Tempomat stał się obecnie niemal podstawowym wyposażeniem samochodów osobowych. W gruncie rzeczy jest to element zaawansowanych systemów wspomagania kierowcy (driver assistance systems – ADAS), a właściwie najstarszy spośród nich. W tym artykule omawiamy ewolucję tego urządzenia.

Historia tempomatu samochodowego – niewidomy wynalazca…

Trudno w to uwierzyć, ale regulacja prędkości jest prawie tak stara jak sam samochód. Prekursor tempomatu istniał już na początku XX w. w wozach marki Wilson-Pilcher.

To toporne rozwiązanie było niczym innym jak dźwignią na kolumnie kierownicy, która regulowała prędkość utrzymywaną przez silnik. Modyfikacji tego wynalazku dokonano w 1908 r. w aucie marki Peerless, wyposażonym w regulator stałej prędkości obrotowej silnika w postaci dodatkowej dźwigni przy kierownicy, podpiętej do przepustnicy.

Pierwsza współczesna wersja tempomatu została stworzona przez niewidomego wynalazcę i inżyniera Ralpha Teetora w 1948 r. Wynalazek powstał, bo Teetora denerwowało to, że jego kierowca gwałtownie przyśpieszał i zwalniał podczas rozmowy.

Jeszcze bardziej znaczącym czynnikiem w rozwoju tempomatu było ograniczenie prędkości do 56 km/h wprowadzone w Stanach Zjednoczonych podczas II wojny światowej w celu zmniejszenia zużycia benzyny i opon.

Mechanizm sterowany przez kierowcę blokował możliwość nacisku na pedał gazu, gdy pojazd osiągnął pożądaną prędkość.

W 1950 roku opatentowano pomysł Teetora dotyczący regulatora obrotów na desce rozdzielczej z mechanizmem przymocowanym do wału napędowego i urządzeniem, które dociskało pedał gazu. Następnie dodano funkcję wykrywania prędkości, która utrzymywała szybkość samochodu, dopóki kierowca nie nacisnął pedału lub nie wyłączył systemu.

Pierwszym samochodem wyposażonym w system „speedostat” Teetora był Chrysler Imperial z 1958 roku (tzw. „auto-pilot”), w którym na desce rozdzielczej zastosowano pokrętło regulacji prędkości. System ten obliczał prędkość jazdy na podstawie obrotowego prędkościomierza i wykorzystywał silnik elektryczny do odpowiedniej zmiany położenia przepustnicy. Cadillac wkrótce zmienił nazwę urządzenia i wprowadził je na rynek jako „tempomat”.

W 1965 r. American Motors Corporation (AMC) wprowadził tani automatyczny tempomat do swoich dużych samochodów z automatyczną skrzynią biegów. Urządzenie nosiło nazwę AMC cruise command, włączało się po osiągnięciu pożądanej prędkości, a następnie automatycznie regulowało pozycję przepustnicy sterując podciśnieniem z przewodu prędkościomierza.

Kryzys naftowy w 1973 r. i rosnące ceny paliw sprawiły, że urządzenie stało się bardziej popularne – nie tylko w USA, ale także na całym świecie.

Pod koniec lat 80. Motorola ostatecznie zaczęła sprzedawać układ scalony do elektronicznej automatyki tempomatów typu Wisner jako procesor tempomatów samochodowych MC14460 w technologii CMOS. Przewaga elektronicznego tempomatu nad jego mechanicznym poprzednikiem polegała na tym, że mógł on być zintegrowany z elektronicznymi systemami zapobiegania wypadkom i kontroli silnika.

Działanie tempomatu – na czym polega?

Kierowca musi rozpędzić pojazd i za pomocą przycisku ustawić tempomat na aktualną prędkość. Tempomat pobiera sygnał prędkości z obracającego się wału napędowego, linki prędkościomierza, czujnika prędkości kół, silnika lub generowanych elektronicznie wewnętrznych impulsów prędkości pojazdu. Większość systemów nie pozwala na korzystanie z tempomatu poniżej określonej prędkości – zwykle około 40 lub 48 km/h. Pojazd utrzymuje pożądaną prędkość dzięki elektrozaworowi, który pociąga linkę przepustnicy, a także serwomechanizmom podciśnieniowym bądź dzięki zastosowaniu w pełni elektronicznych systemów pokładowych technologii „drive-by-wire”.

