Εγκέφαλος αυτοκινήτου

Μικροελεγκτής

Ο εγκέφαλος αποτελείται από ένα ή περισσότερα τυπωμένα κυκλώματα (πλακέτες) όπου ένας κεντρικός μικροεπεξεργαστής (μικροελεγκτής), υποστηριζόμενος από μνήμες και άλλα περιφερειακά, διαβάζει και ελέγχει, μέσω κατάλληλης εξωτερικής αρτηρίας (bus) δεδομένων αλλά και απευθείας σύνδεσης, τα διάφορα υποσυστήματα του αυτοκινήτου. Στα σύγχρονα επιβατικά και φορτηγά οχήματα, το καθιερωμένο εξωτερικό bus είναι το CAN.

CAN bus

Το CAN bus είναι ένας σειριακός ψηφιακός τρόπος σύνδεσης του εγκεφάλου με τα υποσυστήματα του αυτοκινήτου, ο οποίος χρησιμοποιεί μόλις 2 καλώδια. Πάνω σε αυτά τα 2 καλώδια είναι συνδεδεμένα τα περιφερειακά με σύνδεση συμβατή με CAN bus, όπως έξυπνοι αισθητήρες, μονάδα ηλεκτρονικής ανάφλεξης, υποσύστημα ABS, ενσωματωμένος υπολογιστής ταξιδιού, ελεγκτές φώτων. Εκεί συνδέεται και η διαγνωστική υποδοχή (φίσα), μέσω της οποίας το διαγνωστικό μηχάνημα του συνεργείου μπορεί να πάρει πληροφορίες για την κατάσταση του οχήματος και να εντοπίσει τη βλάβη.
Έτσι, τα αναλογικά περιφερειακά μπορούν να διαθέτουν δικό τους μετατροπέα αναλογικού σε ψηφιακό και μικροελεγκτή, πχ έξυπνοι αισθητήρες και ηλεκτρομηχανικοί ενεργοποιητές (actuators), ώστε οι καλωδιώσεις προς τον εγκέφαλο να είναι καθαρά ψηφιακές. Αυτή η φιλοσοφία απλοποιεί αισθητά την καλωδίωση δίνοντας ταυτόχρονα δυνατότητα για σύνθετες λειτουργίες, ενώ διευκολύνει τη διάγνωση βλαβών.

Κυκλώματα προστασίας

Ζωτικά για την απρόσκοπτη λειτουργία του οχήματος, αλλά και την ασφάλεια των επιβαινόντων σε αυτό, είναι τα κυκλώματα προστασίας που παρεμβάλλονται μεταξύ του ηλεκτρικού κυκλώματος τροφοδοσίας του αυτοκινήτου και του κυκλώματος τροφοδοσίας του εγκεφάλου το οποίο παίρνει τάση από το πρώτο. Κατ' αυτό τον τρόπο, οι ανεπιθύμητες παρεμβολές του ηλεκτρικού συστήματος δεν επηρεάζουν τη λειτουργία της κεντρικής μονάδας ελέγχου. Ανάλογα κυκλώματα προστασίας διαθέτει οποιαδήποτε άλλη είσοδος ή έξοδος του εγκεφάλου.

Ειδικές περιπτώσεις

Εάν υπάρξει δυσλειτουργία ή αντικανονική λειτουργία του συστήματος (βλάβη), τότε ο εγκέφαλος περνάει σε ένα εφεδρικό λογισμικό ανάγκης (SOS), με τη βοήθεια του οποίου αποφεύγεται η ακινητοποίηση του οχήματος. Όταν αυτό ενεργοποιηθεί, λαμβάνονται αρχικές τιμές αντί των τιμών που δίνουν οι αισθητήρες, οι οποίοι αγνοούνται. Το λογισμικό ανάγκης σταθεροποιεί τη λειτουργία του κινητήρα μέσα σε φυσιολογικά όρια. Για παράδειγμα, εάν το σύστημα ελέγχου της θερμοκρασίας παρουσιάσει μια δυσλειτουργία στον αισθητήρα θερμοκρασίας περιβάλλοντος τότε, αντί να σταματήσει τη λειτουργία του εγκεφάλου, λαμβάνει σταθερές τιμές που έχει δώσει ο κατασκευαστής στο πρόγραμμα του εγκεφάλου ή λαμβάνει ως θερμοκρασία την τελευταία που έχει καταγραφεί πριν τη βλάβη. Αυτό επιτρέπει στον εγκέφαλο να λειτουργήσει σε οριακή βάση αντί να σταματήσει τελείως.

