доклад по информ. инфа. Компьютеры в автомобилестроении

Название	Компьютеры в автомобилестроении
Анкор	доклад по информ
Дата	25.04.2022
Размер	0.84 Mb.
Формат файла
Имя файла	инфа.docx
Тип	Реферат #494789

Реферат на тему "Компьютеры в автомобилестроении

группа ПОТ-19

Виктория Бояркина

Ведение 2

Интернет и автомобиль 3

Системы диагностики 4

Универсальный диагностический интерфейс OBD-II 7

Мониторинг движения или «Мертвые зоны» 11

Отслеживание состояния водителя 12

Камеры ночного видения 13

Электронные автомобильные системы (Drive-by-Wire) 15

Компьютерная диагностика 18

21

Список литературы 21

Ведение

В наше время мы уже не можем представить свою жизнь без информационных технологий. Они прочно вошли в нашу жизнь. Их используют в самых разных сферах деятельности, в том числе и в автомобилестроении. Представить себе современную автомобилестроительную отрасль без многочисленных компьютерных инноваций практически невозможно. Еще недавно считавшийся роскошью бортовой компьютер, сейчас считается такой же важной частью, как двигатель или шосси.

Автомобили уже давно могут тормозить и разгоняться без участия человека, а также определять расстояние до объектов и определять свое местоположение. В транспортных средствах устанавливают различные системы помощи для водителя, такие как радар, камеры, ультразвук, системы GPS и т.д. Они успешно нашли свое применение.

Интернет и автомобиль

Автомобиль все больше взаимодействует с интернетом. Некоторые считают, что такая связь будет еще сильнее влиять на безопасность на дороге, в частности, повысится отвлекающий фактор водителя. Но также есть некоторые преимущества. Можно ожидать таких услуг, как напоминание об обслуживании автомобилей с разнообразным информационным сопровождением, возможность автоматической записи и направление в ближайший сервисный центр, а также для развлечений.

Системы диагностики

В современных инжекторных автомобилях используются системы диагностики OBD-I и OBD-II, назначение которых — это самодиагностика во время работы и унифицированное определение неисправностей в различных узлах и агрегатах автомобиля для принятия решения о последующем ремонте.

Check Engine.

Когда система управления двигателем обнаруживает проблему с составом выхлопных газов, на приборном щитке загорается надпись Check Engine («Проверьте двигатель»). При запуске двигателя и отсутствии в нем неисправностей лампочка Check Engine должна погаснуть после запуска двигателя — после того как будут выполнены все инициализационные бортовые тестовые процедуры, относящиеся к выхлопным газам. Этот индикатор называется лампочкой индикации неисправностей (Malfunction Indication Light, MIL). Он может выдавать и другие надписи в зависимости от марки автомобиля — Service Engine Soon («Отрегулируйте двигатель в ближайшее время») или просто Check («Выполните проверку»).

рис.1. программа диагностики.

Удобная универсальная американская программа Dyno-Scan имеет обширную базу
по различным маркам автомобилей и выпускается в версиях как для PC-, так и для Palm-компьютеров
(продается в комплекте со своим адаптером OBD-II)

Этот индикатор информирует водителя о том, что в процессе работы системы управления двигателем возникла проблема. Причем ошибки могут быть как серьезные, так и не очень. Ведь индикатор системы OBD первоначально предназначался лишь для того, чтобы сообщить водителю о проблеме в системе управления двигателем, которая может привести к избыточному количеству вредных выбросов из выхлопной трубы в атмосферу или к загрязнению системы вентиляции паров бензина (абсорбера).

