Системи за движение с постоянна скорост (Cruise Control). Различните видове круиз контрол

Управлението със свободни ръце може да е сравнително нова иновация – но шофирането без крака съществува от десетилетия. Всъщност първите системи за круиз контрол бяха инсталирани преди повече от 60 години – и в много отношения те работят идентично със системите, открити днес. Но какво точно представлява круиз контролът? Казано по-просто, това е автоматична система, която поддържа колата ви с постоянна скорост с възможно най-малки вариации. За изобретателя, Ралф Тейтор, се каза, че му е хрумнала идеята след разочароващо пътуване със своя адвокат. Круиз контрол е система, която автоматично контролира скоростта на моторното превозно средство. Системата регулира положението на дроселната клапа така, че автомобила да се движи с постоянна скорост. Без круиз контрол дългите пътувания ще бъдат уморителни както за водача, така и за пътниците. С постоянното нарастване на трафика системите круиз контрол стават все по-полезни и трябва да се адаптират към тази нова реалност. В скоро време всички автомобили ще бъдат оборудвани с адаптивен круиз контрол (АСС), който ще позволи на автомобила да следва движещият се пред него автомобил, като непрекъснато коригира скоростта си за да  поддържа безопасна дистанция. Системата за круиз-контрол е създадена за да подържа скоростта на движение на автомобила, даже при различен терен, когато се активира от водача. Когато се активира спиране, системата временно преустановява своето действие. Системата също бавно увеличава или намалява скоростта, за да достигне стойността, зададена от водача.

Блок-схема на хардуера на системата.

Системата има няколко входа:

• System on/off: Ако е включена, круиз-контрол системата трябва да подържа неизменна скорост на колата.
• Engine on/off: Ако е включен, това означава че двигателя работи. Круиз-контрол системата е активна само когато двигателят работи.
• Pulses from wheel: Импулс се подава на всеки оборот на колелото.
• Accelerator: Показва колко е натиснат акселератора.
• Brake: Включен, когато спирачния педал е натиснат; круиз-контрол системата временно се връща към ръчен контрол, ако спирачния педал е натиснат.
• Increase/Decrease Speed: Нарастване или намаляване на подържаната скорост; възможно е само, когато системата за круиз-контрола е включена.
• Resume: Възстановява подържаната скорост; възможно е само когато круиз-контрола е включен.
• Clock: Синхринизиращ импулс на всяка милисекунда.

Системата има един изход:

Throttle (дроселова клапа): Цифрова стойност за настройване на дроселовата клапа.

Принцип на действие
Системата работи с устройства за управление (бутони), които могат да бъдат лесно достигнати от водача. Това обикновено са два или повече бутона на волана, на таблото на автомобила, на лостовете за включване на мигачите или на отделни лостове.

Системата, показана  има няколко бутона: On (Вкл), Off (Изкл), Set Accel (Задаване на текущата скорост), Resume (Подновяване) и Coast (Наклон). Бутонът Set Accel поддържа скоростта в момента на натисканет му. Ако се натисне бутона при скорост 45 км/ч, колата ще поддържа тази скорост, а  задържането му  ще повишава скоростта през интервал от 1 км/ч. Задържането на бутона Coast ще накара колата да намали, все едно водача си е отместил крака от педала на газта. Също така има датчик (ключ) на педала на спирачката, а ако колата е с ръчна предавателна кутия и на педала на съединителя. Ако се изключи круиз контролa от натискане на спирачния педал, натискането на бутона Resume ще го включи отново, но скоростта на движение на автомобила ще бъде равна на скоростта в момента на натискането на бутона.

Някои круиз контрол системи нямат  On/Off  бутони – изключва се, когато водачът натисне педала на спирачката или съединителя и се включва при натискане на бутон Cruise или Resume. Системата „Cruise Control“ контролира и регулира скоростта на автомобила по аналогичен начин на водача – чрез коригиране положението на дроселната клапа. Задвижването на дроселната клапа може да бъде чрез стоманени въжета (кабели или жила), свързани към задвижващ механизъм, а не чрез натискане на педала. Има две стоманени въжета (жила), свързани към ос, която завърта дроселната клапа. Едното жило идва от педала на газта, а другият – от механизмът за регулиране (вакуумен клапан). Когато скоростта се промени, регулиращият механизъм издърпва или отпуска жилото, като така регулира положениято на дроселната клапа. Двете жила са закачени на оста на дроселната клапа и това е причината педалът на газта да се движи когато е включен „Cruise Control“.

