Komputerek négy keréken

Figyelem! Kérjük az értelmezésénél a megjelenés időpontját (2001. május 1.) vegye figyelembe!

Az elektronika térhódítása az autóiparban

Megjelent a Cégvezetés (archív) 37. számában (2001. május 1.)
Szöveg nagyítása Szöveg kicsinyítése Nyomtatás

 

Három, többnyire egymást erősítő és egymásra épülő fejlesztési irányzat kezd megerősödni a világ autógyártásában. Bár az innovációs csírák eddig is tetten érhetők voltak egyik-másik bátrabb márka terveiben, a tavalyi után az idei genfi autószalon is megmutatta: a különleges és összetett, többfunkciós formai megoldások, a sorozatéretté váló környezetbarát alternatív meghajtások, illetve a komfortot és a teljesítményt növelő számítástechnika-mikroelektronika térhódítása éles versengésre készteti a legkisebb autógyárakat is. A komputervilág beépülése a leglátványosabb, aminek következtében szinte nincs olyan része a mai autóknak, ahol ne lennének egyeduralkodók a számítástechnika legújabb vívmányai.

 

Hosszú, göröngyös út vezetett odáig, míg napjainkban valódi mobil komputerközpontok futhatnak az utakon. Az első lépcső volt a hagyományos indexrelék lecserélése elektronikára, majd a sokkal nagyobb üzembiztonságot nyújtó gyújtás következett. A motorvezérlés komolyabb átalakításával a hetvenes évek elején kezdtek el foglalkozni a mérnökök. A cél az volt, hogy radikálisan csökkentsék a károsanyag-kibocsátást, s ebben döntő szerep hárult az elektronikára: a katalizátor-rendszerek működtetése ugyanis olyan pontos motorvezérlést követel meg, amit kizárólag elektronikával lehet elérni.

Azóta beszélhetünk a motorelektronika létezéséről, amióta megjelent a szériajárművekben az úgynevezett Motronic motorvezérlés - amely nem csupán a hajtóanyag-ellátásért felelős, hanem összehangoltan gondoskodik a gyújtásvezérlésről is. A környezetvédelmi szempontok erősödésével napjaink motorvezérlő elektronikája már az előgyújtás-szabályozás mellett utógyújtásra is képes a hideg motoroknál avégett, hogy a korszerű, három lambdaszondás kipufogórendszer és a katalizátor gyorsan elérje üzemi hőmérsékletét.

Kábelmentesítés

Minderre persze nem kerülhetett volna sor, ha időközben nem forradalmasítják az autók elektronikus jeleinek továbbítását. Az e téren úttörő szerepet játszó Mercedes-Benznek is köszönhetően született meg a CAN-Bus (Controller Area Network), vagyis a digitális adatokat azonos érpáron továbbító adatbuszrendszer. Az adatbusz akkor forradalmasította az autók elektronikai vezérlését, amikor a beépített kábelek hossza elérte az egy kilométert. Ahhoz ugyanis, hogy a rohamléptekkel beépülő elektronika analóg jeleit továbbíthassák, mindig újabb és újabb kábelekre van szükség. A kutatómérnökök ezért a számítástechnikában már általánossá vált megoldást választották, azaz a processzorok között digitális adatcserére tértek át.

Ekkor jelentek meg az első igazi, nagy teljesítményű számítógépek a gépjárműiparban, hiszen a főbb rendszerek mindegyikéhez hozzárendeltek egy vagy több mikrokomputert. Jellemző a CAN-Bus fontosságára, hogy egy hagyományos rendszerű autó egyetlen ajtajából 35 kábelből álló köteget kell(ene) elvezetni a műszerfalba épített központi elektronikához, míg az adatbuszrendszerű vezérlésnél mindössze 5 vezeték viszi tovább a jeleket az ajtó processzorától (s biztonsági szempontból még így is megduplázták az adat- és a tápvezetéket!).

Párhuzamosan többféle CAN-Bus működik egy autóban, az új Audi A4-ben például a meghajtásért felelős központhoz csatlakozik a motor, a blokkolásgátló (ABS) és minden olyan rendszer, amely nagyon fontos a kocsi haladása és biztonsága szempontjából. Érdekes, hogy a légzsákvezérlés nem minden márkánál tartozik az adatbuszhoz, a fejlesztések azonban már ebbe az irányba haladnak. Ez a hálózat egyébként ötször nagyobb sebességű a többi CAN-Busénál, és eléri az 500 Kbit/másodpercet; a komfort- és az informatikai adatbusz átviteli sebessége például csak 100 Kbit-es.

