Farthållare är en ovärderlig funktion på amerikanska bilar. Utan farthållare skulle långa vägresor vara mer tröttsamma, åtminstone för föraren, och de av oss som lider av bly-fotssyndrom skulle förmodligen få mycket fler fortkörningsböter.
Farthållare är mycket vanligare på amerikanska bilar än europeiska bilar, eftersom vägarna i Amerika i allmänhet är större och rakare, och destinationerna ligger längre ifrån varandra. Med trafiken som ständigt ökar, blir grundläggande farthållare mindre användbar, men istället för att bli föråldrade anpassar farthållarsystemen sig till denna nya verklighet - snart kommer bilar att utrustas med adaptiv farthållare, som gör att din bil kan följa bilen framför den samtidigt som du kontinuerligt justerar hastigheten för att hålla ett säkert avstånd.
I den här artikeln kommer vi att lära oss hur ett konventionellt farthållarsystem fungerar, och sedan tar vi en titt på adaptiva farthållarsystem som är under utveckling.
InnehållFarthållarsystemet har faktiskt en hel del andra funktioner än att kontrollera hastigheten på din bil. Till exempel kan farthållaren på bilden nedan accelerera eller bromsa bilen med 1 mph med en knapptryckning. Tryck fem gånger på knappen för att gå 5 mph snabbare. Det finns också flera viktiga säkerhetsfunktioner -- farthållaren kopplas ur så fort du trycker på bromspedalen, och den kopplar inte in vid hastigheter mindre än 40 km/h.
Systemet på bilden nedan har fem knappar:On, Off, Set/Accel, Resume och Coast. Den har också en sjätte kontroll -- bromspedalen, och om din bil har en manuell växellåda är kopplingspedalen också ansluten till farthållaren.
Farthållaren styr hastigheten på din bil på samma sätt som du gör -- genom att justera gasreglaget . Men farthållaren aktiverar gasventilen med en kabel ansluten till ett ställdon istället för att trycka på en pedal. Gasventilen styr motorns kraft och hastighet genom att begränsa hur mycket luft motorn tar in (se Hur bränsleinsprutningssystem fungerar för mer information).
På bilden ovan kan du se två kablar anslutna till en pivot som flyttar gasspjället. En kabel kommer från gaspedalen och en från ställdonet. När farthållaren är inkopplad, flyttar ställdonet kabeln som är ansluten till pivoten, vilket justerar gasreglaget; men den drar också i kabeln som är ansluten till gaspedalen -- det är därför din pedal rör sig upp och ner när farthållaren är inkopplad.
Många bilar använder ställdon som drivs av motorvakuum för att öppna och stänga gasreglaget. Dessa system använder en liten, elektroniskt styrd ventil för att reglera vakuumet i ett membran. Detta fungerar på liknande sätt som bromsförstärkaren, som ger kraft till ditt bromssystem.
Hjärnan i ett farthållarsystem är en liten dator som normalt finns under huven eller bakom instrumentbrädan. Den ansluts till gasreglaget som ses i föregående avsnitt, samt flera sensorer. Diagrammet nedan visar ingångarna och utgångarna för ett typiskt farthållarsystem.
Ett bra farthållarsystem accelererar aggressivt till önskad hastighet utan att överskrida, och håller sedan den hastigheten med liten avvikelse oavsett hur mycket vikt som är i bilen, eller hur brant backen du kör uppför. Att kontrollera hastigheten på en bil är en klassisk tillämpning av styrsystemteori . Farthållaren styr bilens hastighet genom att justera gaspådraget, så det behöver sensorer för att tala om hastigheten och gasläget. Den måste också övervaka kontrollerna så att den kan tala om vad den önskade hastigheten är och när den ska kopplas ur.
Den viktigaste ingången är hastighetssignalen; farthållaren gör mycket med denna signal. Låt oss först börja med ett av de mest grundläggande kontrollsystemen du kan ha -- en proportionell kontroll .
