С точки зрения инженера-электронщика автомобиль представляет собой передвигающуюся коробку, полную встраиваемых систем. Для тех, кто собрался посвятить свою жизнь автомобилестроению, а также для тех, кто просто хочет побольше узнать о внутреннем строении автомобиля, данный материал может оказаться полезным.
До начала текущего столетия в автомобилях было не так уж и много электронных систем. Некоторые дорогие модели имели электронное зажигание, круиз-контроль и климат-контроль, но это было довольно примитивные системы аналоговой электроники. С тех пор многое изменилось. Современные автомобили, даже базовые модели, имеют в своем составе десятки микропроцессоров и микроконтроллеров разной мощности, от крошечных 4-х битных устройств до 32-х или даже 64-х разрядных монстров.
Каждое из этих устройств содержит в себе определенную программу для выполнения определенных задач, поэтому программное обеспечение является одним из важнейших факторов качества и надежности автомобиля. Чтобы упорядочить разработку автомобильных встраиваемых систем и программного обеспечения для них, были введены специальные стандарты, и вот их основной (но не полный) список:
Рассмотрим каждый из этих стандартов поподробнее.
Шина CAN
Проводка в автомобилях традиционно прокладывается по принципу «от точки к точке». Эта схема проста для понимания и технической поддержки, но быстро становится чрезмерно сложной, когда количество электронных систем увеличивается. В какой-то момент использование системной шины начинает иметь смысл. Пучок проводов направляется от одного устройства к другому, и каждое устройство имеет уникальный адрес шины и реагирует только тогда, когда оно видит этот адрес на шине. В автомобильных системах используются несколько систем шин, но шина CAN является наиболее хорошо известной и широко применяемой.
Разработчики встраиваемых систем часто сожалеют о том, что ни один язык программирования не идеально подходит для их конкретных потребностей. В некотором смысле, эта ситуация неудивительна, потому что, хотя очень многие разработчики работают над созданием встраиваемых приложений, они по-прежнему представляют собой лишь весьма небольшой коллектив в мире программирования сообщества. Тем не менее, некоторые языки были разработаны с учетом их использования во встраиваемых системах, например, PL/M, Forth и Ada. Но они не являются общепринятыми.
Компромиссом, который был принят почти повсеместно, является язык C. Язык C является компактным, выразительным и мощным. Он предоставляет программисту средства, позволяющие написать эффективный, читабельный и легко поддерживаемый код. Все эти особенности привели его к его популярности. К сожалению, этот язык также позволяет неосторожным разработчикам писать опасный код, который может вызвать серьезные проблемы на всех этапах разработки проекта. В автомобилях и прочих критических в плане безопасности системах это может быть большой проблемой.
Именно поэтому в конце 1990-х годов ассоциация Motor Industry Software Reliability Association (MISRA) представила ряд правил для использования языка C в системах транспортных средств. Этот стандарт стал известен под именем MISRA-C. Также был установлен аналогичный подход к использованию языка C++. Хотя эти принципы были написаны для разработчиков программного обеспечения, применяемого в автомобилях, вскоре они начали распространяться на другие области применения, где безопасность имеет важнейшее значение.
OSEK/VDX
OSEK/VDX является стандартом для ОСРВ, предназначенных для использования в системах управления автомобилями. Он был разработан с нуля для этой цели и включает в себя основные характеристики, необходимые для обеспечения безопасности критической системы. Ключевой особенностью является отсутствие динамических объектов; все создается статически во время сборки. Внутренняя простота этой реализации не ограничивает значительно разработчиков программного обеспечения, но устраняет значительный потенциальный источник сбоя системы. И это неудивительно, что другие отрасли проявляют интерес к данному стандарту. Операционные системы, поддерживающие OSEK/VDX, сегодня доступны от целого ряда поставщиков.
