2. Como a VCU calcula o combustível no modo VE

No modo VE, a VCU refaz a conta do combustível em quatro passos, a cada volta da roda fônica (a roda dentada cujo sensor informa a rotação à VCU) e no mínimo 50 vezes por segundo.

1. Calcula a massa de ar que entra em um cilindro no ciclo.
2. Divide pelo estequiométrico do combustível (a relação ar/combustível da mistura quimicamente correta) e pelo alvo de lambda: é a massa de combustível.
3. Divide pela vazão do bico, corrigida pela pressão de combustível: é o tempo útil.
4. Aplica os enriquecimentos e os ajustes por cilindro e soma a linearização (correção de pulso curto) e o tempo morto (atraso de abertura do bico): é o pulso que o bico recebe.

#Visão geral

massa de ar  = P_abs × V_cil × (VE ÷ 100) ÷ (R_ar × T_ar)
combustível  = massa de ar ÷ (AFR × lambda alvo)
tempo útil   = combustível ÷ vazão do bico × √(P_nominal ÷ P_dif)
pulso        = tempo útil × (1 + enriquecimentos) + tempo morto

A tabela de VE entra só no primeiro passo. Combustível, bico, pressão de combustível e tempo morto entram nos passos seguintes, cada um com o seu parâmetro.

#Passo 1: a massa de ar no cilindro

A VCU usa a lei dos gases ideais para saber quanto ar cabe em um cilindro nas condições do coletor, e multiplica pela VE.

massa de ar [g] = P_abs × V_cil × (VE ÷ 100) ÷ (R_ar × T_ar)
P_abs = MAP da tela + 1,01325 bar
V_cil = Volume do motor ÷ quantidade de cilindros
T_ar  = temperatura do ar + 273,15

• P_abs: pressão absoluta no coletor, em bar.
• V_cil: volume de um cilindro, em litros.
• VE: valor da tabela de VE, em %.
• R_ar: constante do ar, 0,0028705 bar·L/(g·K).
• T_ar: temperatura do ar, em kelvin.

#Pressão no coletor

O MAP aparece na tela como pressão relativa: negativo é vácuo, positivo é pressão de turbo. Para a conta, a VCU soma 1,01325 bar ao MAP da tela e chega à pressão absoluta; ela não tem barômetro, e o valor somado é fixo.

A Calibração do sensor MAP interno muda a pressão usada na conta em todas as células. Não a use para fazer o MAP mostrar zero: veja Antes de começar: motor, combustível, injetores e sensores.

Sem leitura válida do MAP, a conta passa a usar o Failsafe do MAP (failsafe é o valor substituto que a VCU usa quando o sensor está desligado ou em falha): o que dispara essa troca e o que ela muda estão em Antes de começar: motor, combustível, injetores e sensores.

#Temperatura do ar

A temperatura do ar entra em kelvin. Ar mais quente é menos denso e pede menos combustível, sem tabela de compensação.

Quando a VCU usa o sensor e quando usa o Failsafe da temperatura do ar (25 °C de fábrica) está em Antes de começar: motor, combustível, injetores e sensores.

A conta usa a temperatura que o sensor lê. Não há modelo de aquecimento da carga: veja O que torna o VE avançado, e os limites.

#A VE da tabela

A VE vem do Mapa principal de VE por MAP, interpolada pela rotação e pelo MAP do momento.

Com a malha fechada ligada, a VE usada é a da tabela multiplicada pelo fator da malha. A tabela não muda.

O log mostra as duas: VE - Eficiência % é a da tabela e VE - Eficiência efetiva % é a usada na conta. A tabela está em As tabelas: VE, alvo de lambda, eixos e grades; o fator, em Malha fechada de VE.

#Passo 2: a massa de combustível

combustível [g] = massa de ar ÷ (AFR × lambda alvo)

• AFR: estequiométrico do combustível em uso.
• lambda alvo: valor do Mapa alvo de lambda por MAP na rotação e no MAP do momento.

O AFR vem do Combustível escolhido em Configuração do combustível: 12,6 em Gasolina comum BR (E27) e 8,4 em Etanol hidratado (bomba), por exemplo.

Com a função Flex Fuel ligada e o sensor de etanol, a VCU usa o estequiométrico da mistura que o sensor mede. Combustíveis, a diferença entre o preset E27 e a gasolina E30 vendida hoje no Brasil e o sensor de etanol estão em Antes de começar: motor, combustível, injetores e sensores.

O alvo que a conta usa aparece no canal VE - Alvo de sonda (O2).

A densidade do combustível não entra no tempo de injeção. O bico é informado em massa por hora, e a densidade se cancela.

Os enriquecimentos (aquecimento, pós-partida, injeção rápida, marcha e eventos) não mudam o alvo de lambda. Eles entram no passo 4, como porcentagem do tempo útil; o total aparece em VE - Enriquecimento total, e cada um está em Enriquecimentos e compensações no modo VE.

#Passo 3: o tempo útil do bico

O tempo útil é o tempo que o bico precisa ficar aberto, já descontado o atraso de abertura, para entregar a massa de combustível.

vazão do bico [mg/ms] = vazão [lb/h] × 453,59237 ÷ 3600
tempo útil [ms]       = combustível ÷ vazão do bico × √(P_nominal ÷ P_dif)

• vazão: Vazão nominal de cada injetor da bancada A, em lb/h, de um bico.
• P_nominal: Pressão nominal dos injetores da bancada A, a pressão em que a vazão foi medida.
• P_dif: pressão diferencial, a pressão de combustível na linha menos a pressão no coletor.

