#Funzionamento centraline aggiuntive per motori Diesel con pompa elettronica VP37

Funzionamento centraline aggiuntive per motori Diesel con pompa elettronica VP37

Seletron Performance

Centraline aggiuntive per motori Diesel con pompa iniezione rotativa elettronica.

 

Come forse saprai, abbiamo fatto una sorta di sondaggio tramite newsletter per capire a quali argomenti siete maggiormente interessati, questo per centrare quanto più possibile gli interessi di chi ci segue. A seguito di questo sondaggio, abbiamo capito (con piacere) che in diversi sono particolarmente interessati ad argomenti molto tecnici, legati al funzionamento in dettaglio delle nostre centraline aggiuntive, non facciamo riferimento solo a meccanici e preparatori, ma anche a privati che – magari come te che stai leggendo – hanno sete di informazione per soddisfare la propria curiosità legata al settore automotive, in particolare al mondo dei motori.

 

Ecco che tra le varie richieste più tecniche, che vanno al di la della voglia di conoscere gli aumenti di potenza e di coppia del motore di un particolare modello di auto, compaio mirate e specifiche richieste di funzionamento nel dettaglio delle centraline aggiuntive per un determinato sistema di iniezione; le richieste non si limitano a questo ma da qualche parte dobbiamo partire. Visto la complessità dell’argomento, saremo costretti a dividerlo in vari capitoli, abbiamo deciso di iniziare in ordine cronologico, partendo cioè dal primo sistema di iniezione a controllo elettronico impiegato sui “Diesel moderni”, per capirci, quelli nati dalla metà degli anni ‘90 quando l’elettronica ha fatto la sua prima comparsa su un turbodiesel. Ecco allora il primo argomento che speriamo possa interessarti:

 

Come funzionano le nostre centraline aggiuntive per motori Diesel con pompa rotativa elettronica VP37.

 

L’esigenza nasce negli anni ‘90, è verso la metà di questo decennio che - come anticipato - compaiono i primi turbodiesel con il controllo elettronico della iniezione, alcuni concorrenti vendono delle centraline aggiuntive che sono davvero poco raffinate, la peggiore, è realizzata con un semplice pressostato che si collega ad un tubicino in pressione del turbo e, ad una certa soglia di pressione, circa 0,5 bar, scatta… interponendo un trimmer (una resistenza variabile a vite) nel circuito della pompa di iniezione… risultato? Con carichi bassi o parziali il modulo non interviene affatto, poi, ad un certo punto, il pressostato scatta e crea un brusco incremento. Le prestazioni in assoluto ci sono, ma vi è un fastidioso scalino, nessuna progressione e, cosa peggiore, con andatura costante a medi carichi, il modulo si attiva e disattiva in continuazione. Il risultato è pessimo ed il costo non è proprio contenuto (alcune costavano anche 700.000 Lire).

 

Un altro concorrente, utilizza un sistema simile ma al posto del pressostato utilizza un relè che, con la pressione del pedale acceleratore, genera il fastidioso scalino di incremento. Un altro produttore ne crea una versione con 2 relè per rendere lo scalino meno avvertibile. I risultati? L’incremento in assoluto c’è, ma oltre agli scalini nasce un altro problema: con motore spento e quadro attivato, se si preme per sbaglio il pedale acceleratore, sul quadro compare una spia gialla che segnala un errore nella gestione elettronica. Alcuni clienti con BMW 325tds e 525tds vorrebbero incrementare la potenza del loro 6 cilindri ma non hanno nessuna intenzione di accettare questi enormi limiti e queste problematiche. Altre richieste ci arrivano per risolvere problemi analoghi che affliggono i motori (allora diffusissimi) VW-Audi 1900TDI da 90 e 110cv.

 

Premessa: Come funziona una pompa di iniezione rotativa a controllo elettronico?

 

Queste pompe sono una versione moderna, meglio dire robotizzata, delle pompe tradizionali rotative, ovvero quelle che hanno due funzioni attuate dallo stesso elemento pompante. Il pistoncino infatti, compie una rotazione che ha funzione di “distributore” (ovvero decidere verso quale degli iniettori inviare gasolio in pressione) e la funzione di “pompante” (ovvero la funzione vera e propria di compressione del gasolio). Inizialmente queste pompe avevano il controllo della “mandata” gasolio attraverso un cavo di acciaio collegato al pedale acceleratore. Per gestire l’anticipo iniezione (è necessario anticipare il momento di iniezione di qualche grado con il salire della velocità di rotazione del motore) le pompe rotative incorporano un variatore centrifugo che, con il salire dei giri, ruota di alcuni gradi il piattello porta-camme collegato al pompante.