Большинство информационно-развлекательных систем в автомобилях не имеют жестких требований по безопасности и не слишком привязаны к реальному времени, поэтому Linux является хорошим выбором, поскольку он предоставляет широкий выбор дополнительных программных компонентов. И Genivi является стандартом для реализации Linux в данном контексте.
09.04.2010 Юрген Мессингер
Когда вы купите свой следующий автомобиль, в нем окажется уже 100 млн строк кода, и, наверное, вам стоит задуматься о трудностях, связанных с созданием таких бортовых программных систем, и о новых возможностях, которые они открывают в автомобильной отрасли.
Первые электронные системы появились в автомобилях еще в 60-х годах, и благодаря этому отрасль серьезно изменилась – сегодня электроника, и особенно программное обеспечение, являются основными источниками инноваций. Программное обеспечение повышает надежность с помощью систем активной и пассивной безопасности, таких как антиблокировочная тормозная система и электронная система курсовой устойчивости (ESC). Кроме того, сегодня происходит постепенная интеграция бытовой электроники в автомобили.
Программное обеспечение для автомобилей очень надежно – уровень отказов составляет не более одного сбоя на миллион операций в год. Большинство людей даже не представляют, насколько много автомобильных функций управляются сегодня программно, тем не менее вряд ли вам приходилось когда-нибудь слышать о голубом экране в автомобиле, хотя для ПК это обычное дело.
Сейчас каждый автомобиль имеет несколько электронных блоков управления (electronic control unit, ECU), связанных между собой внутримашинной сетью. Эти блоки взаимодействуют через стандартные шинные архитектуры, такие как сеть контроллеров (controller area network, CAN), сеть передачи данных мультимедийных систем (media-oriented systems transport, MOST), FlexRay и локальный интерконнект (local interconnect network, LIN). В сравнении с Ethernet, широко используемым для связи ПК, перечисленные шины работают медленнее – в автомобилях объем пересылаемой информации невелик, но ее необходимо обработать за несколько миллисекунд. Увеличение числа связываемых ECU приводит к необходимости создания более сложных структур внутримашинных сетей, требующих особой электрической и электронной архитектуры. Основные отличия между автомобильным программным обеспечением и другими видами ПО:
При этом надо учесть, что перезагрузка во время работы для большинства ECU недопустима.
Если в первые годы появления автомобильного ПО его мог контролировать один разработчик, то теперь это уже невозможно.
В 70-х годах разработчики программного обеспечения для автомобилей начали использовать ассемблер, а Си стал основным языком в 90-х годах. На протяжении последнего десятилетия компания Robert Bosch и другие поставщики автомобильных компонентов стали разрабатывать программное обеспечение на базе моделей, используя ASCET (усовершенствованный инженерный инструментарий моделирования и управления) и Mathlab/Simulink.
Шинные системы, такие как CAN, серьезно усложняют программное обеспечение, поскольку допускают взаимодействия между программами различных ECU. В автомобилях класса люкс сложная сеть связывает сейчас до 80 ECU, в совокупности имеющих до 100 млн строк кода. Поскольку программное обеспечение становится все сложнее, возникает необходимость совершенствовать методы инжиниринга, соответственно в отрасли сегодня предлагаются параллельные организационные и технические процессы для разработки ПО. Компания Bosch давно применяет разработку на базе процессов инжиниринга и управления, соответствующих CMMI уровня 3, а ее инженерное подразделение в Индии уже добилось уровня 5.
Разработка на базе процессов и архитектуры является также необходимым условием эффективного аутсорсинга – компания Bosch стала отдавать на сторону некоторые разработки еще в начале 90-х годов. Сегодня работа над ПО ведется несколькими географически распределенными подразделениями, что оказалось весьма полезным для бизнеса, например, сейчас в филиале, находящемся в Индии, работает свыше 6 тыс. инженеров.
