Funktionsweise von Tempomatsystemen

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Tempomat ist ein unschätzbares Merkmal bei Ameri-Can-Autos. Ohne Tempomat wären lange Straßenfahrten zumindest für den Fahrer anstrengender, und diejenigen von uns, die an einem Lead-Foot-Syndrom leiden, würden wahrscheinlich viel mehr Strafzettel bekommen.

-Tempomat ist bei amerikanischen Autos weitaus häufiger als bei europäischen Autos, da die Straßen in Amerika im Allgemeinen größer und gerader sind und die Ziele weiter voneinander entfernt sind. Da der Verkehr ständig zunimmt, wird die grundlegende Geschwindigkeitsregelung immer weniger nützlich, aber anstatt veraltet zu sein, passen sich die Geschwindigkeitsregelungssysteme dieser neuen Realität an - bald werden Autos mit einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung ausgestattet sein, die es Ihrem Auto ermöglicht, dem zu folgen Auto davor, während die Geschwindigkeit kontinuierlich angepasst wird, um einen sicheren Abstand zu halten.

In diesem Artikel erfahren Sie, wie ein herkömmliches Tempomatsystem funktioniert, und werfen dann einen Blick auf adaptive Tempomatsysteme, die derzeit entwickelt werden.

Inhalt
  1. Was Tempomat macht
  2. Beschleunigung und Verzögerung der Geschwindigkeitsregelung
  3. Tempomat steuern
  4. Adaptive Geschwindigkeitsregelung

Das Tempomatsystem hat tatsächlich viele andere Funktionen als die Steuerung der Geschwindigkeit Ihres Autos. Zum Beispiel kann der unten abgebildete Tempomat das Auto per Knopfdruck um 1 km / h beschleunigen oder verlangsamen. Drücken Sie die Taste fünfmal, um 8 km / h schneller zu fahren. Es gibt auch einige wichtige Sicherheitsmerkmale: Der Tempomat schaltet sich aus, sobald Sie das Bremspedal betätigen, und er schaltet sich nicht bei Geschwindigkeiten von weniger als 40 km / h ein..

Das unten abgebildete System verfügt über fünf Schaltflächen: Ein, Aus, Einstellen / Beschleunigen, Fortsetzen und Ausrollen. Es hat auch eine sechste Steuerung - das Bremspedal, und wenn Ihr Auto ein Schaltgetriebe hat, ist das Kupplungspedal auch an die Geschwindigkeitsregelung angeschlossen.

  • Das auf und aus Knöpfe machen eigentlich nicht viel. Wenn Sie die Ein-Taste drücken, müssen Sie dem Auto nur mitteilen, dass Sie möglicherweise bald eine andere Taste drücken. Die Aus-Taste schaltet den Tempomat auch dann aus, wenn er aktiviert ist. Einige Tempomat verfügen nicht über diese Tasten. Stattdessen werden sie ausgeschaltet, wenn der Fahrer auf die Bremse tritt, und eingeschaltet, wenn der Fahrer die Einstelltaste drückt.
  • Das set / accel Die Taste weist das Auto an, die Geschwindigkeit beizubehalten, die Sie gerade fahren. Wenn Sie die Einstelltaste bei 45 Meilen pro Stunde drücken, hält das Auto Ihre Geschwindigkeit bei 45 Meilen pro Stunde. Wenn Sie die Set / Accel-Taste gedrückt halten, beschleunigt das Auto. und bei diesem Auto wird das Auto durch einmaliges Antippen 1 km / h schneller.
  • Wenn Sie kürzlich den Tempomat durch Drücken des Bremspedals deaktiviert haben, drücken Sie die Taste fortsetzen Mit der Taste wird das Fahrzeug angewiesen, auf die letzte Geschwindigkeitseinstellung zurückzukehren.
  • Halten Sie die Küste Durch Drücken der Taste wird das Auto abgebremst, als hätten Sie den Fuß vollständig vom Gas genommen. Wenn Sie bei diesem Auto einmal auf die Coast-Taste tippen, wird das Auto um 1 km / h langsamer.
  • Das Bremse Pedal und Kupplung Das Pedal verfügt jeweils über einen Schalter, der den Tempomat ausschaltet, sobald das Pedal gedrückt wird, sodass Sie den Tempomat mit einem leichten Druck auf die Bremse oder Kupplung ausschalten können.
Eines der Kabel ist mit dem Gaspedal verbunden, das andere zum Vakuumaktuator.

