กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 2 นาที

การควบคุมคันเร่งอิเล็กทรอนิกส์

ระบบควบคุมคันเร่งอิเล็กทรอนิกส์ ( ETC ) เป็นเทคโนโลยีด้านยานยนต์ที่ใช้ระบบอิเล็กทรอนิกส์มาแทนที่กลไกเชื่อมต่อแบบดั้งเดิมระหว่างอินพุตของผู้ขับขี่ เช่นแป้นเหยียบ กับกลไก...

การควบคุมคันเร่งอิเล็กทรอนิกส์

ลิ้นปีกผีเสื้อพร้อมมอเตอร์แอคชูเอเตอร์ ในตัว

ระบบควบคุมคันเร่งอิเล็กทรอนิกส์ ( ETC ) เป็นเทคโนโลยีด้านยานยนต์ที่ใช้ระบบอิเล็กทรอนิกส์มาแทนที่กลไกเชื่อมต่อแบบดั้งเดิมระหว่างอินพุตของผู้ขับขี่ เช่นแป้นเหยียบ กับกลไก คันเร่งของรถยนต์ซึ่งควบคุมความเร็วหรืออัตราเร่ง แนวคิดนี้มักเรียกว่าdrive by wire [ 1 ] [ 2 ]และบางครั้งเรียกว่า accelerate-by-wire หรือ throttle-by-wire [ 3 ]

การดำเนินการ

ระบบ ETC ทั่วไปประกอบด้วยส่วนประกอบหลัก 3 ส่วน ได้แก่ (i) โมดูลแป้นเหยียบเร่งความเร็ว (โดยทั่วไปจะมีเซ็นเซอร์อิสระ 2 ตัวขึ้นไป) (ii) วาล์ว ปีกผีเสื้อ ที่สามารถเปิดและปิดได้ด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า (บางครั้งเรียกว่าตัวเรือนปีกผีเสื้อไฟฟ้าหรืออิเล็กทรอนิกส์ (ETB)) และ (iii) โมดูลควบคุมระบบส่งกำลังหรือเครื่องยนต์ (PCM หรือ ECM) [ 4 ] ECM เป็นหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ECU) ประเภทหนึ่ง ซึ่งเป็นระบบฝังตัวที่ใช้ซอฟต์แวร์ในการกำหนดตำแหน่งปีกผีเสื้อที่ต้องการโดยการคำนวณจากข้อมูลที่วัดได้จากเซ็นเซอร์อื่นๆ รวมถึงเซ็นเซอร์ตำแหน่งแป้นเหยียบเร่งความเร็ว เซ็นเซอร์ความเร็วเครื่องยนต์ เซ็นเซอร์ความเร็วรถ และสวิตช์ควบคุมความเร็วคงที่ จากนั้น มอเตอร์ไฟฟ้าจะถูกใช้เพื่อเปิดวาล์วปีกผีเสื้อไปยังมุมที่ต้องการผ่าน อัลกอริทึมควบคุม แบบวงปิดภายใน ECM

ประโยชน์

ประโยชน์ของการควบคุมคันเร่งแบบอิเล็กทรอนิกส์นั้นส่วนใหญ่แล้วผู้ขับขี่มักไม่ทันสังเกตเห็น เนื่องจากเป้าหมายคือการทำให้ลักษณะการทำงานของระบบส่งกำลังของรถมีความสม่ำเสมออย่างราบรื่นโดยไม่ขึ้นอยู่กับสภาวะต่างๆ เช่น อุณหภูมิเครื่องยนต์ ระดับความสูง และภาระของอุปกรณ์เสริม การควบคุมคันเร่งแบบอิเล็กทรอนิกส์ยังทำงานอยู่เบื้องหลังเพื่อปรับปรุงความสะดวกในการเปลี่ยนเกียร์และการรับมือกับการเปลี่ยนแปลงแรงบิดอย่างรวดเร็วที่เกิดขึ้นจากการเร่งและลดความเร็วอย่างฉับพลันอีกด้วย

ระบบควบคุมคันเร่งอิเล็กทรอนิกส์ (ETC) ช่วยให้การทำงานร่วมกันของฟีเจอร์ต่างๆ เช่นระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติ (Cruise Control) , ระบบควบคุมการยึดเกาะถนน (Traction Control) , ระบบ ควบคุมเสถียรภาพ (Stability Control ), และระบบป้องกันการชนล่วงหน้า (Precrash Systems ) รวมถึงระบบอื่นๆ ที่ต้องการการจัดการแรงบิด เป็นไปได้ง่ายขึ้น เนื่องจากสามารถขยับคันเร่งได้โดยไม่ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของแป้นเหยียบเร่งของผู้ขับขี่ ETC ยังให้ประโยชน์ในด้านต่างๆ เช่น การควบคุมอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิง การลดการปล่อยไอเสีย และการลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง และยังทำงานร่วมกับเทคโนโลยีอื่นๆ เช่นระบบฉีดเชื้อเพลิงโดยตรง (Gasoline Direct Injection ) ได้อีกด้วย

