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ÍNDICE GENERAL

1.1.

INTRODUCCIÓN Y PLANTEAMIENTO DEL PROYECTO ……………….…….. 3

1.2.

DESCRIPCIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS INVOLUCRADAS ………… ….……. 8

1.3.

1.4.

1.5.

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

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

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS ………………...……………. 116 1.4.1.

Ejemplo de funcionamiento ……………….……...…………....…….…..….. 117

1.4.2.

Conclusiones ……………………………...………….….……...…………….. 143

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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11 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.

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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.

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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.

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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

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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

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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

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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.

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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:

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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

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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

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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.

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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

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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,

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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.

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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

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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

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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

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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

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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

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(“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

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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

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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.

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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)

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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.

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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; 2Velocímetro; 3- Sensor de rpm del cigüeñal; 4- Sensor de fase; 5- Sensor de sobrepresión; 6Conducto 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; 15Equipo de cierre antirrobo; 16- Regulador de presión en la bomba; 17- Bomba de alta presión; 18Inyectores; 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; 25Electroventilador.

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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

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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 FlashEPROM).

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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

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55

necesarios se almacenan en el EEPROM, en lugar de en una memoria RAM.

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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

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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

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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

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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

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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".

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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.

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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

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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.

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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).

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65

MAPA BASE (*)

QFIN

QFIN

+

NE

+

Min.

NE

MAPA FINAL DE PRESIÓN DEL RAIL A UNAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO

TABLA VALOR MÁX. DE PRESIÓN.

NE Corrección por valor máximo de presión

MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN NE QFIN

X

MAPA B CORREC. POR PRESIÓN NE PATM

Corrección por presión atmosférica (*) MAPA BASE MAPA CORREC. POR TEMPERATURA

MAPA BASE 6

NE QFIN

X

MAPA BASE 5 MAPA BASE 4

MAPA B CORREC. POR TEMPERATURA NE

MAPA BASE 3 MAPA BASE 2

THA MAPA BASE 1 Corrección por temperatura de aire a la entrada K1

K2

K3

K4

K5

K6

THW

Leyenda: NE QFIN

= =

Velocidad del motor [rpm] Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]

THW THA

= =

Temperatura del refrigerante del motor [ºC] Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]

PATM =

Presión atmosférica [kPa]

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

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

MAPA BASE (*)

QFIN

QFIN

+

NE

+

Min.

NE

MAPA FINAL DE AVANCE DE LA INYECCIÓN PRINCIPAL A LAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO

MAPA AVANCE MÁX. QFIN NE Corrección por avance máximo permitido

MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN QFIN NE

X

TABLA FUNCIÓN DE PRESIÓN

PATM Corrección por presión atmosférica

MAPA CORREC. POR TEMPERATURA QFIN NE

X (*) MAPA BASE

TABLA FUNCIÓN DE TEMPERATURA

MAPA BASE 6 MAPA BASE 5

THA MAPA BASE 4 Corrección por temperatura de aire a la entrada MAPA BASE 3 MAPA BASE 2 MAPA BASE 1

K1

Leyenda: NE QFIN

= =

Velocidad del motor [rpm] Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]

THW THA

= =

Temperatura del refrigerante del motor [ºC] Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]

PATM =

Presión atmosférica [kPa]

K2

K3

K4

K5

K6

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

MAPA BASE (*)

QFIN

QFIN

+

NE

+

NE

MAPA FINAL DE AVANCE DE LA PRE-INYECCIÓN A UNAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO

MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN NE QFIN

X

MAPA B CORREC. POR PRESIÓN NE PATM

Corrección por presión atmosférica

MAPA CORREC. POR TEMPERATURA NE QFIN

X (*) MAPA BASE

MAPA B CORREC. POR TEMPERATURA

MAPA BASE 6

NE MAPA BASE 5 THA MAPA BASE 4 Corrección por temperatura de aire a la entrada MAPA BASE 3 MAPA BASE 2 MAPA BASE 1

K1

Leyenda: NE QFIN

= =

Velocidad del motor [rpm] Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]

THW THA

= =

Temperatura del refrigerante del motor [ºC] Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]

PATM =

Presión atmosférica [kPa]

K2

K3

K4

K5

K6

THW

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

MAPA BASE (*)

QFIN

QFIN NE

NE

MAPA FINAL DE SEPARACIÓN DE LA POSTINYECCIÓN A UNAS CONDICIONES DE THW INTRODUCIDA POR EL USUARIO

(*) MAPA BASE

MAPA BASE 3 MAPA BASE 2 MAPA BASE 1

K1

Leyenda: NE

=

QFIN = THW =

Velocidad del motor [rpm] Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb] Temperatura del refrigerante del motor [ºC]

K2

K3

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

QFIN

-

NE

-

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

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

MAPA BASE (*)

QFIN

QFIN

+

NE

+

NE

MAPA FINAL DE DEMANDA DE LA PRE-INYECCIÓN A UNAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO

MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN NE QFIN

X

MAPA B CORREC. POR PRESIÓN NE PATM

Corrección por presión atmosférica

MAPA CORREC. POR TEMPERATURA NE QFIN

X (*) MAPA BASE

MAPA B CORREC. POR TEMPERATURA

MAPA BASE 6

NE THA

MAPA BASE 5 MAPA BASE 4

Corrección por temperatura de aire a la entrada MAPA BASE 3 MAPA BASE 2 MAPA BASE 1

K1

Leyenda: NE QFIN

= =

Velocidad del motor [rpm] Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]

THW THA

= =

Temperatura del refrigerante del motor [ºC] Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]

PATM =

Presión atmosférica [kPa]

K2

K3

K4

K5

K6

THW

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

MAPA BASE (*)

QFIN

QFIN NE

NE

MAPA FINAL DE DEMANDA DE LA POST-INYECCIÓN A UNAS CONDICIONES DE THW INTRODUCIDA POR EL USUARIO

(*) MAPA BASE

MAPA BASE 3 MAPA BASE 2 MAPA BASE 1

K1

Leyenda: NE QFIN

= =

THW =

Velocidad del motor [rpm] Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb] Temperatura del refrigerante del motor [ºC]

K2

K3

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

MAPA BASE (*)

QFIN

QFIN

+

NE

+

Min.

NE

MAPA FINAL DE PRESIÓN DEL RAIL A UNAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO

TABLA VALOR MÁX. DE PRESIÓN.

NE Corrección por valor máximo de presión

MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN NE QFIN

X

MAPA B CORREC. POR PRESIÓN NE PATM

Corrección por presión atmosférica

MAPA CORREC. POR TEMPERATURA NE QFIN

X (*) MAPA BASE

MAPA B CORREC. POR TEMPERATURA

MAPA BASE 6

NE THA

MAPA BASE 5 MAPA BASE 4

Corrección por temperatura de aire a la entrada MAPA BASE 3 MAPA BASE 2 MAPA BASE 1

K1

Leyenda: NE

=

Velocidad del motor [rpm]

QFIN = THW =

Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb] Temperatura del refrigerante del motor [ºC]

THA = PATM =

Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC] Presión atmosférica [kPa]

K2

K3

K4

K5

K6

THW

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

MAPA BASE QAC

QAC NE

X

MAPA CORRECIÓN POR PATM

PATM NE Corrección por presión atmosférica

MAPA CORRECIÓN POR THA

THA NE

Corrección por temperatura de aire a la entrada

MAPA CORRECIÓN POR THW

THW NE

Corrección por temperatura del motor

Leyenda: QAC

=

Cantidad de aire inyectada por cilindro [mg/cyl]

NE QFIN

= =

Velocidad del motor [rpm] Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]

THW THA

= =

Temperatura del refrigerante del motor [ºC] Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]

PATM =

Presión atmosférica [kPa]

NE

MAPA FINAL DE QFIN RESTRINGIDO POR EL MAPA DE HUMOS, EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES DE THW, THA Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO

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

LIMITACIÓN FUNCIÓN DE THW THW NE

Leyenda: NE

=

Velocidad del motor [rpm]

QFIN = THW =

Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb] Temperatura del refrigerante del motor [ºC]

PATM =

Presión atmosférica [kPa]

QFIN RESTRINGIDO POR LA CURVA FINAL DE LIMITACIÓN DE PAR, EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES DE THW Y PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO

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:

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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.

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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

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101

usuario. El diagrama con la lógica de funcionamiento explicada figura a continuación:

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102

MAPA BASE QFIN

QFIN X

NE

MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN QFIN PATM

X

MAPA B CORRECCIÓN POR PRESIÓN QFIN NE

Corrección por presión atmosférica

LIMITACIÓN POR PRESIÓN PATM NE

Min.

LIMITACIÓN POR TEMPERATURA THA NE

Limitaciones por THA, PATM

Leyenda: NE

=

QFIN

=

PATM = THA =

Velocidad del motor [rpm] Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb] Presión atmosférica [kPa] Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]

Min.

NE

MAPA FINAL DE LA PRESIÓN OBJETIVO DEL TURBO EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES DE PATM, THA INTRODUCIDAS POR EL USUARIO

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:

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104

MAPA BASE QFIN

QFIN X

NE

MAPA CORRECCIÓN POR PRESIÓN QFIN PATM

X

MAPA B CORRECCIÓN POR PRESIÓN QFIN NE

Corrección por presión atmosférica

Leyenda: NE

=

QFIN = PATM =

Velocidad del motor [rpm] Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb] Presión atmosférica [kPa]

NE

MAPA FINAL DE POSICIÓN DE LOS VANOS DEL TURBO EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES DE PATM INTRODUCIDAS POR EL USUARIO

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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.

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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

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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:

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MAPA BASE QFIN

QFIN X

NE

TABLA FUNCIÓN PRESIÓN ATMOSFÉRICA

PATM Corrección por presión atmosférica

TABLA FUNCIÓN TEMPERATURA DEL AIRE

THA Corrección por temperatura de aire a la entrada

TABLA FUNCIÓN TEMPERATURA DEL MOTOR

THW Corrección por temperatura del motor

Leyenda: NE QFIN

= =

Velocidad del motor [rpm] Entrega de combustible total en un ciclo [mm3/emb]

THW = THA =

Temperatura del refrigerante del motor [ºC] Temperatura del aire a la entrada del motor [ºC]

PATM =

Presión atmosférica [kPa]

NE

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

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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116

1.4 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

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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.

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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.

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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.

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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 preinyección en este caso. Pinchando en el menú desplegable inferior se accede a la visualización del resto de variables implicadas en el programa.

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121

El usuario seleccionará la variable ‘MAIN TIMING’ (avance de la inyección principal) para así validarla a las condiciones previamente introducidas .

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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.

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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.

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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.

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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:

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De esta manera, el ingeniero puede validar la cartografía, disminuyendo considerablemente el número de ensayos necesarios a realizar.

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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

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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.

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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.

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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).

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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Por último se muestra la cartografía modificada en la última pantalla de edición:

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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.

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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:

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Por último, se pueden guardar los cambios en formato de archivo ‘csv’, pulsando ‘Save’ en la barra superior de menú.

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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

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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.

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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.

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146

1.5 BIBLIOGRAFÍA

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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 CDROM 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’:

medida en kilo Pascales.