Если проблема серьезная и ее устранение не терпит отлагательств, то при ее возникновении индикатор Check Engine мгновенно загорается и не гаснет. Такая неисправность относится к разряду активных (Active). Если же однократно возникшая неисправность не слишком серьезная и ее устранение может быть отложено, то индикатор не загорается, но неисправность записывается и ей присваивается сохраняемый статус (Stored). Если такая же неисправность возникнет повторно (или несколько раз, в зависимости от серьезности), то она может быть переведена в статус активных и тогда индикатор Check Engine загорится. Обычно для перехода сохраняемой ошибки в активный статус требуется ее появление в нескольких драйв-циклах (драйв-циклом считается процесс, при котором холодный двигатель запускается и работает до достижения нормальной рабочей температуры). Иногда индикатор Check Engine горит до глушения двигателя, а при повторном запуске гаснет и не появляется до возникновения следующей ошибки. То есть некоторые проблемы заставляют загореться Check Engine только если повторяются в течение следующих двух-трех драйв-циклов, но если они в этот период не появляются, то индикатор гаснет.

Информация о любой ошибке сохраняется в памяти и может быть извлечена оттуда с помощью сканера. При получении сигнала об ошибке диагностическая система обязана ответить унифицировано:

классифицировать неисправность по номеру (коду ошибки);
предпринять корректирующие действия, предусмотренные управляющей программой на этот случай.

Универсальный диагностический интерфейс OBD-II

Развитие автомобильной техники в области систем управления шло быстрыми темпами, но все производители изготавливали машины по внутренним стандартам (которые к тому же менялись от модели к модели), что приводило к затруднению их обслуживания вне дилерских станций технического обслуживания (СТО).

Однако, как ни странно, стандартизации компьютерной диагностики автомобилей мы обязаны заботам правительства США об экологии! Еще в 50-х годах прошлого века правительство США вдруг обнаружило, что поддерживаемое им автомобилестроение в конечном счете серьезно ухудшает экологическую ситуацию в стране. Вначале чиновники не понимали, что с этим делать, затем начали формировать различные комитеты для оценки ситуации и уже на основании этих оценок создали соответствующие законодательные акты, которые должны были вынудить производителей выпускать экологически чистые автомобили. Производители, конечно, делали вид, что подчиняются этим актам, но на самом деле не выполняли их, пренебрегая необходимыми тестовыми процедурами и утвержденными отраслевыми стандартами.

Рис.2. Универсальный сканер со встроенным принтером

В начале 70-х американские законодатели предприняли новое наступление, и опять их усилия были проигнорированы. Только в 1977 году ситуация начала меняться. Наступил энергетический кризис и спад производства, что потребовало от производителей решительных действий по спасению собственного производства, а для этого нужна была поддержка правительства. Департамент по контролю за воздушной средой (Air Resources Board, ARB) и Агентство по защите окружающей среды (Environment Protection Agency, EPA) пришлось воспринимать всерьез, а они потребовали неукоснительного соблюдения единых отраслевых стандартов.

Для контроля за их соблюдением необходимо было выработать единую систему, которая позволила бы независимым органам выполнять такую проверку (ведь в прошлом каждый производитель использовал оригинальные системы и способы контроля выбросов в атмосферу, а следовательно, только сам мог контролировать соблюдение стандартов и трактовать их по своим правилам). Чтобы изменить такое положение дел, американская Ассоциация автомобильных инженеров (Society of Automotive Engineers, SAE) предложила несколько универсальных вариантов, доступных любой американской службе технического обслуживания и ремонта транспортных средств.

Появление универсальной системы OBD (On Board Diagnostic) способствовало принятию ARB решения сделать обязательными некоторые стандарты SAE в Калифорнии для автомобилей начиная с 1988 года выпуска. Первоначально система OBD-I была совсем несложной. Она позволяла диагностировать только датчик кислорода (лямбда-зонд), систему рециркуляции выхлопных газов (Exhaust Gas Recirculation, EGR), систему подачи топлива и блок управления двигателем (Engine Control Unit, ECU) в той части, которая касается превышения экологических норм для выхлопных газов.

Однако система OBD-I еще не требовала единообразия от производителей, и каждый из них реализовывал собственную процедуру контроля выхлопа и диагностики. Но, несмотря на разницу в процедуре, интерфейсе и разъемах для подключения диагностического оборудования, выполнения стандартных требований все-таки удалось добиться.

