plik


ÿþJak dziaBa komputer w samochodzie 20 stycznia 2011 14:10 Ka|dy nowy samochód wyposa|ony jest w komputer. W |aden sposób nie przypomina on jednak tego, który stoi na naszym biurku. Zobaczmy wic, jak wyglda i do czego sBu|y. Kiedy[ we wntrzno[ciach silnika grzebaB wysmarowany olejem mechanik, dzi[ zastpiB go mechatronik z urzdzeniem diagnostycznym, który najpierw odczytuje pami bBdów pojazdu. Do samochodów wkroczyBa elektronika i sprawiBa, |e podró|e s znacznie bezpieczniejsze, wygodniejsze, taDsze i mniej uci|liwe dla [rodowiska. Elektroniczne wsparcie wymaga u|ycia technologii komputerowej. Komputery samochodowe ukrywaj si w maBych skrzynkach pod postaci sterowników, ale zawieraj wszystkie elementy, które powinien mie porzdny komputer, a wic procesor, pami i oprogramowanie. Sterowniki dbaj o komfortow temperatur we wntrzu pojazdu, nisk emisj substancji szkodliwych, krótkie drogi hamowania i mnóstwo innych rzeczy. Przeczytajmy o technologiach komputerowych w motoryzacji dzi[ oraz w najbli|szej przyszBo[ci. 1 ABS 2 firmy Bosch byB pierwszym montowanym seryjnie sterowanym elektronicznie systemem zapobiegajcym blokowaniu kóB: po lewej stronie wida system hydrauliczny, po prawej - elektronik sterujc. fot. Bosch Od kiedy w samochodach stosuje si komputery? Technologia komputerowa wkroczyBa do samochodów pod koniec lat osiemdziesitych. Powód do tego daBy zaostrzone przepisy dotyczce emisji spalin w Europie i w USA: nowe warto[ci graniczne byBy nieosigalne dla stosowanej do tego czasu technologii gaznikowej. Dlatego producenci samochodów opracowali sterowane maBymi komputerami systemy wtryskowe z regulowanym katalizatorem, które najpierw trafiBy do pojazdów klasy wy|szej i [redniej, a nastpnie do maBych samochodów. Równie| wprowadzenie elektronicznego systemu zapobiegajcego blokowaniu kóB (ABS), umo|liwiajcego kontrol nad pojazdem nawet podczas gwaBtownego hamowania, przypada na lata osiemdziesite i wczesne lata dziewidziesite. 2 W Night Vision (BMW) komputer analizuje obraz z kamery podczerwieni. Kiedy na jezdni znajduj si piesi, sygnaBy na wy[wietlaczu i na szybie przedniej ostrzegaj kierowc przed gro|cym niebezpieczeDstwem. fot. BMW Gdzie we wspóBczesnych samochodach stosuje si komputery? Istniej trzy gBówne obszary zastosowaD: " UkBad napdowy W praktycznie wszystkich nowoczesnych samochodach komputer steruje najwa|niejszymi funkcjami silnika, takimi jak wtrysk paliwa, zapBon i - je[li jest - równie| turbodoBadowaniem. Czujniki informuj ukBad sterujcy silnika midzy innymi o obrotach, ilo[ci zasysanego powietrza, pozycji pedaBu gazu i skBadzie spalin. Na podstawie tych danych komputer oblicza ilo[ paliwa i informacje dla ukBadu zapBonowego w taki sposób, aby uzyska optymalne warto[ci mocy i emisji spalin. Sterowanie elektroniczne jest dzi[ równie| standardem w automatycznych skrzyniach biegów. Kierowca ma przy tym wpByw na sposób zmiany biegów, wybierajc sportowy bdz ekonomiczny styl jazdy. Je[li ukBad sterujcy przekBadni jest poBczony z elektronik silnika, to ta podczas przeBczania mo|e zredukowa jego moc. Zalet takiego rozwizania jest zmniejszone obci|enie cz[ci mechanicznych i pBynniejsza zmiana biegów. " BezpieczeDstwo Sterowane komputerowo systemy zapobiegajce blokowaniu kóB (ABS) i system stabilizacji toru jazdy (ESP) w nowych samochodach nale| do wyposa|enia standardowego. Je[li pomimo to przydarzy si wypadek, to w cigu kilku milisekund otworz si poduszki powietrzne chronice pasa|erów przed skutkami zderzenia. Oprócz tego istnieje caBy szereg innych [rodków bezpieczeDstwa, takich jak system kontroli trakcji ASR, asystent hamowania, napinacze pasów i ograniczniki siBy napicia pasów bezpieczeDstwa. " Komfort