Kompensācijas un adaptācijas

Šajā ierakstā būs pastāsts par abiem šiem (kompensācijas un adaptācijas) ''zvēriem''. Apraksts attiecas ne tikai uz specifiskajiem N43/N53 dzinējiem, bet aptver visus modernos BMW dzinējus.

Kompensācijas.
Kompensācija ir analogs (vecos vadības moduļos) vai digitāls (mūsdienu dzinēju blokos) atpakaļsaites risinājums, kurš stabilizē to vai citu parametru (veido closed loop risinājumu).
Piemēram, degvielas kompensācija darbojas sekojoši:
a) nolasot Lambda zondes rādījumus, dzinēja vadība konstatē, vai maisījums ir par liesu vai treknu;
b) atkarībā no nolasītās Lambda vērtības, veic pretējas ''zīmes''/virziena korekciju degvielas padevei, lai labotu situāciju (t.i., kompensētu atšķirību).
Kompensācijas ir īstermiņa ietekmes rīks, kas darbojas nepārtraukti, kamēr dzinējs ieslēgts un netiek saglabātas dzinēja vadības blokā

Adaptācijas.
Adaptācijas ir ilgtermiņa ietekmes rīks, kas papildina kompensācijas. Atšķirības no kompensācijām:
a) adaptācijas nekavējoši tiek modificētas tikai tad, kad/ja konkrētās (piemēram, degvielas) kompensācijas noteiktu laiku ''netiek galā'' ar savu uzdevumu: ir nepieciešamas dziļākas/plašākas kopējās korekcijas;
b) adaptācijas tiek noglabātas dzinēja vadības blokā un izsauktas katru reizi, uzsākot darbu;
c) mūsdienu dzinēji veido daudzdimensiju adaptāciju kartes, kas satur datus, kas attiecas uz: dzinēja temperatūru, detonācijas sensoriem, degmaisījuma, aizdedzes, VANOS, EGR, akseleratora pedāļa, u.t.t. informāciju.

Gan kompensācijas, gan adaptācijas pēc iedarbības principa var būt:
a) offset vai additive (kā nu kur minētas/nosauktas); t.i.: ar +/- ietekmi. Respektīvi, vai nu pieskaita, vai atņem konkrētu konstanti situācijas koriģēšanai;
b) multiplicative; t.i.: reizina/dala ar konstanti, lai panāktu vēlamo rezultātu.


Zīmējumā attēlota N sērijas dzinēju degvielas kompensāciju un adaptāciju veidošana:

N sērijas dzinēji degvielas (kā piemērs) kompensācijas un adaptācijas veido atsevišķi:
a) tukšgaitas situācijai (līdz aptuveni 1200RPM);
b) darba diapazonā (virs 1300RPM un/vai slodzēm virs 5 - 10%).

Tukšgaitas diapazonam tiek izmantotas offset tipa korekcijas un adaptācijas. Tukšaitā tiek veiktas adaptācijas un korekcijas bankas ietvaros (INPA redzamas adaptation menu: ../F5/F6), kā arī individuālas adaptācijas katram cilindram (INPA redzamas rough run: ../F5/F7)* un ISTA redzamas: Rough run menu (absolūtajos ciparos; laika korekcijas katram cilindram) un Stoihiometric correction menu (degmaisījuma korekcijas katram cilindram).
Darba diapazonam tiek izmantotas multiplicative tipa korekcijas un adaptācijas. Darba diapazonā normālos apstākļos tiek veiktas korekcijas un adaptācijas tikai banku ietvaros (individuālas korekcijas - tikai rūpnīcas korekcijas dati konkrētai sprauslai)**.
*Piezīme: Rough run menu INPA rāda katra cilindra efektivitātes relatīvās izmaiņas. Šajā menu katra cilindra vidējai vērtībai jātiecas uz 0, momentānās atšķirības parāda konkrētā cikla/mirkļa atšķirību no vidējās vērtības - konkrētā mirkļa ''raustīšanos''.
Savukārt, ISTA D Rough run menu rāda reģistru absolūtās vērtības. Šajā gadījumā - novirzes no 0 norāda ilgtermiņa katra cilindra laika novirzes no ideālā, bet īstermiņa izmaiņas - īslaicīgo darbības (efektivitātes) nevienmērību. Stoihiometrskas korekcijas menu rāda offset korekcijas katra cilindra degmaisījuma korekcijai.
**Piezīme: Pēc adaptāciju dzēšanas MSD80 veic vienreizēju individuālu sprauslu korekcijas sesiju arī nelielas/vidējas slodzes diapazonā, papildus koriģējot arī rūpnīcas iekodētos datus. Sīkāk par šo - bloga ierakstā ''Kā es adaptēju savu N53''. 


