Для создания современного, конкурентоспособного автомобиля, требуется программное обеспечение, которое в точности спроектирует продукт, испытает и укажет на возможные недостатки при эксплуатации. И все это в виртуальным мире, еще до схода продукта с конвейера.
Лидером в разработке программ для проектирования автомобилей является компания Dassault Systemes.
Корпорации принадлежит 11 брендов программного обеспечения, которые продаются в Азии, Америке и Европе. Эти продукты включают 3-D моделирование, создание производственных симуляторов, программы, изучающие динамику жидкостей и многое другое. Корпорация предлагает программное обеспечение не только для автопроизводителей, но и для геологов и горняков. Популярные продукты компании — это система автоматизированного проектирования - CATIA, САПР (системы автоматизированного проектирования) и программный комплекс для автоматизации работ промышленного предприятия на этапах конструкторской и технологической подготовки производства -SOLIDWORKS.
В механических САПР (системы автоматизированного проектирования) компания первая на рынке. 14 из 16 автопроизводителей используют CATIA. Примечательно, что первым клиентом, производящим автомобили у Dassault Systemes была компания Honda, еще в начале 1980-х годов. До этого Dassault Systemes имели дело только с аэрокосмической промышленностью.
Методы разработки и производства автомобилей кардинально изменились за последние 20 лет. До появления мощных компьютеров и 3-D САПР в 1970 году легионы рисовальщиков в отутюженных брюках и с тощими галстуками давили на карандаши и перемалывали тонны информации. Логарифмические линейки и рейсшины доминировали в процессе, что замедляло работу и увеличивало стоимость автомобиля.
В те дни нужно было "вживую" испытать каждый компонент транспортного средства. С приходом 3-D моделирования и 3-D симуляторов делать это начали виртуально.
Для примера возьмем краш - тесты. Производство одной «живой» модели для одного краш-теста обойдется производителю в 25 тысяч долларов США. Затраты возрастают с каждым новым шагом в дизайне. Сделайте поправки на неудачные испытания и переработку некоторых параметров машины, на появление с каждым годом новых видов краш-тесов, наподобие « », и поймете, почему разорились некоторые автоконцерны. Снизить затраты помогают компьютеры и специальное программное обеспечение, которое прогнозирует поведение автомобиля, участвующего в краш-тесте, еще до посадки туда несчастных кукол.
Также помогают базы данных, хранящие в себе информацию по проектам прошлых лет, все успехи и неудачи команды разработчиков. Инженеру больше не требуется перечитывать уйму литературы и отчетов. Все хранится в одной базе в форме практичных таблиц и конспектов.
Последние разработки компании Dassault Syatemes
Компания Dassault Syatemes, в этом году, разработала программу Target Zero Defects, которая помогает автопроизводителям и компаниям-поставщикам воспрепятствовать попаданию потенциально дефектного компонента в собираемое транспортное средство до запуска на линию сборки.
Инженер закладывает в программу параметры нового транспортного средства и Target Zero Defects виртуально тестирует работу электрических и механических систем автомобиля, выявляя сбои и причины сбоев. В результате, когда автолюбитель включит дворники в транспортном средстве, сработают дворники, а не клаксон или фары.
Постоянная конкурентная борьба автоконцернов увеличивает вероятность ошибки при проектировании и производстве автомобиля. Теперь с подобными проблемами будет бороться новое программное обеспечение Target Zero Defects от компании Dassault Systeme.
Любой электронный блок автомобиля подключен к диагностической шине - цифровой линии, позволяющей бортовой электронике взаимодействовать с диагностическим оборудованием. Здесь кроется первая проблема: хотя теоретически существует единый стандарт OBD-II, стандартизирующий метод связи с ЭБУ и тип разъема, распространяется он только на системы впрыска. «Достучаться» до блоков ABS, SRS и так далее через протокол OBD- II нельзя. Но и в системах впрыска зачастую применяются специфичные для конкретной фирмы коды ошибок и кодировка данных состояния: при диагностике абсолютно исправного автомобиля не подходящей для его ЭБУ программой можно увидеть данные, несовместимые с реальностью.
Какие задачи выполняет диагностический сканер? Их гораздо больше, чем принято думать.
- Считывание текущих и сохраненных данных . Наиболее примитивные устройства способны считывать только сохраненные и текущие ошибки, но в целях диагностики такие вещи практически бесполезны: без возможности корректно считать текущие данные (расход воздуха, степень открытия дросселя, напряжения лямбда-зондов) прибор является скорее игрушкой, чем реальным инструментом.
- Испытание исполнительных механизмов . В зависимости от степени интеграции бортовой электроники можно проверять исправность множества электромеханических узлов: от включения бензонасоса до испытания дворников (если мотором управляет контроллер, естественно).
- Адаптация датчиков и исполнительных механизмов . Ряд сложных узлов требуют принудительного согласования с ЭБУ: установка нулевого положения сервопривода дроссельной заслонки, задание дебета пьезофорсунок на дизелях Common Rail и так далее.
- Изменение конфигурации . Большинство блоков являются универсальными для всего семейства автомобилей, и в них задается конфигурация, соответствующая конкретной комплектации (например, в контроллер подушек безопасности прописано число и расположение подушек). Простейшие примеры реконфигурации - изменение языка приборной панели, активация бортового компьютера, отключение неисправных подушек безопасности.
В рейтинге лучших мы постарались учесть как доступные простые автосканеры, обычно покупаемые автовладельцами для собственного использования, так и профессиональное оборудование. Единственное исключение - это дилерские сканеры, предназначенные для конкретных марок автомобилей: цена таких комплексов составляет несколько сотен тысяч рублей, а в широкой продаже дилерского оборудования нет - можно найти только дешевые китайские клоны.
