🏎️ Density EFI - Engine Management System (v1.0)

⚠️ AVISO IMPORTANTE / IMPORTANT WARNING

🚨 ESTE PROJETO ESTÁ EM FASE DE TESTES DE BANCADA APENAS

🇺🇸 This project is currently in BENCH TESTING phase only

❌ NÃO INSTALAR EM MOTORES OU VEÍCULOS DE RUA ❌ DO NOT install on engines or street vehicles

O sistema ainda não foi validado para uso em condições reais de operação. A instalação em veículos pode resultar em danos materiais, acidentes ou lesões graves.

The system has not been validated for real operating conditions. Installation in vehicles may result in property damage, accidents, or serious injury.

💻 Layout Hardware Density EFI V1.0

🇺🇸 English

Density EFI is an open-source electronic fuel injection and ignition control system based on the Arduino Mega 2560 platform. Designed for enthusiasts and educational purposes, the system uses a modular architecture to deliver real-time precision in internal combustion engine management.

⚠️ WARNING: In this v1.0 version, application FOR NATURALLY ASPIRATED ENGINES ONLY

🚀 Key Features

⛽ Fuel Injection

Hardware Precision: Control via Timer4 (16-bit) with microsecond resolution.
Interactive Maps: 16x16 3D table (RPM x MAP) editable in real-time via LCD.
Advanced Strategies: Full Group and Semi-Sequential modes with battery voltage compensation.
Safety: Flood Clear function (fuel cutoff with throttle open during cranking).

⚡ Programmable Ignition

Advance Control: Dedicated 16x16 table with variable advance (5° to 40°).
Operating Modes: Support for Wasted Spark or Distributor.
Dwell Management: Configurable charge time (1.0 to 5.0ms) to protect coils.
Synchronization: Compatible with 60-2 trigger wheel (adjustable sync tooth 0-59) and calibration offset.

🌡️ Sensing and Actuation

Sensors: MAP (Pressure), TPS (Throttle Position), ECT (Engine Temperature) and Battery Voltage monitoring.
Actuators: Automatic/manual cooling fan control with hysteresis and MOSFET driver outputs for injectors and coils.

📊 Interface and Telemetry

Dynamic HMI: 16x2 LCD display with 4 monitoring screens (RPM, MAP, TPS, Injection, Advance, Temperature).
Dash Software: Serial telemetry (115200 baud) compatible with Python/Plotly dashboards.

💬 Discussions

We now have a GitHub Discussions space for the Density EFI community!

Join us at: https://github.com/SidneyHimuro/Density-EFI/discussions

Use this space for:

💡 Technical discussions and ideas
🔧 Crank decoder development
⚙️ Ignition and injection strategies
🎛️ STM32 / PIC / ESP32 platform evaluation
🖥️ Hardware design and PCB layout
📊 Datalogging and telemetry
🐛 Bug investigation
🚀 Feature suggestions
📝 Testing results and logs

Please keep discussions technical, organized, and respectful.

🗺️ Menu Structure (English)

flowchart TD
    M["🏁 MAIN MENU"] --> A
    
    subgraph A [MONITORING]
        direction LR
        T0["📟 Screen 0<br>RPM | IGN<br>MAP | INJ"] --> T1["📟 Screen 1<br>RPM | DWELL<br>IG | POINT"]
        T1 --> T2["📟 Screen 2<br>RPM | TPS<br>BAT | INJ"]
        T2 --> T3["📟 Screen 3<br>ECT | FAN<br>MODE | SET"]
        T3 -.-> T0
        
        NAV1["◀️ ▶️ Navigation<br>LEFT/RIGHT"] --> T0
    end

    M --> B
    
    subgraph B [INJ MAP]
        BI["⚙️ 16x16 Edit<br>Steps: 0.1ms"]
        BN["🔼 RPM<br>◀️▶️ MAP<br>⏺️ SEL Edit"]
        BC["💾 Save?<br>YES / NO"]
        BI --> BN --> BC
    end

    M --> C
    
    subgraph C [IGN MAP]
        CI["⚙️ 16x16 Edit<br>Steps: 0.5°"]
        CN["🔼 RPM<br>◀️▶️ MAP<br>⏺️ SEL Edit"]
        CC["💾 Save?<br>YES / NO"]
        CI --> CN --> CC
    end

    M --> D
    
    subgraph D [FUNCTIONS]
        direction TB
        FA["⚡ ACCEL. ENRICHMENT"]
        FA --> FA1["📈 AE GAIN<br>0.0 - 5.0ms"]
        FA1 --> FA2["⏱️ DECAY TIME<br>50 - 1000ms"]
        
        DW["🔧 COIL DWELL"]
        DW --> DW1["⚡ Charge Time<br>1.0 - 5.0ms"]
        
        FV["🌀 COOLING FAN"]
        FV --> FV1["🔄 Mode:<br>AUTO / MANUAL"]
        FV1 --> FV2["🌡️ Temp ON<br>50 - 120°C"]
        FV2 --> FV3["🌡️ Temp OFF<br>45 - 115°C"]
        FV3 --> FV4["✋ Manual Control"]
    end

    M --> E
    
    subgraph E [CONFIGURATION]
        direction TB
        CT["📐 CALIBRATE TPS"]
        CT --> CT1["0% (Closed)"]
        CT1 --> CT2["100% (Open)"]
        
        CM["📊 CALIBRATE MAP"]
        CM --> CM1["🌪️ Atmospheric"]
        
        SR["🔄 RPM SIGNAL"]
        SR --> SR1["60-2 RELUCTOR"]
        SR1 --> SR1A["⚙️ Sync Tooth<br>0-59"]
        SR --> SR2["DISTRIBUTOR"]
        
        OI["🎯 IGNITION OFFSET"]
        OI --> OI1["-10° to +10°<br>Steps 0.5°"]
    end

    classDef monitor fill:#e1f5fe,stroke:#01579b
    classDef maps fill:#fff3e0,stroke:#e65100
    classDef func fill:#e8f5e8,stroke:#1b5e20
    classDef config fill:#f3e5f5,stroke:#4a148c
    classDef save fill:#ffebee,stroke:#b71c1c
    
    class A,T0,T1,T2,T3,NAV1 monitor
    class B,BI,BN,BC maps
    class C,CI,CN,CC maps
    class D,FA,FA1,FA2,DW,DW1,FV,FV1,FV2,FV3,FV4 func
    class E,CT,CT1,CT2,CM,CM1,SR,SR1,SR1A,SR2,OI,OI1 config
    class BC,CC save

🎮 Navigation Commands (HMI)

The interface is operated through a 5-button analog keypad. Button behavior changes dynamically depending on the current mode:

Button	Action	Mode
🔼	Move cursor up / Increase value	All menus
🔽	Move cursor down / Decrease value	All menus
⏺️ SELECT	Enter selected menu / Confirm edit	All menus
◀️	Switch screens (counter-clockwise) / Back	MONITORING / Configuration
▶️	Switch screens (clockwise) / Next	MONITORING
⏳ Hold (3s)	Acceleration increment	Table editing

📋 Monitoring Screens Detail

Screen	Top Line	Bottom Line	Description
T0	`R:2500 I:15°`	`M:-0.35 F:3.2ms`	RPM, Advance, Pressure, Injection
T1	`R:2500 D:3.5ms`	`IG:15° PT:15°`	RPM, Dwell, Ignition, Point
T2	`R:2500 T:45%`	`V:13.2V F:3.2ms`	RPM, TPS, Battery, Injection
T3	`ECT:85°C FAN:OFF`	`MODE:AUTO SET:95°`	Temperature, Fan, Config

✏️ Edit Modes

1. Map Editing (Injection and Ignition)

When entering a 16x16 table, use the commands below to calibrate the engine in real-time:

Command	Action
🔼 / 🔽	Navigate between RPM ranges (Y-axis)
◀️ / ▶️	Navigate between MAP/Load ranges (X-axis)
⏺️ SELECT	Activate edit mode for current cell value
Hold	Press and hold for rapid increment

2. Fan Configuration

The fan menu has a submenu with 4 steps:

Step	Function	Range
1	Mode	AUTO / MANUAL
2	Temperature ON	50 - 120°C
3	Temperature OFF	45 - 115°C
4	Manual Control	ON / OFF

💾 Save Flow

To protect data, the system uses a confirmation flow before writing to permanent memory:

Press ◀️ (LEFT) to exit after editing maps.
The system will display: "Save?".
Select >YES to write to EEPROM or >NO to discard changes from that session.

┌─────────────────┐
│    Save?        │
│  >YES     NO    │
└─────────────────┘

🎯 Usage Tips

In MONITORING, use ◀️ and ▶️ to quickly switch between the 4 screens.
In MAPS, press SELECT on the desired value and hold 🔼/🔽 for fast increment.
Always confirm critical changes on the "CRITICAL ITEM!!" screen to avoid data loss.
In FAN, MANUAL mode only appears after disabling AUTO.
MAP calibration should be done with the engine off, key on.