A VCU trabalha com a vazão em massa. Se você digita a vazão em cc/min, o FuelTech Vision converte pela densidade do combustível escolhido: veja Antes de começar: motor, combustível, injetores e sensores.

#Pressão diferencial

A vazão de um bico cresce com a raiz quadrada da pressão diferencial. Com o sensor de pressão de combustível, a VCU corrige o tempo útil por essa raiz; o valor usado aparece no canal Pressão de combustível diferencial.

Com pressão nominal de 3 bar, uma pressão diferencial de 4 bar multiplica o tempo útil por 0,866; uma de 2 bar, por 1,225.

Abaixo de metade da pressão nominal, a correção para no valor de metade: no máximo 1,414 vezes o tempo útil. A correção de pressão nunca corta combustível por uma leitura de pressão ruim.

Sem sensor de pressão de combustível, desligue Usar sensor de pressão de combustível, que vem ligada de fábrica: ligada sem sensor, a conta desconta o MAP de uma pressão fixa (veja Antes de começar: motor, combustível, injetores e sensores).

#Injeções por ciclo

A massa de combustível do passo 2 é a de um ciclo completo do cilindro.

Em Sequencial e Semissequencial, cada pulso leva o tempo útil inteiro.

Em Multiponto, num motor a pistão, a bancada dispara duas vezes por ciclo e cada pulso leva metade do tempo útil. O tempo morto entra em cada pulso.

No motor rotativo, o ciclo é de uma volta e há um pulso por volta.

#Bancadas

Cada bancada (A, B e C: um grupo de injetores com saídas próprias) tem a sua vazão e a sua pressão nominal.

A bancada A atende sozinha até chegar na Abertura de injetor da Bancada A para entrar a próxima bancada, 100 % de fábrica; o que falta passa para a bancada B, e da B para a C. Bancada desligada é pulada. A divisão é feita sobre o combustível já com os enriquecimentos.

Se todas chegam no limite, todas recebem o mesmo acréscimo de tempo, em milissegundos.

#Passo 4: o tempo total do pulso

tempo efetivo = tempo útil × (1 + enriquecimentos + ajuste do cilindro)
pulso         = tempo efetivo + linearização + tempo morto

• enriquecimentos: soma das compensações ativas, em % (na conta, 10 % vale 0,10).
• ajuste do cilindro: Ajuste individual por cilindro por RPM (Bancada A) mais Ajuste individual por cilindro por MAP (Bancada A), também em %.
• linearização: valor da Linearização dos injetores da bancada A para o cilindro e o tempo efetivo, em ms.
• tempo morto: valor do Deadtime dos injetores da bancada A para a tensão da bateria e a pressão diferencial do momento, em ms.

#Tempo morto

O tempo morto é o atraso do bico para abrir e fechar.

No modo VE ele é o valor completo da tabela, por tensão da bateria e pressão diferencial, somado a cada pulso; o valor do momento aparece no canal Deadtime dos injetores A. A tabela está em Antes de começar: motor, combustível, injetores e sensores.

Tempo morto errado aparece como erro de mistura que cresce quando o pulso encurta. Corrija no tempo morto, não na VE: veja Método de acerto passo a passo.

#Linearização e ajuste por cilindro

A linearização corrige pulsos curtos, em que o bico não entrega combustível em proporção ao tempo: é uma tabela por bancada, em ms somados ao tempo efetivo, com uma linha por cilindro. Ela começa zerada.

O ajuste por cilindro, em %, corrige diferenças entre cilindros por rotação e por MAP.

#O pulso no log

O pulso da bancada A, antes do ajuste por cilindro e da linearização, aparece no canal Tempo de injeção A.

A abertura do bico aparece em Abertura bicos A: pulso × rotação ÷ 1200 em sequencial e semissequencial, pulso × rotação ÷ 600 em multiponto.

#Exemplo numérico

Este é o exemplo de referência do guia. As contas usam as fórmulas deste capítulo, sem arredondar, e dão os mesmos valores que a VCU calcula; refeitas com os valores arredondados da tabela, a última casa pode variar.

• Motor 2,0 L, 4 cilindros, injeção sequencial, 5000 rpm.
• Pressão no coletor de 1,5 bar absoluto: o MAP da tela mostra 0,487 bar.
• Ar a 40 °C, VE da tabela de 95 %, alvo de lambda de 0,85.
• Bico genérico de 80 lb/h a 3 bar; regulador referenciado ao coletor (que acompanha o MAP e mantém a pressão diferencial constante), pressão diferencial de 3 bar.
• Bateria em 13,5 V; tempo morto de exemplo de 1,0625 ms.
• Motor quente, sem enriquecimento, sem ajuste por cilindro, linearização zerada.

Da gasolina comum para o etanol hidratado, o tempo útil subiu 50 % (12,6 ÷ 8,4 = 1,5) e a VE continuou em 95 %. O pulso total subiu menos, 44 %, porque o tempo morto não depende do combustível.

Em Multiponto, cada pulso levaria metade do tempo útil mais o tempo morto inteiro: 3,671 + 1,0625 = 4,734 ms com a gasolina, e abertura de 39,4 % (pulso × 5000 ÷ 600).

#Onde cada grandeza física entra

A tabela resume onde cada grandeza entra e o que muda na tabela de VE quando ela muda.

O "nada" vale com os dados certos. Vazão, pressão nominal ou tempo morto errados aparecem como erro de mistura, e a correção vai no dado errado, não na VE.

A conta não inclui o efeito do combustível na temperatura da carga, como o resfriamento pela evaporação do etanol. Depois de trocar de combustível, confira a mistura pela sonda: pode ser preciso um retoque fino.

Para ver cada grandeza agir no motor, com o resultado esperado, veja É VE de verdade.