Tukšgaitā sprauslas atvēršanās laiks: Ton_total=Ton_calc+Ton_adapt+Ton_comp

Darba diapazonā sprauslas atvēršanās laiks: Ton_total=Ton_calc*Ton_adapt*Ton_comp

Ton_calc: vadības dzinēja teorētiski izrēķinātais sprauslu atvēršanās laiks;
Ton_adapt: adaptāciju ietekme;
Ton_comp: kompensāciju ietekme.

Konkrēta dzinēja vadības bloka kompensāciju un adaptāciju parametri var atšķirties, bet idejiski/tipveida tie ir sekojoši:
Kompensāciju korekcijas dziļums degvielai: +/-8 - 25%; brīdis, pēc kura tiek upgreidota adaptāciju karte: 8 - 12 sekundes.
Adaptāciju dziļums degvielai: +/-30 - 45%.

Būtiskā kopsakarība - adaptāciju maksimālā ietekme ir būtiski (3 - 5 reizes) lielāka kā kompensāciju ietekme (diapazons).

Adaptāciju korekcija.
Adaptācijas var koriģēt:
a) forsēti: piem., dziļu (ārpus diapazona) kompensāciju gadījumā; pēc adaptāciju dzēšanas;
b) ar integratoru, t.i.: ilgākā laika posmā rēķinot korekciju vidējo vērtību un pāarakstot kā adaptāciju viduspunktu.

N53 sērijas dzinēji adaptācijas forsēti koriģē:
a) ja korekcijas pārsniedz 15 - 17% uz laiku virs 10 sekundes;
b) pārraksta siltam dzinējam, ja pēc tā ieslēgšanas ilgāku laiku tiek uzturēta tukšgaita.
Ja N53 indicē nosacījumus vienas bankas adaptāciju pārrakstīšanas nepieciešamību, tas pārraksta arī otras bankas adaptācijas. 
 
Kā interpretēt korekciju un adaptāciju datus.
Atveram dzinēja sadaļu, izvēlamies analogos blokus: spiežam F5, tad - adaptations submenu, spiežot F6. Piemēram izvēlēta N52/N53/N54 dzinēju menu.

1. un 2.: pirmās divas rindas: Lambda zondu (augšējā rinda: platjoslas jeb regulējošās zondes, otrā rinda: kontroles zondes) apsildes parametri. Normāla darba režīma gadījumā - 20 - 60%. Ja apsilde ir zem 20%, tas nozīmē - konkrētā zonde netiek sildīta līdz darba temperatūrai (situācijas: dzinējs nav iedarbināts; dzinējs iedarbināts pēc adaptāciju dzēšanas: netiek sildītas kontroles zondes, u.c.);
3. offset tipa adaptācijas tukšgaitas režīmam (loģiski - jo tuvāk 0.00mg, jo labāka situācija - precīzāka sākotnējā atbilstība). Adaptācijas virs 0 - maisījums tiek bagātināts, mazākas par 0 - degvielas padeve tiek samazināta;
4. multiplikatīvās adaptācijas slodzes režīmam (arī - jo tuvāk 0.000%, jo labāk. Izņēmums: N43/N53 dzinēji, kuriem šīs adaptācijas INPA rādīs 0.000%, jo tās tiek veidotas savādāk). Adaptācijas virs 0 - maisījums tiek bagātināts, mazākas par 0 - degvielas padeve tiek samazināta;
5. korekcijas konkrētajā brīdī, izteiktas %-tos. Ja adaptāciju veidošana paveikta sekmīgi, un nav kāds jauns/tābrīža iemesls būtiskām izmaiņām, korekcijas būs tipiski robežās līdz +/-5 - 9%. Tam nav nekādas nozīmes, vai korekcijas ir ''ap 0'', vai atšķirīgas no 0, t.i., mazāka atšķirība no 0 NENOZĪMĒ labāku rezultātu. Vienīgais: liela un ilgstoša atšķirība (tipiski: virs 10 - 12%, virs 10 sekundēm) nozīmē,ka ir nepieciešamība veikt (un tiks veikta) adaptāciju vērtības izmaiņa. Ja adaptācijas tikko ir tikušas nodzēstas - normāla situācija, notiek to (adaptāciju) izveide. Ja kompensācijas ir ilgstoši ļoti atšķirīgas no 0 (vairāk kā 10 - 12%) situācijā, kad adaptācijas ir veiktas, ir iemesls bažām/situācijas izpētei - kaut kas ir radījis izmaiņas dzinēja darbībā. Korekcijas virs 0 - maisījumu cenšas bagātināt; korekcijas, mazākas par 0 - maisījumu cenšas padarīt liesāku;
6. Lambda koeficienti platjoslas (regulējošām) zondēm. L>1.0 - maisījums ir liess, L<1.0 - maisījums ir trekns;
7. spriegumi platjoslas Lambda zondēm (spriegumi, no kuriem tiek rēķinātas p.6 minētās Lambda vērtības), t.i.: p.6 papildinošs bārs. Pie Lambda=1.0 parasti U=2.0V (interesanti, ka atšķirīgs no Bocsh CJ110/CJ125 chipseta, kuram ref spriegums ir 1.5V). Spriegums pieaug, pieaugot Lambda (maisījumam kļūstot liesākam);
8. spriegumi kontroles zondēm, šeit vecā/labā klasika: 0.45V vidējā vērtība stoihiometriska maisījuma gadījumā. Spriegums krīt, Lambda pieaugot (un maisījumam kļūstot liesākam).