โหมดความล้มเหลว

ในระบบควบคุมลิ้นปีกผีเสื้อแบบอิเล็กทรอนิกส์ (ETC) ไม่มีกลไกเชื่อมต่อระหว่างแป้นเหยียบเร่งและลิ้นปีกผีเสื้อ แต่ตำแหน่งของลิ้นปีกผีเสื้อ (เช่น ปริมาณอากาศในเครื่องยนต์) จะถูกควบคุมโดยซอฟต์แวร์ ETC ผ่านมอเตอร์ไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม การเปิดหรือปิดลิ้นปีกผีเสื้อโดยการส่งสัญญาณใหม่ไปยังมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นการควบคุมแบบวงเปิด ซึ่งนำไปสู่การควบคุมที่ไม่แม่นยำ ดังนั้น ระบบ ETC ส่วนใหญ่ในปัจจุบันจึงใช้ระบบควบคุมแบบวงปิด เช่นการควบคุม PIDโดยที่ ECU จะสั่งให้ลิ้นปีกผีเสื้อเปิดหรือปิดในปริมาณที่กำหนด เซ็นเซอร์ตำแหน่งลิ้นปีกผีเสื้อจะถูกอ่านค่าอย่างต่อเนื่อง จากนั้นซอฟต์แวร์จะทำการปรับเปลี่ยนที่เหมาะสมเพื่อให้ได้กำลังเครื่องยนต์ตามที่ต้องการ

เซ็นเซอร์ตำแหน่งลิ้นปีกผีเสื้อ (TPS) มีสองประเภทหลัก ได้แก่ โพเทนชิโอเมตรหรือเซ็นเซอร์แบบไม่สัมผัสHall Effect (อุปกรณ์แม่เหล็ก) โพเทนชิโอเมตรเป็นวิธีที่เหมาะสมสำหรับงานที่ไม่สำคัญมาก เช่น การควบคุมระดับเสียงในวิทยุ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์เหล่านี้ซึ่งเป็นแบบกลไก อาจสึกหรอ ปนเปื้อนด้วยสิ่งสกปรกและฝุ่นละออง และอาจทำให้การทำงานผิดปกติในรถยนต์ได้ วิธีแก้ปัญหาที่เชื่อถือได้มากกว่าคือการเชื่อมต่อแบบแม่เหล็ก (หรือแบบออปติคอล) ซึ่งไม่มีการสัมผัสทางกายภาพ ดังนั้นจึงไม่เกิดความเสียหายจากการสึกหรอ ความเสียหายแบบนี้มักเกิดขึ้นอย่างเงียบๆ เพราะอาจไม่แสดงอาการใดๆ จนกว่าจะเกิดความเสียหายอย่างสมบูรณ์ รถยนต์ทุกคันที่มี TPS จะมีสิ่งที่เรียกว่า 'โหมดขับกลับบ้านแบบฉุกเฉิน' เมื่อรถเข้าสู่โหมดนี้ แสดงว่าคันเร่ง คอมพิวเตอร์ควบคุมเครื่องยนต์ และลิ้นปีกผีเสื้อไม่เชื่อมต่อกัน ทำให้ไม่สามารถทำงานร่วมกันได้ คอมพิวเตอร์ควบคุมเครื่องยนต์จะปิดสัญญาณไปยังมอเตอร์ควบคุมตำแหน่งลิ้นปีกผีเสื้อ และชุดสปริงในลิ้นปีกผีเสื้อจะตั้งรอบเดินเบาให้เร็วขึ้น ซึ่งเร็วพอที่จะทำให้ระบบส่งกำลังเข้าเกียร์ได้ แต่ไม่เร็วเกินไปจนอาจเป็นอันตรายต่อการขับขี่

บางคนสงสัยว่าความล้มเหลวของซอฟต์แวร์หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายใน ETC อาจเป็นสาเหตุของเหตุการณ์เร่งความเร็วโดยไม่ตั้งใจการสอบสวนหลายครั้งโดยสำนักงานบริหารความปลอดภัยการจราจรบนทางหลวงแห่งชาติ ของสหรัฐอเมริกา (NHTSA) ไม่สามารถหาคำตอบของเหตุการณ์เร่งความเร็วโดยไม่ตั้งใจทั้งหมดที่รายงานในรถยนต์โตโยต้าและเลกซัสรุ่นปี 2002 และรุ่นต่อมาได้ รายงานเดือนกุมภาพันธ์ 2011 ที่ออกโดยทีมงานจากNASA (ซึ่งศึกษารหัสต้นฉบับและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับรถยนต์ Camry รุ่นปี 2005 ตามคำขอของ NHTSA) ไม่ได้ตัดความเป็นไปได้ที่ซอฟต์แวร์ทำงานผิดพลาดออกไป[ 5 ]ในเดือนตุลาคม 2013 คณะลูกขุนชุดแรกที่ได้ฟังหลักฐานเกี่ยวกับรหัสต้นฉบับของโตโยต้า (จากพยานผู้เชี่ยวชาญMichael Barr ) พบว่าโตโยต้าต้องรับผิดชอบต่อการเสียชีวิตของผู้โดยสารในอุบัติเหตุเร่งความเร็วโดยไม่ตั้งใจในเดือนกันยายน 2007 ที่โอคลาโฮมา[ 6 ]

