Olá,

Neste post eu vou mostrar algumas informações sobre um dos projetos mais avançados da ScTec/D1-pro: a RFI (Racing Fuel Injection).

A RFI foi projetada para permitir o controle completo de motores monocilindricos de combustão interna. O projeto teve início em 2009, com um desenho inicial baseado no microcontrolador Freescale/NXP MC9S08QE128. Aquele primeiro design foi utilizado para validar uma série de conceitos do projeto e não incluía um controlador de ignição, somente o controlador de injeção de combustível, bomba de combustível e sensores de entrada (tensão da bateria, temperatura do ar e do motor, oxigênio (lambda), posição do acelerador (TPS) e posição do virabrequim (CKP). O sensor de pressão de manifold (MAP) também não foi incluído neste design. A placa incluía um conector DB25 para a fiação do motor, um conector DB9 para a comunicação serial com um computador host e três leds de status.

Os primeiros testes foram realizados em uma motocicleta Honda CRF230 modificada com um corpo de borboleta construído especialmente para ela para substituir o carburador original. Nós também utilizamos outro produto D1-pro: a ignição PSI (Programmable Sparking Ignition) para substituir o CDI original. Inicialmente a energia elétrica era fornecida unicamente por uma bateria de 12V e posteriormente foi desenvolvido um magneto especial para recarregar a bateria e suprir a energia para o sistema.

The first design of our fuel injection module
O primeiro design do módulo de injeção

Depois do desenvolvimento inicial e da prova de conceito, o projeto sofreu um grande mudança quando a Honda lançou a primeira motocicleta de baixo custo com injeção eletrônica, a Honda CG150. Ela foi seguida por outros modelos como a CB250 Twister, XRE300 e também os modelos da Yamaha Lander e Fazer. Todos estes modelos nos fizeram repensar sobre o modelo de negócios da RFI: deveríamos continuar com a idéia de um módulo separado ou deveríamos focar e fazer um modelo compatível com uma das motos já no mercado? Nós optamos pela segunda opção.

Com a opção feita, nós precisamos escolher um conector que seria compatível com o sistema Honda ou Yamaha. Foram compradas duas motocicletas novas: uma Honda CG150 mix (com motor com injeção eletrônica bi-combustível) e uma Yamaha Lander 250. Nós descobrimos (sem surpresa) que cada fabricante utiliza um conector diferente para a sua ECU. Depois de muita pesquisa nós não encontramos nenhum fornecedor que fornecesse um conector compatível. Nós pensamos em fazer um conector com base em um dos conectores (Honda ou Yamaha), mas isso seria muito caro. Por fim, optamos por utilizar um conector de mercado e após uma longa pesquisa, selecionamos o conector Sicma de 24 pinos com travamento e vedação.

Em paralelo com a cruzada em busca do conector, nós também iniciamos o desenvolvimento interno de ferramentas para auxiliar no desenvolvimento de um módulo de injeção compatível com os dois sistemas (Honda e Yamaha). Cada fabricante utiliza um sistema diferente para o volante de posição do virabrequim, então acabamos por comprar dois volantes (um de cada fabricante) e construímos um simulador de motor utilizando um motor elétrico para acionar o volante e um sensor montado da mesma forma que o sensor de posição do virabrequim no motor. O equipamento também tinha um corpo de borboleta com todos os sensores e atuadores (injetor, TPS, sensor de temperatura do ar e MAP). O simulador nos permitiu desenvolver a maior parte do software do sistema sem a necessidade de testes num motor real.

Nós também adquirimos um dinamômetro de rolo que foi utilizado para auxiliar no aprimoramento do módulo. O equipamento também foi amplamente utilizado no aprimoramento da linha de ignições da D1-pro.

Após diversas reuniões, o produto final foi especificado com as seguintes características: compatibilidade com os sistemas Honda e Yamaha (ou outro similar) com um bico injetor, uma saída para comando de bobina de sistema de ignição de corrente direta (DCI), saídas para motor de passo e solenóide de controle de marcha lenta, entradas para sensores de temperatura do ar e do motor (compatíveis com diversos sensores), TPS, posição do virabrequim, MAP, lambda, comunicação serial e USB, sistema de diagnósticos com luz externa, sistema de segurança para proteção contra acesso não autorizado aos dados da memória e um data logger integrado capaz de armazenar vários minutos de operação do motor.

Com todos estes parâmetros em mente, nós escolhemos o MCF51JM128VLD como a CPU do nosso módulo. Trata-se de um microcontrolador Coldfire v1 de 32 bits, 44 pinos, 50.33MHz, com 128KB de memória flash, 16KB de RAM, interface USB 2.0, conversor A/D de 12 bits e dois timers de 16 bits com 8 canais. Nós também escolhemos este dispositivo devido a sua compatibilidade com a linha HCS08, a qual nós já utilizávamos com sucesso na nossa linha de ignições e tínhamos muito software já escrito e testado.

Após cerca de seis meses, o novo design estava completo. A placa de quatro camadas é vista abaixo.

RFI final 4-layer board
Placa final de 4 camadas da RFI

Alguns meses de muita escrita de código, tanto no lado do MCU como no lado do PC (para o software de configuração) e a RFI estava pronta. A imagem a seguir mostra a placa montada.

RFI assembled board
Placa da RFI montada

Nós optamos por utilizar um conector DB9 com três usos: comunicação serial, comunicação USB e programação em campo (pois a placa é envolta em resina epóxi após a manufatura).

As imagens a seguir mostram o software de configuração para PC (desenvolvido pelo ex-funcionário Edmilson Teixeira).

The ignition timing view
A tela de visualização dos tempos de ignição
Sensors setup page
Página de configuração dos sensores
Password locking/unlocking
Bloqueio/liberação por senha
Our beautiful real-time monitor
Nosso belo monitor em tempo real
Diagnostics scree
Tela de diagnósticos

Aqui estão alguns vídeos que mostram a RFI em ação:

RFI – um módulo de injeção eletrônica de combustível com ignição programável para motores monocilindricos
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