Piezīme: N53B30 dzinējam 10% tukšgaitas korekcija atbilst aptuveni 0.7mg

Piemērs:

Gaiši zilā krāsā: adaptāciju kopējais diapazons +/-35%.
Tumšāk zilā krāsā: kompensāciju diapazons, relatīvi +/-10%.
Melnā līkne - ideālā degmaisījuma korekcija.

Jaunam dzinējam (jeb arī pēc adaptāciju dzēšanas) uzsākot darbu, adaptācijas ir 0; dzinēja kompensācijas strādā - 0 - 10% diapazonā.
Brīdī X kompensācijas vairs nespēj izkoriģēt degmaisījumu, notikums (1): ilgāk kā 10 sekundes nepieciešamā korekcija iziet ārpus diapazona. Šajā brīdī DME izrēķina nepieciešamās korekcijas šī laika posma (pēdējo 10 sekunžu laikā) un veic adaptāciju izmaiņu, ''paceļot'' kompensāciju viduspunktu par 11% (11% ir laika posma 1 vidējā vērtība). No šī brīža korekcijas strādā 1..+21% apgabalā.
Brīdī Y (acīmredzot ir notikušas kādas izmaiņas dzinēja komplektācijā, degvielā, kāda sensora darbībā) kompensācijas iziet ārpus korekcijas apgabala: notikums (2), taču šī problēma ir īsāka par 10 sekundēm, tāpēc adaptāciju apgabals mainīts netiek.
Brīdī Z kompensācijas atkārtoti iziet ārpus diapazona ilgāk kā 10 sekundes: notikums (3), un atkārtoti tiek koriģēts adaptāciju diapazons, paceļot kompensāciju viduspunktu vēl par 12%. Tagad kompensācijas strādā diapazonā 13 - 33% (absolūtajos skaitļos).
Nākošajā sesijā ieslēdzot auto dzinēju, tā kompensāciju viduspunkts būs +23% un kompensācijas strādās +13 - 33% apgabalā.

Galvenais jautājums - kāpēc viss tā jāsarežģī? Kāpēc nevar iztikt tikai ar kompensācijām?
Praktiski visas dzinēja pašregulējošas sistēmas veidotas sekojoši: kompensācijas veic tā saucamā ''atpakaļsaites'' principa (feedback, closed loop) regulēšanu, kas nozīmē:
sensors X mēra parametru Y, un, atkarībā no novirzes no ideālās situācijas, dod komandu koriģēt situāciju pretējā ''virzienā''. Galvenā problēma: šī mērīšana un parametru koriģēšana prasa zināmu laiku. Turklāt, jo plašāka novirze no ideālās situācijas, jo ilgāks laiks nepieciešams, lai situāciju labotu. Ja iespējamā novirze var sasniegt +/-40 - 50 vai pat vairāk %-tus, sistēmas reakcijas laiks kļūst nepieņemami ilgs. Adaptācijas radikāli uzlabo šo situāciju: samazina paredzamo neatbilstību 3- 5 reizes, attiecīgi 3- 5 reizes samazinot arī sistēmas reakcijas laiku un iespējamo sākotnējo kļūdu (un novērš, piemēram, ļoti lielas īslaicīgās degmaisījuma  neatbilstības, kas var izraisīt misfire, nesadegušas degvielas nokļūšanu izplūdē utml.).