 

In definitiva, la quantità del gasolio è determinata dalla posizione del pedale acceleratore, l’anticipo è regolato da un variatore centrifugo che varia la fase solo in base al regime di rotazione. La taratura della mandata massima della pompa avviene tramite una vite bloccata da controdado. I primi motori Diesel hanno questo tipo di pompe oppure pompe del tipo in linea che hanno una architettura molto diversa ma hanno fondamentalmente gli stessi limiti. Di queste parleremo forse in separata sede perché davvero poco diffuse sui motori di auto.

 

Sulle pompe rotativa elettronica VP37, vi sono grosse differenze. L’anticipo, o fase, viene deciso dalla centralina EDC che pilota in PWM un attuatore elettro-idraulico che sposta la fase di iniezione. L’anticipo non è più vincolato direttamente al solo regime di rotazione ma è la centralina che decide (in base alla mappatura interna contenuta nelle EPROM) quale valore di anticipo tenere. Per avere un segnale di ritorno (un feedback) del reale momento di iniezione, uno dei 4 (o più) iniettori dispone di un sensore elettromagnetico di alzata del polverizzatore (chiamato iniettore strumentato).

 

Tramite questo segnale, la centralina EDC regola di conseguenza il comando PWM dell’attuatore della valvola di anticipo iniezione.

Il secondo comando è determinato dalla mandata del gasolio (quantità iniettata per ogni singolo ciclo). Anche qui è ancora la centralina EDC che opera su un attuatore di mandata comandato in PWM, il segnale di feedback però, qui è rappresentato da un encoder resistivo di posizione mandata. Tale encoder è un potenziometro collegato sul cursore regolatore di mandata ed è annegato nel corpo della pompa di iniezione e lambito dal gasolio stesso.

 

E’ su questo sensore che interveniamo con la centralina aggiuntiva CHIPBOX. Dentro la pompa di iniezione, vi è poi un sensore di temperatura gasolio che serve come riferimento per la sua densità, valore che la centralina ECU utilizza per decidere la durata della mandata gasolio. Tutte le centraline aggiuntive di questi sistemi di iniezione, si collegano su uno dei fili del potenziometro di encoder mandata gasolio. Aumentando la resistenza ohmmica, si riduce il feedback alla centralina ECU e questa, come compensazione, modifica il pilotaggio PWM del cursore di mandata gasolio per incrementare la quantità di gasolio inviata agli iniettori polverizzatori.

 

Il primo punto sul quale focalizziamo l’attenzione è l’odioso scalino di erogazione. Decidiamo quindi di creare 4 step  di incremento di resistenza ohmmica (non lineari ma indicativamente logaritmici). Per farlo, utilizziamo 4 micro-relè utilizzando i sui contatti normalmente chiusi (avendone due ogni relè, li colleghiamo in parallelo per aumentare l’affidabilità nel tempo). L’altro aspetto fondamentale è questo: se vogliamo evitare di fare accendere spie di anomalia nel sistema diagnosi motore, dobbiamo fare in modo che i relè si attivino con un certo ritardo, anche se si preme il pedale acceleratore con motore spento e quadro acceso. Nasce l’esigenza di utilizzare un micro-controllore, nello specifico, un PIC che andremo ad indicare assieme ad altri componenti interni.

 

Il microprocessore non può pilotare direttamente le bobine dei 4 micro-relè, utilizziamo quindi un driver che incorpora al suo interno gli amplificatori di corrente e i diodi dumper di protezione per le extratensioni delle bobine dei relè. Il microprocessore ha le 4 uscite di comando collegate al chip driver e le uscite di questo sono dirette ai 4 micro-relè. Ogni contatto normalmente chiuso dei relè, ha in parallelo una resistenza di valore diverso, queste sono collegate poi in serie tra loro ed in parallelo al trimmer di regolazione potenza massima.

 

Per rendere ancora più regolare l’intervento e per ridurre la fumosità allo scarico, il processore accende in sequenza i 4 relè sempre con un certo ritardo.

