Шестьдесят лет назад в Европе появился первый автомобильный приемник «Блау-пункт-АС5». Он был громоздким (объем 10 дм) и дорогим (треть цены машины). Так автомобиль «познакомился» с электроникой. Первые электронные приборы работали на электровакуумном принципе и были представлены преимущественно радиоприемниками.
Так называемая твердотельная электроника, прежде всего полупроводниковая, нашла применение на автомобилях лишь в начале 60-х годов. Возможность создания на ее принципах компактного прибора, в первую очередь для автоматизированного управления системами питания и зажигания двигателей, сразу захватила умы конструкторов. Первой решила эту инженерную задачу фирма «Бош», которая в 1967 году приступила к производству систем впрыска топлива «Д-Джетроник» с электронным управлением. Год за годом электронные устройства уверенно обживали автомобиль, и теперь они командуют почти всеми его важнейшими узлами.
На всех знаменитых автомобильных выставках нынешнего года —в Женеве, Турине, Париже и Берлине —толпы людей собирались вокруг новых моделей. Они любовались формами машин, интересовались техническими особенностями конструкций, заглядывали в двери и открывали капоты. Но мало кто обращал внимание на неприметные черные коробочки или пестрые, словно обертки шоколада, микросхемы, прикрытые прозрачными крышечками. А ведь именно они —«и мозг, и нервы» автомобиля, ибо благодаря этим коробочкам он может называться современным.
Электронные устройства фиксируют сведения, связанные с работой автомобиля, сравнивают с теми данными (программой наиболее эффективной работы), которые находятся в их памяти, самостоятельно принимают решение, единственное и правильное, и передают приказ на его исполнение рабочим механизмам. Они сегодня управляют главным образом обеспечением наивыгоднейшего режима работы двигателей, безопасностью, комфортом, информацией.
Первая функция —автоматизированный контроль за работой систем питания и зажигания, благодаря которому оптимизируется процесс сгорания топлива, отработавшие газы имеют малую токсичность, плавно изменяется тяговое усилие во всем рабочем диапазоне двигателя и другие его характеристики. Он освобождает водителя от необходимости и регулировки… Электроника применяется также в системах холостого хода, в приборах питания, зажигания, стоп-старта. впрыска топлива и др.
Не так давно началось серийное производство гидромеханических трансмиссий, в которых автоматически переключают передачу не гидравлические устройства, а микропроцессоры с исполнительными электромагнитными механизмами («Дженерал моторе», ФИАТ» и др.). Микропроцессор взаимодействует с бортовым компьютером, управляющим работой систем двигателя. Так при переключении передач по информационному сигналу микропроцессора этот компьютер отдает приказ уменьшить опережение зажигания и подачу топлива в момент переключения. В результате при переходе с одной ступени на другую нет заметного рывка в передаче крутящего момента, уменьшается износ шестерен трансмиссии.
Вторая функция электроники —обеспечение безопасности. Благодаря ей удалось создать очень компактные и эффективные антиблокировочные системы (АБС) в приводе тормозов и противобуксовочную систему.
В антиблокировочной системе важнейшее звено опять же микропроцессор, по сигналам которого соленоиды, управляющие гидроклапанами, регулируют поток жидкости, поступающей к рабочим тормозным цилиндрам. Система действует так, что при любых условиях движения не блокируются колеса и, таким образом, обеспечивается минимальный тормозной путь с наибольшим замедлением.
Большой интерес представляет проект ВИТА, выдвинутый компанией «Мерседес – Бенц». Установленная на передней части автомобиля телекамера преобразует изображение в цепь электронных импульсов.
Они поступают в бортовой компьютер, который, сопоставляя с заложенной в его памяти программой сигналы, соответствующие дорожным знакам, разметке, движущимся предметам, рассчитывает наивыгоднейшее решение и подает соответствующие команды об изменении направления скорости движения автомобиля. ВИТА распознает находящиеся впереди объекты (людей, машины, столбы, здания) и определяет, как избежать с ними встречи. По сути это автопилот, в компьютер которого могут быть введены задания о состоянии дорого, оптимальном темпе езды и т. п.
Другое экспериментальное устройство, разработанное той же компанией, позволяет автоматически держать безопасную дистанцию между идущими один за другим автомобилями. Здесь инфракрасный дальномер п.ч !..чип,, вычисляет расстояние до машины, которая впереди, а смонтированные на ней датчики определяют в каждый данный момент скорость движения, состояние дорожного покрытия и другие параметры. Бортовой компьютер, анализируя поступающую в него информацию, определяет в соответствии с заложенной в него программой безопасную дистанцию и, посылая соответствующие команды исполнительным механизмам рулевого управления, тормозов, подачи горючей смеси, автоматически поддерживает безопасную дистанцию.
Уже известны работоспособные электронные системы контроля на ходу за давлением воздуха в шинах, управлением поворотом всех четырех колес, диагностические приборы и указатели. Эта сфера применения электроники за последние годы развивалась, пожалуй, наиболее интенсивно, и в ней достигнуты наиболее значительные успехи.
Автоматизированный контроль за работой двигателя, трансмиссии, элементов безопасности в немалой степени облегчает управление автомобилем, водитель меньше устает, в конечном счете езда становится более комфортабельной. О комфорте заботятся и специальные системы, где микропроцессор выбирает один из трех режимов («мягкий», «нормальный», «жесткий») работы амортизаторов, как на «Рено Шафран» или «Кадиллак-Севиль». Электронные системы управления подвеской колес автоматически поддерживают неизменным дорожный просвет, даже при сильно различающейся загрузке машины, при резких разгонах или торможениях.
Кроме того, известны также приборы поддержания постоянной скорости движения (темпостаты), центрального блокирования дверных замков, фиксации положения сиденья (расстояния от пола до панели приборов, перемещения вбок, наклонов подушки и спинки сиденья), автоматического регулирования кондиционера. Ядро этих приборов —всегда микропроцессор.
Связь и информация —четвертая функция электронной техники на автомобилях. К таким устройствам относится сотовый телефон, радиоприемники, кассетные проигрыватели, информационный центр (борт-компьютер, выдающий по вызову водителя информацию о состоянии ухтов и систем автомобиля). Однако наиболее интересно применение электроники в бортовых навигационных системах. В этом случае необходимы специально оборудованные дороги, посылающие ориентирующие импульсы (стабильная информация), и радиомаяки, подающие сигналы об изменении обстановки на дорогах (заторах, объездах). Анализирует поступающие данные борткомпьютер и выдаст на экран схему оптимального маршрута.
Естественно, некоторые электронные управляющие системы находятся на стадии эксперимента. Но, как показывают выставки минувшего года, большая их часть —это уже серийные образцы. .Поэтому сегодня мы вправе считать электронные устройства такой же неотъемлемой частью автомобиля, как мотор и колеса. Нет сомнения, что в обозримом будущем развитие автомобильной техники станет определяться в значительной мере прогрессом в области электроники.