Самое же главное в диагностике автомобиля - не «навороченность» прибора, а профессионализм человека, его использующего. Поэтому, покупая диагностический сканер в личное пользование, стоит задуматься - не станет ли это лишней тратой денег, и не лучше ли обратиться к настоящему диагносту?
В век высоких технологических задумок нет ничего удивительного в том, что постоянно выходят различные умные программы, способные помочь человеку в его работе, связанной с различными сферами деятельности. Не исключением стала и стезя водителей-автомобилистов, для которых были придуманы полезные утилиты. Примечательно, что обычный смартфон сегодня способен заменить собой опытного советчика, а бесплатные программы для и различные сервисы помогут в создании важных заметок, оптимизации расходов и т. д.
На видео рассказано, как с толком использовать планшет или телефон в автомобиле:
Компьютеры, ноутбуки, смартфоны и полезные программы для них
Люди лет десять назад лишь мечтали о такой возможности, как иметь в автомобиле компьютер. В то время представить себе умный аппарат, делающий практически половину работы вместо водителя, было возможно, но это больше всего было похоже на фантастический фильм. Тогдашним автомобилистам было невдомёк, что умный компьютер способен осуществлять навигацию посредством специальных программ, самостоятельно проводить проверку мотора через разъём OBD2, следить за и даже вести особый дневник, где указаны все выезды водителя.
Вначале роль такого помощника выполняли громоздкие компьютеры, затем ноутбуки - лёгкие и производительные. Но и эти цифровые помощники стали ненужными с выходом смартфонов и планшетов.
На сегодняшний день смартфоны и планшеты с программами для автомобилистов являются такими же обыденными предметами, как или . Одновременно с обширным рынком удобных мобильных устройств стали развиваться и другие сегменты, не менее важные и предназначенные также для владельцев «железных коней» - различные полезные приложения для автомобилистов, так называемые онлайн-программы. В наш век, несмотря на массу полезных функций, которыми снабжают автомобиль производители, мобильные программы и онлайн-сервисы нужны так, как никогда. Мы попытались подобрать в этой статье самые полезные и нужные инструменты для автомобилиста, не обойдя вниманием различные платные и бесплатные навигационные приложения и программы, а также сервисы, способные решать сложные задачи.
Не секрет, что автомобиль, особенно в нашей стране, содержать было всегда трудно. Да, он не роскошь, а средство передвижения, но фразу эту придумали американцы, у которых другой взгляд на вещи. У нас в стране порой своего любимого «железного коня» уходит больше, чем на предмет роскоши. Такой уникальной ситуацией мы, автомобилисты, должны быть благодарны специалистам, работающим в автосервисах, которые тянут и тянут из кошелька попавшего к ним наивного водителя деньги; работникам , съевшим собаку в теме, касающейся качества бензина и его присадок и т. д.
Казалось бы, уследить за всеми расходами можно, если собраться и начать жить, как практичный немец. Но это удаётся не каждому россиянину и если бы не полезные приложения и программы, наподобие учётника расходов на топливо или программы по оценке стоимости владения автомобилем, туго пришлось бы нашим водителям.
Топливомеры и полезные сайты
На видео показано, как контролировать расход топлива при помощи GPS ГЛОНАСС:
Эти программы абсолютно бесплатны и относятся сегодня к простым инструментам, спасающим водителя от стресса и постоянных головных болей. Они вместо автомобилиста будут отслеживать постоянные и давать отчёт о проделанной работе. Программу Fuel Manager достаточно просто запустить, установив контрольную точку или же заправляясь регулярно до полного бака. Можно сделать иначе. Отмечать тот момент, когда загорается лампочка, указывающая на то, что топливо на исходе.
Fuel Manager - не единственная такая программа. Другое, не менее популярное приложение - это «Топливомер», который предназначен для рассчитывания среднего расхода на основе любых показателей. Кроме того, что программа сохраняет информацию об израсходованном топливе, она и позволяет одновременно устанавливать напоминание - утилиту, которая привязана к пробегу автомобиля. К примеру, таким способом можно будет запрограммировать напоминание о том, что пришла пора заменить масло, ведь автомобиль «пропахал» уже 10 тыс. км.
Другие программы, по сравнению с простыми топливомерами, отличаются набором больших функций. К примеру, такие популярные программы, как «Моя машина» или Beepster, предназначены уже для комплексного учёта расходов, связанных с периодическим обслуживанием и . Эти программы также дают возможность установки напоминаний. Главная задача таких цифровых записных книжек - это подсчёт условной стоимости 1 км пути. Кроме того, эти программы напоминают водителю о важных сервисных процедурах, таких как или тормозных колодок.
Видеообзор приложения Fuel Manager:
Мобильные утилиты прилагаются и к веб-серверам с целью облегчить обслуживание автомобилей. В частности, такой сервер, как drivernotes.net, даёт возможность, помимо основных функций, получать данные о стоимости обслуживания определённой модели автомобиля всеми владельцами, что пригодится в процессе .
Другой сайт, под названием cars.auto.ru, поможет найти быстро любое объявление о продаже или покупке авто. Доступ к этому сервису-программе водитель получает как через браузер, так и через мобильное приложение. Объявления искать очень легко, ведь они открываются, если набрать в поиске марку, год выпуска или другие параметры. Также сайт даёт возможность получить контакты владельца или клиента.
Популярный и раскрученный портал avito.ru, мгновенно и методом телепортации, как показывает рекламный ролик, среди прочего предлагает провести и поиск продавцов/покупателей. Интересно, что у этого ресурса есть очень удобная мобильная программа для «Андроид».
Другой сервис называется «Из рук в руки» и также имеет своего представителя в мобильных программах Google Play.
