el
mapa final de la variable elegida.
- ‘isolines graph’: Muestra en forma de gráfico de
isolíneas el mapa final de la variable elegida.
Además se aporta la regla de colores que los
relaciona con el valor de los puntos.
- Tabla de valores: Representación numérica del mapa
final de la variable elegida
- Menú desplegable inferior: Mediante esta pestaña se
accede a la visualización del resto de variables
implantadas en el programa.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 161
• Área de herramientas (‘TOOLS’):
- ‘ROTATE GRAPH’: Una vez pulsado este botón,
permite girar la gráfica para poder apreciar mejor
posibles puntos conflictivos.
- ‘QUICK VIEW’: Herramienta con la que se permite
realizar un barrido rápido a distintas condiciones. Se
detallará posteriormente.
- ‘SELECT POINT’: Permite seleccionar el punto a
editar en la gráfica de isolíneas con el ratón.
- ‘ENTER POINT’: Permite introducir a mano el
punto a editar. Para ello, se introducirán las
coordenadas del punto, primero eje de ordenadas, a
continuación eje de abcisas ( por ejemplo:
1876.3,16.4). Por último se pulsará el botón ‘OK’.
- ‘ERASE POINT’: Borra el punto que había sido
seleccionado para la edición.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 162
Paso 5: Barrido rápido a distintas condiciones
Mediante la herramienta ‘QUICK VIEW’ el usuario podrá realizar
un vistazo rápido a los mapas finales de cada variable a cuatro condiciones
de trabajo distintas, de manera que pueda acelerar así la validación de la
cartografía.
Para ello, el usuario deberá empezar por pulsar el botón ‘QUICK
VIEW’ del área de herramientas en cualquiera de las pantallas de
representación de cartografías.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 163
Paso 5.1: Introducción de datos para el barrido
La introducción de datos para la herramienta de barrido es similar a
la introducción de datos inicial, si bien en este caso se introducirán cuatro
grupos de condiciones distintas.
• Barra superior de menú:
- ‘File’: ‘Back’, para volver a la ventana de
representación de cartografías en las condiciones
anteriores; ‘Close’, cierra el programa y borra las
posibles variables creadas.
- ‘Help’: Abre la ayuda para la ventana de
introducción de nuevos datos.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 164
• Campos en blanco, para cada una de las cuatro condiciones:
- ‘Water temperature’: Temperatura del refrigerante,
medida en grados centígrados.
- ‘Inlet air temperature’: Temperatura del aire a la
entrada del motor, medida en grados centígrados.
- ‘Atmospheric pressure’: Presión atmosférica,
medida en kilo Pascales.
• Botones:
- ‘COPY TO ALL’: Herramienta para copiar el valor
del campo en blanco que corresponda introducido
en la Condición 1 al resto de condiciones. Esto es
especialmente útil cuando el usuario desee
comprobar que efecto tiene la variación de uno de
los datos de entrada (en el ejemplo temperatura del
aire) manteniendo fija los otros dos (temperatura del
refrigerante y presión atmosférica) sobre el mapa
final.
- ‘CONTINUE’ : Una vez introducidos los valores
solicitados, el programa opera la lógica
correspondiente a cada variable para calcular el
resultado final a cada una de las cuatro condiciones.
Al presionar este botón se pasará a las pantallas de
visualización del barrido a las condiciones
solicitadas.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 165
Paso 5.2: Representación del barrido a distintas condiciones
Una vez introducidos las nuevas condiciones, el programa procede
a representar los resultados.
• Barra superior de menú:
- ‘File’: ‘Input New Conditions’, introducir nuevas
condiciones para realizar un nuevo barrido; ‘Back to
Previous Conditions’, vuelve a la ventana inicial de
representación de cartografías volviendo además a
las condiciones iniciales; ‘Close’: cierra el programa
y borra las posibles variables creadas.
- ‘Help’: Abre la ayuda para la ventana de
representación del barrido.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 166
• Pantalla de visualización:
- Para cada condición: Gráfico 3-D de la lógica final.
- Menú desplegable inferior: Mediante esta pestaña se
accede a la visualización del barrido a las
condiciones introducidas del resto de variables
implantadas en el programa.
• Botones:
- ‘Select condition 1’: Al pulsar este botón se volverá
a la ventana principal de representación de
cartografías tomando como condiciones de entrada
los valores de ‘Condition 1’. De esta manera el
usuario podrá estudiar más en detalle esta lógica
final.
- ‘Select condition 2’: Al pulsar este botón se volverá
a la ventana principal de representación de
cartografías tomando como condiciones de entrada
los valores de ‘Condition 2’. De esta manera el
usuario podrá estudiar más en detalle esta lógica
final.
- ‘Select condition 3’: Al pulsar este botón se volverá
a la ventana principal de representación de
cartografías tomando como condiciones de entrada
los valores de ‘Condition 3’. De esta manera el
usuario podrá estudiar más en detalle esta lógica
final.
- ‘Select condition 4’: Al pulsar este botón se volverá
a la ventana principal de representación de
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 167
cartografías tomando como condiciones de entrada
los valores de ‘Condition 4’. De esta manera el
usuario podrá estudiar más en detalle esta lógica
final. En el ejemplo, el usuario ha seleccionado este
botón, yendo el programa a la siguiente pantalla:
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 168
Paso 6: Edición
A continuación se detallan los pasos a seguir para editar una
cartografía. Tras seleccionar el punto a editar (2296 rpm y 60.95
mm3/emb) de algunas de las formas explicadas en el Paso 4 aparecerá el
botón ‘EDIT’, que se deberá pulsar para pasar a las pantallas de edición de
cartografías.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 169
Paso 6.1: Propiedades de edición
En este paso se introducirá el nuevo valor del punto a editar, y se
fijarán una serie de opciones que la aplicación ofrece al usuario.
• Barra superior de menú:
- ‘File’: ‘Back’, para volver a la ventana de
representación de cartografías; ‘Close’, cierra el
programa y borra las posibles variables creadas.
- ‘Help’: Abre la ayuda para la ventana de
propiedades de edición.
• ‘NEW VALUE’: El ingeniero introducirá en este campo el
nuevo valor del punto a modificar.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 170
• ‘EDITION PROPERTIES’:
- ‘Maps to modify’: El usuario deberá seleccionar qué
mapas de los que interviene en la lógica final
editada modificar para obtener el valor deseado.
Como es evidente esta pantalla diferirá para cada
una de las lógicas, ya que cambiará el nombre de las
posibles matrices a editar.
- ‘Afected area’:
o ‘Only selected point’: Únicamente se desea
modificar el punto seleccionado.
o ‘Area around selected point’: Se desea editar
el área que rodea al punto seleccionado. Esta
opción sólo estará operativa cuando se haya
seleccionado editar el mapa base.
‘Define area’: Se define el tamaño del
área a editar.
‘Shape of area’: ‘Not smoothed area’
si se desea dar a todos los puntos del
área definida el mismo valor que el
del punto a editar;’Smoothed area’ si
se desea suavizar los cambios
(opción escogida en el ejemplo).