Das Tempomatsystem regelt die Geschwindigkeit Ihres Autos auf die gleiche Weise wie Sie - durch Einstellen der Drosselklappenstellung. Die Geschwindigkeitsregelung betätigt die Drosselklappe jedoch über ein Kabel, das an eine angeschlossen ist Aktuator, anstatt durch Drücken eines Pedals. Die Drosselklappe regelt die Leistung und Drehzahl des Motors, indem sie die Luftaufnahme des Motors begrenzt (weitere Informationen finden Sie unter Funktionsweise von Kraftstoffeinspritzsystemen)..

Im Bild oben sehen Sie zwei Kabel, die an a angeschlossen sind schwenken das bewegt die Drosselklappe. Ein Kabel kommt vom Gaspedal und eines vom Stellantrieb. Wenn der Tempomat aktiviert ist, bewegt der Aktuator das mit dem Drehpunkt verbundene Kabel, wodurch der Gashebel eingestellt wird. Es zieht aber auch am Kabel, das mit dem Gaspedal verbunden ist. Deshalb bewegt sich Ihr Pedal auf und ab, wenn der Tempomat aktiviert ist.

Der elektronisch gesteuerte Vakuumaktuator das steuert den Gashebel

Viele Autos verwenden Aktuatoren, die von angetrieben werden Motorvakuum Gas geben und schließen. Diese Systeme verwenden ein kleines, elektronisch gesteuertes Ventil, um das Vakuum in einer Membran zu regeln. Dies funktioniert ähnlich wie der Bremskraftverstärker, der Ihr Bremssystem mit Strom versorgt.

Das Gehirn eines Tempomatsystems ist ein kleiner Computer, der sich normalerweise unter der Motorhaube oder hinter dem Armaturenbrett befindet. Es wird an die im vorherigen Abschnitt beschriebene Drosselklappensteuerung sowie an mehrere Sensoren angeschlossen. Das folgende Diagramm zeigt die Ein- und Ausgänge eines typischen Tempomatsystems.

Ein gutes Tempomatsystem beschleunigt aggressiv auf die gewünschte Geschwindigkeit, ohne zu überschießen, und behält diese Geschwindigkeit dann mit geringer Abweichung bei, unabhängig davon, wie viel Gewicht sich im Auto befindet oder wie steil der Hügel ist, den Sie hinauffahren. Die Steuerung der Geschwindigkeit eines Autos ist eine klassische Anwendung von Kontrollsystemtheorie. Das Tempomatsystem regelt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch Einstellen der Drosselklappenstellung, sodass Sensoren erforderlich sind, die die Geschwindigkeit und die Drosselklappenstellung anzeigen. Außerdem müssen die Bedienelemente überwacht werden, damit festgestellt werden kann, wie hoch die gewünschte Geschwindigkeit ist und wann sie deaktiviert werden muss.

Der wichtigste Eingang ist das Geschwindigkeitssignal; Das Tempomatsystem macht viel mit diesem Signal. Beginnen wir zunächst mit einem der grundlegendsten Steuerungssysteme, die Sie haben könnten - a Proportionalregelung.

In einem Proportionalsteuersystem stellt der Tempomat die Drossel proportional zum Fehler ein, wobei der Fehler die Differenz zwischen der gewünschten Geschwindigkeit und der tatsächlichen Geschwindigkeit ist. Wenn also der Tempomat auf 60 Meilen pro Stunde eingestellt ist und das Auto 50 Meilen pro Stunde fährt, ist die Drosselklappenstellung ziemlich weit geöffnet. Wenn das Auto 90 km / h fährt, ist die Drosselklappenstellung nur halb so groß wie zuvor. Das Ergebnis ist, dass das Auto umso langsamer beschleunigt, je näher es der gewünschten Geschwindigkeit kommt. Wenn Sie sich auf einem ausreichend steilen Hügel befinden, beschleunigt das Auto möglicherweise überhaupt nicht.

Die meisten Tempomatsysteme verwenden ein Steuerungsschema namens Proportional-Integral-Ableitung-Steuerung (a.k.a.. PID Steuerung). Keine Sorge, Sie müssen keinen Kalkül kennen, um diese Erklärung durchzuarbeiten - denken Sie daran:

  • Das Integral der Geschwindigkeit ist die Entfernung.
  • Die Ableitung der Geschwindigkeit ist die Beschleunigung.