Первые системы мониторинга были неэффективными, поскольку создавались как дополнение к автомобилям, уже находящимся в производстве. Автомобили, конструкция которых не предусматривала мониторинга выхлопных газов, часто не удовлетворяли принятым нормативам, а проконтролировать это было очень сложно. Также невозможно было отремонтировать автомобиль за пределами фирменной станции техобслуживания.

Рис.3.Простой автономный считыватель диагностических кодов (DTC).

Независимым автосервисам требовались уникальные диагностические приборы для каждой марки, а также описания кодов и инструкции по ремонту для автомобилей от каждого производителя.

Тогда независимые ремонтники и защитники чистого воздуха потребовали вмешательства EPA и донесли до правительства сведения о необходимости принятия мер по стандартизации диагностического интерфейса. В результате использования идей ARB и стандартов SAE начал внедряться расширенный набор стандартов и методов, которые должны были принять все производители, продающие автомобили в США с 1996 года. В это время появилось второе поколение системы диагностики: On Board Diagnostics II, или OBD-II, в котором был исправлен главный недостаток первой версии — теперь все производители автомобилей для американского рынка вынуждены были иметь единый стандарт ввода-вывода информации через одинаковый для всех диагностический разъем. Кроме того, в стандарте было много других усовершенствований и нововведений, в частности единые средства диагностики распространялись не только на двигатель, но и на другие подсистемы автомобиля (автоматическую трансмиссию, антиблокировочную систему тормозов и подушки безопасности).

Мониторинг движения или «Мертвые зоны»

Не менее полезная технология, которая может повысить безопасность на дороге, — это мониторинг так называемых «мертвых зон» и система предупреждения дорожной разметки. Система будет предупреждать водителя если он начнет перестраиваться на другую полосу без поворотника, а также будет воспрепятствовать перестроению, если полоса будет занята другим автомобилем. Система пересечения дорожной разметки будет использовать маленькие камеры, которые будут считывать разметку на дороге, и если водитель пересек ее, без включения поворотника, система подает световой или звуковой сигнал. Например, в Infiniti применяется автоматическое торможение с одной из сторон автомобиля, чтобы предотвратить выезд автомобиля из полосы движения.

Некоторые автопроизводители уже сейчас устанавливают автоматизированные системы помощи при парковке. Работает система следующим образом: с помощью радара автомобиль определяет, хватит ли ему места, чтобы припарковаться. Потом помогает водителю выбрать правильный угол поворота руля и практически сам ставит автомобиль на парковочное место. Такая система крайне полезна начинающим водителям.

Формула вычисления мертвой зоны камеры авто.

h-k - это расстояние от предмета до места видеокамеры авто

Отслеживание состояния водителя

Не менее полезна в автомобиле система слежения, которая будет распознавать признаки усталости в поведении водителя на дороге и предупреждать о необходимости отдохнуть. В автомобилях Volvo присутствует похожая система, только работает иначе. Система оценивает движение автомобиля на дороге, а не поведение водителя. Если происходит что-то не так, система оповещает водителя.

Камеры ночного видения

В автомобилях могут использоваться камеры ночного видения. Их использование может снизить случаи ДТП в ночное время суток. Система будет помогать водителю увидеть в темное время суток дорожную разметку, знаки, а также пешеходов и животных. В BMW применяется инфракрасная камера, которая показывает изображение на экране в черно-белом формате. Камера распознает объекты на расстоянии до 300 метров. А компания Toyota работает над улучшением систем ночного видения, чтобы водитель мог чувствовать себя более уверенно в ночное время суток. Был представлен прототип камеры, действия которой основаны на алгоритмах и принципах построения изображения, которые были открыты в ходе изучения функционирования глаз ночных жуков, пчел и моли, которые видят в более широком диапазоне цветов, а также улавливать свет в ночное время. Такой цифровой алгоритм обработки изображения будет захватывать качественные кадры в условиях плохой видимости и на большой скорости движения автомобиля. Также камера может адаптироваться под изменяющиеся условия освещенности.

