M´etodos para la disminuci´on de potencia

Despu´es de lo expuesto en el apartado 4.3 donde habl´abamos del control de tracci´on y en el apartado 5.2.2 de la Centralita, podemos decir que los m´etodos para poder disminuir la potencia del motor son los siguientes:

Suprimir la chispa de encendido en los cilindros. Retardar la chispa de encendido en los cilindros.

Reducir la inyecci´on de combustible en uno o m´as cilindros.

Aplicar cada uno de estos m´etodos tiene sus ventajas e inconvenientes adem´as de sus particularidades a la hora de implementarlos. Se explicar´a de forma general cada uno de ellos.

6 DISE ˜NO DEL SISTEMA

Suprimir la chispa de encendido durante un tiempo supone que la mezcla no se inflame en el cilindro y por consiguiente no habremos generado fuerza para que el pist´on y la biela muevan el cig¨ue˜nal, haciendo que durante ese tiempo no se genere potencia en el motor y que el avance del veh´ıculo quede a merced de la inercia. Es un m´etodo sencillo y fiable y que bien ajustado funciona correctamente pero tiene como inconveniente que los gases de la mezcla de aire y gasolina sin quemar salen por el tubo de escape.

Ventajas:

1. No tenemos mezcla pobre en los cilindros.

2. Es un m´etodo relativamente sencillo de implementar y que no causa da˜nos ni alteraciones importante en el motor.

3. Har´ıamos uso de una entrada digital de la ECU facilitando la generaci´on de la se˜nal desde nuestro sistema.

Inconvenientes:

1. La mezcla de aire y gasolina sin quemar salen por el tubo de escape.

Retardar la chispa de encendido

Vimos en el apartado 5.2.2 de la centralita, qu´e significaba el avance de encendido y porqu´e era necesario. En definitiva, es necesario para sincronizar el punto ´optimo en el que ocurra la combusti´on de la mezcla de aire y combustible, para as´ı obtener mayor potencia y menor consumo. Si retrasamos el avance, generando as´ı la chispa de encendido un tiempo despu´es del ´optimo, despu´es de que el cilindro haya empezado su carrera hacia abajo, podemos obtener una disminuci´on de potencia.

Ventajas:

6 DISE ˜NO DEL SISTEMA

2. No tenemos mezcla sin quemar por el tubo de escape. 3. Resulta en un control preciso de la potencia del motor. Inconvenientes:

1. La disminuci´on de potencia no es muy grande por lo que solo funcionar´a con deslizamientos peque˜nos.

2. Es m´as dif´ıcil de implementar y ajustar. Tendr´ıamos que usar una se˜nal anal´ogica para atacar a la ECU, cosa que hace m´as complejo el dise˜no de nuestro sistema.

3. Es necesario controlar bien el avance de la chispa de encendido para que no haya problemas con el motor.

Reducir la inyecci´on de combustible en uno o m´as cilindros

Este m´etodo tiene varias interpretaciones y adem´as es algo dependiente de la tecnolog´ıa de inyecci´on empleada en el motor, como pueden ser la inyecci´on indirecta y la inyecci´on directa.

De forma general, en un motor de combusti´on interna de gasolina de 4 tiempos, el aire entra dentro del cilindro en el tiempo de admisi´on cuando el pist´on est´a en fase de descenso. Hay que pensar que el aire entra en el cilindro a causa del vac´ıo generado por el pist´on al bajar y entra a trav´es del colector de admisi´on. El aire que entra es mezclado con el combustible en unas proporciones muy concretas, que si no se cumplen causan malas combustiones de la mezcla y pueden generar problemas de funcionamiento. El inyector es la pieza que expulsa gasolina para mezclarla con el aire que entra al cilindro. La mezcla m´as eficiente, para el caso de la gasolina, es de entorno a 15:1 (15 partes de aire por una de gasolina). Para hacer la mezcla correctamente debemos de saber cuanto aire est´a entrando en el cilindro y esto depende de varios factores, pero sobre todo de la posici´on de la mariposa del acelerador. Cuando la mariposa est´a totalmente abierta el cilindro se llena de m´as aire (y por tanto el inyector debe inyectar m´as gasolina).

