Постоянные читатели "Компьютерного обозрения", уже не раз встречавшие в этой газете мои статьи могут подумать, что на сей раз меня круто занесло, и эта тема не для программиста. Но, уверяю вас, в жизни бывают более крутые повороты, и автомобильная электроника была моим занятием в течении двух лет - с тех пор уже прошло три года. Многие владельцы иномарок города Ангарска помнят меня до сих пор. А ситуация, приведшая к этому занятию, была элементарна, как грабли - производство разваливалось, электромеханический завод, в конструкторском отделе которого я работал в то время, отправлял своих работников в вынужденные отпуска, а остающимся платил столько, что уж лучше было идти в отпуск. А семья хотела кушать.
В тоже время в России появились "новые" автомобили - только что со свалки из Японии или из Европы. Ремонт их был не под силу автослесарям старой закалки - там часто не было привычного карбюратора, но зато было много непонятных коробочек, к которым шли жгуты проводов. Ремонт заменой блоков в то время так же был невозможен - запчастей просто не было, а разновидностей иномарок было столько же, сколько их самих - в лучшем случае было 2-3 одинаковые машины на город. Психология же их хозяев, привыкших иметь дело с "Жигулями" оставляла желать много лучшего - в то время большинство неисправностей в электронике происходило по их собственной вине - как правило, достаточно попытаться завести автомобиль от трансформатора или просто на заведенном двигателе снять аккумулятор, а еще лучше при подключении аккумулятора перепутать полярность - и процессор управления впрыском топлива, а вместе с ним и двигатель умирал. Заменить процессор было нечем, и в этой ситуации мог помочь только специалист по электронике - да и то не всегда, ведь большинство микросхем было разработано специально для автомобильной электроники и аналогов не имела. Начнем, пожалуй, с того, что в современном автомобиле (в это понятие, очевидно, не входят автомобили российского производства) электроники очень много. В одном автомобиле я как-то насчитал 11 контроллеров - причем не просто "коробочек с электроникой", а полноценных контроллеров, которые необходимо программировать. Кроме обычных процессоров управления впрыском топлива и тормозной системой в этом автомобиле была система управления мягкостью и высотой подвески, сложная система управления трансмиссией, управление проскальзыванием колес, система активной безопасности и даже система управления сиденьем водителя с памятью на несколько положений сиденья и зеркала заднего вида.
Одно из самых старых и известных применений электроники в автомобиле - это электронный впрыск топлива. Он позволяет резко упростить механическую часть системы питания двигателя автомобиля с одновременным улучшением практически всех параметров - экономичности, приемистости, токсичности выхлопных газов. Вместо привычного карбюратора устанавливается одна (одноточечный впрыск) или несколько электромагнитных форсунок (многоточечный вариант), на которые под давлением подается топливо. Давление топлива создается электрическим бензонасосом, который у современных автомобилей расположен непосредственно в бензобаке. Временем открытого состояния форсунок, а соответственно и количеством топлива в смеси, управляет специальный процессор. Процессор вычисляет необходимое количество топлива исходя из показаний многочисленных датчиков - датчика расхода воздуха (либо датчика разрежения вместо него), датчика температуры охлаждающей жидкости и воздуха, датчика положения дроссельной заслонки и датчика содержания кислорода в выхлопных газах (лямбда-зонд). Большинство процессоров управления впрыском также управляет углом опережения зажигания, поэтому некоторые системы имеют датчик детонации, что позволяет процессору подстраиваться под октановое число бензина. Но это ни в коем случае не означает, что в автомобили со впрыском топлива можно заливать какой попало бензин!
Для разработки процессоров разные фирмы используют различную элементную базу: на автомобилях десятилетней давности выпуска Nissan использует процессоры ряда 6800 Motorolla, Honda - i8085, а конструкторы европейских автомобилей предпочитали MSC51. В настоящее время почти во всех автомобилях процессоры впрыска базируются на специализированных контроллерах с масочным ПЗУ. Ремонт и диагностика систем впрыска топлива - это отдельная тема, для полного освещения которой не хватит и книги. Замечу только, что европейские конструкторы идут по пути фирменного обслуживания автомобилей, т.е. их автомобиль может быть отремонтирован только специалистами фирмы. На это направлено использование крепежных элементов, которые раскрутить можно только специальными ключами и приспособлениями и усложнение алгоритмов работы процессоров. В частности, некоторые процессоры запоминают возникшие сбои и неполадки в двигателе, после чего переводят двигатель в такой режим работы, что вы сможете доехать только до ближайшей мастерской. В этой мастерской при помощи специального прибора считываются коды неисправностей процессора и, после устранения дефектов, код сбрасывается при помощи этого же прибора. В наших условиях это означает, что даже устранив неисправность, вы не сможете сбросить этот код и автомобиль нормально не поедет. Иногда процессор "забывает" про неисправность, если на несколько минут отключить аккумулятор, но это происходит не всегда. Более того, отключение аккумулятора некоторых исправных автомобилей приводит к тому, что они "забывают", как надо ездить - до того времени, пока не будет произведен сброс неисправности фирменным стендом. На моей памяти был такой "Renault", которого "убили" отключением аккумулятора.