Έλεγχος κινητήρα

Ο εγκέφαλος του αυτοκινήτου δίνει τα απαραίτητα στοιχεία και δεδομένα για τον τύπο του κινητήρα,την κατάστασή του, για τυχόν μηχανικές βλάβες στους στροφάλους αλλά και στα ηλεκτρικά κυκλώματα αυτού. Με αυτό τον τρόπο το συνεργείο μπορεί να διαπιστώσει αν υπάρχουν βλάβες στον μηχανισμό του κινητήρα ή στο σύστημα ηλεκτροδότησής του. Επίσης καταγράφονται και αρχειοθετούνται στοιχεία (data) για το υλικό κατασκευής του κινητήρα, τα τεχνικά μηχανικά στοιχεία του (πχ. καταπόνηση τοιχωμάτων του, πίεση, υπερθέρμανση) καθώς και την ποιότητα το υλικού του και των εξαρτημάτων του.

Συμβατικό σύστημα τροφοδοσίας καυσίμου

Τα καρμπυρατέρ χρησιμοποιούνταν στο μεγαλύτερο διάστημα του άνω του ενός αιώνα ζωής των μηχανών εσωτερικής καύσης τύπου Όττο (βενζινοκινητήρων). Όμως η έλευση της ηλεκτρονικής επανάστασης στη δεκαετία του 1980 κατάφερε να βρει τρόπο διείσδυσης στην αυτοκίνηση, παραγκωνίζοντας σε σύντομο χρονικό διάστημα τόσο το καρμπυρατέρ όσο και το διανομέα (ντιστριμπιτέρ). Από ένα σημείο και μετά, τα μηχανικά συστήματα αντικαθίστανται από ισχυρά ολοκληρωμένα κυκλώματα (αρχικά αναλογικά και έπειτα ψηφιακά) τα οποία αναλαμβάνουν τον έλεγχο της λειτουργίας του κινητήρα.
Οι κυριότεροι λόγοι για τους οποίους το καρμπυρατέρ έχει εκλείψει σήμερα παντελώς από τα αυτοκίνητα είναι η ανάγκη συνεχών ρυθμίσεων και η μεγάλη σπατάλη καυσίμου, η οποία δεν συμβαδίζει με τις διεθνείς προδιαγραφές εκπομπής καυσαερίων. Επιπλέον, το καρμπιρατέρ έχει μεγαλύτερο κόστος από το σύστημα ψεκασμού. Όταν οι νόμοι για την προστασία του περιβάλλοντος απαίτησαν τη συνεργασία του συστήματος τροφοδοσίας με τον καταλύτη, τα καρμπιρατέρ θα έπρεπε να φορτωθούν με τα ίδια ηλεκτρονικά συστήματα με αυτά του συστήματος ψεκασμού τη στιγμή που, χάρη στη μαζικοποίηση της παραγωγής τους, οι τιμές των ακροφυσίων (μπεκ) που χρησιμοποιούνται στο δεύτερο, έπεφταν.
Για πολλές δεκαετίες πάντως, το καρμπυρατέρ μονοπωλούσε το ενδιαφέρον των ασχολούμενων με τις μετατροπές μια και οι γνώστες ήξεραν ότι μέσω αυτής συσκευής μπορούσαν να επιτευχθούν πολύ καλύτερες αγωνιστικές επιδόσεις από αυτές του εργοστασίου, αρκεί η ρύθμιση να ήταν σωστή. Το ντιστριμπιτέρ, από την άλλη πλευρά, ήταν ο συνδετικός κρίκος ο οποίος ολοκλήρωνε μια τέτοια βελτίωση. Πολλές φορές η προσθήκη δυο διπλών καρμπυρατέρ απογείωνε τις επιδόσεις του κινητήρα, αλλά ταυτόχρονα πολλαπλασίαζε τον αριθμό τον επισκέψεων στο συνεργείο προκειμένου αυτά να μείνουν ρυθμισμένα σωστά.