Задача сокращения расхода топлива и выбросов вредных веществ стимулирует деятельность по усовершенствованию трансмиссии, например выполнение требований международного законодательства по выбросам вредных веществ требует соблюдения гарантированного времени впрыска топлива и зажигания. Кроме того, частота впрысков значительно выросла – современные дизельные системы могут впрыскивать капли топлива меньше булавочной головки до семи раз за такт, что составляет 420 раз в секунду для четырехцилиндрового двигателя, вращающегося со скоростью 1800 оборотов в минуту. Это требует очень совершенных алгоритмов управления и программных функций для минимизации отклонений.
Необходимость сокращения выбросов CO2 привела к многообразию технологий обеспечения движения – в дополнение к традиционным двигателям внутреннего сгорания со временем существенная доля рынка будет принадлежать гибридным системам и электрическим двигателям. Возрастет также потребление альтернативного топлива, и программное обеспечение будет ключом к реализации этих технологий.
Модуль управления двигателем – основа управления трансмиссиями легковых автомобилей. Современные модули содержат свыше 2 Мбайт встроенной флэш-памяти, работают с тактовой частотой до 160 МГц, выполняя программы объемом до 300 тыс. строк кода.
Поставщики автомобильных систем часто продают больше продукции, чем каждый отдельный автопроизводитель. В 2008 году одна из крупнейших автомобилестроительных компаний продала около 9 млн автомобилей при общемировом объеме производства в 65 млн, в то время как объемы продаж поставщиков программных систем гораздо выше. Благодаря этому у поставщиков систем больше возможностей для того, чтобы добиться экономии за счет массового производства, требуемой для крупномасштабной программной разработки.
Как правило, программные системы для автомобилей разрабатывают с учетом специфики конкретного ECU – программное обеспечение тесно связано с соответствующим оборудованием. Учитывая, что число автомобильных ECU растет, все большую важность приобретают повторное использование программного обеспечения, а для этого необходима стандартизация.
В 2003 году ведущие автопроизводители и поставщики создали сообщество Automotive Open System Architecture (Autosar, www.autosar.org) с целью разработки единого глобального стандарта и соответствующих технологий. Сегодня в Autosar входят свыше 150 компаний, и в рамках этого партнерства разрабатывается архитектура ECU, базовое программное обеспечение, методология и стандартизованные интерфейсы для прикладного программного обеспечения. Партнерство способствует разработке независимых от оборудования компонентов, позволяя автопроизводителям и поставщикам обмениваться программным обеспечением и повторно использовать его на различных ECU.
Архитектура Autosar ECU имеет несколько уровней абстракции, отделяющих ПО от аппаратного обеспечения (см. рисунок). На верхнем уровне расположено прикладное программное обеспечение, реализующее все прикладные функции. Далее идет базовое программное обеспечение, обеспечивающее необходимую абстракцию от аппаратного обеспечения, по аналогии с операционной системой для ПК. Среда исполнения в реальном времени (Autosar Runtime Environment, RTE) обеспечивает все взаимодействия как внутри ECU, так и между ними. Методология Autosar включает в себя шаблоны и форматы обмена, используемые для описания, конфигурации и генерации инфраструктуры.
Сегодня на долю электроники приходится около 80% функциональных инноваций автомобильной отрасли, и программное обеспечение – это ключ к большинству из них. По мере того как ПО становится все более существенной частью стоимости оборудования, в бизнес-моделях начинают учитывать необходимость повторного использования и обмена программным обеспечением.
Высокоскоростные шины, такие как Ethernet, все шире используются сегодня в автомобилестроении для поддержки взаимодействия между ECU и разработки новых функций, особенно в области безопасности. Информация из различных источников анализируется и консолидируется для формирования полной модели среды, позволяя разрабатывать новые функции, поддерживающие водителя в критических ситуациях. Например, если внимание водителя отвлекает пассажир, то приложение может определить, что едущий впереди автомобиль тормозит, и предупредить об этом водителя либо же автономно включить торможение. Водитель никогда не догадается о существовании такого программного обеспечения, пока не возникнет опасная ситуация.