Есть возможность удаленно замедлять транспорт, мешая угонщикам скрыться от полиции при погоне. Теперь появилась новая возможность, которая поможет вернуть украденные машины за короткое время. Эта технология называется Remote Ignition Block — удаленная блокировка зажигания. У оператора OnStar есть возможность послать сигнал компьютеру в угнанной машине, который вызовет блокировку системы зажигания, не позволив перезапустить ее. Эта технология позволит не только вернуть украденные автомобили их владельцам, но и предотвратить опасные погони.

В последнее время многие автопроизводители пытаются достичь большей эффективности от силовых агрегатов, делая ставку на новые виды топлива и двигатели, пытаясь снизить расход топлива и увеличить показатели пробега на одном заряде или заправке. Сегодня выпускается достаточно много электрокаров, и практически каждый автопроизводитель имеет в своем портфолио гибридный автомобиль. С каждым годом их будет становиться все больше.

Так как электрокаров становится только больше, встает вопрос об их быстрой и беспроблемной перезарядке. Одно из решений – это индукционные зарядные устройства. Технология уже активно используется на мелких устройствах, таких как плееры и мобильные телефоны. Такие зарядные устройства можно встроить в места для паркинга в больших магазинах.

На сегодняшний день информационные технологии стремительно развиваются в самых различных сферах, в том числе и в автомобильной. Они, несомненно, очень важны и полезны для любого автолюбителя. Информационные технологии помогают водителю в управлении автомобилем, оповещают о его состоянии, помогают принимать решения, играют важную роль в безопасности самого водителя и окружающих С их помощью водитель чувствует себя более комфортно и спокойно на дороге, а значит, он более внимателен на ней.

Электронные автомобильные системы (Drive-by-Wire)

Автомобильные системы управления переходят от механических и гидравлических схем к электрическим и электронным. Новое поколение автомобильных систем управления получило название X-by-Wire. В настоящее время такие схемы управления стоят очень дорого, однако являются более надежными, занимают меньше места и простоты в использовании.

В основу будущих электронных автомобильных систем должны лечь надежные, устойчивые к сбоям коммуникационные протоколы и устройства, которым необходимы высокоскоростные надежные каналы связи с предсказуемыми длительностями задержек — это будет ключевым требованием в автомобильной промышленности. Ведь в «электронных» автомобилях механическая связь между водителем, двигателем, колесами и даже колодками тормозов будет заменена на электронную и электрическую, поэтому требования к электронике здесь чрезвычайно высокие. ( рис.1)

Рис.4. Диагностика специализированным дилерским прибором.
Наиболее яркими представителями нового поколения автомобильных систем управления семейства X-by-Wire являются электронные системы безопасности Safe-by-Wire, в разработке которых активное участие принимают такие компании, как Analog Devices, Inc., Autoliv, Inc., Delphi Corp., Key Safety Systems, Philips, Special Devices, Inc., TRW Automotive, а также Bosch, Siemens VDO Automotive и Continental Temic (BST). Эти компании учредили новое объединение Safe-by-Wire Plus consortium, которое вырабатывает единые стандарты коммуникационного взаимодействия систем обеспечения безопасности автомобилистов на основе накопленного участниками консорциума опыта и знаний в этой области.

В планах Safe-by-Wire Plus consortium — представление подготовленного стандарта на рассмотрение рабочей группе международной стандартизующей организации (ISO) для принятия в качестве глобального стандарта систем автомобильной безопасности, которые должны будут прийти на смену существующим системам, в том числе и распространенным сегодня системам динамической стабилизации автомобиля ESP (Electronic Stability Programme). Нынешних систем стабилизации насчитывается порядка десяти, и все они различаются между собой — это системы ESC, VDC, VSC, DSC, DSTC, ATTS и др.