Примечательно, что человеку при поиске машин нет надобности обращаться к нескольким сайтам. Достаточно воспользоваться услугами какого-нибудь агрегатора, например, такого как auto.yandex.ru. Этот ресурс предлагает, помимо клиентской программы, ещё и отменно оптимизированную мобильную версию сайта. «Железных коней» здесь можно подбирать по различным параметрам, в том числе и таким неоднозначным, как «семейный автомобиль для загородных прогулок». И это ещё не всё. Сервис даёт возможность отслеживать изменения цен. Кстати, схожий с этим сайт bezrulya.ru отличается от аналогов ещё и удобной функцией, моделей авто.
Если раньше было в моде общаться с друзьями посредством SMS-сообщений, то сегодня это в прошлом. Социальные сети и специальные программы позволяют делать это намного быстрее и получать больше комфорта.
Интересно, что в одно время были популярны приложения, которые содержали большое количество так называемых полезных точек. Они отображались на карте, и к ним относились не только , пункты шиномонтажа, автосервисы, но и бистро, отели и даже достопримечательности определённого города или страны. Сегодня такая информация перекочевала на страницы навигационных программ, таких как Яндекс. Полезны в этом плане и Гугл, и тот же «Городской гид», и другие программы.
Видеообзор полезного приложения для автомобилистов - «Парковка»:
Хотелось бы отметить, что «особняком» по-прежнему держатся сервисы, которые позволяют найти не только ближайшую заправку, но и их цены на топливо. Одной из таких программ, пользующихся уважением среди автомобилистов, является «Мультитопливо». Этот сервис представляет собой интерфейс поиска, а также карту с заправками, которая периодически обновляется базой АЗС. Сюда включены , информация о наличии туалетов, кафе и т. п. Данные могут быть обновлены и пользователями портала multigo.ru. Здесь можно не только получать нужную информацию, но и вносить изменения через приложение, если зарегистрироваться как пользователь.
Показать ваше местоположение на карте тоже можно. Этим занимается специальный сервис Гугл Плюс. Он позволяет прикреплять в таких социальных сетях, как Фейсбук и ВКонтакте, теги местоположения к фотографиям или публикациям. Хотя этим занимается не только он.
Существуют специальные сервисы, отображающие координаты водителя или даже его маршрут в режиме Live. К таким сервисам можно отнести и бесплатную программу Glympse. Программа позволит открыть своё местоположение на определённый промежуток времени, к примеру, пока вы доберётесь до места встречи. Делается это путём посылки другу или знакомому ссылки, пройдя по которой на карте можно увидеть ваше местоположение или маршрут.
Стоит отметить, что некоторые важные дела лучше привязывать не к определённому времени, а к некой точке в пространстве. К примеру, проезжая рядом с магазином, нужно не забыть купить хлеба. Вот и подключается своеобразная «напоминалка», когда автомобиль проезжает мимо магазина. Большинство мобильных программ содержат массу полезных опций, для которых напоминание по местоположению - единственная целевая функция. Хотя существуют и более сложные приложения, такие как «Карта напоминания». Программа абсолютно бесплатна и позволяет, кроме создания и хранения заметок, скачивать сопутствующую карту в телефон.
К таким же программам можно отнести и различные планировщики. К примеру, напоминание по месту есть у Remember The milk. Но чтобы её задействовать, придётся подключиться к платной версии продукта.
Что касается онлайн-карт, то их можно использовать для диагностики состояния дорог. Для многих водителей давно не секрет, что они ежеминутно рискуют во время езды по российским дорогам загубить подвеску своего автомобиля. Сами дорожные службы оповестить водителя оперативно о возникающих в разных местах дороги препятствиях не успевают или не желают. А вот сервис «РосЯма» не даст дорожникам времени расслабляться, ведь на этом портале всегда можно оставить заявление о проблемах на . Достаточно будет загрузить на сайт размеры ямы, координаты и фото. Жаль только, что сервис этот мобильных клиентов не имеет.
Почти все сервисы, помогающие искать парковочное место, стоило бы отнести к инструментам, берущим за основу методы GPS. Но во многих мегаполисах и крупных городах России за неправильно припаркованный автомобиль и дефицит свободных мест эту проблему переводят в разряд глобальных. Именно для решения такой задачи и была придумана программа под названием «Парковки Москвы».
Видеообзор мобильного приложения «Парковки Москвы»:
Что касается других городов, то для них можно задействовать схемы , приведённых на картах OpenStreetMap или других картографических порталах. Имеются и специальные базы, такие как «Паркопедиа», где имеются клиентские приложения практически для всех мобильных платформ.
Штрафы ПДД и справочник в цифровой версии
Отдельного внимания заслуживает программа под названием « 2014». Она специально предназначена для тех водителей, которые слабо знают правила ПДД. Да и если честно, кто сегодня назубок их знает? Опыт вождения нашего автомобилиста куётся не на знании правил дорожного движения, а на практике прохождения определённых ситуаций. Другими словами, все знают, что проезжать на «красных свет» нельзя. Но вот какой штраф за это придётся платить, знает один или два процента водителей.
Если раньше водители приобретали новые версии периодически на бумажных носителях и хранили всю эту макулатуру в бардачке, и без того тесном на некоторых моделях авто, то сегодня программа сама будет автоматически загружать обновления. Кроме программы «Штрафы ПДД 2014», аналогичные действия выполняет и программа «Справочник ПДД».
Теперь про те опции, которыми известен . Так вот, оказывается, теперь покупать его для записи дорожной обстановки вовсе не обязательно. Все функции самого крутого видеорегистратора способна выполнить бесплатная программа, установленная на обычный смартфон. Да-да, не удивляйтесь! К таким приложениям, к примеру, можно отнести DailyRoads Voyager. Как и стандартный видеорегистратор, эта опция позволит записать ролики в циклическом порядке. А по мере заполнения памяти предыдущие видеофайлы автоматически стираются. Вот и все дела.
