Kiểm soát hành trình là một tính năng vô giá trên xe hơi Mỹ. Nếu không có hệ thống kiểm soát hành trình, những chuyến đi đường dài sẽ mệt mỏi hơn, đối với người lái xe ít nhất, và những người trong chúng ta mắc hội chứng chân chì có thể sẽ bị phạt nhiều hơn rất nhiều so với tốc độ.
Kiểm soát hành trình phổ biến hơn nhiều trên ô tô Mỹ so với ô tô châu Âu, vì đường ở Mỹ thường lớn hơn và thẳng hơn, đồng thời các điểm đến cách xa nhau hơn. Với lưu lượng truy cập liên tục tăng, hệ thống kiểm soát hành trình cơ bản ngày càng trở nên ít hữu ích hơn, nhưng thay vì trở nên lỗi thời, các hệ thống kiểm soát hành trình đang thích ứng với thực tế mới này - sắp tới, ô tô sẽ được trang bị kiểm soát hành trình thích ứng, cho phép xe của bạn bám theo xe phía trước nó trong khi liên tục điều chỉnh tốc độ để duy trì khoảng cách an toàn.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu cách thức hoạt động của hệ thống điều khiển hành trình thông thường và sau đó chúng ta sẽ xem xét các hệ thống điều khiển hành trình thích ứng đang được phát triển.
Nội dungHệ thống kiểm soát hành trình thực sự có rất nhiều chức năng khác ngoài việc kiểm soát tốc độ xe của bạn. Ví dụ, điều khiển hành trình trong hình dưới đây có thể tăng hoặc giảm tốc xe đi 1 dặm / giờ chỉ bằng một nút bấm. Nhấn nút năm lần để đi nhanh hơn 5 dặm / giờ. Ngoài ra còn có một số tính năng an toàn quan trọng - điều khiển hành trình sẽ ngắt ngay khi bạn nhấn bàn đạp phanh và nó sẽ không hoạt động ở tốc độ dưới 25 dặm / giờ (40 km / h).
Hệ thống trong hình dưới đây có năm nút:Bật, Tắt, Đặt / Tăng tốc, Tiếp tục và Duyên. Nó cũng có điều khiển thứ sáu - bàn đạp phanh và nếu ô tô của bạn có hộp số tay, bàn đạp ly hợp cũng được kết nối với điều khiển hành trình.
Hệ thống điều khiển hành trình kiểm soát tốc độ ô tô của bạn giống như cách bạn làm - bằng cách điều chỉnh vị trí bướm ga . Nhưng điều khiển hành trình kích hoạt van tiết lưu bằng một dây cáp được kết nối với một bộ truyền động , thay vì nhấn bàn đạp. Van tiết lưu kiểm soát công suất và tốc độ của động cơ bằng cách giới hạn lượng không khí động cơ nạp vào (xem Cách thức hoạt động của hệ thống phun nhiên liệu để biết thêm chi tiết).
Trong hình trên, bạn có thể thấy hai dây cáp được kết nối với một pivot điều đó làm di chuyển van tiết lưu. Một dây cáp đến từ bàn đạp ga và một dây từ bộ truyền động. Khi điều khiển hành trình được kích hoạt, bộ truyền động sẽ di chuyển dây cáp được kết nối với trục, điều chỉnh ga; nhưng nó cũng kéo dây cáp được kết nối với bàn đạp ga - đây là lý do tại sao bàn đạp của bạn di chuyển lên và xuống khi điều khiển hành trình được kích hoạt.
Nhiều ô tô sử dụng thiết bị truyền động được cung cấp bởi chân không động cơ để mở và đóng bướm ga. Các hệ thống này sử dụng một van nhỏ, được điều khiển bằng điện tử để điều chỉnh chân không trong màng ngăn. Điều này hoạt động theo cách tương tự như bộ trợ lực phanh, cung cấp năng lượng cho hệ thống phanh của bạn.
Bộ não của hệ thống điều khiển hành trình là một máy tính nhỏ thường được tìm thấy dưới mui xe hoặc phía sau bảng điều khiển. Nó kết nối với bộ điều khiển bướm ga đã thấy trong phần trước, cũng như một số cảm biến. Sơ đồ dưới đây cho thấy các đầu vào và đầu ra của một hệ thống điều khiển hành trình điển hình.
Một hệ thống kiểm soát hành trình tốt sẽ tăng tốc mạnh mẽ đến tốc độ mong muốn mà không bị vọt quá, và sau đó duy trì tốc độ đó với độ lệch nhỏ bất kể trọng lượng của xe là bao nhiêu, hoặc bạn lái xe lên dốc như thế nào. Kiểm soát tốc độ của ô tô là một ứng dụng cổ điển của lý thuyết hệ thống điều khiển . Hệ thống kiểm soát hành trình kiểm soát tốc độ của ô tô bằng cách điều chỉnh vị trí bướm ga, vì vậy nó cần các cảm biến để cho biết tốc độ và vị trí bướm ga. Nó cũng cần theo dõi các bộ điều khiển để có thể cho biết tốc độ mong muốn là bao nhiêu và khi nào thì ngắt.
Đầu vào quan trọng nhất là tín hiệu tốc độ; hệ thống kiểm soát hành trình làm rất nhiều với tín hiệu này. Trước tiên, hãy bắt đầu với một trong những hệ thống điều khiển cơ bản nhất mà bạn có thể có - điều khiển tỷ lệ .