Много автомобили използват задвижващи механизми работещи с вакуум за отваряне и затваряне на дроселната клапа. Тези системи използват малък електронно контролиран клапан за регулиране на вакуума в диафрагмата му. Водачът трябва да доведе превозното средство до желаната скорост след което да настрои круиз контрола за текущата скорост. Повечето системи не позволяват използването на автопилот под определена скорост (обикновено около 35 км/ч ). Превозно средство ще поддържа скоростта си като променя положенито на дроселната клапа чрез жилото на газта с  помощта на електромагнитен или вакуумен клапан или задвижване със сервомеханизъм. В новите автомобили се използват електронни системи за управление на дроселната клапа – т.нар. „drive-by-wire“ система (електронно управление на дроселовата клапа, без твърда връзка с педала на газта). Всички системи круиз контрол трябва да могат да бъдат изключвани както ръчно, така и автоматично – когато водачът натисне педалът на спирачката или съединителя. Често системите включват памет, необходима да възобнови зададената скорост – например след като е била задействана спирачната система. Когато круиз контрола е включен, педала на газта все още може да бъде използван за ускоряване на автомобила, но след като се отпусне автомобилът ще се забави до достигне на предварително зададената скорост. В най-новите превозни средства, снабдени с електронен контрол на газта, системата круиз контрол е вградена в ситемата за управление (ЕБУ) на двигателя. Съвременните АСС системи имат възможността за автоматично намаляване на скоростта, когато разстоянието до автомобила отпред намалява или има ограничение на скоростта. Това е предимство при шофиране по непознати маршрути.

Управление на системата круиз контрол

Управлението на системата круиз контрол се осъществява от малък електронен блок за управление (ЕБУ), който обикновено се намира под предния капак на автомобила (при двигателя) или в таблото. Той се свързва с дроселовата клапа и с редица сензори. Системата за круиз контрол трябва бързо да ускорява автомобила до зададената скорост, без да я превишава, а след това да поддържа скоростта с малки отклонения, без значение колко е теглото на автомобила или колко стръмен е пътят по който се движи. Системата контролира скоростта на автомобила чрез коригиране положението на дроселната клапа, като обработва информацията от датчика (сензора) за скоростта на автомобила и датчика за положението на дроселната клапа (TPS). Най-важен е управляващият сигнал, подаван от ЕБУ към изпълнителният орган. Една от основните системи за контрол е пропорционалната система за контрол. При нея се регулира положението на дроселната клапа пропорционално на получената грешка, която е разликата между зададената  и действителната скорост. Ако скоростта е настроена на 90 км/h, а автомобила се движи с 75 км/h, дроселната клапа ще бъде отворена на определено положение. Когато автомобила достигне 83 км/h, дроселната клапа ще бъде отворена само на половината от положението, на което е била отворена преди това. Резултатът е, че колкото по-близо автомобилът стига до зададената скорост, толкова по-бавно се ускорява. В повечето системи се използва схема за контрол, наречена пропорционален – интегрален – диференциален контрол (известен още като PID контрол). PID контролерът се стреми да поправи грешката, получена от предварително установената и текущата стойност на скоростта.

Той използва закономерностите че:

• Интегралът от скоростта е разстоянието.
  • Производната от скоростта е ускорението.
  Системата с PID контрол използва тези три фактора – пропорционален, интегрален и диференциален, като изчислява всеки поотделно и определя положението на дроселовата клапа.

