Projeto e desenvolvimento de um sistema de controle eletrônico de injeção direta de GNV em veículos movidos a gasolina/álcool

Abstract

O projeto descrito neste documento apresenta uma primeira abordagem ao desafio de se utilizar injeção de GNV (Gás Natural Veicular) em veículos movidos originalmente movidos à gasolina/álcool, utilizando para isso Lógica Nebulosa a fim de evitar-se cálculos complexos e a necessidade de armazenamento de mapas de correção. A estratégia empregada no projeto utiliza o tempo de injeção lido da UCE (Unidade de Controle Eletrônico) original de gasolina/álcool como base para determinar o tempo de injeção de GNV, e define uma correção baseada em Lógica Nebulosa, com sensores e o próprio tempo de injeção original como entradas e a correção sobre o tempo de injeção como saída. O desenvolvimento do projeto aconteceu em três grandes áreas: hardware, firmware e estratégia de injeção, todos sendo tratados neste documento. O hardware e o firmware foram especificados, projetados, desenvolvidos e testados, com bons resultados em todos os testes, provando sua capacidade em desempenhar as tarefas para as quais foram desenvolvidos: ler os sensores MAP, de rotação, de pressão de gás e de sonda lambda, ler o tempo de injeção original do veículo, emular os sensores MAP e de sonda lambda e atuar nos bicos injetores de GNV. A base de regras da Lógica Nebulosa foi criada a partir da observação de uma UCE de GNV comercial (previamente instalada no veículo), com o objetivo de fazer com que o projeto desenvolvido se comportasse o mais próximo possível a essa ECU. A partir de logs de campo da ECU comercial, a estratégia desenvolvida foi testada computacionalmente e esses testes apresentaram bons resultados. Resultados de campo, entretanto, mostraram a necessidade de aprofundamento do problema para que sejam promovidos alguns ajustes na Lógica Nebulosa. Os resultados atuais indicam que a base de regras deve ser desenvolvida por meio de testes de campo ao invés de simulações computacionais, como foi feito. Finalmente, a plataforma desenvolvida (hardware e firmware) foi capaz de manter o motor em funcionamento quando o tempo de injeção de GNV foi calculado a partir de uma correção fixa sobre tempo de injeção da ECU original. Portanto, a plataforma foi desenvolvida com sucesso, o que permite a experimentação de diferentes estratégias para cálculo do tempo de injeção de GNV (como foi feito com o controlador baseado em Lógica Nebulosa). ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The project described in this document presents a first approach to the challenge of using NGV (Natural Gas Vehicle) injection in gasoline/ethanol vehicles, by using fuzzy logic to avoid complex calculations and the need to store correction maps. The strategy employed in the project adopts the injection time read from the original ECU (Electronic Control Unit) of gasoline/alcohol as the first approach to determine the NGV injection time, and it defines a correction based on a fuzzy logic, with sensors and the original injection time itself as inputs and the correction as output. The designed project involved the design in three major areas: hardware, firmware and injection strategy, all of them being addressed by this document. The hardware and firmware have been specified, designed, developed and tested, with good results in all tests, proving their capacity to perform the tasks they have been designed for: reading MAP, rotation, gas pressure and lambda oxygen sensors, reading the original injection time, emulating MAP and lambda oxygen sensors and actuating in the NGV injector. The rule base of the fuzzy logic was created from the observation of a commercial NGV ECU (previously installed in the vehicle) in order to make the designed project to behave as close as possible to this ECU. From field logs of the commercial ECU, the designed strategy has been tested computationally, and these tests have shown good results. The field tests, however, have showed the need to delve into the problem in order to perform some adjusts in the fuzzy logic. The current results point out the idea of designing the rule base from field testing instead of the computational simulations as have been done. Finally, the developed platform (hardware and firmware) was capable to maintain the engine running when the injection time of NGV was calculated through a fixed correction in the injection time of the original ECU. Therefore, the platform has been successfully developed, which allows the experimentation of different strategies for calculating the NGV injection time (as performed with the developed fuzzy logic controller).