Me voy a atrever a dar una explicación lo más simple que pueda sobre el funcionamiento del EFI con los mapas de que constan los programas de desarrollo que manejamos en TuneEcu o TuneEdit. Ruego a todos aporten/corrijan a voluntad, ya que en este tema hay mucha materia y seguro hay quien puede aportar más y mejor que yo.
Mucho se ha escrito sobre las diferencias entre carburación e inyección. No quiero repetirme, ya que en internet hay auténticas tesis doctorales al respecto. A diferencia de los sistemas de carburación, el funcionamiento del EFI depende drásticamente de la información que le proporcionan los distintos sensores del sistema. Estos sensores alimentan a la ECU con los datos necesarios para la estabilidad y eficiencia del ciclo de combustión. Los sensores proporcionan datos simples, como temperatura ambiente, temperatura del motor, presión ambiente, presión de la admisión, posición del acelerador, posición de palanca de cambio, posición del cigüeñal, velocidad de giro del motor, etc. Todo esto se traduce en señales eléctricas (cambios de voltaje/resistencia) que recibe la ECU, quien realiza unos 1200 cálculos por segundo para controlar y mantener el rendimiento del motor dentro de unos márgenes ajustados según los parámetros que hay en las tablas del programa (tune). Tomad nota de que lo que nos muestra el programa TuneEcu o TuneEdit no es más que una parte de lo que recibe la ECU.
En nuestras motos, los datos de aire que se manejan son sólo de presión (MAP) y temperatura. Hay sistemas más complicados que emplean sensores de flujo (MAF), pero no es nuestro caso. Los sensores MAP proporcionan a la ECU información sobre la cantidad de vacío en la admisión. El vacío es alto a bajo TPS o ralentí. En condiciones de carga (cuando demandamos potencia) el vacío pasa a ser presión positiva.
Otra de las grandes diferencias con respecto a los sistemas de carburación, es el papel tan importante que juega la bomba de combustible en todo el proceso. La bomba tiene que ser capaz de proporcionar al menos 43 psi de presión a la línea de los inyectores. El sistema de inyectores es multipunto (uno por cilindro), lo que permite un mejor ajuste y la obtención de mayor potencia. El sistema de inyección es de “ducha”, es decir, el combustible se mezcla con el aire antes del cuerpo de mariposas (y mucho antes de la válvula de admisión), lo que permite una mezcla más homogénea con el aire.
Un inyector es básicamente una válvula de solenoide que funciona conjuntamente con un regulador de presión y un amortiguador de pulsos. De este modo, el solenoide al recibir la señal de la ECU abre y cierra permitiendo una cantidad de presión durante un tiempo determinado (llamado pulso de inyección –en el programa P/W o pulse width). Estamos hablando de presiones altas en fracciones de microsegundo, que al salir por el orificio calibrado del inyector provocan una nube de combustible que facilita la mezcla con el aire.
Mapas F
Uno por cilindro, representan los valores de miligramos de aire en la admisión. Las tablas F se emplean en el rango de motor en que demandamos potencia, y se expresan como función de las RPM del motor frente a la posición de acelerador (TPS) en tanto por ciento.
En realidad, la tabla contiene una idealización de los valores de cantidad de aire en la admisión para esa condición TPS/RPM. Esto se debe a que los sensores MAP no son capaces de dar lecturas de presión diferencial cuando la presión del sistema aumenta (disminuye el vacío). En estos casos la ECU emplea estas tablas como base del cálculo de la presión de combustible y el pulso de inyección (es decir, cuánto inyectar) para un valor de relación Aire/Combustible que viene dado en otra tabla (la tabla A/F). Simplificando mucho, la ECU coge un valor de la tabla y lo divide por el valor en la misma posición de la tabla A/F para saber cuánto combustible debe añadir a la mezcla. Por supuesto, el proceso es mucho más complejo y se ve modificado por los datos recogidos por sensores como el de presión atmosférica, temperatura ambiente, sondas lambda y muchos más.
Todas las tablas se pueden separar por zonas diferenciadas. Es laborioso establecer con precisión dichas zonas, pero podría ser algo parecido a esto:
IDDLE= ralentí; CRUISE= crucero; WOT= wide open throttle (gas al máximo)
Las zonas del mapa determinan las solicitaciones del motor y los valores reflejados en ellas han de estar en consonancia en todas las tablas.
Mapa de Correción F o Trim F
Es la tabla que se emplea para hacer correcciones en % sobre los valores de las tablas F. Se puede seleccionar a qué tabla queremos que aplique o si deseamos que sea a ambas. La utilidad es que si estamos probando modificaciones podemos recuperar lo que hemos modificado, siempre que no seleccionemos “aplicar correciones”, ya que se transferirían los valores a las tablas F y se borrarían de la tabla de corrección.