เอกสารอ้างอิง

  1. McKay, Daniel; Nichols, Gary; Schreurs, Bart (6 มีนาคม 2000). ระบบควบคุมคันเร่งอิเล็กทรอนิกส์ของ Delphi สำหรับรถยนต์รุ่นปี 2000; คุณสมบัติสำหรับผู้ขับขี่ ความปลอดภัยของระบบ และประโยชน์สำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม (OEM) ETC สำหรับตลาดมวลชน (PDF) . การประชุมระดับโลก SAE 2000. SAE . ISSN 0148-7191 . เอกสารทางเทคนิค 2000-01-0556. เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อวันที่ 29 สิงหาคม 2017 . สืบค้นเมื่อ1 ธันวาคม 2018 . 
  2. Wilkinson, Tom (มีนาคม 1986). "คันเร่งควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ช่วยลดการลื่นไถลของล้อ" . Popular Science . 228 (3): 38H. ISSN 0161-7370 . 
  3. ฟุลเลอร์, จอห์น (28 เมษายน 2552). "เทคโนโลยีไดรฟ์บายไวร์ทำงานอย่างไร" . HowStuffWorks .
  4. Garrick, RD (เมษายน 2549), ความไวของเซ็นเซอร์ควบคุมคันเร่งอิเล็กทรอนิกส์แบบสัมผัสต่อการเปลี่ยนแปลงของระบบควบคุม (PDF) , เอกสารทางเทคนิคของสมาคมวิศวกรยานยนต์ (SAE), เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อวันที่ 19 ตุลาคม 2556
  5. การศึกษาของ NHTSA-NASA เกี่ยวกับการเร่งความเร็วโดยไม่ตั้งใจในรถยนต์โตโยต้าสำนักงานบริหารความปลอดภัยการจราจรบนทางหลวงแห่งชาติ 15 เมษายน 2554 เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 20 มีนาคม 2554 เรียกดูเมื่อวันที่ 25 พฤศจิกายน 2556
  6. Hirsch, Jerry; Bensinger, Ken (25 ตุลาคม 2013). "โตโยต้าตกลงยุติคดีฟ้องร้องเรื่องการเร่งความเร็วหลังได้รับคำตัดสินมูลค่า 3 ล้านดอลลาร์" . Los Angeles Times . สืบค้นเมื่อ24 พฤศจิกายน 2013 .

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การควบคุมคันเร่งอิเล็กทรอนิกส์

ระบบควบคุมคันเร่งอิเล็กทรอนิกส์ ( ETC ) เป็นเทคโนโลยีด้านยานยนต์ที่ใช้ระบบอิเล็กทรอนิกส์มาแทนที่กลไกเชื่อมต่อแบบดั้งเดิมระหว่างอินพุตของผู้ขับขี่ เช่นแป้นเหยียบ กับกลไก...

การดำเนินการ

ระบบ ETC ทั่วไปประกอบด้วยส่วนประกอบหลัก 3 ส่วน ได้แก่ (i) โมดูลแป้นเหยียบเร่งความเร็ว (โดยทั่วไปจะมีเซ็นเซอร์อิสระ 2 ตัวขึ้นไป) (ii) วาล์ว ปีกผีเสื้อ ที่สามารถเปิดและปิดได้ด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า (บางครั้งเรียกว่าตัวเรือนปีกผีเสื้อไฟฟ้าหรืออิเล็กทรอนิกส์ (ETB)) และ...

ประโยชน์

ประโยชน์ของการควบคุมคันเร่งแบบอิเล็กทรอนิกส์นั้นส่วนใหญ่แล้วผู้ขับขี่มักไม่ทันสังเกตเห็น เนื่องจากเป้าหมายคือการทำให้ลักษณะการทำงานของระบบส่งกำลังของรถมีความสม่ำเสมออย่างราบรื่นโดยไม่ขึ้นอยู่กับสภาวะต่างๆ เช่น อุณหภูมิเครื่องยนต์ ระดับความสูง...

โหมดความล้มเหลว

ในระบบควบคุมลิ้นปีกผีเสื้อแบบอิเล็กทรอนิกส์ (ETC) ไม่มีกลไกเชื่อมต่อระหว่างแป้นเหยียบเร่งและลิ้นปีกผีเสื้อ แต่ตำแหน่งของลิ้นปีกผีเสื้อ (เช่น ปริมาณอากาศในเครื่องยนต์) จะถูกควบคุมโดยซอฟต์แวร์ ETC ผ่านมอเตอร์ไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม...