Control de Ralentí Mx00/M84

Introducción
Esta Nota Técnica proporciona una explicación detallada de varias estrategias de Control de Velocidad de Ralentí que pueden implementarse utilizando las ECU MoTeC Gold Box. El control de velocidad de ralentí es una función esencial para mantener las RPM del motor en ralentí dentro de un rango deseado, y se puede lograr utilizando una válvula de ralentí de 2, 3 o 4 cables. Estos tipos de válvulas operan ajustando el Ciclo de Trabajo, que se refiere a la proporción del tiempo que la señal está apagada frente a encendida, controlando efectivamente la posición de la válvula. Además, las válvulas con motor paso a paso son compatibles en las ECU M400, M600 y M800, ofreciendo otro método de control de la velocidad de ralentí.

Salidas Auxiliares
En cuanto al control de estas válvulas, las válvulas de 2 cables requieren una sola salida auxiliar para ser accionadas, mientras que las válvulas de 3 cables necesitan dos salidas auxiliares para su correcto funcionamiento. 

En ambos casos, una salida auxiliar debe configurarse específicamente para el Control de Velocidad de Ralentí, que corresponde a la función 2 en la configuración de la ECU. Para las válvulas de 3 cables, la segunda salida auxiliar debe asignarse como Esclava de Ralentí, identificada como función 7. 

En el caso de motores paso a paso de 4 cables conectados a una ECU M400, M600 o M800, el sistema utiliza las salidas auxiliares 5, 6, 7 y 8. Configurar la salida 5 para el Control de Velocidad de Ralentí con motor paso a paso asignará automáticamente las otras salidas a esta función, simplificando el proceso de configuración.
 

Además, las ECU M400, M600 y M800 son capaces de gestionar la velocidad de ralentí mediante un sistema de acelerador Drive by Wire (DBW). Esta función Drive by Wire se configura en la salida auxiliar 1, que a su vez asigna automáticamente la salida auxiliar 2. Los parámetros de control de ralentí se ajustan a través de la configuración de la salida auxiliar 2. Para detalles precisos de cableado y configuración básica, se recomienda consultar los diagramas específicos de la válvula proporcionados por MoTeC.

Parámetros de Configuración
Es importante adaptar los parámetros de configuración para que coincidan con los requisitos específicos de la instalación. Cada tipo de control de ralentí tiene documentación de ayuda asociada que ofrece información detallada y valores iniciales sugeridos para guiar el proceso de ajuste.
 

Ganancia Proporcional
El parámetro de ganancia proporcional es responsable de la respuesta inmediata a cualquier discrepancia, o 'Error', entre las RPM reales del motor y las RPM objetivo de ralentí. Controla la mayor parte de la respuesta del sistema cuando el motor funciona fuera de su velocidad de ralentí prevista. La respuesta proporcional se calcula multiplicando la ganancia proporcional (el parámetro ‘P’) por el valor del Error, que es la diferencia entre las RPM actuales y las RPM objetivo. Sin embargo, la ganancia proporcional por sí sola no puede eliminar completamente el error porque a medida que el error disminuye, la respuesta proporcional también disminuye.
 

Ganancia Integral
La ganancia integral es un factor que cambia más gradualmente y trabaja para reducir el error durante un período más largo. El componente integral continúa aumentando mientras el error no sea cero. Por ejemplo, la válvula de control de ralentí a menudo requiere un cierto ciclo de trabajo para mantener su posición. Cuando el error está cerca de cero, los componentes proporcional y derivativo tienen un efecto mínimo, pero el componente integral mantendrá la posición de la válvula de manera constante.
 

Ganancia Derivativa
La ganancia derivativa proporciona un efecto amortiguador en el sistema de control, mejorando su tiempo de respuesta. Se basa en la tasa a la que cambia el valor del error, lo que significa que el componente derivativo se vuelve mayor durante cambios bruscos en el error en comparación con cambios graduales. Esto ayuda a estabilizar el sistema y evitar que se sobrepase la velocidad de ralentí objetivo.
 

Banda Muerta
La banda muerta representa una zona de tolerancia alrededor de las RPM objetivo donde la ECU no intentará corregir el error. Dado que los sistemas físicos nunca pueden coincidir perfectamente con el valor objetivo, el error nunca será exactamente cero. La banda muerta evita que el controlador intente continuamente ajustar la velocidad del motor innecesariamente. Por ejemplo, si la velocidad del motor varía en más o menos 50 RPM alrededor del objetivo de ralentí, esto suele ser aceptable y no causará efectos perceptibles. Establecer este rango como banda muerta significa que la ECU cesará los ajustes de control de ralentí una vez que las RPM estén dentro de esta tolerancia.
 

Ganancia Anti-Stall
La ganancia anti-stall es una ganancia adicional aplicada a la ganancia proporcional cuando las RPM de ralentí caen 300 RPM por debajo de la velocidad de ralentí objetivo. Esta función aumenta tanto la magnitud como la velocidad de la respuesta de la ECU bajo estas condiciones, ayudando a prevenir que el motor se cale.
 

