Предпосылки к развитию автоэлектроники

В последние годы быстрыми темпами развиваются электронные системы (ЭС), устанавливаемые на автомобиле.

Применение ЭС привело к возникновению новой области техники - автомобильной электроники. В иностранной литературе в качестве синонима автомобильной электроники используются также термины «мехатроника» (объединение слов «механика» и «электроника») или «автоника» (объединение слов «автомобильная электроника»).

Понятие «автомобильная электроника» широко распространено в современной технической литературе, но его общепринятое определение отсутствует. Чаще всего, под автомобильной электроникой следует понимать комплексное научно-техническое направление, связанное с проектированием, производством и эксплуатацией автомобильных ЭС.

Внимание, уделяемое автомобильной электронике, постоянно растет. За 10 лет, с 1974 по 1983 г., общая стоимость всех ЭС возросла в США в 11 раз, а в Японии - в 56,9 раза. При этом средняя стоимость ЭС одного автомобиля в США увеличилась за это время в 17 раз, и в 33 раза в Японии.

Высокие темпы развития автомобильной электроники сохранятся и в будущем. Стоимость ЭС американского легкового автомобиля среднего класса в 1990 г. составляет 12%, в 1995 г. - 17% от его полной цены. Если в 1982 г. мировой объем продажи автомобильных ЭС превысил 3 млрд. долл., то в 1985 г. он увеличился до 8,4 млрд. долл., а в 1990 г. - 14,4 млрд. долл. В настоящее время стоимость ЭС одного американского автомобиля достигает более двух тысяч долларов.

Основные причины ускоренного развития автомобильных ЭС можно разделить на субъективные и объективные. К субъ­ективным причинам относятся распространенность средств вычислительной техники в современном обществе, стремление придать автомобилю черты индивидуальности и законодательные меры.

Большие возможности вычислительной техники и умение их использовать широкими кругами населения привели к тому, что во многих странах автомобиль без ЭС стал неконкурентоспособным. Потребителю он кажется архаичным, не соответствующим современному развитию техники. Поэтому требование использования ЭС можно рассматривать не как преходящую моду, а как постоянно наблюдаемое следствие научно-технического прогресса.

Внешний вид автомобилей одного класса становится все более сходным в связи со стремлением уменьшить сопротивление воздуха, тогда как ЭС весьма разнообразны. Это позволяет, устанавливая на различные модели неодинаковые ЭС, делать автомобили оригинальными. В особой мере такими достоинствами должны обладать ЭС, с которыми контактируют водители, пассажиры (ЭС на панели приборов, ЭС повышения комфортабельности автомобиля и т. д.).

Развитию ЭС способствовало и появление во многих странах нормативных документов, в которых регламентированы предельно допустимые технико-экономические показатели автомобилей. Некоторые из таких нормативов не могут быть соблюдены без применения ЭС. Например, во многих странах ограничивается токсичность отработавших газов (ОГ) и максимальный расход топлива. Нарушение норм максимальной токсичности ОГ, как правило, не допускается, а топливной экономичности - влечет значительный штраф.

Введение подобных нормативных документов содействовало ускоренному развитию автомобильной электроники. Датой рождения автомобильной электроники принято считать 1973г., когда в США был принят закон об обязательном применении ремней безопасности. Для соблюдения этого закона было выпущено несколько миллионов ЭС, блокирующих пуск двигателя при неправильном применении ремней безопасности.

Таковы субъективные причины развития автомобильных ЭС. Это объясняется тем, что применение ЭС позволяет добиться значительного улучшения эксплуатационных свойств автомобиля: снижения токсичности отработавших газов и обеспечения бесшумности, повышения топливной экономичности, безопасности движения, комфортабельности, проходимости, простоты технического обслуживания, улучшения тягово-скоростных и тормозных свойств, управляемости и устойчивости, удобства посадки и высадки, легкости управления автомобилем, маневренности, видимости автомобиля и из автомобиля, защищенности от неправильных и недопустимых действий водителя, злоумышленников и т. д.

Улучшение эксплуатационных свойств автомобиля достигается реализацией ЭС следующих функций: управления работой узлов, агрегатов автомобиля; отображения информации водителю, пассажирам, пешеходам, водителям других автомобилей; хранения информации; приема информации в автомобиль; передачи информации из автомобиля.

Наибольшее распространение получили функции управления и отображения информации, ЭС управляют работой двигателя, трансмиссии, ходовой части, рулевого управления, тормозной системы, кузова, систем электропитания и коммуникаций.

Все более популярными становятся ЭС для отображения информации. Визуальные индикаторы показывают цифровые значения множества разнообразных параметров: от традиционных (например, скорость движения и частота вращения коленчатого вала) до не применявшихся ранее (например, на автомобилях фирмы «Форд» индицируется момент воспламенения смеси в каждом цилиндре). Величина параметров, кодируется яркостью, длиной и шириной линий и т. п. После сообщения о наступлении событий (например, неисправном техническом состоянии), ЭС «рекомендует» водителю целесообразные действия. Широко используются текстовые сообщения, отображение схематического характера (например, автомобиль в плане с указанием неисправного узла). Учитывая загруженность зрительных анализаторов водителя, на многих автомобилях применяют акустические индикаторы, подающие в случае необходимости звуковой сигнал. Получили распространение синтезаторы речи, вырабатывающие речевые сообщения, например об открытой двери, превышении допустимой температуры охлаждающей жидкости. Пользуются популярностью у пассажиров развлекательные ЭС, дающие возможность играть в различные игры, и, конечно, радиоприемники, телевизоры, магнитофоны.

ЭС хранят необходимую информацию в полупроводниковых запоминающих устройствах, на магнитных лентах и дисках. Водитель и пассажиры имеют возможность записать на машинные носители информации, как в записную книжку, сведения о будущем маршруте движения, расположение автозаправочных станций, список необходимых дел. Эти сведения выводятся на экран дисплея по команде водителя или при наступлении заданных водителем событий (момента времени, преодолении автомобилем определенного расстояния). Для выявления причин дорожно-транспортных происшествий в ЭС хранится информация о предшествующих аварии режиме движения, действиях водителя, техническом состоянии автомобиля.