Бортовой компьютер — работа, устройство

Бортовой компьютер — работа, устройство.

Бортовой компьютер автомобиля- это сложный механизм, где взаимодействует электроника и технические узлы автомобиля.  На самом деле, бортовой компьютер способен на гораздо большие действая. А как работает бортовой компьютер? Рассмотрим: на сегодняшний день борьба за безопасность в автомобиле является как никогда актуальной, и потому производители увеличивают количество микропроцессоров. Некоторыми из причин этого увеличения числа микропроцессоров являются:
• Необходимость сложного механизма управления выхлопными газами, чтобы войти в пределы ограничения по выбросам и стандарты экономии топлива.
• Расширенные и вместе с тем упрощённые средства диагностики.
• Упрощение производства и дизайна автомобилей.
• Уменьшение количества проводов в автомобилях.
• Новые функции безопасности.
• Обеспечение комфорта и удобства управления машиной.
В этой статье мы будем рассматривать то, как каждый из этих факторов повлиял на работу бортового компьютера автомобиля, а также отдельные модули, составляющие в единстве бортовой компьютер (читать как «отдельные извилины электронных мозгов»).
Когда в различных странах только-только были приняты законы о выбросах, ещё можно было обойтись без микропроцессоров в двигателе. Но с принятием более строгих законов о выбросах, стали необходимы более сложные схемы управления, чтобы регулировать качество смеси воздух/топливо таким образом, чтобы катализатор мог удалить много загрязнения из выхлопных газов.
Управление двигателем является наиболее интенсивной работой бортового компьютера в автомобиле, и блок управления двигателем (ЭБУ) является самым мощным компьютером на большинстве автомобилей. ЭБУ использует контроль с обратной связью — схему управления, которая анализирует выходные данные работы двигателя для управления им же, контролируя выбросы и экономию топлива двигателя (а также множество других параметров). Собирая данные из десятков различных датчиков, ЭБУ знает всё, начиная от температуры охлаждающей жидкости до количества каждого вещества в выхлопных газах. С помощью этих данных он выполняет миллионы вычислений каждую секунду, в том числе анализ значений в таблицах данных о работе двигателя, расчёт результатов длинных уравнений, принятие решения о лучшем времени подачи искры и определении того, как долго топливный инжектор должен быть открыт. ЭБУ делает всё это для обеспечения самого низкого показателя выбросов и лучшего пробега на одном топливном баке.
Кроме того, ЭБУ бортового компьютера работает в команде практически со всеми датчиками и устройствами управления во всём автомобиле.
Современный ЭБУ может содержать 32-битный процессор 100-200 МГц. Это может показаться не так быстро по сравнению с более чем 2 000 МГц, которые Вы, вероятно, имеете в Вашем компьютере
, но помните, что процессор в Вашем автомобиле работает над гораздо менее нагруженным кодом, чем Ваш домашний компьютер. Код в среднем ЭБУ занимает менее 5 мегабайт (МБ) памяти. Для сравнения, Вы, вероятно, работаете на ноутбуке не менее чем с 4 гигабайтами (ГБ) оперативной памяти, что в 800 раз больше, чем в ЭБУ.
Бортовой компьютер состоит из сотен компонентов на многослойной плате. Некоторые из основных компонентов в ЭБУ, которые поддерживают процессор, включают в себя:
• Аналого-цифровые преобразователи. Это устройства для чтения выходов из некоторых датчиков в автомобиле, например, датчика кислорода. Выход кислородного датчика является по своей природе аналоговым сигналом с напряжением обычно между 0 и 1,1 вольт (В). Процессор же умеет понимать только цифровые значения, поэтому аналого-цифровой преобразователь изменяет это напряжение в 10-битный цифровой сигнал.
• Цифровые выходы высокого уровня. На многих современных автомобилях ЭБУ управляет свечами зажигания, открывает и закрывает топливные инжекторы и включает/выключает вентилятор охлаждения радиатора. Все эти задачи требуют цифровых выходов. Цифровой выход либо включен, либо выключен (называется булевый тип) — нет другого значения. Например, выход для управления вентилятором может обеспечить 12 В и 0,5 А для реле вентилятора, когда он включен, и 0 В, когда он выключен. Крошечное количество энергии, которое процессор может выводить, возбуждает транзистор в цифровом выходе, что позволяет ему выдать намного большее количество энергии, чтобы реле вентилятора системы охлаждения включилось, что в свою очередь обеспечивает ещё большее количество энергии, чтобы охлаждающий вентилятор начал крутиться.
• Цифро-аналоговые преобразователи. Иногда ЭБУ должен обеспечить выход аналогового напряжения для управления некоторыми компонентами двигателя. Так как процессор ЭБУ представляет собой цифровое устройство, он должен иметь в наличии такой компонент, который может конвертировать цифровой номер в аналоговое напряжение.
• Очистители сигнала. Иногда входы или выходы должны быть скорректированы для их читабельности. Например, аналого-цифровой преобразователь, который считывает напряжение от датчика кислорода, может быть создан для чтения 0-5 Вольт сигнала, но кислородный датчик выдает всего 0-1,1 Вольт. Очиститель сигнала — это схема, которая регулирует уровень сигналов, поступающих в и извне. Например, если мы применили очиститель сигнала, который умножает напряжение от датчика кислорода на 4, то мы получим 0-4,4 Вольт сигнала, что позволит аналого-цифровому преобразователю читать напряжение более точно.
• Объединение чипов. Все микросхемы в бортовом компьютере автомобиля плотно сообщены между собой. Есть несколько стандартов, используемых для их коммуникации, но доминирующим в автомобиле является стандарт CAN (Controller Area Network). Этот стандарт связи позволяет развивать скорость обмена данными до 500 килобит в секунду. Это намного быстрее, чем более старые стандарты. Эта скорость становится необходимой, поскольку некоторые модули передачи данных на шине работают сотни раз в секунду.
КАК ПРОВОДИТСЯ ВЫЯВЛЕНИЕ КОДОВ ОШИБОК ЭБУ?
Ещё одно преимущество наличия объединённых между собой плотным сообщением большинства чипов в авто заключается в том, что каждый модуль может сообщаться, а иногда даже заменять недостатки в центральном модуле, в котором они хранятся, и может довести их до инструмента диагностики в специализированном сервисном центре.
Это означает, что теперь автомеханикам гораздо проще диагностировать проблемы с автомобилем, особенно периодические проблемы, которые по злорадному совпадению иногда внезапно исчезают, как только Вы приезжаете на диагностику. Как правило, бортовой компьютер автомобиля показывает ошибки в виде 4-х или 5-значных кодов, которые зависят от марки автомобиля, но у всех моделей одной марки машин коды ошибок могут быть общими, а у марок Volkswagen, Audi, Seat и Skoda коды ошибок бортового компьютера также общие. Иногда коды ошибок ЭБУ могут быть доступны и без диагностического инструмента. Например, на некоторых автомобилях при несложных манипуляциях с ключом зажигания можно посмотреть, какую ошибку, к примеру, выдаёт индикатор «Check Engine» — код ошибки блеснёт на мгновение перед тем, как загорится данный индикатор.