Persze még egy adatbuszon belül is más és más adatátviteli sebességre van szükség a funkciók eltérő fontossága miatt: a meghajtásért felelős CAN-Busban az ABS és a menetdinamika jelei például prioritást élveznek. Ezek a nagy átviteli sebességű rendszerek úgy működnek, hogy minden bekapcsolt jelforrás másodpercenként több adatsort küld a hálózatba, jelezvén a központnak, ő jól van. Ha azonban valami rendellenesség történik, a hibajel a normál adatsorhoz csatolódik. Így ismeri fel egy egység, hogy a vele együttműködő másik egység hibás, vagy nincs rajta a hálózaton, s ez a hibajel a szervizben a diagnosztikai számítógéppel könnyen kiolvasható.

Egy korszerű autóban az elektronikai agyközpont általában a műszerfalban található: itt működik az elektronikus indításgátló (immobilizer), innen vezérlik a motort és a fékrendszert, sok modellnél a szervokormányt is.

Elektronikus stabilitásprogram

A fék külön figyelmet érdemel, hiszen az mindinkább komplex menetdinamikai szabályozórendszernek tekintendő a modern autóknál: magában foglalja a legújabb generációs ABS-t, a kipörgésgátlót, az elektronikus differenciálzárat és a stabilitásprogramot (más néven kitörésgátlót, ESP-t). Segítségével minden menethelyzetben ellenőrzés alatt áll az autó, és a fizika adta korlátokon belül az úton is tartható.

Az elektronikus stabilitásprogram egyébként már nemcsak a futóműre és a fékre hat, hanem beavatkozik a motor működésébe is. Mivel egyre több kocsiban a repülőgépekhez hasonlóan elektronika viszi tovább a parancsokat a gáz- és a fékpedáltól, ha megcsúszna az autó, a központi elektronika azonnal képes a fékrendszerrel stabilizálni a helyzetet. Ha pedig időközben túl nagy gázt ad a vezető, a motor működését is visszaszabályozza.

A multinacionális cégek kutatási eredményei gyakran egyetlen üzleti esemény következtében robbannak be az autóiparba. Ilyen helyzetet teremtett a Continental és a Teves összeolvadása is, hiszen e két vállalatóriás közösen alkotta meg rövid időn belül azt a forradalmian új elektronikus fékrendszert, amely az egész kocsit egységes egészként kezeli. A kiindulási pont a különleges gumiabroncsba épített ABS-jeladó, mert ettől kezdve minden korábbinál pontosabb információkhoz jut a fékrendszer-elektronika.

Ez a fejlesztés ugrásszerűen javította az autók biztonságát, hiszen míg egy átlagosan korszerű, 100 kilométeres tempóban haladó személyautó 40 méteres fékút után tud megállni (a reakcióidőt leszámítva), addig az új fékrendszer már 30 méter alatt produkálja ugyanezt, vagyis az elektronika minimum 25 százalékos fékút-megtakarításra képes!

Ám a mikroelektronikának köszönhetően megszülettek a gumiabroncs-figyelő rendszerek is, amelyek még a pótkerék levegőnyomását is képesek regisztrálni 5-7 éven keresztül, karbantartás nélkül. Ezek a berendezések mérik a gumiban lévő levegő hőmérsékletét, korrigálják a nyomásértékeket, és észreveszik a hibás kerékcserét is.

Természetesen ma már nem probléma olyan kormányművet építeni, amelynek rásegítő hatása függ a sebességtől, és ennek létezik elektronikus, illetve elektrohidraulikus fajtája is. Ahol sokat számít a felesleges súly - például az Audi A2-nél, a FIAT Puntónál vagy a 3 literes fogyasztású Volkswagen Lupónál -, ott csak az elektronikus kormányzás jöhet szóba, hiszen ennek tömege és energiafelvétele töredéke a hagyományosénak. De míg a Puntóban ki- és bekapcsolható az elektronikus kormányzás, addig a másik két modellnél az autó sebességétől és a kormánykerék elmozdulási gyorsaságától függ a rendszer működése. A parkoló autónak például minimális a sebessége, a kormánykerék gyors elmozdulásából pedig a számítógép pontosan ki tudja számítani, milyen kormányzásra van szükség. Elvileg ma már azt is figyelembe tudja venni az elektronika, hogy egy rokkant csak egy kézzel tudja tekerni a kormányt, s így bizonyos helyzetekre beprogramozható a kormányerő nagysága.