• Botones:
- ‘CONTINUE’ : Una vez introducidos los valores y
parámetros solicitados el programa recalcula la
lógica editada de tal manera que se obtienen los
valores solicitados modificando las matrices
marcadas. Al presionar este botón se pasará a las
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 171
pantallas de visualización de la edición de
cartografías.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 172
Paso 6.2: Representación de las modificaciones realizadas
El programa mostrará las modificaciones realizadas en la lógica
editada, comparando la cartografía modificada con la cartografía original.
Para ello, el programa ofrece al usuario diferentes pantallas en las
que se pueden visualizar las modificaciones desde distintos puntos de
vista, con objeto de facilitar el trabajo al ingeniero de calibración a la hora
de que este valide los cambios realizados o continúe modificando la
cartografía.
Desde cualquiera de las pantallas que a continuación se detallarán
se puede proceder a guardar los cambios realizados en formato de archivo
‘csv’, como se mostrará en el Paso 7.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 173
Paso 6.2.A: Comparación de los gráficos de cartografía original y
modificada (Original vs. Modified Graphs
Comparison)
Es la herramienta inicial de comparación de las cartografías, en la
que se muestran los gráficos 3-D y de isolíneas de cartografías original y
modificada, para así realizar una primera comprobación de la validez de la
edición.
• Barra superior de menú:
- ‘File’: ‘Back to File Selection’, para volver a la
ventana de selección de archivos; ‘Close’, cierra el
programa y borra las posibles variables creadas.
- ‘Save’: Procede al guardado de la cartografía
modificada en la carpeta ‘Saved denso files’.
- ‘Help’: Abre la ayuda para la ventana de
comparación del gráfico original y modificado.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 174
• Pantalla de visualización:
- ‘3-D graph’: Muestra en forma de gráfico 3-D el
mapa final de la lógica estudiada para la cartografía
original (‘Original Main timing 3-D graph’), y para la
cartografía modificada (‘Modified Main timing 3-D
graph’). El punto a editar será remarcado con un
círculo negro y el punto editado será remarcado con
un círculo blanco. Pulsando las gráficas podrán
rotarse si es requerido.
- ‘isolines graph’: Muestra en forma de gráfico de
isolíneas el mapa final de la lógica estudiada para la
cartografía original (‘Original Main timing isolines
graph’), y para la cartografía modificada (‘Modified
Main timing isolines graph’). El punto a editar será
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 175
remarcado con un círculo negro y el punto editado
será remarcado con un círculo blanco.
- Menú desplegable inferior: Mediante esta pestaña se
accede a la visualización del resto de pantallas de
representación de las modificaciones realizadas.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 176
Paso 6.2.B: Comparación de los valores numéricos de
cartografía original y modificada (Original vs.
Modified Matrix Values Comparison)
Se muestran los valores numéricos de la lógica final para la
cartografía original y la cartografía modificada.
• Barra superior de menú:
- ‘File’: ‘Back to File Selection’, para volver a la
ventana de selección de archivos; ‘Close’, cierra el
programa y borra las posibles variables creadas.
- ‘Save’: Procede al guardado de la cartografía
modificada en la carpeta ‘Saved denso files’.
- ‘Help’: Abre la ayuda para la ventana de
comparación del gráfico original y modificado.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 177
• Pantalla de visualización:
- Tabla de valores: Representación numérica de la
lógica final para la cartografía original y la
cartografía modificada. Los puntos que han sido
modificados estarán recuadrados en rojo.
- Menú desplegable inferior: Mediante esta pestaña se
accede a la visualización del resto de pantallas de
representación de las modificaciones realizadas.
• Botones:
- ‘VIEW BASE MAPS’: Pulsando este botón se accede
a la pantalla en la que se representan los mapas base
de la cartografía modificada que intervienen en el
cálculo de la lógica final editada (es decir, función
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 178
de la temperatura de refrigerante a la que se esté
trabajando).
- ‘VIEW CORRECTION MAPS’: Pulsando este botón
se accede a la pantalla en la que se representan los
mapas correcciones de la cartografía modificada. En
el ejemplo no hay ningún valor recuadrado ya que
no se selecciono editar alguno de los mapas de
correcciones.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 179
- ‘BACK’: Pulsando este botón se vuelve a la pantalla
de comparación de los valores numéricos de la
lógica final para la cartografía original y
modificada.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 180
Paso 6.2.C: Diferencia entre cartografía original y modificada
(Original - Modified Remainder)
Se muestra la resta de cartografía original y modificada, para poder
apreciar en cuanto se ha modificado el mapa final.
• Barra superior de menú:
- ‘File’: ‘Back to File Selection’, para volver a la
ventana de selección de archivos; ‘Close’, cierra el
programa y borra las posibles variables creadas.
- ‘Save’: Procede al guardado de la cartografía
modificada en la carpeta ‘Saved denso files’.
- ‘Help’: Abre la ayuda para la ventana de
comparación del gráfico original y modificado.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 181
• Pantalla de visualización:
- ‘3-D graph’: Muestra en forma de gráfico 3-D la
resta de mapas finales. Podrá rotarse si es requerido
pulsando sobre la propia gráfica.
- ‘isolines graph’: Muestra en forma de gráfico de
isolíneas la resta de mapas finales. Además se
aporta la regla de colores que los relaciona con el
valor de los puntos.
- Tabla de valores: Representación numérica de la
resta de mapas finales. Estarán recuadrados en rojo
los puntos editados.
- Menú desplegable inferior: Mediante esta pestaña se
accede a la visualización del resto de pantallas de
representación de las modificaciones realizadas.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 182
Paso 6.2.D: Representación de la cartografía modificada
(Modified Final Graphs and Values)
Por último en esta pantalla se representa únicamente la lógica final
estudiada de la cartografía modificada. Es una interfaz muy similar a la de
representación de cartografías explicada en el Paso 4.
• Barra superior de menú:
- ‘File’: ‘Back to File Selection’, para volver a la
ventana de selección de archivos; ‘Close’, cierra el
programa y borra las posibles variables creadas.
- ‘Save’: Procede al guardado de la cartografía
modificada en la carpeta ‘Saved denso files’.
- ‘Help’: Abre la ayuda para la ventana de comparación
del gráfico original y modificado.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 183
• Pantalla de visualización:
- ‘3-D graph’: Muestra en forma de gráfico 3-D el
mapa final de la cartografía modificada. Podrá
rotarse si es requerido pulsando sobre la propia
gráfica.
- ‘isolines graph’: Muestra en forma de gráfico de
isolíneas el mapa final de la cartografía modificada.
Además se aporta la regla de colores que los
relaciona con el valor de los puntos.
- Tabla de valores: Representación numérica del mapa
final de la de la cartografía modificada.
- Menú desplegable inferior: Mediante esta pestaña se
accede a la visualización del resto de pantallas de
representación de las modificaciones realizadas.