📂 File Structure

Density_EFI.ino: Main orchestrator and interface logic.
Crank.cpp/h: Interrupt management, RPM and tooth synchronization.
IgnitionControl.cpp/h: Non-blocking logic for advance and dwell.
Injector.cpp/h: Pulse-width calculation and Acceleration Enrichment (AE_tps).
DashV1.py: Python graphical interface for telemetry.

📌 Pinout (Mega 2560)

Função / Function	Pino / Pin	Tipo / Type
RPM Signal (Crank)	D21	Input (Interrupt)
Injector Out	D22	Output (MOSFET Driver)
Ignition Coil A	D40	Cylinders 1-4
Ignition Coil B	D38	Cylinders 2-3
MAP Sensor	A4	Analog (0-5V)
TPS Sensor	A3	Analog (0-5V)
ECT (Temp)	A1	Analog (NTC 10k)
Battery Voltage	A5	Analog (Divider)
Cooling Fan	D47	Output (Relay)
LCD Pins	8, 9, 4, 5, 6, 7	4-bit Interface

🔧 Compatible Sensors

MAP Sensor:

GM/Opel 16137039
GM/Opel 33000153
GM/Opel 33004212
Bosch F00099P169

These GM 1-Bar sensors feature linear output from 0.5V to 4.5V for pressure ranging from 20kPa to 100kPa, only for naturally aspirated engines.

⚠️ Disclaimer

Adjusting engine parameters can result in serious mechanical damage. This project is for educational purposes. Use at your own risk.

🇧🇷 Português

O Density EFI é um sistema de controle de injeção e ignição eletrônica de código aberto baseado na plataforma Arduino Mega 2560. Projetado para entusiastas e fins educacionais, o sistema utiliza uma arquitetura modular para oferecer precisão em tempo real no gerenciamento de motores a combustão interna.

⚠️ ATENÇÃO: Nesta versão v1.0, aplicação SOMENTE PARA MOTORES ASPIRADOS

🚀 Funcionalidades Principais

⛽ Injeção Eletrônica

Precisão de Hardware: Controle via Timer4 (16-bit) com resolução de microssegundos.
Mapas Interativos: Tabela 3D 16x16 (RPM x MAP) editável em tempo real via LCD.
Estratégias Avançadas: Modos Full Group e Semi-Sequencial com compensação por tensão de bateria.
Segurança: Função Flood Clear (corte de combustível com borboleta aberta na partida).

⚡ Ignição Programável

Controle de Avanço: Tabela 16x16 dedicada com avanço variável (5° a 40°).
Modos de Operação: Suporte para Centelha Perdida (Wasted Spark) ou Distribuidor.
Gerenciamento de Dwell: Tempo de carga configurável (1.0 a 5.0ms) para proteger as bobinas.
Sincronismo: Compatível com roda fônica 60-2 (ajuste de dente de sincronia 0-59) e offset de calibração.

🌡️ Sensoriamento e Atuação

Sensores: MAP (Pressão), TPS (Posição da Borboleta), ECT (Temperatura do Motor) e monitoramento de Voltagem da Bateria.
Atuadores: Controle de eletroventilador automático/manual com histerese e saídas para driver MOSFET de injetores e bobinas.

📊 Interface e Telemetria

HMI Dinâmica: Display LCD 16x2 com 4 telas de monitoramento (RPM, MAP, TPS, Injeção, Avanço, Temperatura).
Software Dash: Telemetria via Serial (115200 baud) compatível com dashboards em Python/Plotly.

💬 Discussões

Agora temos um espaço GitHub Discussions para a comunidade Density EFI!

Participe em: https://github.com/SidneyHimuro/Density-EFI/discussions

Use este espaço para:

💡 Discussões técnicas e ideias
🔧 Desenvolvimento do decoder de cranque
⚙️ Estratégias de ignição e injeção
🎛️ Avaliação de plataformas STM32 / PIC / ESP32
🖥️ Design de hardware e layout de PCB
📊 Datalogging e telemetria
🐛 Investigação de bugs
🚀 Sugestões de funcionalidades
📝 Resultados de testes e logs

Por favor, mantenha as discussões técnicas, organizadas e respeitosas.