Klimatizált belső terek

A komfortelektronika működése is megér néhány szót, mivel a mai automata rendszerek mindig a legjobb klímát biztosítják optimális páratartalom mellett az utastérben, és már az sem igazi újdonság, hogy jobb és bal oldalon külön-külön szabályozható a hőmérséklet, illetve a szárított levegő befúvása.

Egyre több autóban veszik figyelembe a napsugárzás erejét, hiszen ha oldalról süt a nap, jobban felmelegszik az utastér, ilyenkor automatikusan erősíteni kell a hűtést. Ami pedig az ablakfűtést illeti, korábban a fűtőberendezés meleg levegőjét használták erre a célra, aztán a Fordnál megjelent a szélvédőbe épített fűtőszál. A legújabb technológia szerint a rétegelt ablaküvegek közé átlátszó fémfüstöt visznek fel, amelyet 42 voltos feszültséggel melegítenek fel a kívánt hőfokra.

A 42 volt nem elírás, mivel a sok, nagy teljesítményű elektromos fogyasztó miatt az autóiparban a mai 12 voltról várhatóan egy-két éven belül áttérnek erre a magasabb feszültségre. Nagy fogyasztónak számít (az ablakfűtés 100 wattos teljesítménye mellett) a motorok szelepvezérlése, a szervokormány és az elektrohidraulikus vagy elektromos fék, a reakcióidőt csökkentő fékasszisztens, az aktív futómű (amely megakadályozza a kocsi hossz- és keresztirányú billegését, stabilitást ad és szabályozza a fényszóró-vetítési távolságot), illetve a több száz wattos teljesítményű audiorendszer is. Jellemző példa a nagy áramfelvételre a csúcskategóriás Mercedes S osztály: ebben az új generációs kocsiban felszereltségtől függően 40 mikrokomputer, 80 villanymotor (többek között szellőzési és masszírozási céllal az ülések háttámlájába és ülőlapjába szerelve), illetve igen nagy teljesítményű audio-, navigációs és beszédhangvezérelt kommunikációs (telefon) rendszer működik.

Légzsák-trükkök

A mai autók egyik legfontosabb elektronikai rendszere a légzsákok működtetéséért felelős. A passzív védelem megteremtésére általában 8 légzsákot (két-két első, oldalsó és függönylégzsákot) alkalmaznak a gyártók, az amerikaiak ennél néha többet is. Ahhoz, hogy ezek a megfelelő pillanatban nyíljanak ki, nem elegendő csak a központi agyba beépített ütközésérzékelő, ezért újabban a várható ütközés helyéhez közel, a kocsi orrában és a küszöböknél is elhelyeznek lassulásérzékelőket; egyszerre két jeladó jelére van szükség a légzsák kinyitásához.

Létezik olyan légzsák-technológia is, amely érzékeli, ül-e valaki az ülésben, nincs-e gyerekülés felcsatolva - az ott ülő méretétől, súlyától függően képes több fokozatban is felfújni a légzsákot. (Más méretű és nyomású zsákra van szüksége egy 40 kilós és egy 120 kilós embernek.) Persze balesetkor legelőször az övfeszítők lépnek működésbe, hogy az adott személy testméretének megfelelő módon történjen a lassulás (elkerülendő a súlyos következményekkel járó rendkívüli lassulást), ezért az övfeszítők begyújtása után közvetlenül mindig az överő-korlátozás következik.

Világításrendszerek

A világításrendszer is jelentősen fejlődött. Attól kezdve, hogy egy fényszenzor segítségével automatikusan be lehet kapcsolni a világítást (ebben először a Mercedes S osztálya jeleskedett), megoldható a világítóberendezés égőinek ellenőrzése is. A lámpák vezérléséhez külön adatbusz áll rendelkezésre. Ezért a jövőben nem lesz már szükség külön helyzetjelző és féklámpára: a CAN-Bus képes ugyanis arra, hogy ugyanarra a 21 wattos izzóra 5 wattos impulzusmodulált jelet juttasson (így lesz belőle helyzetjelző fény), amelyre a fékpedál lenyomásakor 21 wattos teljesítményt küld a rendszer (ilyen az új Audi A4-es).