• Área de herramientas:
- ‘QUICK VIEW’: Como ya se ha explicado
anteriormente, con esta herramienta se permite
realizar un barrido rápido a distintas condiciones. Es
decir, el ingeniero podrá validar sus modificaciones
realizadas al cambiar las condiciones de ensayo.
- ‘SELECT POINT’: Permite seleccionar el punto a
editar en la gráfica de isolíneas con el ratón.
- ‘ENTER POINT’: Permite introducir a mano el
punto a editar. Para ello, se introducirán las
coordenadas del punto, primero eje de ordenadas, a
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 184
continuación eje de abcisas (por ejemplo: 1876.3,
16.4). Por último se pulsará el botón ‘OK’.
- ‘ERASE POINT’: Borra el punto que había sido
seleccionado para la edición.
Mediante el empleo de estos últimos botones, si así lo desease, el
usuario podría continuar editando nuevos puntos de la cartografía
modificada, hasta que lograse llegar a la calibración buscada. La edición
de los puntos sucesivos sería análoga a lo expuesto hasta ahora.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 185
Paso 7: Guardar los cambios efectuados
Una vez finalizada con la edición de la cartografía, se pueden
guardar los cambios en formato de archivo ‘csv’. Para comenzar con la
operación de guardado, se debe pulsar en botón ‘Save’ en la barra superior
de menú de cualquiera de las pantallas de edición.
• Barra superior de menú:
- ‘File’: ‘Back’, Para volver a la ventana de edición en
la que se encontrase; ‘Close’, cierra el programa y
borra las posibles variables creadas.
- ‘Help’: Abre la ayuda para la ventana de guardado
de datos.
ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO 186
• Campo en blanco:
- ‘NAME OF THE NEW FILE’: El usuario introducirá
el nombre con el que quiere guardar el archivo ‘csv’
con las modificaciones realizadas. Por defecto, este
nuevo archivo quedará guardado en la carpeta
‘Saved denso files’.
• Botones:
- ‘SAVE’: Procede al guardado de datos.
ANEXO B
MANUAL DEL PROGRAMADOR
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 188
Anexo B: Manual del Programador
B.1. Requerimientos del sistema
El programa se desarrolla utilizando el programa de cálculo matricial
Matlab, por las excelentes prestaciones que ofrece éste en cuanto al manejo de
matrices de datos. Los únicos requerimientos para la ejecución del programa
objeto del proyecto son los derivados de la utilización del mencionado programa
Matlab, y que pueden resumirse en:
• Ordenador personal con capacidades gráficas.
• Sistema Operativo Windows XP
• Matlab vers. 6.5
Dado que existen versiones de Matlab para otros sistemas operativos como
UNIX, el programa desarrollado podría ser utilizado en estaciones de trabajo
gráficas basadas en este sistema operativo.
Es conveniente instalar en el mismo equipo en que se desea ejecutar el programa
el software INCA PC, herramienta informática empleada por los ingenieros de
tuning para manejar y cargar las cartografías en los motores al realizar sus ensayos
de calibración.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 189
B.2. Lista de subprogramas de la aplicación
Debido a la gran flexibilidad buscada en el avance del programa de manera
que la ejecución no tenga por qué ser lineal, pudiendo el programa avanzar y
volver atrás múltiples veces, es necesario la subdivisión de éste en pequeños
escalones de manera que cada uno tenga un cometido diferente y se vayan
llamado unos a otros en función del camino que se esté siguiendo.
Cada uno de estos escalones se representa por un archivo ‘.m’ de Matlab,
componiéndose el programa final de un conjunto de archivos ‘.m’ que se enlazan
entre si al ejecutarse la aplicación.
A continuación se listan cada uno de estos subprogramas o archivos ‘.m’,
añadiendo a cada uno de ellos una breve descripción de la función que cumplen:
abrir_archivo: Permite elegir la variable o directorio a abrir.
archivo_cargar: Permite elegir uno de los archivos existentes en la
carpeta predeterminada ‘Saved denso files’.
archivo_csv: Permite seleccionar el directorio donde vamos a buscar el
archivo ‘csv’ que luego editaremos.
ayuda1: Establece la ayuda para la ventana de método de adquisición.
ayuda2: Establece la ayuda para la ventana de introducción de datos.
ayuda3: Establece la ayuda para la ventana de representación de
cartografías.
ayuda4: Establece la ayuda para la ventana de introducción de datos en la
herramienta de barrido.
ayuda5: Establece la ayuda para la ventana de representación del barrido.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 190
ayuda6: Establece la ayuda para la ventana de selección de opciones
posibles de edición.
ayuda7: Establece la ayuda para la ventana de comparación de mapas de
isolíneas y 3 – D de cartografía inicial y modificada.
ayuda8: Establece la ayuda para la ventana de comparación de valores
numéricos finales de cartografía inicial y modificada.
ayuda8b: Establece la ayuda para la ventana de visualización de valores
numéricos de los mapas base de la cartografía modificada.
ayuda8c: Establece la ayuda para la ventana de visualización de valores
numéricos de los mapas de correcciones de la cartografía modificada.
ayuda9: Establece la ayuda para la ventana de visualización de la
diferencia de cartografía inicial y modificada.
ayuda10: Establece la ayuda para la visualización de la cartografía
modificada.
ayuda10b: Establece la ayuda para la ventana de representación del
barrido durante la edición.
ayuda11: Establece la ayuda para la ventana guardar los cambios
realizados.
calcular: Lee el archivo ‘.csv’ y calcula las lógicas de todas las
cartografías.
calcularb: Calculo de las lógicas finales a las 4 condiciones establecidas
para el barrido.
cambio_matrices_qafter: Como se modificarán las matrices originales
‘.csv’ de la lógica cantidad de inyección posterior a la principal.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 191
cambio_matrices_qpre: Como se modificarán las matrices originales
‘.csv’ de la lógica cantidad de inyección previa a la principal.
cambio_matrices_railp: Como se modificarán las matrices originales
‘.csv’ de la lógica presión de rail.
cambio_matrices_tafter: Como se modificarán las matrices originales
‘.csv’ de la lógica separación de inyección posterior a la principal.
cambio_matrices_tmain: Como se modificarán las matrices originales
‘.csv’ de la lógica avance de la inyección principal.
cambio_matrices_tpre: Como se modificarán las matrices originales
‘.csv’ de la lógica avance de la inyección previa a la principal.
cargar: Carga los archivos elegidos en archivos guardados e inicia la toma
de datos.
cargar_csv: Carga el archivo seleccionado cuando utilizamos el método
de importación de ‘.csv’ e inicia la toma de datos.
conservar_cambios_qafter: Graba las matrices y vectores modificados de
la lógica editada en las variables internas de Matlab para la lógica
demanda de inyección posterior a la principal.
conservar_cambios_qpre: Graba las matrices y vectores modificados de
la lógica editada en las variables internas de Matlab para la lógica
demanda de inyección previa a principal.
conservar_cambios_railp: Graba las matrices y vectores modificados de
la lógica editada en las variables internas de Matlab para la lógica presión
de rail.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 192
conservar_cambios_tafter: Graba las matrices y vectores modificados de
la lógica editada en las variables internas de Matlab para la lógica
separación de inyección posterior a la principal.