В автомобилестроении сегодня назрела очередная программная революция – все шире начинают применяться средства мультимедиа и бытовой электроники. Автомобили будут подключаться к Интернету и ко всем видам мобильных и установленных дома устройств, причем неуклонно будет расти доля решений на базе свободного ПО.
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:
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.
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)
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:
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.
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):
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)
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:
А Вы знаете типы программного обеспечения для ремонта автомобилей?
Два основных типа программного обеспечения для ремонта автомобилей используются для диагностики или для управления фронт-офисом. Диагностическое программное обеспечение для ремонта автомобилей может содержать множество функций, включая процедуры ремонта, инструкции по устранению неисправностей, известные «правильные» значения для датчиков и другую бесценную информацию. Это программное обеспечение часто доступно в отдельных зарубежных и отечественных сервисах по ремонту автомобилей, и может охватывать конкретные марки автомобилей. Специализированное программное обеспечение для ремонта автомобилей также доступно для современных диагностических инструментов, некоторые из которых могут быть довольно сложными вычислительными устройствами. Программное обеспечение на передней панели может включать в себя оценки, планировщики и генераторы рабочего порядка. Качественную настройку ПО, могут выполнить на http://savtom.com/ где ремонтируют автомобили Мерседес, Ауди и БМВ.
Механика исторически получала большую часть своей информации из руководств по ремонту и из опыта. Несколько издателей создали полезную информацию и предоставили ее в виде книги. Двумя основными типами этих книг были диагностические руководства и справочники с фиксированной скоростью. В руководствах по диагностике содержались спецификации и процедуры ремонта, а руководства по фиксированной скорости оценивали, как долго каждая конкретная работа должна быть выполнена. Благодаря широкому использованию персональных компьютеров на рабочем месте этот тип информации был переведен в программное обеспечение для ремонта автомобилей.
Большинство современных авторемонтных объектов имеют некоторую систему компьютеризированной информационной системы для оказания помощи в диагностике и ремонте. Простейшей формой этого является один компьютерный терминал с набором компакт-дисков (CD) или цифровых универсальных дисков (DVD), которые содержат процедуры ремонта, спецификации и другую информацию. Техник может ввести год, марку и модель транспортного средства в этот тип системы, чтобы найти конкретную информацию. Некоторые из этих программ также включают в себя множество схемных, проводных и разобранных диаграмм.
Существует несколько вариантов этого базового типа программного обеспечения для ремонта автомобилей. Некоторые поставщики услуг предоставляют всю эту информацию через интернет-соединение. Таким образом, техник или магазин платит ежемесячную плату за доступ к информации, которая всегда актуальна. Подобные услуги предлагают критические бюллетени и процедуры ремонта, которые были составлены настоящими специалистами в этой области. Программное обеспечение также обычно доступно для специализированного сканера и диагностического оборудования, а некоторые программы могут даже превратить ноутбук в сканирующий прибор.
Другой основной тип программного обеспечения для ремонта автомобилей обычно используется в передней части офиса. Справедливая оценка ставки является одной из важнейших функций этого программного обеспечения. Этот вид программного обеспечения позволяет разработчику технологии или службы вводить год, марку и модель автомобиля, чтобы узнать, как долго должен проходить любой ремонт. Эти номера с фиксированной скоростью затем могут быть объединены с ценой деталей для создания оценки. Этот тип программного обеспечения может также предлагать функциональность планирования, генерировать рабочие заказы и отслеживать продажи.
Занимаясь организацией или расширением автосервиса, необходимо помнить, что приобретенное оборудование и нанятые работники - это далеко не все, что необходимо для организации работы станции технического обслуживания, в том числе, диагностического поста. Как правило, один из самых необходимых компонентов -информационное обеспечение. Иногда на СТО пытаются утолить информационный голод книгами и компакт-дисками из магазинов и рынков, рассчитанными на использование автолюбителями и содержащими информацию по отдельной модели автомобиля определенных годов выпуска. Эти попытки обречены на провал по нескольким причинам: Во-первых, эти книги предназначены для частного, а не профессионального использования - в них отсутствуют важные аспекты ремонта, а главное - диагностики (при этим они изобилуют ненужными для профессионала подробностями), Во вторых, для хорошего покрытия такой информацией всего, кто и что у нас ездит, нужно много таких книг.