Ein PID-Regelsystem verwendet diese drei Faktoren - Proportional, Integral und Derivativ -, berechnet sie einzeln und addiert sie, um die Drosselklappenstellung zu erhalten.

Wir haben den Proportionalfaktor bereits besprochen. Das Integral- Faktor basiert auf dem Zeitintegral des Fahrzeuggeschwindigkeitsfehlers. Übersetzung: Die Differenz zwischen der Entfernung, die Ihr Auto tatsächlich zurückgelegt hat, und der Entfernung, die es zurückgelegt hätte, wenn es mit der gewünschten Geschwindigkeit gefahren wäre, berechnet über einen festgelegten Zeitraum. Dieser Faktor hilft dem Auto, mit Hügeln umzugehen, und hilft ihm, sich auf die richtige Geschwindigkeit einzustellen und dort zu bleiben. Nehmen wir an, Ihr Auto fährt einen Hügel hinauf und wird langsamer. Die Proportionalregelung erhöht den Gashebel ein wenig, aber Sie können trotzdem langsamer fahren. Nach einer Weile erhöht die integrierte Steuerung den Gashebel und öffnet ihn immer mehr, denn je länger das Auto eine Geschwindigkeit beibehält, die langsamer als die gewünschte Geschwindigkeit ist, desto größer wird der Abstandsfehler.

Fügen wir nun den letzten Faktor hinzu, den Derivat. Denken Sie daran, dass die Ableitung der Geschwindigkeit die Beschleunigung ist. Dieser Faktor hilft dem Tempomat, schnell auf Änderungen wie Hügel zu reagieren. Wenn das Auto langsamer wird, kann der Tempomat diese Beschleunigung erkennen (Verlangsamung und Beschleunigung sind beide Beschleunigungen), bevor sich die Geschwindigkeit tatsächlich stark ändern kann, und darauf reagieren, indem er die Drosselklappenstellung erhöht.

Zwei Unternehmen entwickeln eine fortschrittlichere Geschwindigkeitsregelung, mit der die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs automatisch angepasst werden kann, um einen sicheren Verfolgungsabstand einzuhalten. Diese neue Technologie heißt adaptive Geschwindigkeitsregelung, verwendet ein vorausschauendes Radar, das hinter dem Grill eines Fahrzeugs installiert ist, um die Geschwindigkeit und Entfernung des vorausfahrenden Fahrzeugs zu erfassen.

Die adaptive Geschwindigkeitsregelung ähnelt der herkömmlichen Geschwindigkeitsregelung dahingehend, dass die voreingestellte Geschwindigkeit des Fahrzeugs beibehalten wird. Im Gegensatz zur herkömmlichen Geschwindigkeitsregelung kann dieses neue System die Geschwindigkeit jedoch automatisch anpassen, um einen angemessenen Abstand zwischen Fahrzeugen auf derselben Fahrspur einzuhalten. Dies wird erreicht durch a Radar-Abstandssensor, digitaler Signalprozessor und Längsregler. Wenn das Führungsfahrzeug langsamer wird oder ein anderes Objekt erkannt wird, sendet das System ein Signal zum Abbremsen an den Motor oder das Bremssystem. Wenn die Straße frei ist, beschleunigt das System das Fahrzeug wieder auf die eingestellte Geschwindigkeit.

Das 77-GHz-Autocruise-Radarsystem von TRW hat eine vorausschauende Reichweite von bis zu 150 Metern und arbeitet mit Fahrzeuggeschwindigkeiten von 30 km / h bis 180 km / h. Das 76-GHz-System von Delphi kann auch Objekte bis zu einer Entfernung von 492 Fuß erkennen und arbeitet mit einer Geschwindigkeit von nur 32 km / h..

Die adaptive Geschwindigkeitsregelung ist nur eine Vorschau auf die von beiden Unternehmen entwickelte Technologie. Diese Systeme werden um Kollisionswarnfunktionen erweitert, die den Fahrer durch visuelle und / oder akustische Signale warnen, dass eine Kollision unmittelbar bevorsteht und dass eine Brems- oder Ausweichlenkung erforderlich ist.

Weitere Informationen zur Geschwindigkeitsregelung finden Sie unter den Links auf der nächsten Seite.

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