🗺️ Estrutura de Menus (Português)

flowchart TD
    M["🏁 MENU PRINCIPAL"] --> A
    
    subgraph A [MONITORAMENTO]
        direction LR
        T0["📟 Tela 0<br>RPM | IGN<br>MAP | INJ"] --> T1["📟 Tela 1<br>RPM | DWELL<br>IG | PONTO"]
        T1 --> T2["📟 Tela 2<br>RPM | TPS<br>BAT | INJ"]
        T2 --> T3["📟 Tela 3<br>ECT | FAN<br>MODO | SET"]
        T3 -.-> T0
        
        NAV1["◀️ ▶️ Navegação<br>LEFT/RIGHT"] --> T0
    end

    M --> B
    
    subgraph B [MAPA INJEÇÃO]
        BI["⚙️ Edição 16x16<br>Passos: 0.1ms"]
        BN["🔼 RPM<br>◀️▶️ MAP<br>⏺️ SEL Editar"]
        BC["💾 Salvar?<br>SIM / NÃO"]
        BI --> BN --> BC
    end

    M --> C
    
    subgraph C [MAPA IGNIÇÃO]
        CI["⚙️ Edição 16x16<br>Passos: 0.5°"]
        CN["🔼 RPM<br>◀️▶️ MAP<br>⏺️ SEL Editar"]
        CC["💾 Salvar?<br>SIM / NÃO"]
        CI --> CN --> CC
    end

    M --> D
    
    subgraph D [FUNÇÕES]
        direction TB
        FA["⚡ ACEL. RÁPIDA"]
        FA --> FA1["📈 Ganho AE<br>0.0 - 5.0ms"]
        FA1 --> FA2["⏱️ Decaimento<br>50 - 1000ms"]
        
        DW["🔧 DWELL BOBINA"]
        DW --> DW1["⚡ Tempo Carga<br>1.0 - 5.0ms"]
        
        FV["🌀 VENTILADOR"]
        FV --> FV1["🔄 Modo:<br>AUTO / MANUAL"]
        FV1 --> FV2["🌡️ Temp LIGAR<br>50 - 120°C"]
        FV2 --> FV3["🌡️ Temp DESLIGAR<br>45 - 115°C"]
        FV3 --> FV4["✋ Controle Manual"]
    end

    M --> E
    
    subgraph E [CONFIGURAÇÃO]
        direction TB
        CT["📐 CALIBRAR TPS"]
        CT --> CT1["0% (Fechado)"]
        CT1 --> CT2["100% (Aberto)"]
        
        CM["📊 CALIBRAR MAP"]
        CM --> CM1["🌪️ Atmosférico"]
        
        SR["🔄 SINAL ROTAÇÃO"]
        SR --> SR1["60-2 FÔNICA"]
        SR1 --> SR1A["⚙️ Dente Sincro<br>0-59"]
        SR --> SR2["DISTRIBUIDOR"]
        
        OI["🎯 OFFSET IGNIÇÃO"]
        OI --> OI1["-10° a +10°<br>Passos 0.5°"]
    end

    classDef monitor fill:#e1f5fe,stroke:#01579b
    classDef maps fill:#fff3e0,stroke:#e65100
    classDef func fill:#e8f5e8,stroke:#1b5e20
    classDef config fill:#f3e5f5,stroke:#4a148c
    classDef save fill:#ffebee,stroke:#b71c1c
    
    class A,T0,T1,T2,T3,NAV1 monitor
    class B,BI,BN,BC maps
    class C,CI,CN,CC maps
    class D,FA,FA1,FA2,DW,DW1,FV,FV1,FV2,FV3,FV4 func
    class E,CT,CT1,CT2,CM,CM1,SR,SR1,SR1A,SR2,OI,OI1 config
    class BC,CC save

🎮 Comandos de Navegação (HMI)

A interface é operada através de um teclado analógico de 5 botões. O comportamento dos botões muda dinamicamente dependendo do modo atual:

Botão	Ação	Modo
🔼	Move o cursor para o item anterior / Aumenta valor	Todos os menus
🔽	Move o cursor para o próximo item / Diminui valor	Todos os menus
⏺️ SELECT	Entra no menu selecionado / Confirma edição	Todos os menus
◀️	Alterna telas (sentido anti-horário) / Volta	MONITORAMENTO / Configurações
▶️	Alterna telas (sentido horário) / Avança	MONITORAMENTO
⏳ Hold (3s)	Aceleração de incremento	Editando tabelas