На случай ДТП
Программа под названием «Памятка при ДТП» поможет и нестандартных ситуациях, которые могут произойти на дороге. Эта программа даёт полезные рекомендации относительно того, что предпринять водителю в конкретном случае. Но к сожалению, кроме советов, хотя и толковых, ничем другим утилита больше помочь не сможет. Так что соблюдать безопасную манеру езды никто не отменял.
Статья о том, что из себя представляет программное обеспечение современного автомобиля. Особенности софта, процессы и технологии. В конце статьи - интересное видео о 5 нужных лайфхаках для вашей машины!
Содержание обзора:
Ни один современный автомобиль не мыслим без электронной начинки, которая предполагает сложное программное обеспечение. Управляя автомобилем, мы почти не задумываемся о том, какие при этом процессы протекают у него внутри – монитора-то как у компьютера нет, а, значит, действие программ не визуализировано, словно бы их и нет. Но они есть.
Особенности автомобильного софта
Современное программное обеспечение для вашего автомобиля весьма надежно: коэффициент сбоя оборудования - всего лишь один на миллион операций в течение года, и то в качестве исключения.
Сейчас в каждом автомобиле имеется в наличие несколько электронных блоков управления (ЭБУ) – electronic control unit, ECU, которые взаимодействуют между собой через электронную сеть автомобиля.
Взаимодействие между этими блоками выполняется благодаря шинным архитектурам, которые представляют собой совокупность контроллеров - CAN, controller area network, а также специальную сеть, предназначенную для передачи информации специального цифрового оборудования - MOST, media-oriented systems trans, FIexRay, а также систему Local interconnect, (LIN).
Если сравнить перечисленные шины с Ethernet, который предназначен для ПК, они работают с пониженной скоростью, так как объем обрабатываемых данных в автомашинах небольшой. Но это минимальное количество информации должно обрабатываться буквально за считанные миллисекунды.
С ростом числа ECU разработчикам приходится создавать усложненные структуры внутриавтомобильных сетей, которые требуют более сложного строения. Рассмотрим основную разницу между ПО автомашины и цифровыми технологиями других предназначений.
- Надежность - системные программы автомашины в достаточно сложной сети ECU в продолжение всего периода использования должны работать максимально надежно;
- Безопасность выполняемых функций - ESC и система торможения должны действовать безотказно, и это уже предполагает довольно серьезные требования к ПО и к самому процессу их разработок;
- Скорость взаимодействия – мгновенная реакция электронных узлов автомобиля (до миллисекунд) невозможна без специальной программной архитектуры и усовершенствованных операционных систем;
- Надежная архитектура - ПО автомобиля должно осуществлять максимальную электромагнитную совместимость, а также не поддаваться влияниям искаженных сигналов;
- Связь узлов электронно-механического цикла.
Основные составляющие ECU
ECU представляет собой довольно сложную плату, на которой, помимо микроконтроллера, имеются сотни других элементов. Рассмотрим основные детали.
- Аналого-цифровой преобразователь(ADC) - это оборудование предназначено для снятия показателей с определенных автомобильных датчиков, и с датчика кислорода в том числе. Дело в том, что процессор способен воспринимать только цифровые значения, а, например, показатель кислорода выдает лишь электрические сигналы напряжением от 0 до 1,1V. ADC преобразует эти данные в десятибитное двоичное число, и оно становится понятным для процессора.
- Драйвер – программа, предназначенная для управления цифровым оборудованием за счет преобразования сигналов.
- Цифро-аналоговый преобразователь (DAC) - предоставляет аналоговые сигналы, чтобы запустить определенные компоненты двигателя автомобиля.
- Чип связи – эти чипы позволяют реализовать самые разные стандарты связи, имеющиеся в автомобиле. В производстве имеется несколько таких стандартов, но самым распространенным из них является CAN - Controller-Area Networking. Он обеспечивает скорость 500 к/бит в секунду, что крайне необходимо для модулей, которые совершают до сотни операций в ежесекундно.
Процессы и технология
С тех пор, как появилось первое ПО для автомобилей, многое изменилось. Если изначально программное обеспечение мог контролировать всего лишь один производитель, то теперь это стало практически невозможно.
Изначально в прошлом столетии в качестве ПО использовался ассемблер. Язык же Си стал распространяться в 90-е годы. Компания Robert Bosch и многие другие производители начали разрабатывать ПО с помощью Mathlab/Simulink и ASCET (управляющие и моделирующие технологии).
Системы шин CAN делают ПО автомашины достаточно сложным. Причина заключается в том, что они не исключают взаимодействия между программами разных ECU. Современные автомобили класса люкс могут содержать сложную сеть, состоящую из 80 ECU, которые в общей сложности имеют до 100 млн. строк кода.
В связи с тем, что ПО постоянно усложняется, возникает необходимость усовершенствования технологий инжиниринга. Поэтому в отрасли постоянно возникают параллельные технические и организационные процессы для сознания нового программного обеспечения.
Инженерные решения на уровне процессов и архитектуры тоже становятся одним из главных условий аутсорсинга. В связи с этим обстоятельством компания Bosch некоторые разработки начала отдавать на сторону еще с начала 90-х годов прошлого столетия.
В настоящее время работа над ПО для автомашин проводится несколькими объединениями, распределенными по всему миру. И такого рода деятельность стала довольно оптимальной для бизнеса.
Управление двигателем
Постановления международного законодательства по вопросам экологии требуют уменьшения расхода топлива автомобилей и соответствующего сокращения загрязнения окружающей среды. Значит, есть стимул для усовершенствования трансмиссии в целях гарантии оптимального времени впрыскивания топлива и срабатывания зажигания.