conservar_cambios_tmain: Graba las matrices y vectores modificados de
la lógica editada en las variables internas de Matlab para la lógica avance
de la inyección principal.
conservar_cambios_tpre: Graba las matrices y vectores modificados de
la lógica editada en las variables internas de Matlab para la lógica avance
de la inyección previa a la principal.
copia_matrices_qafter: Graba las matrices y vectores modificados de la
lógica editada en las variables internas de Matlab para la lógica demanda
de inyección posterior a la principal.
copia_matrices_qpre: Graba las matrices y vectores modificados de la
lógica editada en las variables internas de Matlab para la lógica demanda
de inyección previa a principal.
copia_matrices_railp: Graba las matrices y vectores modificados de la
lógica editada en las variables internas de Matlab para la lógica presión de
rail.
copia_matrices_tafter: Graba las matrices y vectores modificados de la
lógica editada en las variables internas de Matlab para la lógica separación
de inyección posterior a la principal.
copia_matrices_tmain: Graba las matrices y vectores modificados de la
lógica editada en las variables internas de Matlab para la lógica avance de
la inyección principal.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 193
copia_matrices_tpre: Graba las matrices y vectores modificados de la
lógica editada en las variables internas de Matlab para la lógica avance de
la inyección previa a la principal.
copypatm: En la opción barrido, función para copiar la variable patm de
la condición 1 al resto de condiciones.
copytha: En la opción barrido, función para copiar la variable tha de la
condición 1 al resto de condiciones.
copythw: En la opción barrido, función para copiar la variable thw de la
condición 1 al resto de condiciones.
creditos: Da la información sobre el programa y los créditos.
editar1_qafter: Ofrece las diversas opciones de edición e inicia ésta para
la lógica demanda de inyección posterior a la principal.
editar1_qpre: Ofrece las diversas opciones de edición e inicia ésta para la
lógica demanda de inyección previa a principal.
editar1_railp: Ofrece las diversas opciones de edición e inicia ésta para la
lógica presión de rail.
editar1_tafter: Ofrece las diversas opciones de edición e inicia ésta para
la lógica separación de inyección posterior a la principal.
editar1_tmain: Ofrece las diversas opciones de edición e inicia ésta para
la lógica avance de la inyección principal.
editar1_tpre: Ofrece las diversas opciones de edición e inicia ésta para la
lógica avance de la inyección previa a la principal.
editar2_qafter: Aviso de error en caso de que falte algún campo por
introducir para la lógica demanda de inyección posterior a la principal.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 194
editar2_qpre: Aviso de error en caso de que falte algún campo por
introducir al editar la lógica demanda de inyección previa a la principal.
editar2_railp: Aviso de error en caso de que falte algún campo por
introducir al editar la lógica presión de rail.
editar2_tafter: Aviso de error en caso de que falte algún campo por
introducir al editar la lógica separación de inyección posterior a la
principal.
editar2_tmain: Aviso de error en caso de que falte algún campo por
introducir al editar la lógica avance de la inyección principal.
editar2_tpre: Aviso de error en caso de que falte algún campo por
introducir al editar la lógica avance de inyección previa a la principal.
editar3_qafter: Realiza todas las operaciones de cálculo de los factores de
corrección de las matrices y hace las modificaciones sobre éstas para cada
punto al editar la lógica demanda de inyección posterior a la principal.
También llama a la representación de la cartografía modificada.
editar3_qpre: Realiza todas las operaciones de cálculo de los factores de
corrección de las matrices y hace las modificaciones sobre éstas para cada
punto al editar la lógica demanda de inyección previa a la principal.
También llama a la representación de la cartografía modificada.
editar3_railp: Realiza todas las operaciones de cálculo de los factores de
corrección de las matrices y hace las modificaciones sobre éstas para cada
punto al editar la lógica presión de rail. También llama a la representación
de la cartografía modificada.
editar3_tafter: Realiza todas las operaciones de cálculo de los factores de
corrección de las matrices y hace las modificaciones sobre éstas para cada
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 195
punto al editar la lógica separación de inyección posterior a la principal.
También llama a la representación de la cartografía modificada.
editar3_tmain: Realiza todas las operaciones de cálculo de los factores de
corrección de las matrices y hace las modificaciones sobre éstas para cada
punto al editar la lógica avance de la inyección principal. También llama a
la representación de la cartografía modificada.
editar3_tpre: Realiza todas las operaciones de cálculo de los factores de
corrección de las matrices y hace las modificaciones sobre éstas para cada
punto al editar la lógica avance de inyección previa a la principal. También
llama a la representación de la cartografía modificada.
editmbase: Función para modificar los mapas base de las lógicas que
cuentan con 6 mapas base.
editmbase2: Función para modificar los mapas base de las lógicas que
cuentan con 3 mapas base.
EGRobjair: Realiza los cálculos de la lógica caudal de aire objetivo de la
válvula EGR.
EGRsteps: Realiza los cálculos de la lógica de la posición de la válvula
EGR.
escribir: Debe meter de donde empieza y donde acaba la matriz con su
nombre a la hora de escribir los mapas modificados en el nuevo archivo
generado.
guardar_aviso1: Cuando se va a editar mas de un punto, aviso al usuario
en caso de que no se haya salvado lo anterior. Asociado a la variable
auxiliar ‘salvado’.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 196
guardar_aviso2: Cuando se va a abandonar el área de edición volviendo
al paso de cargar nuevo archivo, advierte al usuario en caso de que no se
haya salvado lo anterior. Asociado a la variable auxiliar ‘salvado’.
guardar_aviso3: Cuando se va a abandonar el programa, advierte al
usuario en caso de que no se haya salvado lo anterior. Asociado a la
variable auxiliar ‘salvado’.
guardar_csv: Inicia el proceso de guardar archivo preguntando el nombre
de éste.
guardar_csv2: Guarda bajo el nombre especificado el archivo modificado
‘.csv’.
indexar: Función para extraer una columna de la matriz 'vxy', a partir de
la interpolación de 'var' en el eje 'vx'
indexar2: Función para extraer una fila de la matriz 'vxy', a partir de la
interpolación de 'var' en el eje 'vy'.
iniciar_calculos: Recoge los valores introducidos de las variables e inicia
el proceso de calculo de mapas.
iniciar_calculosbarrido: Recoge los valores introducidos de las variables
e inicia el proceso de calculo de mapas en el barrido.
iniciar_calculosbarridoedicion: Recoge los valores introducidos de las
variables e inicia el proceso de calculo de mapas en el barrido durante la
edición.
iniciar_datos: Pide los datos requeridos para ejecutar el programa.
iniciar_datos2: Se utiliza como paso intermedio para las variables de
entrada. Es necesario para el posterior enlace con la herramienta barrido.
iniciar_datosbarrido: Entrada de datos para el barrido de condiciones.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 197
iniciar_datosbarridoedicion: Entrada de datos para el barrido de
condiciones en la edición.
INICIO: Aplicación que inicia la ejecución del programa.
interpolacion: Interpola las matrices enteras en función de los dos ejes
simultáneamente.
interpolacion2: Interpola en vectores.
interador_qafter: Busca la solución adecuada para el factor de corrección
que dará el valor exigido en el punto elegido al editar la lógica demanda de
inyección posterior a la principal.
interador_qpre: Busca la solución adecuada para el factor de corrección
que dará el valor exigido en el punto elegido al editar la lógica demanda de
inyección previa a la principal.
interador_railp: Busca la solución adecuada para el factor de corrección
que dará el valor exigido en el punto elegido al editar la lógica presión de
rail.
interador_tafter: Busca la solución adecuada para el factor de corrección
que dará el valor exigido en el punto elegido al editar la lógica separación
de inyección posterior a la principal.
interador_tmain: Busca la solución adecuada para el factor de corrección
que dará el valor exigido en el punto elegido al editar la lógica avance de
la inyección principal.
interador_tpre: Busca la solución adecuada para el factor de corrección
que dará el valor exigido en el punto elegido al editar la lógica avance de
inyección previa a la principal.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 198
leer: Lee los datos del archivo ‘.csv’ y los transforma en matrices
numéricas.
limithumos: Realiza los cálculos para la lógica del límite de humos.
limitpar: Realiza los cálculos para la lógica del límite de par.
lista_edicion1: Para algunas de las lógicas, dependiendo de los mapas a
editar seleccionados por el usuario, se habilitaran unas u otras opciones de
edición.
lista_edicion1c: Para algunas de las lógicas, dependiendo de los mapas a
editar seleccionados por el usuario, se habilitaran unas u otras opciones de
edición.
lista_edicion2: Para algunas de las lógicas, dependiendo de los mapas a
editar seleccionados por el usuario, se habilitaran unas u otras opciones de
edición.
lista_edicion2b: Para algunas de las lógicas, dependiendo de los mapas a
editar seleccionados por el usuario, se habilitaran unas u otras opciones de
edición.
lista_edicion2c: Para algunas de las lógicas, dependiendo de los mapas a
editar seleccionados por el usuario, se habilitaran unas u otras opciones de
edición.
lista_qafter: Crea la lista de puntos a editar en la representación de la
cartografía que aparece y se oculta para la lógica demanda de inyección
posterior a la principal.
lista_qafteredicion: Crea la lista de puntos a editar en la representación de
la cartografía modificada que aparece y se oculta para la lógica demanda
de inyección posterior a la principal.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 199
lista_qpre: Crea la lista de puntos a editar en la representación de la
cartografía que aparece y se oculta para la lógica demanda de inyección
previa a la principal.
lista_qpreedicion: Crea la lista de puntos a editar en la representación de
la cartografía modificada que aparece y se oculta para la lógica demanda
de inyección previa a la principal.
lista_railp: Crea la lista de puntos a editar en la representación de la
cartografía que aparece y se oculta para la lógica presión de rail.
lista_railpedicion: Crea la lista de puntos a editar en la representación de
la cartografía modificada que aparece y se oculta para la lógica presión de
rail.
lista_tafter: Crea la lista de puntos a editar en la representación de la
cartografía que aparece y se oculta para la lógica separación de la
inyección posterior a la principal.
lista_tafteredicion: Crea la lista de puntos a editar en la representación de
la cartografía modificada que aparece y se oculta para la lógica separación
de la inyección posterior a la principal.
lista_tmain: Crea la lista de puntos a editar en la representación de la
cartografía que aparece y se oculta para la lógica avance de la inyección
principal.
lista_tmainedicion: Crea la lista de puntos a editar en la representación de
la cartografía modificada que aparece y se oculta para la lógica avance de
la inyección principal.
lista_tpre: Crea la lista de puntos a editar en la representación de la
cartografía que aparece y se oculta para la lógica avance de la inyección
previa a la principal.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 200
lista_tpreedicion: Crea la lista de puntos a editar en la representación de
la cartografía modificada que aparece y se oculta para la lógica avance de
la inyección previa a la principal.
qafter: Realiza los cálculos para la lógica de la demanda de inyección
posterior a la principal.
qafter_edicion: Realiza los cálculos para la lógica de la demanda de
inyección posterior a la principal teniendo en cuenta el factor de
corrección y a que matrices afecta.
qpre: Realiza los cálculos para la lógica de la demanda de inyección
previa a la principal.
qpre_edicion: Realiza los cálculos para la lógica de la demanda de
inyección previa a la principal teniendo en cuenta el factor de corrección y
a que matrices afecta.
railp: Realiza los cálculos para la lógica de presión de rail.
railp_edicion: Realiza los cálculos para la lógica de presión de rail
teniendo en cuenta el factor de corrección y a que matrices afecta.
representar_barrido_EGRobjair: Representa la cartografía en 3-D de
caudal de aire objetivo de la válvula EGR a distintas condiciones, para así
realizar un barrido rápido.
representar_barrido_EGRsteps: Representa la cartografía en 3-D de la
posición de la válvula EGR a distintas condiciones, para así realizar un
barrido rápido.
representar_barrido_limithumos: Representa la cartografía en 3-D del
limite de humos a distintas condiciones, para así realizar un barrido rápido.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 201
representar_barrido_limitpar: Representa la cartografía en 3-D del
limite de par a distintas condiciones, para así realizar un barrido rápido.
representar_barrido_qafter: Representa la cartografía en 3-D de
demanda de inyección posterior a la principal a distintas condiciones, para
así realizar un barrido rápido.
representar_barrido_qmain: Representa la cartografía en 3-D de la
demanda de inyección principal a distintas condiciones, para así realizar
un barrido rápido.
representar_barrido_qpre: Representa la cartografía en 3-D de la
demanda de inyección previa a la principal a distintas condiciones, para así
realizar un barrido rápido.
representar_barrido_railp: Representa la cartografía en 3-D de la
presión del rail a distintas condiciones, para así realizar un barrido rápido.
representar_barrido_tafter: Representa la cartografía en 3-D de
separación de inyección posterior a la principal a distintas condiciones,
para así realizar un barrido rápido.
representar_barrido_tmain: Representa la cartografía en 3-D del avance
principal a distintas condiciones, para así realizar un barrido rápido.
representar_barrido_tpre: Representa la cartografía en 3-D del avance
de inyección previa a la principal a distintas condiciones, para así realizar
un barrido rápido.
representar_barrido_vntduty: Representa la cartografía en 3-D de
posición de los vanos del turbo a distintas condiciones, para así realizar un
barrido rápido.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 202
representar_barrido_vntobjpres: Representa la cartografía en 3-D de
presión de soplado objetivo del turbo a distintas condiciones, para así
realizar un barrido rápido.
representar_edicion_qafter1: Representa las graficas de 3 - D e isolíneas
de la cartografía original comparada con la cartografía modificada para la
lógica demanda de inyección posterior a la principal.
