El Ford EEC o Electronic Engine Control es una serie de ECU (o Engine Control Unit) que fue diseñada y construida por Ford Motor Company . El primer sistema, EEC I, utilizaba procesadores y componentes desarrollados por Toshiba en 1973. Comenzó a producirse en 1974 y entró en producción en masa en 1975. Posteriormente pasó por varias iteraciones de modelos.
Los módulos EEC I y EEC II utilizaban un procesador y una memoria comunes, por lo que se pueden describir juntos. El microprocesador era una unidad central de procesamiento de 12 bits fabricada por Toshiba , el TLCS-12 , que comenzó a desarrollarse en 1971 y se completó en 1973. Era un chip de 32 mm² con unas 2.800 puertas de silicio , fabricado en un proceso de 6 μm . La memoria semiconductora del sistema incluía una RAM de 512 bits , una ROM de 2 kb y una EPROM de 2 kb . El sistema comenzó a producirse en 1974 y entró en producción en masa en 1975. [1] [2]
El nombre en código interno de Ford para el microprocesador TLCS-12 era "PM-11" o "Poor Man's 11", lo que implicaba que era una versión simplificada del entonces popular ordenador PDP-11 de Digital Equipment Corporation . En la primera mitad de los años 70 se utilizó un PDP-11 en un vehículo para "prueba de concepto". En realidad, había muy poco en común entre estas dos arquitecturas informáticas. Este chip nunca estuvo disponible comercialmente. [ cita requerida ]
Este procesador de 12 bits era el único chip disponible comercialmente que ofrecía las cuatro funciones matemáticas (suma, resta, multiplicación y división) en ese momento. La elección de 12 bits no fue accidental. Para mayor precisión, se determinó que las fórmulas debían poder resolver 1 parte en 1000 o aproximadamente 10 bits. Se requería otro bit para el signo. Esto, lógicamente, se redondeó a 12 bits, lo que también dio como resultado un espacio de direcciones de 16 kilopalabras. No había una "pila" para llamadas y retornos de subrutinas. En lugar de eso, el registro de puntero de instrucción se "intercambiaba" con otro registro que se había llenado previamente con la dirección de la subrutina de destino. El retorno se lograba intercambiando de nuevo. Todo el código estaba escrito en lenguaje ensamblador. [ cita requerida ]
Otra característica de los módulos EEC I/II era el uso de un módulo de memoria independiente que se atornillaba a la carcasa del módulo de control. Esto se hizo para facilitar el cambio de software, una combinación de algoritmos ("estrategia") y datos ("calibración") en el campo, si era necesario. El módulo de memoria utilizaba "ROM enmascarada" (MROM), un tipo de chip de memoria que no se podía modificar después de la fabricación. El módulo de memoria también presentaba algunos interruptores que se podían cambiar en el campo. La estrategia leía estos interruptores y retardaba el avance de la chispa en los vehículos que experimentaban preignición (detonación). [ cita requerida ]
El módulo del procesador tenía una referencia de 10 voltios para su convertidor analógico a digital, que se utilizaba para recopilar datos de varios sensores. Esto podría haber sido un problema, ya que la energía disponible para el módulo variaba por encima y por debajo de los 10 voltios durante el arranque del motor. El problema se resolvió mediante varios pasos. En primer lugar, todos los sensores utilizaban un método de medición raciométrica que garantizaba la precisión a pesar de la variación del voltaje de referencia. En segundo lugar, durante el arranque, un circuito especial activaba el sistema de encendido en sincronización con los pulsos de referencia del motor. En tercer lugar, no se permitía que el procesador arrancara hasta que el voltaje interno se estabilizara por encima de los 10 voltios. [ cita requerida ]
El EEC-II controlaba la relación aire-combustible a través del carburador Venturi variable (VV) modelo 7200 de Ford, el último carburador diseñado y construido por Ford US. En él, la relación aire-combustible se controlaba mediante un motor paso a paso que accionaba una cremallera que movía un pivote que abría y cerraba el respiradero del recipiente del flotador. Cuando estaba cerrado, no podía entrar aire en el recipiente, lo que hacía que la mezcla de combustible fuera pobre. Cuando estaba abierto, la mezcla de combustible era rica. Cada carburador se calibraba a mano en una sala con presión controlada. [3]
Aunque había mucho en común "dentro de la caja", el tamaño, la forma y el conector principal eran diferentes entre EEC I y II. Este diseño de procesador fue mejorado significativamente como candidato para su uso en EEC-III, pero no fue elegido. [ cita requerida ]
Este sistema se utilizó en algunos vehículos de 1980 a 1983. Había dos módulos EEC-III diferentes: uno para usar con un carburador de retroalimentación y otro para usar con el sistema de inyección de combustible del cuerpo del acelerador "central" de Ford . El tamaño y la forma del módulo eran aproximadamente los mismos que los del EEC-II y aún utilizaban el módulo de memoria externa. Los dos módulos tenían conectores con diferentes codificaciones para evitar la inserción accidental en el vehículo equivocado.
