REVISTA ENERGÍA MECÁNICA INNOVACIÓN Y FUTURO
Vol. 11 Núm. 1 / 2022
BUITRON G., NARVÁEZ D., Programación de los mapas de inyección de combustible y de encendido para mejorar el desempeño
del motor KAWASAKI ZX-6R
Edición No.11/2022 (10) ISSN 1390- 7395 (4/10)
---------------------------------------Artículo Científico / Scientific Paper ______________________________________________________
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Programación de los mapas de inyección de combustible y de encendido para
mejorar el desempeño del motor kawasaki zx-6r.
Programming the fuel injection and ignition maps to improve the performance of
the kawasaki zx-6r engine.
Byron Buitrón García 1, Daniel Narváez Téran2
ASIAUTO – KIA DEL ECUADOR 1, IMBAUTO - HYUNDAI DEL ECUADOR2
1
Correspondencia Autores: gbuitron@asiauto.com.ec , daniel.narvaez@imbauto.com
Recibido: 10 de septiembre 2022, Publicado: 18 de diciembre de 2022
Resumen— La investigación tiene como objetivo
presentar información experimental relevante acerca del
mapeo electrónico de inyección de combustible y encendido,
considera los parámetros, característicos del motor que
permiten realizar, la modificación de los valores de las tablas
para un mejor desempeño del motor Kawasaki ZX-6R. Se
establece los cálculos pertinentes para la selección de los
valores a usar en los diferentes regímenes de operación del
motor. Se realiza las modificaciones para una protección de
la unidad de potencia para el arranque en frío y un
limitador de revoluciones en altas temperaturas para evitar
daños irreversibles.
Palabras clave—. Mapeo electrónico, tablas de inyección,
protección al motor
Abstract— The research aims to present relevant
experimental information about the electronic fuel injection and
ignition mapping, considers the parameters, characteristic of the
engine that allow the modification of the values of the tables for
a better performance of the Kawasaki ZX-6R engine. The
pertinent calculations for the selection of the values to use in the
different regimes of operation of the engine are established. The
modifications are made for a protection of the power unit for the
cold start and a rev limiter in high temperatures to avoid
irreversible damages
Keywords—. Electronic mapping, injection tables, motor
protection.
I INTRODUCCIÓN
En base a la investigación sobre hardware
especializado para programación del control electrónico,
se ha seleccionado como mejor opción a la unidad
programable MegaSquirt II.
Megasquirt-2 tiene un amplio conjunto de opciones y
características, pero puede requerir personalización por
parte del usuario final dependiendo de la aplicación. MS2
es principalmente una configuración de combustible la
cual posee dos bancos principales de inyectores que están
controlados directamente [1].
Figura 1. MegaSquirt II
En la referencia [1] menciona el modo de combustible
por bancos permitirá un control de 4 inyectores y un
máximo de 6 bobinas una por cilindro.
MegaSquirt-II tiene un procesador más rápido en
relación a MegaSquirt-I, con una mejor resolución de
pulso de inyección y varias funciones adicionales (como
un control de encendido, un controlador IAC y salidas de
repuesto configurables por el usuario para cosas como
control de ventilador o luces de cambio). MegaSquirt-II es
una pequeña ECU que posee un procesador MC9S12C64
con una frecuencia de funcionamiento de 24 MHz mucho
más potente que la MegaSquirt-I.
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Figura 2. Procesador MegaSquirt-II (MC9S12C64)
II MÉTODOS Y MATERIALES
La interfaz de ajuste usa un software TunerStudioMS
para controlar todas las variables en tiempo real.
En la pantalla principal de la interfaz gráfica están
campos que son de suma importancia para permitir que el
motor pueda funcionar, lee la información a su vez alterar
dicha datos y modificar los mapas de inyección de
combustible y avance al encendido, así como ciertos
valores que permitan modificar el rendimiento y eficiencia
del motor.
Figura 3. Ventana principal de TunerStudioMS.
Uno de estos campos es configuración básica
encerrado de color rojo en donde encontramos los seteos
básicos como las características del motor, cilindrada,
número de cilindro, numero de inyectores, limitador de
RPM.