Wszystkie tempomaty powinny mieć możliwość automatycznego wyłączenia się, gdy kierowca wciśnie hamulec, a często także sprzęgło. Tempomat często posiada funkcję pamięci, która przywraca ustawioną prędkość po hamowaniu oraz funkcję bezwładności, która stopniowo zmniejsza ustawioną prędkość bez hamowania. Gdy włączony jest tempomat, do przyspieszenia samochodu nadal można użyć pedału gazu, ale po jego zwolnieniu samochód będzie zwalniał, aż do osiągnięcia wcześniej ustawionej prędkości.

W najnowszych pojazdach z elektronicznym sterowaniem przepustnicą, tempomat może być zintegrowany z systemem zarządzania silnikiem pojazdu. Nowoczesne systemy adaptacyjne obejmują automatyczne zmniejszanie prędkości w przypadku zmniejszenia odległości do samochodu poprzedzającego lub ograniczenia prędkości.

Tempomat w niektórych pojazdach obejmuje funkcję „ogranicznika prędkości”, która zapobiega przyspieszeniu pojazdu powyżej ustawionego maksimum. Zazwyczaj można ją obejść poprzez całkowite wciśnięcie pedału przyspieszenia. Większość systemów zapobiega zwiększeniu prędkości obrotowej silnika w celu przyspieszenia powyżej wybranej prędkości, ale nie hamuje w przypadku nadmiernej prędkości, a także nie zapobiega jeździe szybszej niż wybrana prędkość, jeśli silnik pracuje tylko na biegu jałowym.

W pojazdach z manualną skrzynią biegów tempomat jest mniej elastyczny, ponieważ naciśnięcie pedału sprzęgła i zmiana biegów powoduje zwykle wyłączenie tempomatu. Każdorazowo po wybraniu nowego biegu i zwolnieniu sprzęgła należy wówczas stosować funkcję wznawiania. Z tego powodu tempomat najbardziej przydaje się na autostradzie/drodze szybkiego ruchu, gdy praktycznie zawsze używany jest najwyższy bieg.

Tempomat adaptacyjny – zasada działania

Obecnie wiele pojazdów jest wyposażonych w adaptacyjny tempomat (adaptive cruise control – ACC). Usprawnienia te mogą mieć postać funkcji automatycznego hamowania lub dynamicznego utrzymania zadanej prędkości.

Automatyczne hamowanie: wykorzystuje ono pojedynczy czujnik lub kombinację czujników (radar, lidar i kamera), aby zapewnić, że samochód zachowuje stałą odległość od pojazdu poprzedzającego. Niektóre systemy posiadają również systemy ostrzegania przed kolizją z przodu, które sygnalizują kierowcy nadmierne zbliżenie do poprzedzającego pojazdu, biorąc pod uwagę prędkość obu z nich.

• Dynamiczne utrzymanie zadanej prędkości to funkcja, która często wykorzystuje pozycję GPS znaków ograniczenia prędkości z bazy danych.
• Tryb bez hamowania pozwala na dostosowaniu prędkości w warunkach spowolnionego ruchu.
• Dynamiczny tempomat radarowy wykorzystuje kamerę i radar do utrzymania ustalonej odległości od pojazdu poprzedzającego; system automatycznie zwalnia lub przyspiesza w oparciu o ruch pojazdu poprzedzającego. System nie wykrywa całkowicie nieruchomych pojazdów ani pieszych, chyba że jest wyposażony w system kamer, więc kierowca musi być zawsze czujny. Pojazdy wyposażone w adaptacyjny tempomat są klasyfikowane jako pojazdy autonomiczne poziomu 1 (zgodnie z definicją SAE International).

źródło: en.wikipedia.org, strony producentów