Например, современные дизельные двигатели способны впрыскивать топливо в минимальном количестве семь раз за один такт. А это для двигателя с четырьмя цилиндрами, который развивает скорость вращения до 1800 оборотов в минуту, составляет 420 раз в секунду. Все это требует новых функций ПО и более продуманных алгоритмов управления, чтобы любые отклонения свести к минимуму.
Необходимость уменьшения вредных выбросов потребовала обновленных технологий и методов обеспечения движения. Поэтому, дополняя обычные двигатели внутреннего сгорания, в будущем львиной долей авторынка будут владеть электродвигатели и смешанные разработки. Кроме того, возрастет необходимость в альтернативном топливе, и главным рычагом к решению этих задач послужит программное обеспечение.
Центром управления трансмиссиями автомашин является модуль управления двигателем. Современные модули имеют объем более 2 мегабайт цифровой памяти и функционируют с частотой тактов до 160 МГц. При этом задействуются программы до 300 тыс. строк кода.
Стандартизация
При разработке современных цифровых программ для автомашин однозначно учитывается специфика необходимого ECU: ПО непосредственно взаимодействует с определенным оборудованием. Благодаря постоянному возрастанию количества автомобильных ECU, вторичное использование ПО становится в приоритете. Поэтому в такой ситуации уместно говорить о стандартизации.
В 2003 году поставщиками и производителями было создано объединение «Automotive Open System Architecture»(Autosar). Цель создания организации – выполнение общего стандарта и единых технологий. Сегодня это объединение охватывает свыше 150 организаций, которыми сообща разрабатывается новое строение ECU, базовое ПО и все необходимое для создания рабочего программного обеспечения.
Такого рода взаимодействие предполагает создание узлов, которые не зависят от оборудования. Это дает возможность поставщикам и производителям обмениваться разработками, а также использовать их повторно на самых разных ECU.
Строение Autosar состоит из нескольких абстрактных уровней, в которых ПО отделяется от аппаратного обеспечения. На самом верху находится прикладное ПО, которое реализует всю прикладную деятельность. Ниже следует базовое, номинальное ПО. Оно гарантирует нужную абстракцию от аппаратного обеспечения точно так же, как это происходит, например, в персональном компьютере. Autosar Runtime Environment (среда исполнения в реальном времени) осуществляет связи внутри ECU.
Технология Autosar содержит все необходимые форматы обмена и шаблоны, которые используются как для генерации и конфигурации инфраструктуры, так и для ее описания.
Самыми распространенными в современном автомобилестроении являются шины (высокоскоростные) Ethernet. Они надежно поддерживают связи между ECU, а также новые опции, в том числе и в отношении безопасности.
Самая разнообразная информация качественно анализируется в целях создания объективной модели окружающей среды, что позволяет формировать новые опции, которые поддерживают водителя в экстремальных случаях.
Например, водитель во время следования отвлекся на пассажира. В этом случае приложение определяет торможение движущегося впереди автомобиля, затем предупреждает водителя или самостоятельно включает торможение. Кстати, водитель может даже сразу не узнать о наличие такого ПО, пока не окажется в опасном положении.
Заключение
В современном автомобилестроении на сегодняшний день возникают предпосылки для очередной научно-технической революции в области разработки программ, потому что более широко начинают использоваться цифровые технологии и возможности бытовой электроники. Не за горами то время, когда автомобили начнут подключаться к Интернету через все стационарные и мобильные устройства. И при этом будет возрастать роль свободного программного обеспечения для решения практических задач.
5 нужных лайфхаков для автомобиля - в видео:
В конструкциях автомобилей все более широкое применение находят электронные системы управления. Проведение диагностирования современного автомобиля без использования средств для анализа работы электронных систем управления может дать недостаточно полную информацию о его техническом состоянии.
Диагностические средства для определения технического состояния электронных систем управления можно подразделить на три категории:
- стационарные (стендовые) диагностические системы
- бортовое диагностическое программное обеспечение, которое позволяет индицировать неисправности соответствующими кодами
- бортовое диагностическое программное обеспечение, для доступа к которому требуется специальное дополнительное считывающее устройство
Стендовые диагностические системы
Эти системы не подключаются к бортовым электронным блокам управления и, таким образом, не зависят от бортовой диагностической системы автомобиля. Они обычно диагностируют отдельные механизмы двигателя и системы зажигания, поэтому их часто называют мотор-тестерами. Основными элементами мотор-тестера являются датчики, а также блок обработки и индикации результатов измерений воспринимаемых сигналов. Датчики и регистрирующие приборы соединены с кабелями с помощью штекеров и зажимов.
Рис. Мотор-тестер
Мотор-тестеры выполняются на базе компьютеров, имеют клавиатуру, дисплей, дисководы, привод CD-ROM. В комплект обычно входит набор соединительных проводов и кабелей, стробоскоп, а в отдельных случаях - и газоанализатор отработавших газов. Информация вводится в компьютер с помощью соответствующего анализатора, в котором размещены аналогово-цифровые преобразователи, компараторы, усилители и другие устройства предварительной обработки сигналов. Анализатор подключается к необходимым элементам на автомобиле с помощью комплекта кабелей, который представляет собой набор проводов, подключаемых к отрицательной, положительной клеммам аккумулятора и катушке зажигания, провода высокого напряжения к катушке зажигания и к свече первого цилиндра, а кроме того, бесконтактный датчик тока на шине зарядки аккумулятора, датчик температуры масла в двигателе (вставляется вместо щупа), датчик разрежения во впускном коллекторе и т.п.