Выходом является приобретение профессиональной литературы и электронных информационных баз данных по диагностике и ремонту, а также прочего программного обеспечения по автоматизации работы автосервиса. В этом обзоре для тех, кто купил (или собирается купить) оборудование для автосервиса (диагностическое, ремонтное и пр. - не имеет значения) рассказывается, какое программно-информационное обеспечение используется (точнее
Должно использоваться) в любом автосервисе (от гаража до крупного дилерского центра):
1. Управленческо-учетное программное обеспечение (ПО)
К этому классу относится бухгалтерское ПО, ПО автоматизации бизнес-процессов, ПО ведения складского учета, ПО учета рабочего времени, ПО подготовки и учета заказ-нарядов и пр. Многие из программных продуктов обеспечивают интеграцию с каталогами запасных частей (для автоматической загрузки цен и моделей деталей в бухгалтерско-учетные документы), информационными базами нормо-часов (для автоматизации загрузки номенклатур работ и расчета их стоимости).
Специфика этого ПО пока не входит в сферу специализации нашей фирмы - поэтому более подробную информацию о нем я не даю. На рынке представлено большое количество программных продуктов для решения этих задач таких как автономных, так и являющихся надстройками к универсальным системам (например, продуктов на базе платформы 1С). Вот «для затравки» несколько ссылок - продукты компании «Автодилер», внедренческого центра 1С-Рарус, компании «BVS Logic», компании «VERDI», система «TurboService», система «LogicStar-Avto», система «АИС@».
2. ПО специализированного оборудования - сюда относится программное обеспечение сканеров, мотор-тестеров, ПО для работы с газоанализаторами и дымомерами, ПО для чип-тюнинга, ПО для измерительных систем кузовного ремонта и т.п. Здесь, в принципе все понятно. Как правило, такое ПО поставляется вместе с самим оборудованием. Зачастую программное обеспечение этого класса выполняет не только свои основные (диагностические и пр.), но и справочные, обучающие функции.
С одной стороны возможности того или иного программно-аппаратного комплекса ограничены возможностями существующего для него ПО. Например, очень популярный сейчас адаптер K-L-Line никак не сможет работать с большим количеством марок, чем работает сейчас без выхода для него нового программного обеспечения. С другой стороны, границы развития возможностей программного обеспечения жестко предопределены аппаратными возможностями «железа». Поэтому, например, тот же K-L-Line адаптер никак не сможет работать с автомобилями, имеющими диагностический протокол обмена OBD-II-VPW или OBD-II-PWM, так как они просто аппаратно несовместимы (то есть невозможно под него разработать ПО с соответствующими функциями).
Некоторое ПО специализированного оборудования может использоваться и отдельно (без аппаратной части) - например, программа Autorobot Data System для известного одноименного комплекса правки кузовов с электронной измерительной системой может использоваться отдельно как справочная система по контрольным точкам и размерам кузовов.
3. Основное справочное ПО - сюда можно отнести информационно-справочные базы данных по диагностике и ремонту, электронные каталоги запчастей, справочники нормо-часов, справочники по геометрическим размерам автомобилей и т.п. Такие базы, как и оборудование, делятся на два больших класса - дилерские (авторизованные, оригинальные, первичные) и неавторизованные (вторичные, неоригинальные, как правило, мультимарочные).