Что касается новых протоколов, то здесь пока ситуация до конца не прояснилась. Набирает популярность коммуникационный протокол FlexRay (впервые эта технология полноценно реализована на автомобиле BMW X5 второго поколения, который вышел на рынок в 2007 году). На контроллеры FlexRay возлагаются задачи контроля двигателя, трансмиссии, подвески, подсистем торможения, рулевого управления и другой бортовой электроники — областей, где востребовано расширение функциональности и наличие развитых средств диагностики. Контроллеры FlexRay построены по двухканальной архитектуре специально для электромеханического управления, такого как Steer-by-Wire (электронное рулевое управление, или Active Steering) и Brake-by-Wire (электронное управление тормозами). Внедрение электромеханических схем — это вопрос времени, и не стоит даже сомневаться, что все управление в автомобилях ближайшего будущего будет полностью цифровым.

Компьютерная диагностика

Каждому специалисту, занимающемуся диагностикой и ремонтом инжекторных автомобилей, хочется иметь в своем распоряжении универсальное средство для работы с любыми электронными блоками управления. Но на практике это оказывается нереальным: один сканер поддерживает много моделей автомобилей, но не дает достаточной информации, другой очень глубоко исследует конкретный автомобиль, но ограничивается моделями одного производителя.

Для проведения расширенной диагностики с использованием OBD-II потребуется специализированный или универсальный сканер. Системы OBD, помимо считывания статичных значений с датчиков, позволяют снимать также динамичные аналоговые характеристики, поэтому диагностика с их помощью производится на работающем двигателе или даже в движении.

В качестве считывающего устройства, помимо специализированного дилерского оборудования, применяются:

стационарные мотор-тестеры — многофункциональные устройства всесторонней автомобильной диагностики, в которых OBD-II-сканер присутствует как малая часть универсальной системы газоанализа, измерения компрессии, давления топлива, разряжения во впускном коллекторе и многого другого. Естественно, что стоит такая система десятки тысяч долларов, а диагностика на ней — довольно сложное и дорогое удовольствие для специалистов;

так называемые универсальные сканеры OBD-II — многофункциональные цифровые устройства, представляющие собой комбинацию мультиметра, осциллографа и микрокомпьютера со специализированной базой для различных (иногда конкретных) моделей автомобилей на сменном картридже или во флэш-памяти. Стоят такие устройства уже порядка 2-3 тыс. долл., к тому же они довольно компактные, удобные в использовании, имеют обновляемую базу и гибкое (иногда обновляемое) ПО;

компьютерные тестовые системы, представляющие собой обычный персональный компьютер или ноутбук произвольной конфигурации с соответствующим программным обеспечением и специальным адаптером для подключения компьютера к универсальному разъему OBD-II (стоимость таких адаптеров на рынке — примерно 30-50 долл.) или к специализированному диагностическому разъему (такой адаптер вам придется изготовить самостоятельно).

Для организации поста автомобильной диагностики подойдет любой компьютер. В зависимости от предпочтений это может быть ноутбук, обычный настольный компьютер или КПК. Простое и бесплатное диагностическое ПО можно легко найти в Интернете.

Компьютерная тестовая система является наиболее гибкой из всех перечисленных. Она позволяет считывать коды OBD-I и OBD-II и представлять их в интуитивно понятном виде, то есть не в численной форме, а в виде описания возможных неисправностей. Кроме того, она может показывать динамические параметры в графическом виде, в том числе в форме многопараметрических графиков. При помощи такой системы можно проводить и виртуальные тесты: изменять вручную один из параметров и смотреть, что будет происходить с остальными. При этом в реальном времени ведется протокол, необходимый для детального анализа переходных процессов. Такие протоколы удобно сохранять в Log-файлах по датам, что может пригодиться для ведения плановой диагностики: можно постепенно накапливать историю автомобиля и своевременно выявлять возможные проблемы. Все данные можно распечатывать в удобной для чтения форме или сохранять резервную копию на внешнем носителе.

Рис.5. Диагностика авто