Основная часть мотор-тестера - осциллоскоп, на экране которого появляются различные осциллограммы, отражающие режим работы и техническое состояние проверяемых деталей и приборов системы зажигания. Оценка сигнала, появляющегося на экране осциллоскопа, основывается на анализе изменений (при наличии неисправностей) характера электрических процессов, протекающих в цепях низкого и высокого напряжения. По отдельным частям изображения можно судить также о работе некоторых элементов систем питания и зажигания, а характер изменения позволяет выявлять причины неисправностей.
Компьютер мотор-тестера обрабатывает информацию, полученную от двигателя, и представляет результаты на дисплее или в виде распечатки на принтере. С мотор-тестером может поставляться комплект лазерных компакт-дисков с технической информацией о различных моделях автомобилей, а также с инструкциями оператору о порядке подключения мотор-тестера к автомобилю и о последовательности проведения контрольных операций.
Перед проведением диагностирования вводят модель автомобиля, тип двигателя, трансмиссии, системы зажигания, впрыска топлива и другие параметры, характеризующие объект диагностирования. Мотор-тестеры способны диагностировать большинство автомобильных систем, в том числе системы пуска, электроснабжения, зажигания, оценивать компрессию в цилиндрах, измерять параметры системы питания.
Современные мотор-тестеры могут выдавать информацию о состоянии системы зажигания в виде цифр или осциллограммы процесса. Примером служит мотор-тестер М3-2 (Беларусь), с помощью которого можно определять состояние двигателя (по развиваемой мощности, балансу мощности по цилиндрам, относительной компрессии), стартера, генератора, реле-регулятора, аккумулятора, прерывателя-распределителя, электропроводов, свечей зажигания, лямбда-датчика, форсунок системы впрыска бензиновых двигателей, дизельной топливной аппаратуры, измерять с помощью стробоскопа углы опережения зажигания для бензиновых двигателей и впрыска для дизельных двигателей.
По мере усложнения автомобильной электроники расширяются и функциональные возможности стационарных систем, поскольку необходимо диагностировать не только управление двигателем, но и тормозные системы, активную подвеску и т.д.
Универсальность компьютерных мотор-тестеров определяется их программным обеспечением. Многие из них работают в привычной большинству пользователей операционной системе Windows.
К недостаткам мотор-тестеров следует отнести то, что с их помощью трудно обнаружить непостоянные неисправности в сложных электронных системах, когда неисправность в одной системе проявляется в виде симптомов в других системах, функционально связанных с первой.
Бортовое диагностическое программное обеспечение, которое позволяет индицировать неисправности соответствующими кодами
Системы программного обеспечения автомобилей большинства ведущих стран мира начиная с 80-х годов XX в. обеспечиваются функцией считывания кодов неисправностей с помощью контрольной лампы, например Check engine - проверь двигатель. Это наиболее простой вид бортового диагностирования, которое заключается в условном присвоении ряду неисправностей электронной системы управления цифровых кодов. Эти коды при проявлении соответствующих им неисправностей заносятся в память электронного блока управления системой. После проведения определенных манипуляций данные коды могут отображаться контрольной лампочкой в виде ряда длинных и коротких импульсов. После визуального считывания импульсов их значение может быть расшифровано с помощью специальных таблиц.
Рис. Пример размещения индикатора Сheck engine (позиция 1)
Бортовое диагностическое программное обеспечение, для доступа к которому требуется специальное дополнительное считывающее устройство
Считывание информации с такого программного обеспечения осуществляется с помощью специальных устройств - сканеров. Контролируемые параметры и коды неисправностей считываются непосредственно с электронного блока управления и интерпретируются специалистами сервиса.
Сканером, или сканирующим прибором, называют портативные компьютерные тестеры, служащие для диагностирования различных электронных систем управления посредством считывания цифровой информации с диагностического разъема автомобиля.
Сканер, как правило, имеет небольшой по размеру жидкокристаллический дисплей, поэтому просматривать данные на нем, даже используя прокрутку кадра, не всегда удобно. Обычно имеется возможность подключения сканера к компьютеру через последовательный порт для передачи данных. Специальное программное обеспечение позволяет просматривать данные со сканера в табличном и графическом виде на мониторе компьютера, сохранять их, создавать базы данных по обслуживаемым автомобилям.
Рис. Программируемый сканер ДСТ-2М (Россия) без персонального компьютера
Сканеры различаются своими функциональными возможностями и спектром тестируемых автомобилей.
Наиболее широкими возможностями обладают специализированные сканеры, используемые для диагностирования автомобилей только одной марки. Применение таких сканеров вследствие их узкой специализации ограничивается отдельными предприятиями автосервиса, обслуживающими автомобили конкретных моделей. Более широкое распространение получили сканеры, предназначенные для диагностирования систем впрыска и других механизмов, агрегатов и систем автомобилей различных моделей.
Имеются программы, позволяющие вводить непосредственно в компьютер информацию через последовательный порт с автомобильного диагностического разъема с помощью соответствующего соединительного кабеля. Персональный компьютер в таком случае выполняет функции сканера, его иногда так и называют - компьютерный сканер. При использовании персонального компьютера нет необходимости иметь комплект программных картриджей для различных систем и моделей, так как емкость жесткого диска компьютера позволяет хранить на нем все необходимые данные и программы.
Система самодиагностики транспортного средства в процессе его работы непрерывно сравнивает текущие величины сигналов с эталонными значениями в памяти электронного блока управления. Кроме того, она отслеживает реакцию исполнительных механизмов. Любые несоответствия параметров друг другу или эталонным значениям расцениваются как неисправность, каждой из которых присвоен свой код. Ранее системы управления могли определить и запомнить 10-15 кодов, современные системы хранят до нескольких сотен кодов, относящихся не только к двигателю, но и к автоматической коробке передач, антиблокировочной системе (АБС), подушкам безопасности, климат-контролю и т.д.