El EEC-III utiliza un módulo Duraspark III (pasador marrón por donde salen los cables) y una bobina de encendido Duraspark II. Se utiliza un cable de resistencia en el circuito primario. Los distribuidores en los sistemas EEC-III (y posteriores) eliminan los mecanismos mecánicos y de avance por vacío convencionales. Toda la sincronización está controlada por la computadora del motor, que es capaz de encender la bujía en cualquier punto dentro de un rango de 50 grados según la calibración. Esta mayor capacidad de chispa requiere una mayor separación de los electrodos adyacentes de la tapa del distribuidor para evitar el fuego cruzado, lo que da como resultado una tapa del distribuidor de gran diámetro.
El EEC-III en los automóviles con carburador controlaba el mismo carburador Ford 7200 VV que el EEC-II. En los automóviles con inyección de combustible, el módulo activaba dos inyectores de combustible de alta presión (aproximadamente 40 psi) que estaban montados en un cuerpo de aceleración conectado a un colector de admisión tradicional en el valle central del motor de 5,0 litros (302 cid).
El procesador fue diseñado y fabricado por Motorola . Presentaba una longitud de datos de 8 bits, una longitud de instrucción de 10 bits y una longitud de dirección de 13 bits. El espacio de direcciones estaba "paginado", lo que significa que no se podía acceder directamente a todo el espacio de direcciones sin instrucciones especiales. Había 4 páginas. La página 0 era para el código normal (de fondo). La página 1 era para el código de interrupción. La página 2 también era para el fondo, pero solo se podía acceder a ella mediante una instrucción especial "Jump Page" desde la página 0. La página 3 se utilizaba para almacenar datos paramétricos ("calibración") o código de nivel de interrupción adicional. Este chip nunca se vendió comercialmente. Al igual que EEC-I y -II, todo el código se escribía en lenguaje ensamblador.
Los chips de procesador fueron fabricados por Motorola, y los módulos fueron diseñados y ensamblados por Motorola, Toshiba o Ford. Los diseños eran funcionalmente equivalentes, pero se utilizaron componentes ligeramente diferentes. Motorola optimizó su diseño para utilizar la mayor cantidad posible de sus propios componentes.
El trabajo de diseño preliminar del EEC-IV comenzó incluso antes de que el EEC-III estuviera en producción. Con el tiempo, se diseñaron muchos módulos diferentes en torno a este procesador. Es probable que se hayan producido más vehículos Ford utilizando módulos de control del motor y el tren motriz (ECM/PCM) basados en variaciones de este diseño que cualquier otro módulo que Ford haya utilizado hasta ahora.
A diferencia de los sistemas EEC anteriores, el EEC-IV utiliza un pequeño módulo de encendido llamado módulo TFI o TFI-IV (Thick Film Integrated Ignition). Suele ser de color gris y originalmente se montaba en el distribuidor. Los modelos posteriores tienen el módulo TFI montado en un disipador de calor en el compartimento del motor. Es propenso a dañarse por el calor. Se creó con piezas de tecnología de montaje superficial , lo que le permite ser mucho más pequeño que el módulo de encendido Dura-Spark anterior . La bobina de encendido utilizada es del diseño E-Core. Este diseño de bobina de encendido es más eficiente que las bobinas de encendido con forma de cilindro del estilo anterior.
El sistema EEC-IV tiene más capacidades de diagnóstico que los sistemas EEC anteriores. Los primeros autos equipados con EEC-IV no tenían la capacidad de enviar datos de los sensores a través del conector de diagnóstico a una herramienta de escaneo. Sin embargo, existen pruebas automáticas KOEO (llave encendida, motor apagado) y KOER (llave encendida, motor en funcionamiento), y una prueba de monitoreo continuo (movimiento), una función para ayudar a probar las conexiones de cableado a varios sensores/actuadores moviendo los cables del componente en cuestión. A principios de la década de 1990, ciertos modelos tenían la capacidad de transmisión de datos de los sensores llamada DCL (enlace de comunicaciones de datos). Estos modelos tienen 2 cables de bus de datos adicionales al conector de diagnóstico EEC-IV.
El ordenador EEC-IV se construyó en torno a un procesador de 8/16 bits diseñado por Intel llamado 8061. Este chip nunca se vendió comercialmente, pero una variante similar, el 8096 , fue extremadamente popular. La principal diferencia entre estos dos chips era el bus externo de instrucciones/datos. Ford quería minimizar la cantidad de pines utilizados para la entrada y la salida, por lo que Intel diseñó un bus único (MBUS) que multiplexaba direcciones y datos en un bus de 8 bits. Se utilizaban varias líneas de control adicionales para transferir información en este bus. Debido a la naturaleza única del bus, se necesitaban chips de memoria personalizados.