Az 1955-ös Citroën DS úttörő hagyományait követve mára megszületett a sci-fibe illő, különleges tudású fényszóró, a "kanyarlámpa" is: amely alkalmas rá, hogy a navigációs rendszer parancsára útkereszteződéshez közeledve széles, terített fényt adjon, a kanyar előtt bevilágítson a kanyarodó útra, sőt a szembe jövő miatt letompítsa a fényszóró fényét. A korszerű világítóegység többé nem egyetlen elemből, hanem 6-8 vagy még több és elektronizált egységből áll, amelyek közül hol az egyik, hol a másik kapcsolódik be.

Egy másik fejlődési irányzat a xenonfényforrásokat preferálja; mivel a xenonizzók nem kapcsolgathatók gyorsan ki és be, ezért elektronikus vagy mechanikus eszközökkel, illetve tükrökkel befolyásolják a fényvetését (egy számítógéppel tervezett fókusztükörben a két fókuszpont között mozgatják az izzót, vagy pedig vetítőlencsét alkalmaznak, amelyben úgy keletkezik a tompított fény, hogy egy mozgatható fémlemezzel kitakarják az állandóan világító távolsági fényt). Idetartozik az a rövidesen szériaéretté váló biztonsági berendezés is, amely a szem mozgását érzékelve a vezető fáradtságának jeleire figyelmeztet. A lézeres elalvásérzékelő - akárcsak az éjszakai vezetést könnyítő és a szélvédő belső oldalára a kocsi előtti, elektronikusan felerősített képet kivetítő - rendszer a hadiiparból származik, miként a műholdas navigáció (GPS) és a műholdas nyomkövetés (lopásérzékelő) kifejlesztése is a haditechnikusok érdeme.

Gyorsít, fékez

S ha már a hadiiparnál és a high-technél tartunk, meg kell említenünk: hosszú kísérleti periódus után 2002-től sorozatéretté válik az autók automatikus gyorsítása és lassítása. A rendszer lelkét adó berendezés őse, a tolatóradar elsősorban parkolásnál nyújtott segítséget a kocsi előtt és mögött másfél méteren belül lévő tárgyak felismeréséhez. A fejlesztés következő fázisában pedig megszületett a követőradar; a Mercedes S osztályában debütáló berendezés azonnal beavatkozott a motor működésébe, elvette a gázt és fékezett, ha a kocsi előtt haladó autó csökkentette a sebességét.

E rendszer révén a kocsi képes automatikusan azonosítani: merre kanyarodik az út, és az előtte lévő tárgy, hogy az út szélén található-e vagy útba esik az, amit a berendezés lát. Kísérletképpen már működik olyan követőradar is, amelyik az autópályán rááll az elöl haladó kocsira, felveszi annak sebességét, és állandó távolságot tartva a két autó között egészen addig képes követni az elöl haladót, amíg be nem gurul a garázsba.

Folynak olyan kísérletek is, amelyek célja az, hogy az autót többé már ne is kelljen vezetni. Ez a tanulórendszer minden más paraméteren túl figyeli az út kanyarodását is, aminek alapfeltétele az igen pontos és részletes navigációs CD-térkép, valamint a teljesen elektronikus kormányzás, illetve fékezés.

A műholdakat napjainkban természetesen egyre több mindenre hasznosítják, segítségükkel legújabban az úgynevezett Telematic figyelőhálózat ellenőrzi a közlekedőket Németországban, s ha karambolozik egy autó és felfúvódik a légzsák, a kocsi a rendszeren keresztül automatikus riasztást ad (többek között arról, hol történt a baleset, milyen mértékű a rongálódás, van-e szükség mentőre és rendőrségre). Az ötlet annyira bevált, hogy egyes modelleknél kézzel is aktiválható a riasztás, így az autó - elhaladva egy baleset mellett - maga kommunikál a segélyközponttal.

Figyelem! Kérjük az értelmezésénél a megjelenés időpontját (2001. május 1.) vegye figyelembe!

Nyomtatás Főoldalra Nyomtatás Nyomtatás A lap tetejére A lap tetejére