В некоторых блоках управления самодиагностика позволяет корректировать угол опережения зажигания, а на автомобилях без нейтрализатора - регулировать содержание оксида углерода в отработавших газах. Кроме того, на современных моделях сканеров реализовано так называемое тестовое диагностирование: входные сигналы подаются в определенный момент с последующей проверкой датчиков и реакции исполнительных элементов.
Сканер проверяет входные и выходные параметры электрических цепей и информирует оператора об их величине. Таким образом, он всего лишь фиксирует наличие или отсутствие неисправностей в каком-либо узле, но не позволяет определять их причины, которых может быть много для одних и тех же значений контролируемых параметров.
По способу хранения информации аппаратные сканеры делятся на картриджные и программируемые. Для приведения картриджного сканера в рабочее состояние необходим картридж с диагностическим кабелем, соответствующим проверяемой модели автомобиля. Комплект такого сканера состоит из трех основных частей: самого сканера, сменных картриджей и соединительных кабелей, предназначенных для присоединения к диагностическому разъему проверяемого автомобиля. Каждый картридж предназначен для работы с блоком управления своего типа.
Рис. Картриджный сканер для диагностирования автомобилей одной или определенных марок
Указанного недостатка лишены программируемые сканеры. Их встроенную память (Flash-память) можно многократно перепрограммировать с помощью персонального компьютера. Устаревшие версии программного обеспечения можно обновить через интернет либо компакт-диск, поставляемый производителем транспортного средства или сканера. Такие сканеры хорошо приспособлены к эксплуатации в условиях автосервиса. Более того, они позволяют диагностировать системы движущегося автомобиля.
Более информативными являются сканеры, соединенные с персональным компьютером. Для согласования данных, получаемых компьютером с блока управления, используется адаптер.
Рис. Программируемый сканер с персональным компьютером
В настоящее время наибольшее распространение получили сканеры KST-500 и KST-520 фирмы «Бош», используемые с персональным компьютером, а также сканеры ДСТ-2, ДСТ-10-Кф (Россия) и др.
Сканеры имеют несколько режимов работы. В режиме «Ошибки» на экране высвечиваются цифровые коды той или иной неисправности, хранящиеся в памяти блока управления на автомобиле. Режим «Параметры» позволяет оценить работу двигателя при движении автомобиля: напряжение в бортовой сети, детонацию, частоту вращения коленчатого вала, состав смеси, скорость движения и т.д. Для просмотра изменения параметров работы двигателя в динамике предусмотрен режим «Сбор данных». Некоторые сканеры, например KST-520, для наблюдения за работой системы впрыска и других систем автомобиля в динамике могут выдавать графическое изображение сигналов на экране, т.е. позволяют наблюдать их визуально. Возможности сканеров при проверке системы впрыска конкретного автомобиля определяются диагностическими функциями блока управления данного автомобиля, однако, как правило, все сканеры считывают и стирают коды неисправностей, выводят цифровые параметры в реальном масштабе времени, могут приводить в действие некоторые исполнительные механизмы (форсунки, реле, соленоиды).
Сканер подключается через специальный разъем на автомобиле к конкретному блоку управления или электронной системе в целом.
До 2000 г. большинство автомобилей было оборудовано диагностическими разъемами, имеющими разное количество и расположение штырьков, что не позволяло применять универсальные сканеры для съема информации. Поэтому в 2000 г. большинством производителей транспортных средств был принят стандарт OBD-II по оборудованию электронных систем управления. Требования этого стандарта предусматривают:
- стандартный диагностический разъем
- стандартное размещение диагностического разъема
- стандартный протокол обмена данными между сканером и автомобильной бортовой системой диагностики
- стандартный список кодов неисправностей
- сохранение в памяти электронного блока управления кадра значений параметров при появлении кода ошибки («замороженный» кадр)
- мониторинг бортовыми диагностическими средствами элементов, отказ которых может привести к увеличению объемов токсичных выбросов в окружающую среду
- доступ как специализированных, так и универсальных сканеров к кодам ошибок, параметрам, «замороженным» кадрам, тестирующим процедурам и т.д.
- единый перечень терминов, сокращений, определений, используемых для элементов электронных систем автомобиля и кодов ошибок
На рисунке показан 16-штырьковый диагностический разъем, являющийся стандартным на автомобилях, соответствующих требованиям OBD-II.
Рис. Стандартный диагностический разъем
Диагностический разъем размещается в пассажирском салоне (обычно под приборной панелью) и обеспечивает доступ к системным данным. К такому разъему может быть подключен любой сканер.
Считывание диагностических кодов
Коды неисправностей могут быть считаны двумя способами. Первый (для уже уходящих в прошлое систем самодиагностики) - светодиодным пробником, подключаемым к диагностическому разъему, или с помощью контрольной диагностической лампы. Расшифровка кодов производится с использованием уже упоминавшихся таблиц, входящих в состав эксплуатационных документов на автомобиль. Второй, современный, способ - получение кодов сканером. Как правило, эти приборы не только извлекают коды ошибок, но и расшифровывают их.
Для предупреждения водителя о неисправности электронной системы управления на панели приборов имеется контрольная лампа. После включения зажигания на исправном автомобиле лампа горит в течение 3…10 с, а затем должна погаснуть. Если лампа не гаснет, это свидетельствует о неисправности системы управления, и следует проверить эту систему по определенным кодам. По требованиям нормативных документов по безопасности движения некоторых стран, автомобиль, имеющий активные коды неисправности определенных электронных систем управления, не допускается к эксплуатации.
Коды неисправностей иногда условно делят на «медленные» и «быстрые».