Presión

atmosférica,

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 solicitadas.

del

barrido

a

las

condiciones

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 Paso 6.2.B:

Comparación

176 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

modificada.

para

la

cartografía

original

y

ANEXO A – MANUAL DEL USUARIO Paso 6.2.C:

180

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 Paso 6.2.D:

182

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. INICIO Load Saved File

Import CSV File

Cancel

Cancel

archivo_csv Nombre archivo ‘csv’

archivo_cargar

Open

Cancel Nombre directorio o archivo

abrir_archivo

Back

Open

Ruta directorio

Si es un directorio o un archivo diferente de ‘csv’

Open cargar

cargar_csv Nombre archivo ‘csv’

Nombre archivo ‘csv’

Condiciones iniciales: THA, THW, PATM

iniciar_datos Continue iniciar_datos2

Si datos incorrectos iniciar_ calculos Si datos correctos Back calcular

Archivo ‘csv’

Matrices de corrección en ejes originales

leer Lectura de las matrices correspondientes a cada lógica

interpolación Matrices de corrección en ejes modificados Matrices de corrección en ejes originales interpolación2

timingmain

timingafter

vntduty

qmain

qafter

vntobjpres

timingpre

limithumos

egrsteps

qpre

limitpar

egrobjair

railp

Matrices de corrección en ejes modificados

representar_ tmain

representar_ tgpre

representar_ qmain

representar_ tgafter

representar_ qpre

representar_ limithumos

representar_ qafter

representar_ vntduty

representar_ limitpar

representar_ egrsteps

representar_ vntobjpres

representar_ railp

representar_ egrobjair

ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR

213

Diagrama de visualización de resultados. Nuevo punto a editar

representar_edicion_tmain4

Edit

Back Back

Quickview

Select condition2 THA2, THW2, PATM2

guardar_aviso1 iniciar_datosbarrido edicion Ignore

Continue

conservar_cambios_ tmain

iniciar_calculosbarridoedicion

Input new conditions editar1_tmain

Select condition1 THA1, THW1, PATM1

Cálculo de la lógica para las cuatro nuevas condiciones

representar_edicion_tmain4b

Select condition3 THA3, THW3, PATM3 Select condition4 THA4, THW4, PATM4 Back to previous condictions THA, THW, PATM

ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR

214

Diagrama de edición Punto a editar

representar_tmain Edit Nuevo Valor

editar1_tmain Continue

archivo_cargar

Back Mapas a editar Área a editar

Si faltan campos por introducir

editar2_tmain Opciones de edición seleccionadas editar3_tmain Back to File Selection

Matrices originales, condiciones de edición

copia_matrices_tmain

iterador_tmain Valor requerido

cambio_matrices_tmain

Factor corrección

tmain_edicion

zona_cambio_tmain

Matrices modificadas

representar_edicion_ tmain1

representar_edicion_ tmain2

representar_edicion_ tmain2b

representar_edicion_ tmain3

representar_edicion_ tmain4

representar_edicion_ tmain2c Save Back

conservar_cambios_tmain

guardar_csv Save guardar_csv2

escribir

Nuevo archivo ‘csv’

ANEXO B – MANUAL DEL PROGRAMADOR

215

Diagrama de visualización de resultados editados.

representar_tpre

representar_tafter

representar_vntduty

representar_qpre

representar_qafter

representar_vntobjpres

representar-_qmain

representar_limithumos

representar_egrsteps

representar_tmain

representar_limitpar

representar_egrobjair

Quickview

Back Nuevas condiciones: THA1, THA2, THA3, THA4 THW1, THW2, THW3, THW4 PATM1, PATM2, PAT3, PAT4

iniciar_datosbarrido

Si datos incorrectos

representar_railp

Select condition1 THA1, THW1, PATM1 Select condition2 THA2, THW2, PATM2 Select condition3 THA3, THW3, PATM3

Continue

Select condition4 THA4, THW4, PATM4

iniciar_calculosbarrido

Back to previous condictions THA, THW, PATM

Si datos correctos

calcularb

Input new conditions

representar_barrido_ tmain

representar_barrido_ tafter

representar_barrido_ vntduty

representar_barrido_ qmain

representar_barrido_ qafter

representar_barrido_ vntobjpres

representar-_barrido _tpre

representar_barrido_ limithumos

representar_barrido_ egrsteps

representar_barrido_ qpre

representar_barrido_ limitpar

representar_barrido_ egrobjair

representar_barrido_ railp