📋 Detalhamento das Telas de Monitoramento

Tela	Linha Superior	Linha Inferior	Descrição
T0	`R:2500 I:15°`	`M:-0.35 F:3.2ms`	Rotação, Avanço, Pressão, Injeção
T1	`R:2500 D:3.5ms`	`IG:15° PT:15°`	Rotação, Dwell, Ignição, Ponto
T2	`R:2500 T:45%`	`V:13.2V F:3.2ms`	Rotação, TPS, Bateria, Injeção
T3	`ECT:85°C FAN:OFF`	`MODO:AUTO SET:95°`	Temperatura, Ventilador, Config

✏️ Modos de Edição

1. Edição de Mapas (Injeção e Ignição)

Ao entrar em uma tabela 16x16, utilize os comandos abaixo para calibrar o motor em tempo real:

Comando	Ação
🔼 / 🔽	Navega entre as faixas de RPM (Eixo Y)
◀️ / ▶️	Navega entre as faixas de MAP/Carga (Eixo X)
⏺️ SELECT	Ativa o modo de edição do valor da célula atual
Hold (Reter)	Mantendo o botão pressionado, o valor incrementa rapidamente

2. Configuração do Ventilador

O menu do ventilador possui um submenu com 4 etapas:

Etapa	Função	Ajuste
1	Modo	AUTO / MANUAL
2	Temperatura LIGAR	50 - 120°C
3	Temperatura DESLIGAR	45 - 115°C
4	Controle Manual	LIGADO / DESLIGADO

💾 Fluxo de Salvamento

Para proteger os dados, o sistema utiliza um fluxo de confirmação antes de gravar na memória permanente:

Pressione ◀️ (LEFT) para sair após editar os mapas.
O sistema exibirá: "Deseja Salvar?".
Selecione >SIM para gravar na EEPROM ou >NÃO para descartar as alterações daquela sessão.

┌─────────────────┐
│  Deseja Salvar? │
│  >SIM     NÃO   │
└─────────────────┘

🎯 Dicas de Uso

No MONITORAMENTO, use ◀️ e ▶️ para alternar entre as 4 telas rapidamente.
Nos MAPAS, pressione SELECT sobre o valor desejado e segure 🔼/🔽 para incremento rápido.
Sempre confirme as alterações críticas na tela "ITEM CRITICO!!" para evitar perda de dados.
No VENTILADOR, o modo MANUAL só aparece após desabilitar o AUTO.
Calibração MAP deve ser feita com o motor desligado, chave ligada.

📂 Estrutura de Arquivos

Density_EFI.ino: Orquestrador principal e lógica de interface.
Crank.cpp/h: Gestão de interrupções, RPM e sincronismo de dentes.
IgnitionControl.cpp/h: Lógica não-bloqueante para avanço e dwell.
Injector.cpp/h: Cálculo de pulse-width e Enriquecimento por Aceleração (AE_tps).
DashV1.py: Interface gráfica Python para telemetria.

📌 Pinagem de Referência (Mega 2560)

Função	Pino	Tipo
Sinal RPM (Virabrequim)	D21	Entrada (Interrupção)
Saída Injetor	D22	Saída (Driver MOSFET)
Bobina de Ignição A	D40	Cilindros 1-4
Bobina de Ignição B	D38	Cilindros 2-3
Sensor MAP	A4	Analógico (0-5V)
Sensor TPS	A3	Analógico (0-5V)
Temperatura do Motor (ECT)	A1	Analógico (NTC 10k)
Tensão da Bateria	A5	Analógico (Divisor)
Eletroventilador	D47	Saída (Relé)
Pinos do LCD	8, 9, 4, 5, 6, 7	Interface 4-bits

🔧 Sensores Compatíveis

Sensor MAP (Pressão):

GM/Opel 16137039
GM/Opel 33000153
GM/Opel 33004212
Bosch F00099P169

Estes sensores GM 1-Bar possuem saída linear de 0.5V a 4.5V para pressão de 20kPa a 100kPa, somente para motores aspirados.

⚠️ Isenção de Responsabilidade

O ajuste de parâmetros do motor pode resultar em danos mecânicos graves. Este projeto tem fins educacionais. Use por sua conta e risco.

Name		Name	Last commit message	Last commit date
Dashboard		Dashboard
firmware		firmware
images		images
.gitattributes		.gitattributes
.gitignore		.gitignore
CONTRIBUTING.md		CONTRIBUTING.md
LICENSE		LICENSE
README.md		README.md
ROADMAP.md		ROADMAP.md

Latest commit

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