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A priori, podemos pensar que disminuyendo la cantidad de combustible que expulsa el inyector, se llenar´ıa con una mezcla que tiene menos combustible siendo la combusti´on mucho menos potente y as´ı podr´ıamos disminuir la potencia, pero no podemos hacer esto porque generar´ıamos lo que se llama una mezcla pobre (con baja cantidad de combustible) y esto puede provocar graves problemas en el motor, como sobrecalentamiento en la combusti´on (por el exceso de ox´ıgeno en la mezcla) y combustiones expont´aneas (lo que tambi´en se conoce como autoencendido) y pistoneo (inflamaci´on de la mezcla antes de llegar al PMS con lo que se genera una fuerza contraria a la de avance, generando problemas mec´anicos) ¿Qu´e se hace entonces cuando se dice que se reduce la inyecci´on de combustible? Pues se hace de dos formas:

1. Una de ellas es tomando el control de la mariposa de aceleraci´on. Si disponemos de una mariposa de aceleraci´on electr´onica que pueda ser controlada por la centralita, podemos “quitar” el control de la posici´on de la mariposa al acelerador (la abertura de la mariposa estar´ıa gobernada por la posici´on del acelerador) y cerrarla total o parcialmente (simulando as´ı que ”levantamos el pie del acelerador”) y disminuyendo el aire que entra al cilindro y por tanto el inyector expulsar´a menos cantidad de combustible para hacer la mezcla correcta. En nuestro caso no podemos hacer esto porque la centralita no gobierna la posici´on de la mariposa del acelerador de forma electromec´anica.

2. La otra forma es cortando totalmente la inyecci´on en uno o m´as cilindros durante todo el tiempo de admisi´on del cilindro. Ya hemos dicho que generar una mezcla pobre es malo para el funcionamiento del motor, pero ”no generar”mezcla, es decir, suprimir la inyecci´on de combustible durante el tiempo de admisi´on y que solo entre aire al cilindro s´ı es algo que podemos hacer y que funciona correctamente para disminuir la potencia. En dispositivos de control de tracci´on comerciales, lo que se suele hacer es suprimir la inyecci´on en la admisi´on de uno o m´as cilindros durante un ciclo, dejar varios ciclos un funcionamiento normal y volver a hacerlo, as´ı se reduce

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la potencia de forma controlada. En nuestro caso, tenemos dos problemas: por un lado no podemos elegir a qu´e cilindros aplicar esta supresi´on temporal en la inyecci´on de combustible a trav´es de la ECU y deben ser a todos ellos y por otro lado, para suprimir totalmente la inyecci´on en todo el tiempo de admisi´on de un cilindro, debemos disponer de alguna se˜nal para conocer la posici´on del cilindro en todo momento o al menos cuando se suceden los PMI y PMS.

Ventajas:

a) No tenemos mezcla pobre en los cilindros.

b) No tenemos mezcla sin quemar por el tubo de escape.

c) Si podemos elegir los cilindros a los cuales aplicarles este m´etodo, puede resultar un control preciso de la disminuci´on de potencia.

Inconvenientes:

a) Es un sistema m´as complicado de implementar que adem´as requiere un sensor a parte para conocer la posici´on del cilindro.

Para elegir el m´etodo m´as correcto para el sistema, adem´as de hacer todo este estudio, se contact´o con el equipo UPMRacing para que se aconsejara cual era la forma m´as factible de abordar el problema. Despu´es de hablarlo, llegamos a la conclusi´on de que lo mejor era un m´etodo lo m´as sencillo y directo posible. De esta forma se ha elegido el m´etodo de la supresi´on de chispa. Sopesamos el inconveniente de que cuando el control de tracci´on entre en acci´on, la supresi´on de chispa ocasionara una mezcla sin quemar por el escape, pero por lo hablado con el equipo, es algo con lo que se puede convivir en un coche de carreras y que no generar´a a la larga mayor problema en el motor.

Ahora es necesario ajustar bien la frecuencia y ciclo de trabajo de la se˜nal que atacar´a la ECU para suprimir la chispa, para que reduzca poca potencia del motor cuando haya presente poco deslizamiento y m´as potencia cuando el deslizamiento

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aumente, adem´as de hacerlo de forma suave y progresiva. Esto se estudiar´a en el apartado 6.7 del PWM.