Дилерские базы данных включают в себя информацию по одной или нескольким родственным маркам автомобилей (например, VW-Audi) и подготовлены самим автопроизводителем. Информация в них по отдельной марке наиболее полная и достоверная. Однако, официально такие базы распространяются только в рамках дилерской сети соответствующей марки. Соответственно, недилерские станции(даже если они специализируются на одной марке) могут приобрести эту информацию только у пиратов. Наибольшую известность имеют дилерские базы по диагностике и ремонту VW-Audi (ELSA), BMW (BMW TIS, BMW WDS), Ford (Ford TIS), Mercedes (Mercedes WIS), Opel (Opel TIS), Renault (Dialogys), Volvo (VADIS) и пр., а также каталоги запчастей VW-Audi (ETKA), BMW (BMW ETK), Mercedes (Mercedes EPC) и пр.
Мультимарочные базы включают информацию сразу по многим маркам автомобилей (разработчики баз стараются охватить «все что ездит»). Мультимарочность базы не исключает того, что в ней содержаться и некоторые дилерские материалы. Наиболее известными продуктами являются базы по диагностике и ремонту BOSCH ESI, Alldata, Autodata, Mitchell-on-Demand, Atris WM-KAT-Technik, Open@Car, Workshop, CAPS, ATSG и др.
Лицензионные версии этих баз в России мало доступны в плане приобретения – так как нам известны всего два официальных распространителя - это фирма BOSCH (база ESIftronic]) и фирма Легион-Автодата (база Autodata). Стоимость лицензионных продуктов создает ДОС таточно высокий барьер перед мелкими и средними станциями - около 980 долл. за полную версию базы Autodata и от нескольких тысяч евро (!) за годовой абонемент (!) на полный ESI. Контрафактные версии мультимарчных баз предлагаются буквально на каждом шагу за десятикратно меньшие суммы - от 30 до 250 долл.
Мультимарочные базы могут быть неспециализированными (включают информацию практически обо всем - например, база Autodata содержит и регулировочные параметры, и нормо-часы и информацию по диагностике электронных систем управления, и электросхемы и многое-многое другое) и специализированными (касаются информации по отдельным системам автомобиля - например в базе CAPS рассматриваются электронные системы управления, а в базах ATSG и Mitchell for Transmissions - коробки передач). Естественно, каждая база содержит разное количество информационных разделов - как правило, мультимарочные базы содержат следующую информацию:
Technical data - различные регулировочные данные по автомобилям. В базах имеются сотни и тысячи различных параметров, нормативов и прочего. Помнить эти цифры даже по одной обслуживаемой марке невозможно, но также невозможно и заниматься ремонтом и/или диагностикой, не имея их под рукой;
Repair times - основные нормы времени на ремонтные и регулировочные операции. Этот раздел может быть «встроен» в базу (Autodata), поставляться как дополнительный модуль, поставляться в виде отдельной базы;
Maintenance и Service schedules - сервисные интервалы и описания сервисных операций;
TSB (Technical Service Bulletins) - технические сервисные бюллетени - руководства и рекомендации от автопроизводителей по устранению конкретных типичных неисправностей и по другим вопросам. Эти руководства содержатся практически по всех дилерских базах (Ford TIS, Opel TIS, BMW TIS), а также в некоторых мультимарочных базах (например, в Mitchell on Demand и Alldata). Также в мультимарочных базах, например в базе AutoData, встречается аналогичный по назначению раздел Trouble shooter (разрешение конкретных неполадок). Зачастую руководства по устранению неисправностей представляются в виде алгоритмов или блок-схем (такие блок-схемы можно купить и отдельно в виде книги - «Блок-схемы поиска неисправностей в системах впрыска и зажигания бензиновых двигателей».
Сюда можно отнести и полезные таблицы (Fault tables) с анализом диагностических кодов неисправностей (DTC - Diagnostic Trouble Code) - такие разделы есть практически во всех электронных базах (Mitchell, Autodata, ELSA, Opel TIS и пр.) и содержат не только расшифровки кодов неисправностей, но и симптомы их проявления, возможные причины их возникновения, перечни проверок для устранения. Такая информация особенно полезна для начинающих диагностов;
Workshop или Repair - описания устройства, ремонта и диагностики отдельных систем автомобиля - двигателя, КПП, АБС, системы кондиционирования и пр.;
Component locations - расположение электронных и механических компонентов в автомобиле;
Wiring diagrams или Current flow diagrams - электросхемы.