representar_edicion_qafter2: Representa los valores finales de las
matrices de la cartografía origina y de la modificada para la lógica
demanda de inyección posterior a la principal.
representar_edicion_qafter2b: Representa los mapas base editados para
la lógica demanda de inyección posterior a la principal.
representar_edicion_qafter3: Representa la diferencia de cartografía
original con la cartografía modificada para la lógica demanda de inyección
posterior a la principal.
representar_edicion_qafter4: Representa las graficas de isolíneas y 3-D
así como la tabla con los valores de la cartografía modificada para la
lógica demanda de inyección posterior a la principal.
representar_edicion_qafter4b: Representa en 3-D la cartografía editada
a distintas condiciones, para así realizar un barrido rápido y validar los
cambios realizados para la lógica demanda de inyección posterior a la
principal.
representar_edicion_qpre1: Representa las graficas de 3 - D e isolíneas
de la cartografía original comparada con la cartografía modificada para la
lógica demanda de inyección previa a la principal.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 203
representar_edicion_qpre2: Representa los valores finales de las
matrices de la cartografía origina y de la modificada para la lógica
demanda de inyección previa a la principal.
representar_edicion_qpre2b: Representa los mapas base editados para la
lógica demanda de inyección previa a la principal.
representar_edicion_qpre2c: Representa los mapas de correcciones
editados para la lógica demanda de inyección previa a la principal.
representar_edicion_qpre3: Representa la diferencia de cartografía
original con la cartografía modificada para la lógica demanda de inyección
previa a la principal.
representar_edicion_qpre4: Representa las graficas de isolíneas y 3-D
así como la tabla con los valores de la cartografía modificada para la
lógica demanda de inyección previa a la principal.
representar_edicion_qpre4b: Representa en 3-D la cartografía editada a
distintas condiciones, para así realizar un barrido rápido y validar los
cambios realizados para la lógica demanda de inyección previa a la
principal.
representar_edicion_railp1: Representa las graficas de 3 - D e isolíneas
de la cartografía original comparada con la cartografía modificada para la
lógica presión de rail.
representar_edicion_railp2: Representa los valores finales de las
matrices de la cartografía origina y de la modificada para la lógica presión
de rail.
representar_edicion_railp2b: Representa los mapas base editados para la
lógica presión de rail.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 204
representar_edicion_railp2c: Representa los mapas de correcciones
editados para la lógica presión de rail.
representar_edicion_railp3: Representa la diferencia de cartografía
original con la cartografía modificada para la lógica presión de rail.
representar_edicion_railp4: Representa las graficas de isolíneas y 3-D
así como la tabla con los valores de la cartografía modificada para la
lógica presión de rail.
representar_edicion_railp4b: Representa en 3-D la cartografía editada a
distintas condiciones, para así realizar un barrido rápido y validar los
cambios realizados para la lógica presión de rail.
representar_edicion_tafter1: Representa las graficas de 3 - D e isolíneas
de la cartografía original comparada con la cartografía modificada para la
lógica separación de la inyección posterior a la principal.
representar_edicion_tafter2: Representa los valores finales de las
matrices de la cartografía origina y de la modificada para la lógica
separación de la inyección posterior a la principal.
representar_edicion_tafter2b: Representa los mapas base editados para
la lógica separación de la inyección posterior a la principal.
representar_edicion_tafter3: Representa la diferencia de cartografía
original con la cartografía modificada para la lógica separación de la
inyección posterior a la principal.
representar_edicion_tafter4: Representa las graficas de isolíneas y 3-D
así como la tabla con los valores de la cartografía modificada para la
lógica separación de la inyección posterior a la principal.
representar_edicion_tafter4b: Representa en 3-D la cartografía editada a
distintas condiciones, para así realizar un barrido rápido y validar los
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 205
cambios realizados para la lógica separación de la inyección posterior a la
principal.
representar_edicion_tmain1: Representa las graficas de 3 - D e isolíneas
de la cartografía original comparada con la cartografía modificada para la
lógica avance de la inyección principal.
representar_edicion_tmain2: Representa los valores finales de las
matrices de la cartografía origina y de la modificada para la lógica avance
de la inyección principal.
representar_edicion_tmain2b: Representa los mapas base editados para
la lógica avance de la inyección principal.
representar_edicion_tmain2c: Representa los mapas de correcciones
editados para la lógica avance de la inyección principal.
representar_edicion_tmain3: Representa la diferencia de cartografía
original con la cartografía modificada para la lógica avance de la inyección
principal.
representar_edicion_tmain4: Representa las graficas de isolíneas y 3-D
así como la tabla con los valores de la cartografía modificada para la
lógica avance de la inyección principal.
representar_edicion_tmain4b: Representa en 3-D la cartografía editada a
distintas condiciones, para así realizar un barrido rápido y validar los
cambios realizados para la lógica avance de la inyección principal.
representar_edicion_tpre1: Representa las graficas de 3 - D e isolíneas
de la cartografía original comparada con la cartografía modificada para la
lógica avance de la inyección previa a la principal.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 206
representar_edicion_tpre2: Representa los valores finales de las matrices
de la cartografía origina y de la modificada para la lógica avance de la
inyección previa a la principal.
representar_edicion_tpre2b: Representa los mapas base editados para la
lógica avance de la inyección previa a la principal.
representar_edicion_tpre2c: Representa los mapas de correcciones
editados para la lógica avance de la inyección previa a la principal.
representar_edicion_tpre3: Representa la diferencia de cartografía
original con la cartografía modificada para la lógica avance de la inyección
previa a la principal.
representar_edicion_tpre4: Representa las graficas de isolíneas y 3-D así
como la tabla con los valores de la cartografía modificada para la lógica
avance de la inyección previa a la principal.
representar_edicion_tpre4b: Representa en 3-D la cartografía editada a
distintas condiciones, para así realizar un barrido rápido y validar los
cambios realizados para la lógica avance de la inyección previa a la
principal.
representar_EGRobjair: Representa la cartografía final en gráficos de 3
– D, isolíneas y tabla de valores numéricos para la lógica caudal de aire
objetivo de la válvula EGR.
representar_EGRsteps: Representa la cartografía final en gráficos de 3 –
D, isolíneas y tabla de valores numéricos para la lógica posición de la
válvula EGR.
representar_limithumos: Representa la cartografía final en gráficos de 3
– D, isolíneas y tabla de valores numéricos para la lógica limite de humos.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 207
representar_limitpar: Representa la cartografía final en gráficos de 3 –
D, isolíneas y tabla de valores numéricos para la lógica limite de par.
representar_qafter: Representa la cartografía final en gráficos de 3 – D,
isolíneas y tabla de valores numéricos para la lógica demanda de inyección
posterior a la principal.
representar_qmain: Representa la cartografía final en gráficos de 3 – D,
isolíneas y tabla de valores numéricos para la lógica demanda de inyección
principal.
representar_qpre: Representa la cartografía final en gráficos de 3 – D,
isolíneas y tabla de valores numéricos para la lógica demanda de inyección
previa a la principal.