Wikszo[ nowych samochodów ma automatyczn klimatyzacj. Komputer utrzymuje staB warto[ ustawionej temperatury. Inne przykBady zastosowania elektroniki w funkcjach zapewniajcych komfort podró|nych to system nawigacyjny, tempomat i automatyczny regulator odstpu oraz asystent parkowania. Dlaczego w samochodach znajduje si tak wiele urzdzeD sterujcych? W samochodach klasy wy|szej znajduje si do 70 sterowników (patrz grafika na nastpnych stronach). Ka|de urzdzenie ma dokBadnie okre[lony zakres funkcji i w okre[lonym czasie musi zareagowa na pewne wydarzenia. W fachowym |argonie nazywa si to systemem czasu rzeczywistego. PrzykBad: sterownik poduszek powietrznych na bie|co odbiera sygnaBy z akcelerometrów. Podczas uderzenia komputer w czasie jednej milisekundy musi zdecydowa, czy i z jak siB otworzy poduszki. Centralny komputer samochodu nie nadawaBby si do tego, bo urzdzeniu zajtemu nadzorem klimatyzacji albo planowaniu nowej trasy przejazdu do celu mogBoby zabrakn tych milisekund, które s decydujce dla skutecznego dziaBania poduszek powietrznych. Czy urzdzenia sterujce s ze sob poBczone? 3 Tak, chocia| wszystkie urzdzenia sterujce w samochodzie s samodzielnymi komputerami, to komunikuj si ze sob podobnie jak komputery w sieci. W technologii motoryzacyjnej sie ta nosi nazw magistrali. Nowe pojazdy produkcji europejskiej wykorzystuj na ogóB tak zwan magistral CAN (Controller Area Network), opracowan przez firmy Bosch i Intel i zaprezentowan w roku 1987. Przez t sie na przykBad urzdzenie do automatycznego utrzymywania odstpu ma dostp do urzdzeD sterujcych prac silnika, przekBadni i hamulców. Sie przynosi korzy[ci równie| przy wyszukiwaniu bBdów: specjalne zBcze diagnostyczne pozwala na odczytanie pamici bBdów wszystkich podBczonych do magistrali urzdzeD sterujcych. Na ile niezawodna jest elektronika motoryzacyjna? Urzdzenia sterujce w samochodzie musz sprosta bardzo niekorzystnym warunkom pracy, na które skBadaj si silne wibracje, wilgotno[ i temperatury od minus 40 do plus 85 stopni. Pomimo to ukBady elektroniczne wytrzymuj na ogóB caBy czas |ycia samochodu, a wic ponad 15 lat. Awarie w tym okresie s skrajnie rzadkie: wedBug firmy Bosch producenci samochodów wymagaj od swoich dostawców, aby odsetek urzdzeD wadliwych wynosiB mniej ni| 10 ppm (cz[ci na milion). To oznacza, |e na milion sterowników w cigu 15 lat eksploatacji awarii mo|e dozna maksymalnie 9. Oprócz tego systemy wa|ne z punktu widzenia bezpieczeDstwa przez caBy czas nadzoruj wBasn prac. Przy niejasnych lub sprzecznych danych spowodowanych na przykBad awari czujnika funkcja jest wyBczana, a kierowca otrzymuje odpowiedni komunikat. Jakie dane zapisuj urzdzenia sterujce w samochodzie? Niektóre dane nale|y zapisywa ze wzgldów prawnych, na przykBad przekroczenia norm emisji spalin podlegaj rejestracji wBcznie z dat i godzin - tego wymagaj normy emisji spalin Euro. Oprócz tego rejestruje si, przy jakiej prdko[ci obrotowej silnika i jakiej temperaturze wystpiB dany problem. Kwestie zapisywania innych informacji pozostawiono w gestii producentów. Na przykBad w wielu modelach przebieg zapisywany jest nie w jednym, ale w kilku sterownikach. Pomimo to równie| i t warto[, dysponujc specjalistycznym oprogramowaniem, mo|na zmieni przez Bcze diagnostyczne. Jest to wprawdzie zabronione, ale jest czst praktyk na rynku samochodów u|ywanych. 