Также встречаются и другие «форматы» документации - OFM (Official Factory Manuals), SSP (Service Self Study Programm) и пр.
Отдельно можно выделить каталоги запасных частей (ЕРС -Electronic Parts Catalog). В них содержится информация о запасных частях, их применимости, взаимозаменяемости, цене, зачастую встречаются и изображения. Каталоги запчастей делятся на каталоги оригинальных (произведенных или рекомендованных автопроизводителем) и неоригинальных (произведенных сторонними производителями) запчастей. Также каталоги могут быть мономарочными (содержат информацию о, как правило, оригинальных запчастях для одной марки - наиболее известны Mercedes EPC, BMW ETK и пр.) и мультимарочные (содержат информацию по запчастям к многим маркам - например, Tecdoc). Также
встречаются специализированные каталоги по расходным материалам, тюнингу, сводные каталоги производителей запчастей и т.п.
Специально надо отметить, что обладание таким массивом ценнейшей информации не избавляет диагноста, механика или автоэлектрика от необходимости иметь большой уровень основных (базовых) знаний об устройстве автомобиля, принципах работы его систем и т.п.! Кроме того, требуются навыки работы с ПК и литературой, для того, чтобы уметь нужную информацию из этого массива достать.
Покупая информационную базу, необходимо учитывать (уточнить эти вопросы у продавца):
По каким автомобилям в базе имеется информация? Здесь важны марки, года выпуска (или модельные года), рынок, для автомобилей которого выпущена база. Относительно годов выпуска надо заметить, что практически все существующие базы содержат наиболее полную информацию только по автомобилям последнего десятилетия (в основном, начиная с 1993 г.) - в частности, это касается таких баз как ELSA, Autodata, BMW TIS и пр.
Требует пояснения момент относительно рынка автомобиля. Дело в том, что одна и та же модель автомобиля отличается в зависимости от того, в какой регион (рынок) она поставляется - причем отличия могут быть не только в комплектации (например,наличие кондиционера для жарких стран или предпускового подогревателя для Севера), но и конструкцией (правый руль вместо левого, увеличенный клиренс и т.п.). Соответственно, могут различаться электросхемы, расположение компонентов, каталожные номера запчастей и пр. В основном выделяются рынки Европы (отдельно выделяется Великобритания из-за левостороннего движения и, соответственно, машин с правым рулем), Азии (отдельно выделяется Япония - по той же причине,что и Великобритания) и Америки. «Российский рынок» обладает той спецификой, что у нас ездит понемногу и отовсюду.
При покупке базы дополнительно необходимо уточнить, для автомобилей какого рынка она предназначена. Например, база Mitchell on Demand содержит информацию об автомобилях американского рынка - то есть автомобилях, произведенных в США для внутреннего рынка, а также автомобилях, поставляемых на рынок США из других регионов (Европы, Азии). Некоторые автомобили имеет смысл искать в таких базах под другой маркой и/или с другой моделью (например, в базе нет Mitsubishi Pajero, но есть Mitsubishi Montero). Аналогичные предостережения касаются и базы Autodata (английский рынок). Однако, и в Mitchell, и в Autodata, как правило, указывается, когда приведенные параметры касаются только машин конкретного рынка.
По каким системам в базе имеется информация? Соответственно, если Ваша мастерская специализируется на КПП - надо иметь специализированную базу (например, Mitchell on Demand For Transmissions и/или ATSG), но и «общие» базы также не помешают.
