ECU TuningBox (Centralina Aggiuntiva)
Con questo progetto ho intenzione di aumentare le performance di un automobile aumentando un po' i cavalli e la reattivita'. Il concetto di base e' semplice, il cervello dell'auto e' la centralina, essa durante il moto controlla ogni "X" secondi i sensori (Aria, Pressione, Temperatura, ecc.) disponibili e in base alle letture provvede a modificare i valori dei parametri da inviare poi agli attuatori (Valvole, Iniettori, Rele', ecc.). Quello che andro' a fare con questo progetto e' eseguire un "attacco MITM" (Man In The Middle, per chi ha conoscenze di informatica base capira' la metafora), quindi il progetto si interpone tra la centralina (ECU) e i sensori sulla quale l'ECU fa affidamento per "intercettare" le letture dei sensori, elaborarle (attenuarle o amplificarle) per poi inviarle alla centralina. In poche parole falsificare le letture dei sensori in modo da ingannare l'ECU e costringerla (dato che la mappa deve reagire) a fare di piu' per mantenere i valori per la quale e' stata progettata.
Esempio: nella common rail ci sono 1000 mbar di pressione (valori immaginari), invece di inviare il valore dal sensore direttamente alla ECU, esso verra' inviato prima al progetto, attenuato da 1000 a 800, e di conseguenza l'ECU sara' costretta a dare +200 bar di pressione per compensare l'anomalia.
Esempio: nella common rail ci sono 1000 mbar di pressione (valori immaginari), invece di inviare il valore dal sensore direttamente alla ECU, esso verra' inviato prima al progetto, attenuato da 1000 a 800, e di conseguenza l'ECU sara' costretta a dare +200 bar di pressione per compensare l'anomalia.
Qui sopra potete notare degli schemi con i principali sensori disponibili sulle auto. Quelli sulla quale andremo ad agire sono:
- MAF (Mass Air Flow): si tratta di un sensore chiamato "Debimetro" (flussometro), serve a misurare la quantita' d'aria aspirata dal motore. Fisicamente e' un cilindro in plastica che viene inserito nel condotto d'aria dove si intende misurare il flusso. Questo sensore e' molto delicato ed incline a contaminazioni, con il tempo inoltre perde di efficacia e non restituisce piu' valori corretti (per esempio non riesce piu' a salire fino alla tensione massima ~4.5v).
- MAP (Manifold Air Pressure): sensore di pressione dell'aria interna del collettore di aspirazione. Con i dati acquisiti si calcola la densita' dell'aria e si determina il rateo della massa d'aria con la quale di conseguenza si determina la quantita' di gasolio ottimale necessaria per una buona combustione.
- EGR (Exhaust Gas Recirculation): e' una tecnica per ridurre le emissioni di ossido nitrico (NOx), consiste nel riutilizzare una porzione dei gas di scarico rimandandola ai cilindri del motore mediante la valvola EGR (che chiuderemo completamente). Tuttavia questa tecnica comporta (specialmente nei motori Diesel piu' vecchi) problemi al motore, questa valvola si intasa (incrosta!) molte volte (addirittura bruciandosi) portando molte noie (spie motore accese, auto che non parte, auto che fuma e non va) e sporcando internamente il motore. E' come avere un tubo che va dalla bocca al... mi avete capito. Disattivandola si ha un lieve miglioramento delle prestazioni (quasi impercettibile) e un motore che "respira" meglio, inoltre e' sempre consigliato pulirla gia' che ci siete.
- CTS (Coolant Temperature Sensor): sensore di temperatura del motore, le letture di questo sensore fanno da feedback per l'ECU, in base ai valori letti regola l'iniezione del carburante e i tempi di combustione.
- IAT: (Intake Air Temperature): sensore di temperatura dell'aria aspirata, molte volte questo sensore e' integrato nel MAF o nel MAP, si tratta di un resistore NTC che diminuisce la propria resistenza all'aumentare delle temperature.
- FTS: (Fuel Temperature Sensor): sensore di temperatura del gasolio, falsificando il segnale facciamo pensare alla centralina che il carburante e' freddo e di conseguenza l'ECU compensera' l'anomalia iniettando altro gasolio (per periodi di tempo piu' lunghi). Se il carburante e' per davvero piu' freddo e' piu' viscoso e richiede piu' giri di pompa per fornire la stessa quantita' di carburante necessaria in un determinato tempo.