I ett proportionellt styrsystem justerar farthållaren gasen proportionellt mot felet, felet är skillnaden mellan den önskade hastigheten och den faktiska hastigheten. Så, om farthållaren är inställd på 60 mph och bilen kör 50 mph, kommer gasreglaget att vara öppet ganska långt. När bilen går i 85 km/h kommer gasspjällsöppningen bara att vara hälften av vad den var tidigare. Resultatet är att ju närmare bilen kommer den önskade hastigheten, desto långsammare accelererar den. Dessutom, om du var på en tillräckligt brant backe, kanske bilen inte accelererar alls.
De flesta farthållarsystem använder ett kontrollschema som kallas proportional-integral-derivative control (a.k.a. PID kontrollera). Oroa dig inte, du behöver inte kunna någon kalkyl för att klara den här förklaringen – kom bara ihåg att:
Ett PID-kontrollsystem använder dessa tre faktorer - proportionell, integral och derivativ, beräknar var och en individuellt och lägger till dem för att få gasreglagets position.
Vi har redan diskuterat den proportionella faktorn. integralen faktorn baseras på tidsintegralen för fordonets hastighetsfel . Översättning:skillnaden mellan den sträcka som din bil faktiskt åkte och den sträcka den skulle ha tillryggalagt om den hade åkt i önskad hastighet, beräknat över en viss tidsperiod. Denna faktor hjälper bilen att hantera backar och hjälper den också att komma in i rätt hastighet och stanna där. Låt oss säga att din bil börjar gå uppför en backe och saktar ner. Den proportionella kontrollen ökar gasen lite, men du kan fortfarande sakta ner. Efter en liten stund kommer den inbyggda kontrollen att börja öka gasen och öppna den mer och mer, för ju längre bilen håller en hastighet som är lägre än den önskade hastigheten, desto större blir avståndsfelet.
Låt oss nu lägga till den sista faktorn, derivatan . Kom ihåg att derivatan av hastighet är acceleration. Denna faktor hjälper farthållaren att reagera snabbt på förändringar, såsom backar. Om bilen börjar sakta ner kan farthållaren se denna acceleration (att sakta ner och snabba upp är båda acceleration) innan hastigheten faktiskt kan ändras mycket, och svara genom att öka gaspådraget.
Två företag utvecklar en mer avancerad farthållare som automatiskt kan justera en bils hastighet för att hålla ett säkert efteravstånd. Denna nya teknik, kallad adaptiv farthållare , använder framåtblickande radar, installerad bakom grillen på ett fordon, för att upptäcka hastigheten och avståndet för fordonet framför sig.
Adaptiv farthållare liknar en konventionell farthållare genom att den bibehåller fordonets förinställda hastighet. Men till skillnad från konventionell farthållare kan detta nya system automatiskt justera hastigheten för att hålla ett korrekt avstånd mellan fordon i samma fil. Detta uppnås genom en radarsensor , digital signalprocessor och longitudinell styrenhet . Om det ledande fordonet saktar ner, eller om ett annat föremål upptäcks, skickar systemet en signal till motorn eller bromssystemet att bromsa in. Sedan, när vägen är fri, kommer systemet att accelerera fordonet igen till den inställda hastigheten.
77-GHz Autocruise-radarsystemet tillverkat av TRW har en framåtblickande räckvidd på upp till 492 fot (150 meter), och fungerar i fordonshastigheter från 18,6 miles per timme (30 km/h) till 111 mph (180 km/h). Delphis 76 GHz-system kan också upptäcka objekt så långt bort som 492 fot och fungerar i hastigheter så låga som 20 mph (32 km/h).
Adaptiv farthållare är bara en förhandstitt på tekniken som utvecklas av båda företagen. Dessa system förbättras för att inkludera kollisionsvarningsfunktioner som kommer att varna förare genom visuella och/eller ljudsignaler om att en kollision är nära förestående och att bromsning eller undvikande styrning behövs.
För mer information om farthållare, kolla in länkarna nedan.
Ursprungligen publicerad:15 januari 2001