Интегралният фактор се основава на времеви интеграл на грешката скорост на превозното средство – разликата между действително изминатото разстояние от автомобила и разстоянието, което е трябвало да измине със зададената скорост, изчислена за определен период от време. Този фактор помага на автомобилите да се справят с хълмовете. Когато автомобила започва да се изкачва по хълм, се забавя. Пропорционалният контрол увеличава малко газта, но автомобила продължава да се забавя. След известно време, пълният (интегралният) контрол  започва да отваря все повече дроселната клапа, защото колкото по-дълго автомобила поддържа скорост по-ниска от зададената, се получава по-голямата грешка от по-дългото изминато разстояние с по-ниска скорост.

   Диференциален фактор. Фактът, че производната на скоростта е ускорение помага на круиз контрола да реагира бързо на промени, като хълмове, изкачвания и др. Ако автомобилът започне да се забавя, круиз контрола реагира на промяната на ускорението и скоростта и регулира положението на дроселната клапа преди скоростта да се е понижила драстично.

Адаптивен круиз контрол (Adaptive Cruise Control)
Много фирми разработват и произвеждат круиз контрол, който може автоматично да регулира скоростта на автомобила и да поддържа безопасна дистанция от движещия се отпред автомобил. Тази нова технология, наречена адаптивен круиз контрол (АСС) използва радар, монтиран зад решетката на превозно средство за измерване на скоростта и разстоянието до превозното средство пред него. Адаптивният круиз контрол е подобен на конвенционалният круиз контрол, тъй като поддържа предварително зададената скорост на превозното средство. Въпреки това за разлика от конвенционалните круиз контрол системи, тази нова система може автоматично да регулира скоростта, за да се поддържа подходяща дистанция между превозните средства в същата лента. Това се постига чрез сензор (радар), цифров процесор и контролер. Ако движещият се отпред автомобил се забави или е открит друг обект, системата изпраща сигнал към двигателя и спирачната система и се намалява скоростта на движение на автомобила. Когато пътят е ясен, системата отново  ускорява превозното средство обратно към зададената скорост. Например 77 GHz Autocruise радарна система, разработена от фирмата TRW работи на дистанция до 150 метра, при скорост на превозно средство от 30 км/ч до 180 км/ч. Фирмата Delphi е разработила 76 GHz система която може да открива предмети на разстояние повече от 150 метра, но работи със скорост едва 32 км/ч. Системи за АСС са усъвършенствани и включват възможност за предупреждение на водачите при опасност от сблъсък чрез визуални и/или аудио сигнали и намеса в управлението или спиране на автомобила при неизбежен сблъсък.
Лазерните АСС системи  са значително по-евтини отколкото радарните системи, но въпреки това лазерните системи ACC не намират широко приложение. Те трудно проследяват движещото се отпред превозно средство при лоши метереологични условия или мръсни, неотразяващи сигнала превозни средства. Пред лазерните сензори не трябва да има други елементи или детайли като решетки, емблеми и др.

Сензорите на радарните АСС системи могат да се поставят зад пластмасови решетки. Например при Mercedes радарът е разположен в центъра на горната част на решетката.

Радарно базираните ACC често разполагат с Precrash система, която предупреждава водача и/или задейства спирачната система, ако е налице висок риск от сблъсък.

GPS  ACC – системата за навигация GPS оказва намеса в управлението на ACC. Когато на магистрала движещият се отпред автомобил намали, но с включен мигач  (при изход от магистралата), конвенционалният ACC също ще намали скоростта на автомобила. Но с GPS подпомаган ACC се взема предвид приближаването на изхода от магистралата, което става от камера, разположена в огледалото за обратно виждане и даваща информация за пътя пред автомобила. Така че вместо да задейства спирачната система, тази нова система АСС  запазва нормалното движението на автомобила, защото разбира че автомобила отпред напуска лентата за движение и продължва да поддържа зададената скорост до настигане на друг автомобил.

   Предимства на системите за круиз контрол – при включен круиз контрол се намалява опасността от несъзнателно нарушаване на ограниченията на скоростта, което се получава при продължително движение по магистрала. Подобрява се комфорта на пътуване на водача и пътниците.

   Недостатъци – липсата от необходимост водача да контролира и регулира скоростта на движение на автомобила създава опасност от ПТП  в следствие на разконцентрация или заспиване на водача.

Когато се използва в лоши пътни условия (движение по  мокър и хлъзгав път) намесата на автопилота може да доведе до загуба на управление (например при интензивно спиране), дори и автомобилът да е оборудван с електронна стабилизираща програма (ESP). Има страни, в които е забранено използването на системата круиз контрол при движение в населени места. Системата за круиз-контрол е създадена за да подържа скоростта на движение на автомобила, даже при различен терен, когато се активира от водача. Когато се активира спиране, системата временно преустановява своето действие. Системата също бавно увеличава или намалява скоростта, за да достигне стойността, зададена от водача.

Как да използвате круиз контрол: 7 конкретни неща, които трябва да знаете 

Круизният контрол се предлага като стандартно оборудване или поне като допълнителна опция за почти всеки нов автомобил. Основните системи обикновено се управляват от управление или на волана или стеблото на кормилната колона.

1.Първо, оценете условията за шофиране. Круизният контрол не е проектиран да се използва при опасни метеорологични условия . Използвайте добра преценка, когато решите да приложите круиз контрола на вашия автомобил. Проверете за всички настъпващи препятствия преди да приложите круиз контрол, особено ако за първи път използвате системата.

2.Изберете своята скорост. Ако шофирате по международни пътища, ограничението на скоростта обикновено е между 55 и 70 мили в час. Този диапазон на скоростта е идеален за круиз контрол. Не се опитвайте да настроите круиз контрола на вашия автомобил със скорост, която е над законовата граница. Това е едновременно опасно и неразумно.

3.След като достигнете желаната скорост, включете системата за круиз контрол. В повечето автомобили бутоните, които управляват системата за круиз контрол, се появяват на волана. Трябва да проверите ръководството си и да намерите тези бутони, когато колата не се кара, за да избегнете инцидент.

4.След като системата за круиз контрол се активира, настройте круиз контрола. След като настроите круиз контрола, можете да свалите крака си от газта. Колата трябва да поддържа своята скорост.

5.Когато шофирате превозно средство, което се ускорява от система за круиз контрол, е важно внимателно да наблюдавате пътя. Времето за реакция ще бъде по-бавно, защото ще трябва да деактивирате системата за круиз контрол, преди да забавите или спрете.

6.За да ускорите докато сте на круиз контрол, повечето модели ще имат или допълнителни бутони, или ще позволят на водача да включи за кратко педала на газта.

7.За да намалите скоростта, натиснете съответния бутон на системата за круиз контрол, или бързо натиснете спирачката. Като предпазна мярка почти всеки модел автомобил ще деактивира круиз контрола веднага след като се задейства спирачката.

Настройването на круиз контрола на вашия автомобил на разумна скорост също ще намали разхода на гориво, като предотвратява внезапните ускорения и забавяния. Имайте предвид, че не е добра идея да използвате круиз контрол, ако има вероятност да страдате от умора на водача. Много шофьори смятат, че възможността да отпуснат краката си по време на шофиране и да не им се налага да следят внимателно скоростта си, увеличава вероятността да се уморят на волана.

Какви са предимствата и недостатъците?

Круиз контролът има няколко предимства, главно сред които е намаляването на умората. Разрешаването на шофьорите да се откажат от поддържането на постоянна скорост им позволява да се съсредоточат повече върху управлението и взаимодействието си с друг трафик. Усъвършенстваният адаптивен круиз контрол може да предотврати инциденти, благодарение на сензорния си масив, който знае къде се намират други превозни средства, а системите, способни да четат ограниченията на скоростта, могат да предотвратят нарушенията. Освен това може да подобри горивната ефективност. Това обаче може да бъде опасно. Сложните системи, особено тези, сдвоени с технологията за помощ при поддържане на лентата, могат да насърчат шофьорите да обръщат по-малко внимание на опасностите при шофиране, увеличавайки риска от сблъсък. По-старите системи също бяха много опасни при дъжд, по заледени пътища или по насипни повърхности. Това е така, защото загубата на сцепление в колело може да доведе до ускоряване на автомобила, а не до забавяне, което води до пълна загуба на контрол.