I due fili collegati ai capi del trimmer di regolazione potenza ed in parallelo al gruppo di resistenze, sono collegati in serie al filo numero 1 del connettore della pompa di iniezione rotativa Bosch.

 

Un sistema alternativo alla resistenza in serie che abbiamo sviluppato, è stato l'inserimento di un transistor in parallelo al circuito di misura, quindi tra il comune e il segnale della posizione.

Agendo sulla base (in caso di un transistor di tipo BJT) o sul gate (in caso di un transistor di tipo MOSFET) il transistor va a comportarsi come una resistenza variabile messa in parallelo all'induttanza di misura, abbassando quindi l'impedenza del circuito (come se la pompa fosse più chiusa di quanto non sia) in modo che l'ECU che per compensare andrà ad aprire di più la pompa.

Come nel precedente caso, un microcontrollore viene utilizzato sia per gestire adeguatamente le varie condizioni del motore, sia perché il controllo di questa resistenza variabile non è lineare ed è più semplice con un microcontrollore effettuare correzioni sulla risposta.

 

Veniamo agli ingressi: per dosare l’incremento ohmico attuato sul segnale dell’encoder diretto alla centralina EDC, prendiamo come riferimento principale il segnale del potenziometro del pedale acceleratore. Questo segnale ha un valore in tensione che va da circa 0,4V a circa 4V. Preleviamo questo segnale, lo facciamo passare attraverso un partitore resistivo variabile (regolazione “sensibilità acceleratore”) e lo inviamo al micro-controllore dopo averlo fatto passare dentro un ramo di filtro realizzato con R-C-Z. Il micro-controllore converte questo segnale da una tensione continua ad un codice binario. Questo segnale determinerà quando e quanto modificare il segnale, determinando quindi il valore ohmico che andremo a mettere in serie al segnale dell’encoder della pompa iniezione, ovvero la percentuale di incremento di mandata iniezione gasolio che andremo a creare.

 

Alcuni motori però, tendono – attorno al regime di coppia massima – ad innescare delle oscillazioni sulla trasmissione. Questo fenomeno si può accentuare in presenza di forti incrementi di coppia motrice attorno ai 2000 giri/min. Introduciamo allora un secondo parametro di lettura; il segnale del misuratore massa aria (debimetro). Questo segnale è legato alla quantità di aria aspirata e quindi anche al regime di rotazione. Abbiamo creato un secondo ingresso che legge il segnale del MAF… anche questo segnale passa attraverso un partitore resistivo variabile (regolazione “curva”) e lo inviamo al micro-controllore dopo averlo fatto passare dentro un altro ramo di filtro realizzato con R-C-Z.

 

Grazie a questo segnale, è possibile regolare la centralina aggiuntiva digitale per fornire il massimo incremento solo dopo un certo regime di rotazione, ovvero solo dopo essersi spostati dalla schiena della curva di coppia… in questo modo si evitano inneschi di oscillazioni e si incrementa di più la coppia dove normalmente tende a scendere, ovvero dopo il regime di coppia massima. Dato che su certi motori questo collegamento al misuratore massa aria non serve, abbiamo inserito due dip-switch, collegati ad altri 2 ingressi digitali del processore, uno di questi switch determina se la mappa di intervento deve tenere conto o meno di questo segnale. Il secondo switch, serve ad attivare o disattivare la funzione  “Overboost”, vediamo di cosa si tratta. La funzione di Overboost attivata, consente di effettuare regolazioni di incrementi maggiori, perché una parte di questo incremento rimane attivo solo per alcuni secondi.

 

Il circuito è completato dal led di segnalazione stato funzionamento e dal segnale di ingresso per l’interuttore ON-OFF, altro segnale inviato ad un ingresso logico del microprocessore, sempre dopo averlo fatto passare dentro un ramo di filtro realizzato con R-C-Z. Ad esclusione del filo da collegare fisicamente sul pedale acceleratore dell’auto, questa centralina disponeva già di connettori originali per quasi tutti i modelli di auto sulla quale era installabile (BMW, Audi, Seat, Skoda, Renault, Rover ecc.)

 

Con questo primo articolo speriamo di aver soddisfatto la tua curiosità, torna a leggerci regolarmente perché più avanti parleremo anche delle centraline aggiuntive per motori con sistema di iniezione a pompa di iniezione a pistoni radiali, poi, successivamente anche di centraline per elaborazione dei motori con iniettori-pompa… e non solo!

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