Centraline/Moduli Aggiuntivi in Commercio
In commercio esistono gia' soluzioni del genere (centraline aggiuntive), molte delle quali sono truffe oppure dispositivi sovrapprezzati, la maggior parte di queste centraline agisce sul sensore della common rail (MAP, Manifold Air Pressure). Inoltre non sono dispositivi open-source, quindi quello che vi arriva vi tenete.
Partiamo parlando del primo caso, questa grandissima fregatura, cio' che vedete nell'immagine qui a sinistra e' un aggeggio del tutto inutile che promette minori consumi e incrementi di potenza favolosi semplicemente collegandolo sulla presa di diagnostica dell'auto (OBD). Ho visto molte persone rimaste fregate da questo pezzo di plastica inutile, al suo interno nel peggiore dei casi non c'e' un bel niente (un circuito oscillante con LED che lampeggia senza variazioni per far sembrare che stia funzionando) nel caso migliore c'e' un po' di componentistica come un microcontrollore (con un programma interno che fa lampeggiare un LED con variazioni per far sembrare che stia funzionando in modo piu' credibile).
Qui sopra c'e' un immagine che mette a confronto due versioni che potete trovare in commercio, la prima con un microcontrollore (migliore dei casi) e la seconda che non contiene quasi nulla (peggiore dei casi). Vi starete chiedendo, qual'e' la differenza in sostanza (escludendo il circuito), come detto prima, la versione con il microcontrollore fa lampeggiare il LED in base al traffico sul bus dati della centralina variando il tempo del lampeggio, niente di piu'. In ogni caso, entrambe le versioni non fanno un bel niente, quindi state alla larga e diffidate da false recensioni.
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Ecco il secondo caso, una "scatola nera" che puo' variare di dimensioni e colore. Effettivamente questa scatola qualcosa fa a differenza del primo caso mostrato prima, essa va collegata tra la centralina e il sensore MAP oppure sul sensore della pompa carburante. La scatola viene spacciata per centralina aggiuntiva (alla modica cifra di 100-200 euro), poi quando andate ad aprirla scoprite con sorpresa che all'interno c'e' solo una resistenza. Si tratta di un vecchio trucco (parzialmente funzionante) risalente agli anni 2000 che consisteva nell'inserire un potenziometro sul sensore MAP del common rail o sul sensore della pompa carburante (Evry Mod) per attenuare il segnale e costringere l'ECU a dare di piu'.
Il sistema funziona ma ha dei grandi problemi, il potenziometro una volta regolato rimane impostato (a meno che non viene regolato durante il moto manualmente in modo esponenziale) e questo comporta anomalie di funzionamento (la macchina a bassi giri e' piu' reattiva ma quando si inizia a salire muore lentamente salvo nuova regolazione del potenziometro). Quindi tra gli altri problemi (trattandosi si un semplice resistore) abbiamo: nessun controllo della pressione raggiunta, andamento della pressione non automatico e non modulato che risulta in un casino di fumo ai giri bassi, possibili spie accese, minimo instabile.
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Terzo caso, centraline aggiuntive che effettivamente possono essere chiamate tali. Al loro interno troviamo un microcontrollore che gestisce i segnali e li modifica in base alle letture dei sensori (si sostituisce alla centralina e falsifica i dati in modo automatico). Il prezzo si aggira dai 100 ai 400 euro, si, il sistema funziona ma e' sovrapprezzato, si tratta di una scheda con le stesse funzionalita' di Arduino e un programma scritto appositamente, il vero prezzo del materiale si aggira intorno ai 20 euro.
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Il Progetto
In ogni caso e' da preferirsi una rimappatura della centralina, non si possono ottenere le stesse prestazioni con questo progetto ma un notevole aumento sicuramente c'e'. Tornando al discorso di prima, qui a sinistra potete osservare il principio di funzionamento (collegamento originale in alto, collegamento modificato in basso), Arduino si inserira' tra ECU e sensore, leggendo il valore del sensore e falsificandolo per poi inviarlo alla centralina.
Per prima cosa, prima di iniziare a fare circuiti e a programmare mi sono ricavato (munito di multimetro) il pinout dei connettori dei sensori sulla quale devo agire. Qui a sinistra potete osservare il pinout (Volkswagen Golf IV 1.9 TDI 110CV 1998). Successivamente ho creato lo sketch per Arduino e ho fatto una simulazione su banco dell'input e relativo output PWM di Arduino. |
Progetto Sospeso
Invece di continuare con questo progetto ho deciso di rimappare la mia auto da solo per ottenere maggiori performance.