En el recuadro verde está la configuración del
encendido, en donde podemos establecer los valores de:
número de dientes de la rueda fónica para la señal del
sensor CKP, corrección de arranque en frío, tabla 2D de
avance al encendido.
En el recuadro de color azul encontramos lo que son
los mapas tridimensionales de control de combustible,
AFR (relación mezcla aire/combustible) y el mapa de
avance al encendido.
La tabla de inyección de combustible mostrada en la
figura 4, está distribuida por una cuadricula en donde en
el eje “X” tenemos el régimen de giro del motor (RPM) y
en el eje “Y” la carga del motor (apertura de la mariposa
de aceleración); cuyos valores pueden ser alterados
dependiendo la necesidad y el criterio del programador.
Figura 4. Tabla de control de la inyección.
Dependiendo de los valores presentes en la tabla de
inyección de combustible, variará el desempeño del
motor a diferentes regímenes de giro, cuyo mapa se basa
en las RPM del motor, conformación de la depresión de
la carga del motor y la cantidad de combustible inyectado
pudiendo tener lo expuesto en la figura 5.
Figura 5. Mapa tridimensional de control de la
inyección.
En la figura 6 podemos observar otra de las
opciones que el software permite modificar, la tabla del
control del avance al encendido, al igual que en el control
de la inyección la variación dependerá de la necesidad del
programador.
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Figura 6. Tabla de encendido (avance de la chispa).
El mapa de encendido está conformado de la misma
manera: régimen de giro VS apertura de la mariposa de
aceleración, solo que ahora se basa en los grados de
avance al encendido, lo cual podemos observar en la
figura 7.
Figura 7. Mapa cartográfico encendido (avance de la
chispa).
Para modificar los parámetros las tablas poseen
ciertas opciones para realizar dichas modificaciones.
Figura 8. Controles para control y modificación de
tablas.
1. Exportar datos de la tabla.
2. Importar datos de la tabla.
3. Igualar el valor de una selección de celdas.
4. Aumentar el valor de la celda.
5. Disminuir el valor de la celda.
6. Disminuir el valor de celdas marcadas en un
valor seleccionado.
7. Aumentar el valor de celdas marcadas en un
valor seleccionado.
8. Multiplicar el valor de celdas marcadas en un
valor seleccionado.
2. Cálculos
La investigación considera varios cálculos para
ingresar como datos en el software necesarios para la
programación.
Definir el cálculo de la masa de aire.
(1)
Donde.
= Volumen del cilindro
=Densidad del aire (1.2254
)
Se tomó en consideración el valor de la densidad en
condiciones normales: 25°C y 0 msnm un valor de 1.2254
Kg/m3. El desarrollo de la investigación se la realizó en
la ciudad de Latacunga por lo que debemos considerar
que existe una variación en el valor de la densidad de aire,
con ello a 17°C y 2750 msnm la densidad será de 0.93481
Kg/m3.
Condiciones ideales de densidad de aire
Condiciones reales de densidad de aire.
El coeficiente de llenado del cilindro (rendimiento
volumétrico)
(2)
Velocidad de flujo de entrada de aire
Cálculo en condiciones ideales
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(3)
Cálculo en condiciones reales
El cálculo de la masa de combustible:
(4)
Donde:
= Velocidad de flujo de entrada de aire
= Relación (aire/combustible)
= Revoluciones del motor
El valor de la mezcla aire/combustible se la tomo de
las pruebas realizadas en el dinamómetro de rodillos en
donde se utilizó la ECU de fábrica del motor Kawasaki,
tomando un valor de 11.21 a las 6000 RPM.
Mediante la reprogramación del control electrónico
de la inyección de combustible se modificó mediante el
software TunerStudioMS, realizando pruebas teniendo
los siguientes resultados.
Para obtener la mayor eficiencia de consumo de
combustible se optó por una relación aire/combustible de
12.7 a las 6000 RPM, teniendo en cuenta que no se puede
hacer uso de una mezcla aire/combustible demasiado
pobre ya que dicha mezcla puede producir daños
irreversibles en el motor, valor de RPM en donde el
vehículo va a realizará las pruebas dinámicas.