4 Wy[wietlacz Mercedesa S (W221) jest wBa[ciwie ekranem, który imituje klasyczne instrumenty z podziaBkami i wskazówkami. Przy aktywnym systemie Night Vision prdko[ciomierz wy[wietla si jako wskaznik belkowy na dolnym skraju ekranu. fot. Daimler Odczytujc pami odpowiednich sterowników, mo|na sprawdzi równie| ingerencje ASP i ESP w przebieg jazdy. Te dane mog by bardzo pomocne na przykBad podczas analizy wypadków komunikacyjnych. I tak na przykBad w USA niektórzy kierowcy samochodów Toyota twierdzili, |e doznali wypadków wskutek zacinajcych si pedaBów gazu, jednak amerykaDski Urzd ds. BezpieczeDstwa Komunikacyjnego byB w stanie udowodni, |e to u|ytkownicy w krytycznych sytuacjach mylili pedaB gazu z pedaBem hamulca. Co znaczy skrót OBD? OBD to skrót od sBów On-Board-Diagnose, czyli nazwy urzdzenia do wyszukiwania bBdów. Wikszo[ sterowników sama nadzoruje swoj prac. Ewentualne bBdy, takie jak obluzowana wtyczka czujnika lub zbyt wysokie warto[ci emisji spalin, zapisywane s w pamici bBdów sterownika. Je[li bBd dotyczy bezpieczeDstwa lub podwy|szonej emisji spalin, to kontrolki na kokpicie sygnalizuj kierowcy, |e co[ jest nie w porzdku. Serwis za pomoc specjalnego komputera diagnostycznego odczytuje zawarto[ pamici bBdów (patrz ramka na poprzedniej stronie). Ka|dy samochód ma do tego celu gniazdo diagnostyczne. Co to jest chip-tuning? Sterownik silnika zawiera zaprogramowane przez producenta dane, które okre[laj parametry pracy silnika, na przykBad zapBon, wtrysk paliwa, ci[nienie doBadowujce turbospr|arki. Chip-tuning pozwala na zmian tych danych w celu podniesienia mocy. ZwBaszcza silniki wyposa|one w turbospr|ark lub kompresor s wdzicznym obiektem chip-tuningu - bez kosztowych modyfikacji silnika zawsze da si z nich wycisn kilka dodatkowych koni mechanicznych. Jednak przy zbyt radykalnym tuningu cierpi |ywotno[ silnika, wzrasta emisja substancji szkodliwych, a u|ytkownik traci gwarancj producenta. Czy elektronika samochodu jest podatna na manipulacje? 5 Przed kilkoma miesicami pras obiegBy alarmujce doniesienia: badacze z uniwersytetu San Diego w Kalifornii zmanipulowali wa|ne dla bezpieczeDstwa funkcje przeje|d|ajcego samochodu. Byli w stanie bezprzewodowo zablokowa hamulce i wyBczy silnik. Atak odbyB si przez radiowe odbiorniki systemu kontroli ci[nienia powietrza w oponach, jednak wcze[niej przez zBcze diagnostyczne badacze wprowadzili do samochodu zmanipulowane oprogramowanie, co jest zazwyczaj mo|liwe tylko przy wBczonym zapBonie. Przestpcy jak dotychczas nie wykorzystali tego sBabego punktu. W samochodach klasy wy|szej specjalna kamera (1) i komputer rozpoznaj znaki drogowe i pokazuj je na wy[wietlaczu (2). fot. Bosch Prawdziwym punktem krytycznym s jednak sterowane radiowo centralne zamki: zBodzieje za pomoc maBego nadajnika s w stanie zakBóci sygnaB radiowy i zapobiec 6 zaryglowaniu drzwi albo rejestruj sygnaB radiowy kluczyka, odtwarzaj go za pomoc nadajnika i bez problemu dostaj si do samochodu. Dlatego nigdy nie pozostawiajmy w samochodzie warto[ciowych przedmiotów. Nowoczesna technologia diagnostyczna pomaga w poszukiwaniu bBdów Ka|dy nowoczesny samochód ma w kokpicie kontrolk silnika, która zapala si po wBczeniu zapBonu i ga[nie po uruchomieniu silnika. Kiedy kontrolka silnika [wieci si podczas jazdy, to znaczy, |e system diagnostyczny znalazB bBd w sterowniku silnika. Silnik czsto pracuje wtedy nierówno lub ze zmniejszon moc. Warsztat bada ukBady elektroniczne samochodu za pomoc komputera diagnostycznego. Odczytanie pamici bBdów pozwala wykry i usun zródBa problemów. W takim wypadku konieczna jest wizyta w warsztacie. Nawet je[li samochód wci| jedzie bez |adnych problemów, to bBdy w sterowniku silnika podwy|szaj emisj substancji szkodliwych i zu|ycie paliwa. A ze [wiecc kontrolk bBdu silnika nie mamy szans na pozytywny wynik badania technicznego. Sterownik silnika zapisuje informacje o defekcie w swojej pamici bBdów. Zamiast na [lepo wymienia cz[ci, na przykBad sondy lambda albo wrcz caBy sterownik, warsztat najpierw odczytuje zawarto[ jego