На каком языке выполнена оболочка базы (меню и пр.) и на каком языке в базе представлена информация? Сразу скажу, что можете не обольщаться - на русском языке даже оболочки у считанных единиц программ. Полностью русские -BMW TIS, Volvo VADIS. Частично русские - BOSCH ESI, Mercedes WIS - эти базы имеют русские оболочки и часть информации. То есть для нормальной работы хотя бы английский язык знать необходимо. Хотя бы потому, что в некоторых базах кроме русского и английского встречаются и документы на немецком (ELSA, ESIftronic], Mercedes WIS). Однако, бояться этого не стоит - технические тексты читаются достаточно легко. Хорошими помощниками при этом служат специализированные электронные и бумажные словари. Как правило, современные базы поставляются на CD или DVD. При этом DVD формат стремительно приобретает популярность, особенно при поставке баз, занимающих более 3-5 компакт-дисков (Mitchell - около 15, ESI - около 30, Alldata - около 100 CD-дисков и т.п.). Грубо 1 DVD диск заменяет 6-7 CD. Последние версии некоторых баз поставляются уже только на DVD (например, ESI). Поэтому перед покупкой серьезной базы имеет смысл подумать о приобретении DVD-привода (тем более, что по сравнению со стоимостью самой базы это копейки).
Какие системные требования к компьютеру и операционной системе предъявляет база? Большинство баз работают нормально под любой операционной системой -от Windows 98 (работа под Windows 95, как правило, не гарантируется, но и проблем не возникает) до Windows XP и Vista. Однако, бывают и «привередливые» базы - например, дилерская база по VW-Audi ELSA работает только под управлением систем на NT-платформе (Windows NT, 2000, XP, Vista). Особых требований к процессору и оперативной памяти базы, как правило, не предъявляют (естественно, чем современнее ПК - тем быстрее и комфортнее будет работа).
Важное требование - свободное место на жестком диске (винчестере). Всегда удобнее, когда база полностью будет перенесена на жесткий диск (некоторые базы предоставляют такую возможность как опцию, некоторые ставятся только в таком режиме) - это освобождает CD/DVD привод, делает ненужным постоянный поиск дисков и операции с ними, снижает вероятность порчи базы (диск легко поцарапать, облить и т.п.), ускоряет работу и т.п. Например, та же база ELSA ставится только полностью на жесткий диск и занимает на нем около 11 Гб.
Как осуществить регистрацию базы? Каков период беспрепятственного использования базы после покупки? Срок работы лицензионных баз, как правило, ограничен сроком действия абонемента (как правило, год). После его истечения требуется платное продление абонемента или покупка новой версии базы. Ограничения в работе нелицензионных версий зависят от способа регистрации базы, защиты базы, «качества взлома».
Каков порядок и стоимость обновлений? При покупке лицензионных баз эти условия обязательно оговариваются - как правило, обновления в рамках действия абонемента осуществляются бесплатно (например, у BOSCH - ежеквартально в течение года). Обновления для нелицензионных баз пиратами, как правило, не распространяются. При необходимости получения свежей версии базы Вы просто покупаете более свежую версию (справедливости ради надо отметить, что и пираты во многих случаях идут на встречу и дают в такой ситуации скидку).
4. Дополнительное (вспомогательное) справочное ПО - сюда можно отнести словари, программы для расшифровки VIN-кодов и пр. Некоторые из этих программ Вы можете даже найти в Интернет в бесплатном доступе.
5. Обучающее ПО - к сожалению, толковое обучающее ПО для специалистов сферы автосервиса нам не известно. Тем не менее, можно сказать, что некоторые производители уже включают обучающие подсистемы в поставляемое со специальными стендами ПО.
Необходимо отметить, что информация предлагается на рынке не только в электронном виде на CD и DVD, но и в виде профессиональной литературы. Преимуществами книг по сравнению с электронными базами являются доступность персоналу, не владеющему или слабо владеющему ПК (и такой еще есть!), меньшая цена лицензионных версий, наличие изданий на русском языке. Недостатками являются - неудобность поиска и работы с информацией, необходимость иметь большое количество литературы, чтобы заменить информацию по объему, соответствующую 1 компакт-диску, изнашиваемость.