representar_railp: Representa la cartografía final en gráficos de 3 – D,
isolíneas y tabla de valores numéricos para la lógica presión de rail.
representar_tafter: Representa la cartografía final en gráficos de 3 – D,
isolíneas y tabla de valores numéricos para la lógica separación de la
inyección posterior a la principal.
representar_tmain: Representa la cartografía final en gráficos de 3 – D,
isolíneas y tabla de valores numéricos para la lógica avance de la
inyección principal.
representar_tpre: Representa la cartografía final en gráficos de 3 – D,
isolíneas y tabla de valores numéricos para la lógica avance de la
inyección previa a la principal.
representar_vntduty: Representa la cartografía final en gráficos de 3 – D,
isolíneas y tabla de valores numéricos para la lógica posición de los vanos
del turbo.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 208
representar_vntobjpres: Representa la cartografía final en gráficos de 3
– D, isolíneas y tabla de valores numéricos para la lógica presión de
soplado objetivo del turbo.
tafter_edicion: Realiza los cálculos para la lógica separación de la
inyección posterior a la principal teniendo en cuenta el factor de
corrección y a que matrices afecta.
timingafter: Realiza los cálculos para la lógica separación de la inyección
posterior a la principal.
timingmain: Realiza los cálculos para la lógica avance de la inyección
principal.
timingpre: Realiza los cálculos para la lógica avance de la inyección
previa a la principal.
tmain_edicion: Realiza los cálculos para la lógica avance de la inyección
principal teniendo en cuenta el factor de corrección y a que matrices
afecta.
tpre_edicion: Realiza los cálculos para la lógica avance de la inyección
previa a la principal teniendo en cuenta el factor de corrección y a que
matrices afecta.
vntduty: Realiza los cálculos para la lógica posición de los vanos del
turbo.
vntobjpres: Realiza los cálculos para la lógica presión de soplado objetivo
del turbo.
zona_cambio_qafter: Permite modificar puntos de las matrices afectadas
por la edición en regiones próximas al punto clave para suavizar los
cambios para la lógica demanda de inyección posterior a la principal.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 209
zona_cambio_qpre: Permite modificar puntos de las matrices afectadas
por la edición en regiones próximas al punto clave para suavizar los
cambios para la lógica demanda de inyección previa a la principal.
zona_cambio_railp: Permite modificar puntos de las matrices afectadas
por la edición en regiones próximas al punto clave para suavizar los
cambios para la lógica presión de rail.
zona_cambio_tafter: Permite modificar puntos de las matrices afectadas
por la edición en regiones próximas al punto clave para suavizar los
cambios para la lógica separación de la inyección posterior a la principal.
zona_cambio_tmain: Permite modificar puntos de las matrices afectadas
por la edición en regiones próximas al punto clave para suavizar los
cambios para la lógica avance de la inyección principal.
zona_cambio_tpre: Permite modificar puntos de las matrices afectadas
por la edición en regiones próximas al punto clave para suavizar los
cambios para la lógica avance de la inyección previa a la principal.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 210
B3. Diagramas de bloque del programa
Los diagramas de bloques se presentan como una herramienta muy útil en
el estudio de aplicaciones compuestas por múltiples subprogramas, como es el
caso del programa desarrollado. Una vez descrita la función de cada uno de los
subprogramas en el apartado anterior, en el presente apartado se podrá ver como
se relacionan entre sí, mediante el empleo de los diagramas de bloques.
Por la naturaleza del programa, se podría considerar que éste está
compuesto por un tronco principal por el que es necesario pasar al iniciar la
aplicación, y una serie de ramas paralelas entre sí que representan cada una de las
variables implantadas en la aplicación. Dado que cada una de estas ramas se
ejecuta de manera análoga, en el manual que aquí se presenta se incluirán
únicamente los diagramas de bloques representando la variable avance de la
inyección principal, pudiéndose deducir fácilmente a partir del listado de
programas anterior las ramas del resto de variables.
En las siguientes páginas se representarán por tanto los siguientes
diagramas:
- Diagrama inicial. Es el tronco del árbol común para todas las
lógicas y que se debe recorrer siempre que se ejecute el programa,
sea cual sea la variable elegida.
- Diagrama de visualización de resultados. A partir del subprograma
en el que se representan los resultados específicos de cada lógica
en función de las condiciones introducidas por el usuario, se
representan mediante este diagrama los subprogramas que dan
lugar a las distintas herramientas de visualización que puede llevar
a cabo el usuario.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 211
- Diagrama de edición. A partir del subprograma en el que se
representan los resultados específicos de cada lógica en función de
las condiciones introducidas por el usuario, se representan
mediante este diagrama los subprogramas que dan lugar a la
edición de puntos, así como la generación de un nuevo archivo
‘.csv’
- Diagrama de visualización de resultados editados. A partir del
subprograma en el que se representan la cartografía modificada
durante la edición, se representan mediante este diagrama los
subprogramas que dan lugar a las distintas herramientas de
validación de los cambios que puede llevar a cabo el usuario
A la hora de interpretar el diagrama, es conveniente saber que:
- Dentro de cada caja se encuentra el subprograma que se ejecuta en
ese paso.
- El color azul se utiliza para las vías normales de avance en la
ejecución de la aplicación.
- El color rojo se utiliza para los caminos de retroceso de la
aplicación.
- El color verde se utiliza para representar los datos que utilizan los
subprogramas, pudiendo estos ser adquiridos del exterior, llevarán
asociados flechas verdes; o bien se adquieren de subprogramas
anteriores, llevando asociados flechas azules.
- El color naranja se utiliza para las salidas del programa, es decir,
los archivos creados.
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 212
Diagrama inicial.
I N I C I O
iniciar_datos
archivo_csv
abrir_archivo
cargar_csv
Ruta directorio
Nombre directorio o archivo
Cancel
Cancel
Si es un directorio o un archivo diferente de ‘csv’
Nombre archivo ‘csv’
ImportCSV File
Open
Open
archivo_cargar
cargar
Nombre archivo ‘csv’
LoadSaved File
Open
Nombre archivo ‘csv’
Cancel
Back
Condiciones iniciales: THA, THW, PATM
iniciar_datos2
iniciar_calculos
calcular
leer
Continue
Si datos incorrectos
Si datos correctos
Archivo‘csv’
Lectura de las matrices correspondientes a cada lógica
Matrices de corrección en ejes originales
Matrices de corrección en ejes modificados
interpolación
Matrices de corrección en ejes originales
Matrices de corrección en ejes modificados
interpolación2
railptimingafter
qafter
limitpar
limithumos
vntduty
vntobjpres
egrobjair
egrsteps
timingmain
qmain
qpre
timingpre
Back
representar_tmain
representar_tgpre
representar_tgafter
representar_limithumos
representar_vntduty
representar_egrsteps
representar_qmain
representar_qpre
representar_qafter
representar_limitpar
representar_vntobjpres
representar_egrobjair
representar_railp
I N I C I O
iniciar_datos
archivo_csv
abrir_archivo
cargar_csv
Ruta directorio
Nombre directorio o archivo
Cancel
Cancel
Si es un directorio o un archivo diferente de ‘csv’
Nombre archivo ‘csv’
ImportCSV File
Open
Open
archivo_cargar
cargar
Nombre archivo ‘csv’
LoadSaved File
Open
Nombre archivo ‘csv’
Cancel
Back
Condiciones iniciales: THA, THW, PATM
iniciar_datos2
iniciar_calculos
calcular
leer
Continue
Si datos incorrectos
Si datos correctos
Archivo‘csv’
Lectura de las matrices correspondientes a cada lógica
Matrices de corrección en ejes originales
Matrices de corrección en ejes modificados
interpolación
Matrices de corrección en ejes originales
Matrices de corrección en ejes modificados
interpolación2
railptimingafter
qafter
limitpar
limithumos
vntduty
vntobjpres
egrobjair
egrsteps
timingmain
qmain
qpre
timingpre
railptimingafter
qafter
limitpar
limithumos
vntduty
vntobjpres
egrobjair
egrsteps
timingmain
qmain
qpre
timingpre
Back
representar_tmain
representar_tgpre
representar_tgafter
representar_limithumos
representar_vntduty
representar_egrsteps
representar_qmain
representar_qpre
representar_qafter
representar_limitpar
representar_vntobjpres
representar_egrobjair
representar_railp
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 213
Diagrama de visualización de resultados.