pamici. Prawie ka|dy warsztat dysponuje ju| komputerem diagnostycznym, który pozwala wykry problemy z jednostk napdow bez konieczno[ci rozbierania poBowy silnika. Nastpnie mechanicy mog rozpocz napraw odpowiedniego podzespoBu. Je[li [wieci si kontrolka silnika, to jego drogi sterownik jest zwykle w porzdku. Za problem najcz[ciej odpowiadaj zupeBnie inne przyczyny, na przykBad luzne wtyki, uszkodzone czujniki temperatury czy przewody. Pie[D przyszBo[ci: samochody w sieci Nowoczesna elektronika samochodowa w ubiegBych latach znacznie poprawiBa bezpieczeDstwo jazdy. W przyszBo[ci samochody maj pozostawa w cigBym kontakcie z innymi pojazdami, a to sprawi, |e mo|liwe bdzie opracowanie zupeBnie nowych 7 zabezpieczeD. Je[li na przykBad na drodze pojawi si korek, to informacja ta przez sie bezprzewodow natychmiast zostanie przekazana do samochodów w okolicy, które w ten sposób bd mogBy w por zredukowa swoj prdko[. Oprócz tego informacj o korku przez sie telefonii komórkowej (UMTS) mo|na przesBa do centrum zarzdzania ruchem, które ustali odpowiednie limity szybko[ci i wyda rekomendacje objazdów. Komunikujce si w sieci samochody szybciej odbior równie| informacje o samochodach poruszajcych si po autostradzie pod prd. Samochody komunikujce si ze sob w sieci bd mogBy na przykBad ostrzega kierowców przed autami jadcymi pod prd. Aby taki system mógB funkcjonowa, jak najwicej kierowców musi korzysta z samochodów wyposa|onych w odpowiednie systemy komunikacyjne. Zanim tak si stanie, trzeba wykona jeszcze bardzo wiele badaD. Najwa|niejszym projektem badawczym na ten temat jest "Bezpieczna inteligentna mobilno[ - obszar testu Niemcy" (SIM TD). Uczestnicz w nim producenci samochodów, ich dostawcy, Deutsche Telekom, uniwersytety, o[rodki badawcze i ministerstwa. Zarzdzanie projektem wziBa na siebie firma Daimler. W ramach badaD o bud|ecie 53 miliony euro w cigu najbli|szego roku 400 samochodów i 100 obiektów stacjonarnych w regionie aglomeracji frankfurckiej zostanie poBczone w jedn sie. Najwa|niejsze systemy wspierajce kierowc Systemy elektroniczne wspieraj kierowc w ró|nych sytuacjach oraz podnosz bezpieczeDstwo i komfort jazdy. Oto niektóre z nich: " ACC - ang. Adaptive Cruise Control - przez automatyczne dodawanie gazu i hamowanie reguluje szybko[ i ewentualnie odstp od poprzedzajcego samochodu. " BAS - asystent hamowania, podczas hamowania awaryjnego automatycznie podnosi skuteczno[ hamowania. " System wspomagania ruszania na podjazdach - zapobiega staczaniu si pojazdu podczas ruszania pod gór. " System wspierania parkowania - niektóre tego typu systemy mierz odstp od przeszkód znajdujcych si przed i za pojazdem i informuj kierowc sygnaBami [wietlnymi i dzwikowymi. Inne systemy wy[wietlaj na monitorze obraz ze 8 znajdujcej si z tyBu pojazdu kamery. Najnowsze systemy automatycznie ustawiaj pojazd w kopercie pomidzy pojazdami (patrz ilustracja). " Automatyczny asystent parkowania sprawia, |e nawet zmora zdajcych na prawo jazdy, czyli popularna koperta, staje si absolutnie niegrozna: samochód sam z zegarmistrzowsk precyzj wykonuje niezbdne manewry. " ESP - elektroniczny system stabilizacji toru jazdy przez przyhamowywanie pojedynczych kóB zapobiega po[lizgowi pojazdu w zakrcie. ESP obejmuje na ogóB system zapobiegajcy blokowaniu kóB podczas hamowania ABS i system kontroli trakcji ASR. " System kontroli ci[nienia w oponach - system nadzoruje ci[nienie w oponach i ostrzega kierowc przy zbyt niskiej warto[ci. " Asystent toru jazdy - ostrzega kierowc przed niezamierzon zmian pasa ruchu. " Asystent zmiany pasa - ostrzega kierowc zmieniajcego pas ruchu przed zagra|ajc kolizj. Fot.: Kesamasek/Dreamstime.com/AbsolutVision.com 9

Wyszukiwarka