III PRUEBAS Y RESULTADOS
Al finalizar con las configuraciones con los datos
básicos del motor, rueda fónica y de los inyectores,
podemos encender el motor. [1] Para empezar con la
programación partimos de los mapas de inyección de
combustible y de encendido.
Figura 8. Mapa 3D de inyección inicial
En la figura 8 podemos observar el primer mapa 3D
de inyección con el que se parte para modificar, es un
mapa muy irregular en el cual tenemos muchos
parámetros elevados o incorrectos, que no ayudan a que
el motor sea completamente funcional.
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Figura 9. Tabla de inyección inicial
En la figura 9 claramente vemos los datos de carga de
combustible en las diferentes condiciones de apertura de
la mariposa y rpm, se nota claramente que la mayoría de
la tabla tiene un color rojo, que nos indica que se está
inyectando más combustible en esos puntos específicos.
Se empieza a usar los cálculos de masa de
combustible que vamos a necesitar variando la relación
aire combustible y ver cuál es el dato más óptimo a usar.
El motor originalmente usa una relación de 11,5 en
promedio, por lo que se opta por usa una relación 12,7
para la mayoría de la tabla, el resultado que tenemos es
un mapa tridimensional mucho más estable y
completamente funcional, como se observa en la figura
10.
Figura 10. Mapa tridimensional de inyección final
En la figura 10 podemos observar la inyección de
combustible según la apertura de la mariposa y las
revoluciones del motor, se puede verificar que aumenta
gradualmente la inyección de combustible.
Obteniendo una mezcla un poco pobre en la sección
de desaceleración y ralentí, y aumentando la carga de
combustible en altas revoluciones y un porcentaje alto de
la apertura de la mariposa.
La línea de las revoluciones como se puede ver en la
figura 11 se modificó desde 500 rpm hasta un máximo de
15000 rpm puesto que el motor tiene un tacómetro con un
máximo de 20000 rpm, se trabajó hasta ese rango por
motivos de seguridad.
Figura 11. Tabla de inyección final
El mapa tridimensional de avance de encendido, se
puede visualizar que en la zona de ralentí se necesita un
ángulo menor para que el motor se encuentre estable,
mientras que al momento de incrementar las revoluciones
por minuto del motor necesita un ángulo de avance de
encendido mayor para lograr una combustión completa.
Figura 12. Mapa tridimensional de encendido inicial
Para obtener el mapa final de encendido que nos
entregue el mejor desempeño del motor Kawasaki ZX-
6R, se empieza a variar los ángulos de encendido en este
aumentándolos, para evitar la detonación de esta manera
obtener la combustión completa, como se muestra en la
figura 13.
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Figura 13. Mapa tridimensional de encendido final.
En la figura 13 a partir de las 2600 rpm y un 35% de
apertura se mantienen los ángulos un poco estables,
realizar los cambios de estos valores se vuelven un poco
molestos si se los realiza en el mapa 3D porque nos deja
modificar un valor a la vez.
En la figura 14 la tabla de encendido la cual facilita
un poco al modificar estos valores, nos permite modificar
los valores en grupos a nuestra necesidad.
Figura 14. Mapa tridimensional de encendido final.
Como se puede ver en esta tabla de avance de
encendido también debemos modificar los valores en los
que vamos a trabajar la tabla, nuestro caso modificamos
el eje de las rpm de motor y así poder realizar un mejor
afinamiento de la unidad de potencia.
Al finalizar con la modificación de los mapas de
inyección de combustible y de avance al encendido, se
puede realizar modificaciones de curvas que nos ayudan
a proteger al motor de daños irreversibles.
El avance en frío es una de las opciones que nos
permite modificar el TunerStudio en la configuración de
encendido, el cual nos permite modificar por medio de un
mapa en 2D, permitiendo el avance de la chispa de
encendido durante la fase de calentamiento del motor, o
su a vez retrasar la chispa de encendido en altas
temperaturas.
Figura 15. Tabla de avance en frío.