representar_edicion_tmain4
guardar_aviso1
conservar_cambios_tmain
editar1_tmain
BackEdit
Ignore
Nuevo punto a editar
iniciar_datosbarrido edicion
iniciar_calculosbarridoedicion
representar_edicion_tmain4b
Back Quickview
Continue
Cálculo de la lógica para las cuatro
nuevas condiciones
Input newconditions
Select condition1THA1, THW1, PATM1
Select condition2THA2, THW2, PATM2
Select condition3THA3, THW3, PATM3
Select condition4THA4, THW4, PATM4
Back to previouscondictionsTHA, THW, PATM
representar_edicion_tmain4
guardar_aviso1
conservar_cambios_tmain
editar1_tmain
BackEdit
Ignore
Nuevo punto a editar
iniciar_datosbarrido edicion
iniciar_calculosbarridoedicion
representar_edicion_tmain4b
Back Quickview
Continue
Cálculo de la lógica para las cuatro
nuevas condiciones
Input newconditions
Select condition1THA1, THW1, PATM1
Select condition2THA2, THW2, PATM2
Select condition3THA3, THW3, PATM3
Select condition4THA4, THW4, PATM4
Back to previouscondictionsTHA, THW, PATM
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 214
Diagrama de edición
representar_tmain
editar1_tmain
editar2_tmain
editar3_tmain
Mapas a editar
Back
Si faltan campos por introducir
Edit
Continue
Punto a editar
Área a editarNuevo Valor
Opciones de edición seleccionadas
Matrices originales, condiciones de edición
iterador_tmain
tmain_edicion
cambio_matrices_tmain
zona_cambio_tmain
copia_matrices_tmain
Valor requerido
Factor corrección
Matrices modificadas
representar_edicion_tmain2
representar_edicion_tmain2b
representar_edicion_tmain3
representar_edicion_tmain2c
representar_edicion_tmain1
representar_edicion_tmain4
Back to File Selection
archivo_cargar
Save
conservar_cambios_tmain
guardar_csv
guardar_csv2
escribir
Back
Nuevo archivo ‘csv’
Save
representar_tmain
editar1_tmain
editar2_tmain
editar3_tmain
Mapas a editar
Back
Si faltan campos por introducir
Edit
Continue
Punto a editar
Área a editarNuevo Valor
Opciones de edición seleccionadas
Matrices originales, condiciones de edición
iterador_tmain
tmain_edicion
cambio_matrices_tmain
zona_cambio_tmain
copia_matrices_tmain
Valor requerido
Factor corrección
iterador_tmain
tmain_edicion
cambio_matrices_tmain
zona_cambio_tmain
copia_matrices_tmain
Valor requerido
Factor corrección
Matrices modificadas
representar_edicion_tmain2
representar_edicion_tmain2b
representar_edicion_tmain3
representar_edicion_tmain2c
representar_edicion_tmain1
representar_edicion_tmain4
representar_edicion_tmain2
representar_edicion_tmain2b
representar_edicion_tmain3
representar_edicion_tmain2c
representar_edicion_tmain1
representar_edicion_tmain4
Back to File Selection
archivo_cargar
Save
conservar_cambios_tmain
guardar_csv
guardar_csv2
escribir
Back
Nuevo archivo ‘csv’
Save
ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR 215
Diagrama de visualización de resultados editados.
iniciar_datosbarrido
iniciar_calculosbarrido
calcularb
BackQuickview
Continue
Si datos correctos
Input newconditions
Select condition1THA1, THW1, PATM1
Select condition2THA2, THW2, PATM2
Select condition3THA3, THW3, PATM3
Select condition4THA4, THW4, PATM4
Back to previouscondictionsTHA, THW, PATM
representar_railprepresentar_tafter
representar_qafter
representar_limitpar
representar_limithumos
representar_vntduty
representar_vntobjpres
representar_egrobjair
representar_egrsteps
representar_tpre
representar_qpre
representar_tmain
representar-_qmain
Si datos incorrectos
representar_barrido_railp
representar_barrido_tafter
representar_barrido_qafter
representar_barrido_limitpar
representar_barrido_limithumos
representar_barrido_vntduty
representar_barrido_vntobjpres
representar_barrido_egrobjair
representar_barrido_egrsteps
representar_barrido_tmain
representar_barrido_qmain
representar_barrido_qpre
representar-_barrido_tpre
Nuevas condiciones:THA1, THA2, THA3, THA4
THW1, THW2, THW3, THW4PATM1, PATM2, PAT3, PAT4iniciar_datosbarrido
iniciar_calculosbarrido
calcularb
BackQuickview
Continue
Si datos correctos
Input newconditions
Select condition1THA1, THW1, PATM1
Select condition2THA2, THW2, PATM2
Select condition3THA3, THW3, PATM3
Select condition4THA4, THW4, PATM4
Back to previouscondictionsTHA, THW, PATM
representar_railprepresentar_tafter
representar_qafter
representar_limitpar
representar_limithumos
representar_vntduty
representar_vntobjpres
representar_egrobjair
representar_egrsteps
representar_tpre
representar_qpre
representar_tmain
representar-_qmain
Si datos incorrectos
representar_barrido_railp
representar_barrido_tafter
representar_barrido_qafter
representar_barrido_limitpar
representar_barrido_limithumos
representar_barrido_vntduty
representar_barrido_vntobjpres
representar_barrido_egrobjair
representar_barrido_egrsteps
representar_barrido_tmain
representar_barrido_qmain
representar_barrido_qpre
representar-_barrido_tpre
Nuevas condiciones:THA1, THA2, THA3, THA4
THW1, THW2, THW3, THW4PATM1, PATM2, PAT3, PAT4