Trong hệ thống điều khiển tỷ lệ, hệ thống điều khiển hành trình điều chỉnh ga tỷ lệ thuận với sai số, sai số là sự khác biệt giữa tốc độ mong muốn và tốc độ thực tế. Vì vậy, nếu điều khiển hành trình được đặt ở 60 dặm / giờ và xe đang đi 50 dặm / giờ, vị trí bướm ga sẽ mở ra khá xa. Khi xe đang chạy 55 dặm / giờ, độ mở của bướm ga sẽ chỉ bằng một nửa so với trước đó. Kết quả là xe càng đến gần tốc độ mong muốn thì xe càng tăng tốc chậm hơn. Ngoài ra, nếu bạn đang ở trên một ngọn đồi đủ dốc, xe có thể không tăng tốc chút nào.
Hầu hết các hệ thống điều khiển hành trình sử dụng một sơ đồ điều khiển được gọi là điều khiển đạo hàm theo tỷ lệ-tích phân (a.k.a. PID điều khiển). Đừng lo lắng, bạn không cần phải biết bất kỳ phép tính nào để làm được thông qua giải thích này - chỉ cần nhớ rằng:
Hệ thống điều khiển PID sử dụng ba yếu tố này - tỷ lệ, tích phân và đạo hàm, tính toán từng yếu tố riêng lẻ và thêm chúng để có được vị trí bướm ga.
Chúng ta đã thảo luận về yếu tố tỷ lệ. Tích phân hệ số dựa trên tích phân thời gian của sai số tốc độ xe . Dịch nghĩa:sự khác biệt giữa quãng đường mà ô tô của bạn thực sự đã đi và quãng đường mà nó sẽ đi được nếu nó đi với tốc độ mong muốn, được tính trong một khoảng thời gian nhất định. Yếu tố này giúp chiếc xe đối phó với những ngọn đồi, và cũng giúp nó ổn định ở tốc độ chính xác và ở đó. Giả sử xe của bạn bắt đầu lên dốc và giảm tốc độ. Việc kiểm soát tỷ lệ tăng ga một chút, nhưng bạn vẫn có thể giảm tốc độ. Sau một thời gian ngắn, điều khiển tích phân sẽ bắt đầu tăng ga, mở càng lúc càng mạnh, vì xe duy trì tốc độ chậm hơn tốc độ mong muốn càng lâu thì sai số khoảng cách càng lớn.
Bây giờ, hãy thêm vào thừa số cuối cùng, đạo hàm . Hãy nhớ rằng đạo hàm của tốc độ là gia tốc. Yếu tố này giúp hệ thống kiểm soát hành trình phản ứng nhanh với những thay đổi, chẳng hạn như đồi núi. Nếu xe bắt đầu giảm tốc độ, hệ thống điều khiển hành trình có thể thấy khả năng tăng tốc này (giảm tốc và tăng tốc đều là tăng tốc) trước khi tốc độ thực sự có thể thay đổi nhiều và phản ứng bằng cách tăng vị trí bướm ga.
Hai công ty đang phát triển một hệ thống kiểm soát hành trình tiên tiến hơn có thể tự động điều chỉnh tốc độ của ô tô để duy trì khoảng cách an toàn sau đó. Công nghệ mới này, được gọi là điều khiển hành trình thích ứng , sử dụng radar nhìn về phía trước, được lắp đặt phía sau tấm lưới của một chiếc xe, để phát hiện tốc độ và khoảng cách của chiếc xe phía trước.
Kiểm soát hành trình thích ứng tương tự như kiểm soát hành trình thông thường ở chỗ nó duy trì tốc độ cài đặt trước của xe. Tuy nhiên, không giống như hệ thống kiểm soát hành trình thông thường, hệ thống mới này có thể tự động điều chỉnh tốc độ để duy trì khoảng cách phù hợp giữa các xe trên cùng làn đường. Điều này đạt được thông qua cảm biến sóng radar , bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số và bộ điều khiển dọc . Nếu xe dẫn đầu giảm tốc độ hoặc nếu phát hiện có vật thể khác, hệ thống sẽ gửi tín hiệu đến động cơ hoặc hệ thống phanh để giảm tốc độ. Sau đó, khi đường thông thoáng, hệ thống sẽ tăng tốc xe trở lại tốc độ đã đặt.
Hệ thống radar Autocruise 77 GHz do TRW sản xuất có tầm nhìn xa lên đến 492 feet (150 mét) và hoạt động ở tốc độ xe trong khoảng từ 18,6 dặm một giờ (30 km / h) đến 111 dặm / giờ (180 km / h). Hệ thống 76 GHz của Delphi cũng có thể phát hiện các vật thể ở khoảng cách xa 492 feet và hoạt động ở tốc độ thấp tới 20 dặm / giờ (32 km / giờ).
Kiểm soát hành trình thích ứng chỉ là một bản xem trước của công nghệ đang được phát triển bởi cả hai công ty. Các hệ thống này đang được cải tiến để bao gồm khả năng cảnh báo va chạm sẽ cảnh báo người lái xe thông qua các tín hiệu hình ảnh và / hoặc âm thanh rằng một vụ va chạm sắp xảy ra và cần phanh hoặc lái tránh.
Để biết thêm thông tin về hệ thống kiểm soát hành trình, hãy xem các liên kết bên dưới.
Xuất bản lần đầu:ngày 15 tháng 1 năm 2001
Cách hệ thống quản lý nhiên liệu hoạt động
Cách hệ thống xả trên ô tô hoạt động
Hệ thống nhiên liệu trên xe hoạt động như thế nào?
Cách hệ thống an toàn trên xe hoạt động - Phần II