Рассмотрим «медленные» коды. При обнаружении неисправности ее код заносится в память и на панели приборов включается соответствующая контрольная лампа. Выяснить, какой это код, можно одним из следующих способов (в зависимости от конкретного исполнения блока управления):
- считать информацию по светодиоду на корпусе блока управления, который периодически вспыхивает и гаснет
- соединить проводником определенные клеммы диагностического разъема или замкнуть определенную клемму разъема на «массу» и включить зажигание, после чего контрольная лампа начнет периодически мигать, передавая информацию о коде неисправности
- подключить светодиод или аналоговый вольтметр к определенным контактам диагностического разъема и по вспышкам светодиода (или колебаниям стрелки вольтметра) получить информацию о коде неисправности
Так как «медленные» коды предназначены для визуального считывания, частота их передачи очень низкая (около 1 Гц), объем передаваемой информации мал.
Коды обычно выдаются в виде повторяющихся последовательностей вспышек. Код содержит несколько цифр, смысловое значение которых затем расшифровывается по таблице неисправностей, входящей в состав эксплуатационных документов на автомобиль. Длинными вспышками (1,5.2,5 с) передается старший (первый) разряд кода, короткими (0,5.0,6 с) - младший (второй) разряд.
Пример высвечивания кода 1-3-1-2, соответствующий неисправности электронной форсунки впрыска первого цилиндра двигателя Hyundai, приведен на рисунке:
Рис. Пример высвечивания кода неисправности
После обнаружения неисправности она локализуется путем последовательной проверки тех элементов электронной системы управления, которые находятся в электрической цепи, отвечающей за генерирование считанного кода (датчиков, разъемов, проводки и т.д.).
«Медленные» коды просты, надежны, не требуют дорогостоящего диагностического оборудования, но малоинформативны.
«Быстрые коды» обеспечивают выборку из памяти электронного блока управления большого объема информации через последовательный интерфейс. Этот интерфейс и диагностический разъем используются как при проверке и настройке автомобиля на заводе-изготовителе, так и при диагностировании.
Одной из функций, реализуемых сканерами, является проверка сигнала датчика на рациональность, т.е. на соответствие требуемым (штатным) сигналам. Датчик может быть неисправен и посылать в блок управления неверную информацию. Если проверка сигнала датчика на рациональность в программе блока управления не предусмотрена, то в них управляющие алгоритмы реализуются с использованием неверной информации датчика. При этом будут неправильно рассчитаны важные выходные параметры, например угол опережения зажигания и длительность импульса отпирания форсунок, что приведет к ухудшению ездовых характеристик автомобиля, двигатель может глохнуть после запуска и т.д. Однако пока в количественном выражении неверный сигнал с датчика будет в пределах нормы, никакие коды ошибок в память электронного блока не запишутся и неисправность никак не обозначится.
Для обнаружения неисправности реализуется функция отключения «подозрительного» датчика. Тогда электронный блок запишет в память код ошибки и изменит сигнал с датчика на расчетное (резервное) значение. Например, при отключении датчика массового расхода воздуха его сигнал заменяется резервным сигналом, рассчитанным по положению дроссельной заслонки и частоте вращения коленчатого вала двигателя. Если после отключения «подозрительного» датчика работа двигателя улучшится, это означает, что датчик неисправен.
В современных блоках управления по мере совершенствования программного обеспечения появляется возможность выявлять подобные неисправности. Это так называемая проверка на рациональность и правильное функционирование, которая реализуется в бортовых диагностических системах второго поколения (OBD-II). Она заключается в том, что текущие значения сигналов со всех датчиков постоянно проверяются на взаимооднозначное соответствие штатным сигналам для данного режима работы двигателя. Штатные значения сигналов хранятся в постоянной памяти микропроцессора электронного блока.
Для удобства измерения входных и выходных сигналов электронного блока управления применяют разветвитель сигналов. Он представляет собой комплект кабелей и разъемов, подключаемых между электронным блоком управления и жгутом проводов для доступа к входным и выходным сигналам. В состав разветвителя входит коммутационная панель для подключения контрольно-измерительных приборов к любой цепи жгута.
Рис. Разветвитель сигналов РС-2 (Россия)
Работа отдельных датчиков может быть сымитирована специальным имитатором датчиков, например типа ИД-4. Он предназначен для имитации выходного напряжения потен- циометрических и резистивных датчиков электронной системы управления инжекторных двигателей. Данный имитатор позволяет имитировать сигнал датчика положения дроссельной заслонки, потенциометра регулировки содержания оксида углерода, датчиков давления во впускном коллекторе, атмосферного давления, массового расхода воздуха и других датчиков. Входящие в состав имитатора кабели позволяют подключаться к разъемам различных типов.
Рис. Имитатор датчиков ИД-4 (Россия)
Удаление кодов неисправности
После ремонта все коды следует удалить из памяти блока управления, иначе блок будет ошибочно учитывать их при последующем управлении системами автомобиля.
Применяют три метода удаления (стирания) кодов неисправностей:
- Стирание кодов по команде со сканера, подключенного к диагностическому разъему. На некоторых автомобилях ранних моделей такая процедура невозможна, поскольку она не поддерживается блоком управления. Этот метод является наиболее предпочтительным и рекомендуемым производителями.
- Если нет сканера или электронный блок не поддерживает стирание кодов сканером, следует отключить питание блока путем извлечения соответствующего предохранителя. Вместе с кодами ошибок из памяти блока сотрется и информация для адаптивного управления.
- Отключение от «массы» шины аккумуляторной батареи. Следует иметь в виду, что в этом случае вместе с кодами стирается и прочая информация (установка времени на электронных часах, коды радиоприемника и т.д.).
