Megasquirting mi Datsun Z 1983

Jul 18, 2023

A mediados de la década de 1980 trabajé en una empresa llamada Commodore Business Machines, una empresa que fabricaba computadoras domésticas donde nuestra Superbowl anual era el Consumer Electronics Show en Las Vegas la primera semana de enero.

En algún momento de noviembre, un Datsun Z se estacionaba en el estacionamiento delantero y luego no se movía hasta que los montículos de nieve que caían sobre él se derritieran en algún momento a principios de la primavera. Al final lo haría remolcar dejando atrás un pequeño y triste montón de óxido, tuercas y tornillos. Con un cheque de bonificación en la mano por terminar a tiempo la computadora más nueva, compraría otra Z usada y repetiría el ciclo.

Hoy en día, los viejos Datsun Z; 240Z, 260Z, 280Z, 280ZX son algo raros, probablemente porque eran verdaderos cubos oxidados incluso cuando eran nuevos. Después de haber sacrificado algunos en busca del próximo ordenador de casa, me propuse rescatar uno para recordar los viejos tiempos. Realmente me encantó el auto, así que mi proyecto fue restaurarlo. Ahora tengo un total de tres carcasas Z, un motor y una transmisión, todos en la parte trasera y un Z casi terminado en el garaje.

Como había desmontado el motor hasta sus componentes básicos, aproveché la oportunidad para hacer algunos cambios: aumenté el tamaño del turbocompresor, incrementé el diámetro y la carrera del cilindro/pistón, mejoré la distribución del combustible y mejoré el flujo de aire con las cosas. como portar los cabezales y un intercooler.

Todo esto significa que necesitaba modificar la forma en que el motor mezclaba el combustible con el aire para favorecer la combustión. Más aire significa que se necesita más combustible en la misma cantidad de tiempo. El primer paso fueron inyectores de combustible más grandes (y una bomba de combustible, regulador, filtros, sumidero, plomería, etc.) más grandes y es por eso que necesitaba una unidad de control del motor (ECU) programable.

De una lista diversa de alternativas, elegí usar un Megasquirt, un diseño que tiene fuertes raíces en el bricolaje. En mi caso la ECU la monté yo mismo hace un tiempo (este kit en concreto es del 2005). Ahora controla la mayoría de las funciones vitales de mi automóvil, excepto seleccionar qué música quiero tocar.

Aquí se ve un diagrama de bloques de los componentes principales que controlan la función del motor y, como digo en el video, se trata del viaje que hace el aire a través del motor. Pisar el acelerador no agrega combustible directamente como se podría pensar, en realidad abre una compuerta que permite que entre más aire a las cámaras de combustión, lo que luego la ECU compensa agregando la cantidad adecuada de combustible.

La decisión sobre cuánto combustible agregar se basa no solo en la cantidad de aire, sino también en la temperatura y en un sensor en el escape que detecta qué tan completamente se está quemando el combustible. Otras funciones, como encender la bomba de combustible y controlar el ralentí, son ejemplos de otras funciones que puede realizar la ECU. En mi caso no estoy usando la nueva ECU para controlar la chispa que enciende el combustible; He dejado el control en manos de la ECU original.

Mi motor Z original midió el flujo de aire con un sensor de flujo de aire volumétrico (VAF) en línea que en realidad (y desafortunadamente) obstruye el flujo de aire en el proceso. Esto funciona midiendo la fuerza de arrastre del aire que se mueve sobre una paleta cargada por un resorte. Llamamos a esta cosa arcana "la aleta" debido a la forma en que las aletas se abren y cierran mientras están en funcionamiento. Como este método mide el volumen, la temperatura del aire es la necesaria para determinar la masa del aire.

Una forma alternativa de medir el flujo de aire es el flujo de aire masivo (MAF), a veces llamado sensor de alambre caliente. La descripción más simple es que mide el enfriamiento de un trozo de alambre calentado midiendo su cambio de resistencia o el cambio de corriente que se requiere para mantenerlo a una temperatura determinada. El flujo de aire a través del cable elimina el calor (piense en la termodinámica) y tiende a descartar los efectos de las temperaturas, ya que mide más directamente la masa, no el volumen.

El Megasquirt hace algo diferente a lo que describí anteriormente. Utiliza un sensor barométrico y mide la presión del aire en el colector, el espacio donde se mezclan el combustible y el aire justo antes de ser aspirados por los cilindros.

Combinando esto con otras entradas como la velocidad del motor y el sensor de O2, el Megasquirt calcula cuánto combustible se debe inyectar. Pero se pone aún mejor. Además de este método mejorado de monitorear la combustión, tengo el control de los cálculos que realiza la ECU en base a estas mediciones. Esto me da un control notable sobre prácticamente todo lo que hace el motor.

El software utilizado para configurar Megasquirt es Tuner Studio MS de EFI Analytics. Utilizo la versión paga que tiene características adicionales como ajuste avanzado basado en el rendimiento y el registro de conducción real.

Hay una gran cantidad de parámetros de configuración básicos que deben cargarse, básicamente los detalles específicos del motor, incluida la cantidad de cilindros, los caudales del inyector de combustible e incluso el tipo de combustible que se utiliza. En última instancia, terminamos con un mapa de eficiencia volumétrica (VE) que es muy similar a los mapas estándar de combustible/aire en el sentido de que programamos cuánto combustible se debe inyectar a diferentes velocidades y cargas.

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Variables adicionales, como cuándo enriquecer o modificar la cantidad de combustible en diversas condiciones, como el cebado del motor, el acelerador a fondo (también conocido como "piso a fondo") y un período de calentamiento. Mi motor inyecta casi el doble de combustible cuando está completamente frío.

Con el software Tuner Studio conectado y ejecutándose, puede acumular resultados en vivo de la forma en que funciona el motor en condiciones de la vida real y crea una tabla de modificaciones sugeridas al mapa VE, que luego se puede aplicar. Esto significa que el rendimiento final se optimiza más allá de los simples valores calculados; en esencia, debería funcionar mejor cada vez hasta que todos los parámetros se hayan equilibrado durante el proceso de ajuste.

Finalmente, el software se puede ejecutar en una computadora portátil o integrada en el automóvil usando algunos de los tableros de diseño incluidos o el usuario puede diseñar su propio tablero con una amplia gama de indicadores disponibles, incluidos valores calculados como el consumo de combustible.

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Observo que ahora también es posible usar un dispositivo Android para un grupo de tablero remoto y debo admitir que la idea de una de mis antiguas mini tabletas en el tablero en modo HUD suena genial.

Construí mi ECU a partir de un kit, con la excepción del complemento de actualización del procesador que estaba preensamblado (todo SMT). Está basado en el MC9S12C64, un procesador de 16 bits que funciona a 24 MHz con 4 kB de RAM y 128 kB de flash, y tiene algunos complementos útiles como el controlador PWM y la interfaz CAN.

Cada vez que trabaje en un sistema, se ahorrará mucho tiempo realizando las pruebas adecuadas. En este caso, eliminar la variable más importante: el automóvil, es primordial. Tengo dos unidades de prueba diferentes que se conectan al "Conector Big Ass" de la ECU.

Aquí se muestra mi Megasquirt con uno de los estimuladores (el PCB verde) disponible para configurar y solucionar problemas. Esto fue mucho más útil de lo que pensé que sería.

Todo lo que hablé aquí es para uso todoterreno; Es ilegal modificar cualquier cosa que tenga que ver con el control de emisiones exigido por el gobierno federal.