Легче всего диагностируется система впрыска автомобилей "Toyota" - при любой неисправности загорается рисунок с двигателем и надписью "Check Engine". Для того, чтобы конкретизировать неисправность, достаточно в диагностическом разъеме перемкнуть пару контактов - и процессор с помощью индикатора "Check Engine" сам проморгает вам код неисправности с указанием на неисправный элемент. Теоретически после этого достаточно заменить неисправный элемент, на некоторое время отключить аккумулятор - и процессор "забудет" про неисправность. В некоторых автомобилях для впрыска топлива и зажигания используются разные процессоры - но это скорее исключение, которое встречается у "Saab" и "Volvo".
Напоследок одно дополнение для тех, кто не любит электроники. Даже если вы выберете автомобиль с карбюратором, а не с впрыском, в надежде избавиться от бед, которые потенциально может принести электроника - вы прогадаете. Как правило, современным карбюратором также управляет электронный блок управления. При выходе его из строя карбюраторный двигатель конечно можно заставить работать: но как он будет работать...
С недавних пор на улицах Иркутска появилось много джипов "Toyota Surf" c дизельными двигателями, управляемыми электроникой. Основное их внешнее отличие от обычных дизелей - тросик газа идет на дроссельную заслонку, как на обычном бензиновом двигателе, а не на топливную аппаратуру. Алгоритм работы их достаточно сложен, поэтому упаси вас боже подавать напрямую на топливную аппаратуру какое-либо напряжение. Я уже видел такие машины, выведенные из строя мастерами-дизелистами. Процессоры к таким автомобилям пока в дефиците, поэтому лучше их не сжигать.
Следующее место, где встречаются контроллеры - автоматическая трансмиссия. Большинство автоматических коробок передач обходится только гидравликой, но если на вашем автомобиле больше одной кнопки для управления коробкой - значит там есть и электроника. Типичная неисправность такой коробки - при обрыве тросика спидометра перестает работать не только спидометр, но и подобная коробка передач, система управления которой получает информацию о скорости от спидометра. С другой стороны коробки бывают самые разные - на "Isuzu" встречается очень любопытная автоматическая коробка - с виду это обычная механическая коробка, но вместо рычага управления коробкой установлен гидравлический блок управления этим рычагом, который управляется контроллером.
Многие автомобили оснащены антиблокировочной системой (ABS). Автомобиль, оснащенный такой системой, имеет более короткий тормозной путь, при торможении не идет "юзом" и не меняет траектории движения. Все это также обеспечивается применением контроллеров. На каждом колесе такого автомобиля установлен датчик скорости вращения, информация с которого поступает на контроллер. Если какое-либо из колес при торможении начинает вращаться медленнее других и, следовательно, проскальзывает, процессор через специальный клапан растормаживает это колесо. Это приводит к более эффективному торможению всеми колесами. Если ваш автомобиль оснащен ABS, вы при резком торможении почувствуете "удары" по педали тормоза - это следствие работы ABS. "Ахилесова пята" ABS - это датчики вращения колес. Они чаще всего выходят из строя, причем после выхода из строя одного из датчика становится невозможной работа всей системы. О возникновении такой неисправности вас информирует красная лампочка с надписью "ABS".
Еще одна система, тесно связанная с ABS - антипробуксовочная система TCS (Traction Control Systems). Эта система помогает избежать проскальзывания колес при резком старте и при движении по скользкой дороге. TCS при работе связана с ABS и системой впрыска топлива. Принцип действия заключается в том, что если одно колесо начинает вращаться быстрее других, оно подтормаживается. Если этого недостаточно, понижаются обороты двигателя. В отличие от ABS, где учитываются скорости всех четырех колес, TCS анализирует скорости вращения передних колес по отдельности и задних - суммарно. На первый взгляд все очень просто, но обеспечить такую простоту без использования специального процессора невозможно.
На этом завершим наш очень неполный обзор по автомобильной электронике - мы оставили за его пределом все сервисные функции. Завершим, скорее всего, навсегда - я готов писать по данной тематике только при наличии интереса читателей. И еще - не ищите никакой скрытой рекламы в этой статье: заниматься ремонтом автомобилей я не собираюсь. Но с удовольствием рассмотрю предложения о работе, связанной с разработкой контроллеров и программированием, организации доступа в Internet в Шелехове. На этот случай - мои координаты в редакции и URL.
|
.gif){kind=small}