Mapas L
De nuevo, uno por cilindro. La tabla expresa igualmente los valores de miligramos de aire en la admisión, solo que en este caso como función de la presión leída por los sensores MAP frente a las RPM. Esta es la tabla base para situaciones de ralentí (iddle) o crucero, en las que la posición del TPS es inferior a un valor establecido en la tabla “interruptor F-L”.
Mapas I
Se corresponden a los mapas de avance de ignición en función de la posición del TPS frente a las RPM, y sus valores se expresan en grados antes del punto muerto superior (PMS). Intentaré explicar de dónde vienen estos valores.
El pistón recorre el cilindro en cuatro tiempos: baja para la admisión de combustible, sube para comprimir el combustible (salta la chispa de la bujía), baja de nuevo por la presión de los gases de expansión y vuelve a subir para expulsar los gases, iniciando de nuevo el ciclo. Un ciclo completo son dos vueltas de cigüeñal. En la fase de compresión recorremos 360º y en la de expulsión otros 360º
La pregunta ahora es ¿cuándo debe saltar la chispa? La respuesta se encuentra contenida entre dos límites terroríficos: la pérdida de potencia si salta demasiado tarde y la destrucción literal del motor si lo hace demasiado pronto.
Normalmente la chispa se hace saltar unos grados de giro antes del PMS. Esto es igual en carburación, solo que en vez de un delco o una CDI en nuestro caso nos basamos en la tabla. Normalmente los motores más eficientes tienen avances pequeños.
Para aquellos interesados en la física del proceso, la llama de combustión se propaga a distintas velocidades según sea la relación de la mezcla. Con mezclas estoquiométricas (14,7:1) la velocidad de propagación es de aproximadamente 70 Km/h. Si enriquecemos la mezcla, la velocidad de propagación aumenta hasta un máximo en que la relación es 11,5:1, a partir de ahí cae en picado. Para una relación de 13:1 serían unos 80 Km/h. ¿Cómo se calcula la base de tiempos y los grados de avance? Pongamos el ejemplo de nuestro motor. El radio del cilindro es de 34 mm. La llama a esa velocidad, si la bujía está centrada, tarda 1,5 milisegundos en recorrer todo el área (y así quemar toda la mezcla).
80 Km/h = 22.222 mm/seg ;
34 mm a 22.222 mm/seg se recorren en 1,5 milisegundos
A 4500 rpm , es decir, 75 rev por segundo, en 1,5 ms el cigüeñal ha girado 0,1125 revoluciones, o lo que es lo mismo, 40,5º de los 360 de una vuelta. En general, existe un punto óptimo del movimiento del pistón despues de alcanzar el punto muerto superior (PMS) en que es deseable que los gases de combustión alcancen un máximo: entre 12º y 17º: Supongamos que nos interesa que tenga lugar a 15º después del punto muerto superior.
Si ahora restamos 40,5º-15º =25.5º antes del pms. Estos serían los grados antes de que alcanzásemos el punto muerto superior en que debería saltar la chispa, y sería el valor que anotaríamos en la casilla correspondiente a las condiciones de este cálculo.
Los mapas I son I1, I2, I3 (o Ign(TP)) e I(N) (o I(MAP)). Las tricilíndricas emplean todos los mapas I. La elección de uno u otro la realiza la ECU en base a la señal del sensor de posición del selector de velocidad. En las bicilíndricas no hay sensor de posición. La única señal que puede recibir proviene del interruptor de punto muerto (el que enciende la luz verde en el panel). Por ese motivo I1 es igual a I2 e I3: para la ECU fuera del punto muerto (I(N)) sólo hay otra tabla, I1. Las otras dos están ahí porque la ECU es la misma en las tricilíndricas y en su estructura interna existen, aunque no hacen nada.
Mapa I1 e I2
El mapa I1 se aplica a la primera marcha y el I2 a la segunda.
Mapa I3 o Ign(TP)
Es el mapa de avance de encendido correspondiente a las marchas tercera, cuarta y quinta, y es en el que se basa la ECU para los cálculos de ignición en condiciones de carga (demanda de potencia).
En algunos casos estos tres mapas son exactamente iguales.
Mapa I(N) o Ign(MAP)
Es el mapa de avance de encendido correspondiente a cuando la posición de palanca de cambio es neutra (no hemos metido una marcha).
Mapa de corrección I o Trim I
Los valores que metamos aquí NO serán en porcentaje de los valores de las tablas I, sino valores directamente en grados a añadir o sustraer.
Mapa Aire/Combustible o AF
Establece la relación entre la cantidad de aire y la de combustible en peso para la mezcla. La cantidad químicamente eficiente es la estequimétrica 14,7:1, es decir, 14,7 miligramos de aire por 1 miligramo de combustible. Sin embargo, para la obtención de potencia es necesario enriquecer la mezcla, pudiendo llegar alrededor de una relación 12:1
Mapa Interruptor F-L o F_L switch
La tabla representa para valores de RPM la posición en % del TPS al que se produce la transición de la tabla L a F y viceversa.