El EEC-IV apareció por primera vez en los motores de camión de 1.6L EFI, 2.3L High Swirl Combustion (HSC), 2.3L EFI Turbo y 2.8L de 1983. Con el Escort, el motor base era el mismo que todos los Escort estadounidenses, el 1.6L CVH, pero presentaba colectores de admisión y escape únicos además de EFI . Se trataba de EFI no secuencial , lo que significa que 1/4 del combustible requerido para cada cilindro se inyectaba en el colector de admisión, cerca de la válvula de admisión para cada encendido del cilindro.
El primer módulo EEC-IV era diferente de los módulos futuros. Tenía un conector de "tarjeta de borde" exclusivo destinado a reducir el costo en comparación con los conectores pin-and-socket de EEC I/II/II, pero fue abandonado rápidamente debido a su poca confiabilidad. Utilizaba un paquete de CI DIP de 40 pines que limitaba la cantidad de entradas/salidas. También utilizaba solo un chip de memoria que contenía 8K bytes de instrucciones/datos MROM y 128 bytes adicionales de RAM.
Todos los módulos EEC-IV posteriores utilizaron un encapsulado de circuitos integrados con orificios pasantes y pines escalonados en los cuatro bordes, lo que permitió utilizar todas las entradas y salidas disponibles. La memoria aumentó rápidamente a dos chips MROM/RAM de 8k/128k y, luego, una MROM de 32k y una RAM de 1k independientes. La carga del bus limitó el diseño a dos dispositivos de memoria externos.
Intel sólo fabricaba chips, no módulos. Finalmente, Intel diseñó y fabricó una UVEPROM MBUS única. Motorola y Ford Electronics Division diseñaron y fabricaron los módulos. Después de varios años en los que Intel fue el único proveedor de chips para procesadores, Ford convenció a Intel de que compartiera el diseño con Motorola y les permitiera producir chips 8061, pero sólo para consumo de Ford.
A lo largo de los años, se han producido muchas variaciones de los módulos EEC-IV en función del número de cilindros del motor y de los tipos y cantidades de entradas y salidas. Incluso se ha creado una serie de módulos EEC-IV especiales diseñados para su uso en coches de carreras de Fórmula 1, lo que convierte a Ford en uno de los primeros en adoptar la electrónica digital en un coche de carreras.
Estos EEC-IV se utilizaron en el motor Ford/Cosworth 1.5L turbo de Fórmula 1 en 1985. [4] Este motor con EEC-IV fue utilizado por Haas/FORCE F1, también conocido como Hass/Lola. Este equipo empleó tanto a Ross Brawn como a Adrian Newey.
Las necesidades de rendimiento adicionales llevaron a Ford Electronics a desarrollar un microprocesador mejorado llamado 8065 basado en la tecnología EEC-IV. La memoria se amplió de 64K a 1 megabyte, la velocidad se triplicó y la entrada/salida se duplicó con creces. Las interrupciones adicionales y la entrada/salida controlada por tiempo mejorada permitieron el uso continuo del código EEC-IV y extendieron la vida útil de la familia a casi 20 años de producción.
Los motores Ford Diesel Duratorq europeos (todos los TDDi y TDCi a partir del año modelo 2000) utilizaban la serie EEC-V DPC-xxx, que utilizaba una variante del microcontrolador Intel i196 con memoria flash 28F200. Las ECU EEC-V DPC fueron reemplazadas posteriormente por ECU Delphi, Bosch EDC16, Siemens SID80x/SID20x o Visteon DCU. [5]
La PCM Visteon Levanta 'Black Oak' es la primera ECU que utilizó la arquitectura PowerPC de Freescale. La ECU se utilizó en Ford Mondeo, Galaxy, Focus y Ka: motor Duratec HE/I4 1.8/2.0/2.5/3.0. [6]
EEC-150 para motores 3.0/4.0 V6/4.6 SOHC utiliza PowerPC, sin embargo, en comparación con Visteon Levanta, la ECU está más cerca de EEC-VI por diseño.
EEC-VI es un microcontrolador PowerPC utilizado por Ford Motor Company hasta los modelos 2013. Existe una amplia gama de variantes de ECU. EEC-VI utiliza el protocolo ISO15765 o ISO14229 (UDS) sobre ISO15765 para diagnósticos.
EEC-VII es el último sistema con un microcontrolador PowerPC utilizado por Ford Motor Company , que utiliza principalmente el bus CAN y la arquitectura MS-CAN patentada de Ford. Actualmente existen otras variantes, pero no hay información adicional disponible sobre ellas en este momento.