Появились сбои в работе двигателя? Раньше их устранял автомеханик в промасленной спецовке, сегодня ему на смену пришел инженер-мехатроник, одетый в белую сорочку и вооруженный диагностическим прибором. С помощью этого прибора специалист проникает в электронную память автомобиля и считывает коды неисправностей, которые были замечены бортовым компьютером.

Электроника, используемая в автомобиле, позволяет сделать движение безопасным, более комфортным, экономичным и экологичным. Но чтобы все эти электронные помощники могли работать, нужны компьютеры. Они, конечно, совсем не похожи на ПК, расположенные под письменным столом, а представляют собой маленькие коробочки, так называемые электронные блоки управления (ЭБУ). Но в них есть все, что должно быть в компьютере: процессор, память, шины данных. Блоки управления заботятся о чистоте воздуха в салоне, минимальном выбросе вредных веществ из выхлопной трубы, кратчайшем тормозном пути и еще об очень многом. О том, как работает компьютерная техника в автомобиле сегодняшнего дня и ближайшего будущего, читайте далее.

Первые автомобильные компьютеры

Компьютерная техника завоевала автомобили в конце 80-х годов прошлого столетия. Побудительным мотивом стало ужесточение норм выброса отработавших газов в США и Европе: новые предельные значения были недостижимы для моторов, оснащенных механическими устройствами подготовки воздушно-бензиновой смеси – карбюраторами. Поэтому автопроизводители разработали электронно-управляемые cистемы дозированного впрыска топлива, а также регулируемый компьютером нейтрализатор отработавших газов – вначале для автомобилей верхнего и среднего ­классов, позднее и для малолитражек. Введение электронной aнтиблокировочной системы (АБС) для удержания автомобиля на полосе при резком торможении также приходится на 80-е и ранние 90-е годы.

Области использования компьютеров в автомобилях

Есть три главные области применения компьютерной техники в современных автомашинах.

* Управление силовым агрегатом. Практически во всех автомобилях последних поколений компьютер управляет важными функциями двигателя: впрыск топлива, подача зажигания, режим работы вспомогательных агрегатов. Датчики информируют систему управления, кроме всего прочего, о частоте вращения вала двигателя, о температуре и количестве поданного воздуха, о положении педали акселератора и о составе отработавших газов. На основе этих данных компьютер рассчитывает требуемый объем впры­скиваемого топлива и параметры зажигания, чтобы добиться оптимальных значений мощности двигателя и показателей состава выхлопных газов.
* Наличие в автоматических коробках передач электронных си­стем управления также давно никого не удивляет. Они позволяют водителю выбирать стиль вождения: спортивный или экономичный. Если система управления коробкой передач объединена в общую сеть с электроникой двигателя, это позволяет снижать мощность двигателя во время переключения передач. Преимуще­ства очевидны – уменьшение нагрузок на механические части и мягкий процесс переключения.
* Безопасность. Компьютеризированная aнтиблокировочная система и электронная система стабилизации курсовой устойчивости (ESP) сегодня входят в базовую комплектацию большинства новых автомобилей, обеспечивая безопасное вождение автомобиля. Если все же произойдет авария, в течение нескольких миллисекунд раскроются надувные подушки безопасности – ими тоже управляет электроника.
* Кроме уже названных преду­смотрен еще целый ряд защитных систем, например противобуксовочная система, ассистент экст­ренного торможения, натяжители и ограничители натяжения ремней безопасности.
* Комфорт. Большинство новых автомобилей среднего класса оснащены системой климат-контроля. Другие примеры электронных систем комфорта – навигационная система, адаптивный круиз-контроль, а также парковочный ассистент...

Многочисленные блоки управления

В автомобилях высшего класса работает до семидесяти блоков управления. Каждое устройство имеет точно заданную область действия и должно реагировать на конкретные события в течение заданного времени. Специалисты говорят в таких случаях о «системах реального времени». К примеру, блок управления подушками безопасности постоянно анализирует сигналы датчиков ускорения. При столкновении компьютер за несколько миллисекунд решает, должны ли (и с какой силой) они сработать. Если бы все решения принимались единым центральным компьютером, который по­стоянно загружен огромным количеством цифровых данных, возможно, из-за осуществления других расчетов (например, анализа состояния микроклимата в салоне или прокладки нового путевого маршрута с помощью GPS-навигатора) подушки безопасно­сти сработали бы на миллисекунду позже. В условиях автомобильной аварии это слишком большая задержка.

Связь блоков управления друг с другом

Хотя все блоки управления в автомобиле представляют собой независимые компьютеры, они общаются друг с другом с помощью специальных сетей контроллеров – информационных магистралей, которые, как и в ПК, называют шинами. Современные ав­томобили европейского производства обычно используют шину CAN (Controller Area Network), разработанную и представленную в 1987 году фирмами Intel и Bosch. Через эту сеть, например, система круиз-контроля получает доступ к блокам управления двигателем, коробкой передач и тормозами. Такое объединение в сеть дает преимущества и при поиске неисправностей: через единственный диагностический разъем можно считать память неисправностей всех блоков управления, подсоединенных к шине.

Надежность автоэлектроники

Блоки управления в автомобиле работают в сложных условиях: при сильной вибрации и значительных колебаниях влажности и температуры (от -40 до +85°С). Однако электроника обычно выдерживает срок службы автомобиля, то есть более 15 лет. В течение этого времени устройства отказывают крайне редко. По информации компании Bosch, производители автомобилей требуют от своих фирм-поставщиков придерживаться такого уровня отказов, который составляет менее десяти деталей на миллион. Это означает: из одного миллиона блоков управления за 15 лет могут отказать не более девяти.

Системы, важные для безопасности движения, постоянно выполняют самодиагностику. При поступлении непонятных или противоречивых данных, вызванных, например, отказом какого-то датчика, функции устройства отключаются с обязательным информированием водителя.

Данные, хранимые в блоках управления

Некоторые данные должны сохраняться по требованиям закона, например превышение норм выброса выхлопных газов – с датой и временем фиксации параметра. Этого требуют европейские стандарты по токсичности. Какие дополнительные данные сохраняют блоки управления, зависит в основном от производителя. Например, пробег автомобиля на многих моделях запоминается в одном или нескольких ЭБУ. Тем не менее это значение можно изменить через диагностический разъем с помощью специальной программы, что запрещено, но все еще нередко встречается при продаже подержанных машин. Вмешательства систем ABS и ESP в режим движения также можно обнаружить, считав соответствующие блоки управления с помощью диагностического прибора. Такая информация оказывается полезной при анализе аварий. Например, в США некоторые водители Toyota утверждали, что причиной ДТП была заедающая педаль акселератора. Однако органы США по безопасности движения смогли доказать, что люди, находившиеся за рулем, в затруднительных ситуациях путали педали акселератора и тормоза.

Система OBD

OBD – On Board Diagnostic, что можно перевести как «бортовая диагностика». Эта система предназначена для поиска неисправностей в системах автомобиля. Возникающие проблемы фиксируются в памяти неисправностей блока управления. Если какая-то ошибка затрагивает безопасность или токсичность автомобиля, лампочка на панели приборов водителя сигнализирует о том, что одна из систем не в порядке. С помощью специальных диагностических компьютеров (см. врезку «Электронные сред­ства диагностики» на стр. 29) сервисная мастерская может считать память неисправностей и стереть ее после ремонта. Для этого каждый автомобиль имеет специальный диагностический разъем.