Compensación para Aire Acondicionado y Dirección Asistida
Cuando los sistemas de Aire Acondicionado (AC) o Dirección Asistida (PS) están activos, la ECU compensa la carga adicional en el motor ajustando el control de ralentí en consecuencia. Esta compensación puede lograrse añadiendo un ciclo de trabajo fijo a la válvula, moviendo el motor paso a paso un número específico de pasos, o aumentando el ángulo del acelerador en configuraciones Drive by Wire. Para habilitar esta funcionalidad, las entradas digitales para las señales de estado del AC y PS deben configurarse correctamente dentro de la ECU.

Máxima Velocidad de Paso, Posición Máxima, Ciclo de Trabajo Máximo y Límite de Integración
Estos parámetros imponen límites sobre cuán agresivamente puede reaccionar el sistema de control de ralentí a los errores. Para motores paso a paso, la máxima velocidad de paso define la tasa más rápida a la que el motor puede avanzar. Para aceleradores Drive by Wire, existen límites en el ángulo máximo del acelerador y el ciclo de trabajo máximo para controlar la rapidez con que se puede ajustar el acelerador. El límite de integración restringe el ciclo de trabajo máximo que la ganancia integral puede añadir, evitando que el componente integral se vuelva excesivamente grande si el error nunca alcanza la banda muerta. Estos parámetros deben establecerse según las características del dispositivo específico utilizado para el control de ralentí.
 

Frecuencia
El parámetro de frecuencia define la frecuencia de operación de la señal de control de la válvula. Es esencial establecer esta frecuencia de acuerdo con las especificaciones y características de la válvula utilizada para asegurar un funcionamiento adecuado.
 

Ciclo de Trabajo Mínimo y Máximo
Los parámetros de ciclo de trabajo mínimo y máximo definen el rango dentro del cual la válvula opera eficazmente. Estas configuraciones aseguran que la válvula tenga tiempo suficiente para abrirse completamente en el ciclo de trabajo mínimo y cerrarse completamente en el ciclo de trabajo máximo. Estos valores se determinan por las propiedades físicas de la válvula.
 

Ajuste del Ralentí
Configuración Mecánica
Para un control óptimo del ralentí, la detección de carga debe configurarse para usar la Presión del Múltiple. Si se utiliza la detección de carga basada en el acelerador, el sensor MAP debe conectarse al múltiple para proporcionar lecturas precisas. Esta configuración asegura que la entrega de combustible se ajuste correctamente a medida que la válvula de control se abre y cierra. Se debe establecer una tabla de compensación MAP lineal, con un ajuste de combustible del -100% a 0 kPa y 0% a 100 kPa. Para motores con sobrealimentación, esta tabla debe extenderse linealmente para presiones superiores a 100 kPa. Además, el regulador de presión de combustible debe conectarse al múltiple para mantener una presión de combustible constante.
 

El tope del acelerador debe ajustarse para que las RPM en ralentí en caliente estén aproximadamente 100 RPM por debajo de las RPM de ralentí deseadas. Esto proporciona una base para que el sistema de control de ralentí funcione eficazmente.
Es importante notar que el control de velocidad de ralentí no compensará un comportamiento errático en el ralentí. Primero, las tablas de combustible y encendido deben ajustarse para lograr condiciones estables de ralentí. La tabla de avance de encendido debe ser relativamente plana en la región de ralentí para apoyar la estabilidad del ralentí. Si el motor está en malas condiciones, el control de velocidad de ralentí puede tener dificultades para mantener un régimen estable. También es esencial asegurar que no haya fugas de aire en el sistema de admisión.
 

El control de ralentí no está diseñado para solucionar problemas mecánicos que causan un ralentí deficiente, sino para mantener un régimen estable cuando se aplican o retiran cargas adicionales, como la dirección asistida o el aire acondicionado.
 

Parámetros
Tenga en cuenta que el Control de Velocidad de Ralentí solo está activo cuando la posición del acelerador es inferior al 2.0% y las RPM del motor están dentro de 500 RPM de la velocidad de ralentí deseada. Además, la velocidad de ralentí se incrementa cuando el motor está frío, alcanzando 1.5 veces la velocidad de ralentí objetivo a 0 grados Celsius y reduciéndose gradualmente hasta la velocidad de ralentí objetivo a medida que la temperatura del motor aumenta a 60 grados Celsius.
 

El primer parámetro a ajustar debe ser la Ganancia Proporcional, ya que tiene el impacto más significativo en la respuesta del sistema de control de ralentí. La ganancia debe establecerse tan alta como sea posible sin causar que el motor oscile o tenga inestabilidad.
 

Como se mencionó anteriormente, la ganancia proporcional por sí sola no puede eliminar completamente el error, por lo que se necesita algo de ganancia integral para proporcionar un ciclo de trabajo base o posición de válvula. La ganancia integral impulsa el sistema hacia las RPM objetivo de ralentí a largo plazo, pero un exceso de ganancia integral puede causar sobrepasos y oscilaciones.
Se puede aplicar ganancia derivativa para reducir el sobrepaso de las RPM objetivo de ralentí. Este parámetro ayuda a mejorar el tiempo de respuesta del sistema de control de ralentí. Sin embargo, algunas configuraciones pueden no requerir ninguna ganancia derivativa.