Una de las configuraciones básicas del motor en el
limitador de revoluciones en el cual impide que el motor
llegue a regímenes de giro sumamente altos que puedan
causar daños irreversibles al motor.
En la misma ventana se puede hacer uso de un
limitador de revoluciones dependiendo de la temperatura
del refrigerante en donde se pueden especificar diferentes
límites de giro para evitar que el motor en frio se acelere
excesivamente y contar con una protección para el motor
cuando este llegue a temperaturas elevadas.
Figura 16. Limitador de revoluciones.
IV CONCLUSIONES
.Finalizado el desarrollo del presente artículo de
investigación, se pone en consideración las siguientes
conclusiones con el propósito de que se constituyan en un
referente y fuente de consulta por parte de profesionales
relacionados al área.
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Las aplicaciones electrónicas cada vez más
revolucionan el mercado automotriz, en esta ocasión el
mapeo de control electrónico de los motores.
Es posible que a través de investigaciones e
innovaciones sencillas como de la tratada, ir a la par con
el desarrollo tecnológico de la industria automotriz
generando fuentes de trabajo para personas relacionadas
con el sector automotriz.
Se seleccionó la unidad programable MegaSquirt II y
el software TunerStudio MS disponibles en el mercado y
a su vez compatibles con la unidad de potencia utilizada
en la investigación.
Se calculó los parámetros necesarios los cuales fueron
ingresados al software dedicado para el previo arranque
del motor.
La investigación permitió obtener los mapas de
inyección de combustible y encendido para el óptimo
desempeño del motor Kawasaki ZX-6R
Se implementó protecciones al motor ajustando
valores de avance en frio y limitador de revoluciones.
Con las variaciones de los mapas de inyección de
combustible y el avance al encendido se puede obtener
varios beneficios según sean las necesidades, como:
reducción de consumo de combustible, disminución de
gases contaminantes, sin alterar el desempeño del motor;
o a su vez aumentando el combustible elevar los
parámetros de torque y potencia significativamente
REFERENCIAS
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Obtenido de MegaSquirt:
http://megasquirt.info/products/diy-kits/ms2/
[2] MegaSquirt. (31 de 01 de 2018). Preguntas
frecuentes MegaSquirt. Obtenido de MegaSquirt:
http://www.megamanual.com/MSFAQ.htm
[3] EFI ANALYTICS. (18 de 01 de 2018). EFI
Analytics Software Downloads. Obtenido de EFI
ANALYTICS:
http://www.tunerstudio.com/index.php/
[4] Fidalgo, R. (26 de 11 de 2014). Cómo reprogramar
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https://www.autocasion.com/actualidad/reportajes/c
omo-reprogramar-tu-motor
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encendido. Obtenido de Prueba de ruta:
https://www.pruebaderuta.com/mapeo-de-
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[6] MIDWEST MegaSquirt. (2018). MegaSquirt-I
Programmable EFI System PCB2.2 - Assembled
Unit. Obtenido de MIDWEST MegaSquirt:
https://www.midwestmegasquirt.com/products/meg
asquirt-i-programmable-efi-system-pcb2-2-
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[7] Banish, G. (2007). Engine Management: Advanced
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[10] Fidalgo, R. (26 de 11 de 2014). Cómo reprogramar
tu motor. Obtenido de Autocasión:
https://www.autocasion.com/actualidad/reportajes/c
omo-reprogramar-tu-motor
[11]B. G. Buitrón García and D. M. Narváez Téran, "
Mapeo del control electrónico del motor Kawasaki
ZX-6R del vehículo Formula Student Sae para
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de gases contaminantes," Universidad de las Fuerzas
Armadas ESPE Extensión Latacunga. Carrera de
Ingeniería Automotriz, 2018.
[12]
G. C. A. Q. L. M. L. Q. J. Z. D. S. D. Erazo,
«Influence of using specialized software in the
automotive industry to boost internal combustion
engines,» XII Jornadas Iberoamericanas de
Ingenieria de Software e Ingenieria del
Conocimiento, vol. 1, pp. 255 - 265, 2017.
